JP2012170373A - Hybridization agent for in-stem beacon-type probe and use thereof - Google Patents

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厚 丸山
Naohiko Shimada
直彦 嶋田
Hiroyuki Asanuma
浩之 浅沼
Okikuni Yana
興国 梁
Kei Kashida
啓 樫田
Hiromasa Fujii
大雅 藤井
Takuya Osawa
卓矢 大澤
Yasuko Yoshida
安子 吉田
Kosuke Niwa
孝介 丹羽
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hybridization agent for an in-stem beacon-type probe securing hybridization potency of the in-stem beacon-type probe with a target nucleic acid, and improving detection sensitivity of the target nucleic acid.SOLUTION: There is provided the hybridization agent for the in-stem beacon-type probe containing a cationic polymer as an active component, having a loop region and a stem region, and containing a fluorescent dye and a quencher dye in the stem region.

Description

本発明は、イン・ステムビーコン型プローブ用のハイブリダイゼーション剤及びその利用に関する。   The present invention relates to a hybridization agent for an in-stem beacon type probe and use thereof.

従来、モレキュラービーコンは、配列認識部位であるループ領域と自己相補鎖部位であるステム領域とを備えるとともに、ターゲット核酸を検出するためなどのプローブ等して用いられている。モレキュラービーコンは、ステムの末端に、蛍光色素と消光色素とを有し、ステムを形成時においては、蛍光色素は消光されており、ループ部位でターゲット核酸の塩基配列を認識してターゲット核酸とハイブリダイゼーションしたとき、ステムが開くと蛍光色素に対する消光色素の作用が解除されて、蛍光を発する。   Conventionally, a molecular beacon includes a loop region that is a sequence recognition site and a stem region that is a self-complementary strand site, and is used as a probe for detecting a target nucleic acid. The molecular beacon has a fluorescent dye and a quenching dye at the end of the stem. At the time of forming the stem, the fluorescent dye is quenched, and recognizes the base sequence of the target nucleic acid at the loop site, so Upon hybridization, when the stem is opened, the action of the quenching dye on the fluorescent dye is released and emits fluorescence.

こうしたモレキュラービーコンは、ループ部位の配列認識部位の設計の自由度が高いこと、消光機構が内在していることなどから高い汎用性があると見込まれている。一方、消光効果が不十分な場合があるほか、蛍光色素等の導入部位が末端に限定される点などの不都合があった。   Such molecular beacons are expected to be highly versatile due to the high degree of freedom in designing the sequence recognition site of the loop site and the intrinsic extinction mechanism. On the other hand, there are cases where the quenching effect is insufficient, and the introduction site of the fluorescent dye is limited to the end.

そこで、本発明者らは、すでに、ステム領域に特定の骨格を用いて蛍光色素と消光色素を擬似塩基として導入することで、ステム二重鎖形成時のステム領域を安定化して消光を促進してバックグラウンドを低下させることができる、モレキュラービーコンも提案されている(特許文献1)。このモレキュラービーコンによれば、蛍光色素と消光色素の導入形態を選択して消光を促進し発光を増強することなども可能となる。   Therefore, the present inventors have already promoted quenching by stabilizing the stem region at the time of stem duplex formation by introducing a fluorescent dye and a quenching dye as a pseudobase using a specific skeleton in the stem region. A molecular beacon that can lower the background has also been proposed (Patent Document 1). According to this molecular beacon, it is possible to enhance the light emission by promoting the quenching by selecting the introduction form of the fluorescent dye and the quenching dye.

一方、カチオン性高分子が、DNAの二重鎖の形成を促進したり、また、二重鎖DNAの鎖交換反応を促進したりすることが知られている(特許文献2)。   On the other hand, it is known that cationic polymers promote the formation of DNA double strands and promote the strand exchange reaction of double-stranded DNA (Patent Document 2).

WO2010/001902号パンフレットWO2010 / 001902 pamphlet 特開2008−278779号公報JP 2008-278779 A

イン・ステムビーコン型プローブのステム領域に蛍光色素と消光色素の対を複数導入することで、消光を促進する一方蛍光を増強することが期待できる。しかしながら、本発明者らの検討によれば、こうした感度の最適化を行うと、ターゲット核酸が存在しても、ビーコン型プローブのステム二重鎖が開きにくくなり、また、開くスピードも遅くなるという問題があることがわかった。すなわち、ターゲット核酸を高感度に検出に検出しようとすると、その反面、ターゲット核酸とはハイブリダイゼーションできなくなるという問題を有していた。特に、特許文献1に開示されるバックボーン構造を採用し、しかも、蛍光色素と消光色素のスタック構造を形成させたステム二重鎖にあっては、感度の向上のための改善の結果、ターゲット核酸とは全くハイブリダイゼーションしない場合もあった。   By introducing a plurality of pairs of fluorescent dyes and quenching dyes into the stem region of the in-stem beacon type probe, it can be expected to promote quenching while enhancing fluorescence. However, according to the study by the present inventors, when such sensitivity optimization is performed, even if the target nucleic acid is present, the stem duplex of the beacon probe is difficult to open, and the opening speed is slow. I found out there was a problem. That is, when trying to detect the target nucleic acid with high sensitivity, there is a problem that it cannot be hybridized with the target nucleic acid. In particular, in the case of a stem duplex employing the backbone structure disclosed in Patent Document 1 and forming a stack structure of a fluorescent dye and a quenching dye, the target nucleic acid is improved as a result of improvement for improving sensitivity. In some cases, no hybridization occurred.

特許文献2に開示されるカチオン性高分子は、DNA一重鎖や二重鎖においてそのハイブリダイゼーションや鎖交換を促進することが記載されている。しかしながら、ビーコン型プローブについては適用された報告はなく、ましてや、イン・ステムビーコン型プローブには適用されたとの報告はない。また、ステム二重鎖形成時に特定のバックボーンを用いて得られるイン・ステムビーコン型プローブにおける、カチオン性高分子の作用は当業者といえども予測できるものではなかった。   It is described that the cationic polymer disclosed in Patent Document 2 promotes hybridization and strand exchange in DNA single strands and duplexes. However, no report has been applied to the beacon type probe, and no report has been applied to the in-stem beacon type probe. Further, even the skilled person could not predict the action of the cationic polymer in the in-stem beacon type probe obtained by using a specific backbone during the formation of the stem duplex.

そこで、本明細書の開示は、イン・ステムビーコン型プローブにおける上記問題を解決するべく提供される。すなわち、本明細書の開示は、イン・ステムビーコン型プローブのターゲット核酸とのハイブリダイゼーション能を確保して、ターゲット核酸の検出感度を向上させることのできるイン・ステム型ビーコン型プローブのハイブリダイゼーション剤及びその利用を提供する。   Therefore, the disclosure of the present specification is provided to solve the above-described problem in the in-stem beacon type probe. That is, the disclosure of the present specification discloses a hybridization agent for an in-stem beacon probe that can ensure the hybridization ability of the in-stem beacon probe with the target nucleic acid and improve the detection sensitivity of the target nucleic acid. And provide its use.

イン・ステムビーコン型プローブは、ターゲット核酸非存在時には、ステム領域における塩基対合によりステム二重鎖が形成されるハイブリダイゼーション状態が形成され、ターゲット核酸存在時には、ループ領域及び/又はステム領域における塩基対合によりターゲット核酸との二重鎖が形成されるハイブリダイゼーション状態が形成される。すなわち、いずれの状態においても相補鎖による塩基対合状態が形成されている。こうしたイン・ステムビーコン型プローブにおいて、ターゲット核酸非存在時におけるステム二重鎖の安定化しつつターゲット核酸の存在時におけるステムを開放した状態における塩基対合状態を促進するためには、こうした塩基対合状態の平衡をステム二重鎖開放時の塩基対合状態に偏らせるための何らかの添加剤が必要であると考え、鋭意検討した。   The in-stem beacon type probe forms a hybridization state in which a stem duplex is formed by base pairing in the stem region when the target nucleic acid is not present, and bases in the loop region and / or the stem region when the target nucleic acid is present. A hybridization state in which a duplex is formed with the target nucleic acid by pairing is formed. That is, in any state, a base-pairing state with a complementary strand is formed. In such an in-stem beacon type probe, in order to promote the base pairing state in the state where the stem is opened in the presence of the target nucleic acid while stabilizing the stem duplex in the absence of the target nucleic acid, We thought that some kind of additive was necessary to bias the equilibrium of the state to the base pairing state at the time of opening the stem duplex.

その結果、本発明者らは、意外にも、ターゲット核酸非存在時にカチオン性高分子をモレキュラービーコンに作用させることで、消光を促進・安定化し、ターゲット核酸存在時にカチオン性高分子をモレキュラービーコンに作用させることで、ターゲット核酸とのハイブリダイゼーションをより促進・安定化することを見出し、本発明を完成した。本明細書は、以下の開示を提供する。   As a result, the present inventors surprisingly promoted and stabilized quenching by allowing the cationic polymer to act on the molecular beacon in the absence of the target nucleic acid, and converting the cationic polymer to the molecular beacon in the presence of the target nucleic acid. As a result, it was found that hybridization with the target nucleic acid was further promoted and stabilized, and the present invention was completed. The present specification provides the following disclosure.

(1)カチオン性高分子を有効成分とし、
ループ領域とステム領域とを有するビーコン型プローブであって、前記ステム領域内に、蛍光色素及び消光色素を有する、イン・ステムビーコン型プローブ用のハイブリダイゼーション剤。
(2)前記蛍光色素及び前記消光色素は、それぞれ、以下のユニットとして、前記イン・ステムビーコン型プローブの前記ステム領域内に備えられる、(1)記載のハイブリダイゼーション剤。
(式中、Xは蛍光色素を表し、R1は、炭素数が2又は3であって置換されていてもよいアルキレン鎖を表し、R2は、炭素数が0以上2以下であって置換されていてもよいアルキレン鎖を表し、Zは、直接の結合又は連結基を表す。)
(式中、Yは消光色素を表し、R1は、炭素数が2又は3であって置換されていてもよいアルキレン鎖を表し、R2は、炭素数が0以上2以下であって置換されていてもよいアルキレン鎖を表し、Zは、直接の結合又は連結基を表す。)
(3)前記イン・ステムビーコン型プローブは、前記蛍光色素及び前記消光色素のそれぞれ1個の組み合わせを、前記ステム領域内に2個又は3個有する、(1)又は(2)記載のハイブリダイゼーション剤。
(4)前記イン・ステムビーコン型プローブは、前記組み合わせを、前記ステム領域内に4個以上有する、(3)記載のハイブリダイゼーション剤。
(5)前記カチオン性高分子は、カチオン性基を有する高分子鎖と、親水性高分子鎖から構成される共重合体である、(1)〜(4)のいずれかに記載のハイブリダイゼーション剤。
(6)前記カチオン性基を有する高分子鎖が、ポリリジン又はポリアリルアミンである、(5)記載のハイブリダイゼーション剤。
(7)前記親水性高分子鎖が、デキストラン又はポリエチレングリコールである、(5)又は(6)記載のハイブリダイゼーション剤。
(8)前記カチオン性高分子が、α−PLL−g−Dex、ε−PLL−g−Dex、PAA−g−Dexの少なくとも1つを含む、(1)〜(7)のいずれかに記載のハイブリダイゼーション剤。
(9)さらに、前記イン・ステムビーコン型プローブを含む、(1)〜(8)いずれかに記載のハイブリダイゼーション剤。
(10)(1)〜(8)のいずれかに記載のハイブリダイゼーション剤と、
ループ領域とステム領域とを有するビーコン型プローブであって、前記ステム領域内に、蛍光色素及び消光色素を有する、イン・ステムビーコン型プローブと、
を備える、ハイブリダイゼーションキット。
(11)1種又は2種以上の前記イン・ステムビーコン型プローブは、固相担体に固定化されている、(10)記載のハイブリダイゼーションキット。
(12)イン・ステムビーコン型プローブとターゲット核酸とのハイブリダイゼーション方法であって、
(1)〜(8)のいずれかに記載のハイブリダイゼーション剤の存在下で、前記ターゲット核酸と、ループ領域とステム領域とを有し、前記ステム領域内に、蛍光色素及び消光色素を有する、イン・ステムビーコン型プローブと、をハイブリダイゼーション可能な条件下で接触させて、前記ターゲット核酸存在時における前記イン・ステムビーコン型プローブの前記蛍光色素に基づくシグナルを取得する工程、を備える、方法。
(13)さらに、前記ハイブリダイゼーション剤の存在下で、前記ターゲット核酸が非存在の状態で前記イン・ステムビーコン型プローブの前記蛍光色素に基づくシグナルを取得する工程、を備える、(12)に記載の方法。
(14)前記イン・ステムビーコン型プローブは、前記蛍光色素及び前記消光色素のそれぞれ1個の組み合わせを、前記ステム領域内に2個又は3個有する、(12)又は(13)に記載の方法。
(15)前記イン・ステムビーコン型プローブは、前記組み合わせを、前記ステム領域内に4個以上有する、(12)又は(13)に記載の方法。
(1) Cationic polymer as an active ingredient,
A hybridization agent for an in-stem beacon type probe, which is a beacon type probe having a loop region and a stem region, and having a fluorescent dye and a quenching dye in the stem region.
(2) The hybridization agent according to (1), wherein each of the fluorescent dye and the quenching dye is provided in the stem region of the in-stem beacon probe as the following unit.
(In the formula, X represents a fluorescent dye, R 1 represents an alkylene chain having 2 or 3 carbon atoms and may be substituted, and R 2 has 0 to 2 carbon atoms and is substituted. Represents an alkylene chain which may be substituted, and Z represents a direct bond or a linking group.)
(In the formula, Y represents a quenching dye, R 1 represents an alkylene chain having 2 or 3 carbon atoms, which may be substituted, and R 2 has 0 to 2 carbon atoms and is substituted. Represents an alkylene chain which may be substituted, and Z represents a direct bond or a linking group.)
(3) The hybridization according to (1) or (2), wherein the in-stem beacon type probe has two or three combinations of one each of the fluorescent dye and the quenching dye in the stem region. Agent.
(4) The hybridization agent according to (3), wherein the in-stem beacon type probe has four or more combinations in the stem region.
(5) The hybridization according to any one of (1) to (4), wherein the cationic polymer is a copolymer composed of a polymer chain having a cationic group and a hydrophilic polymer chain. Agent.
(6) The hybridization agent according to (5), wherein the polymer chain having a cationic group is polylysine or polyallylamine.
(7) The hybridization agent according to (5) or (6), wherein the hydrophilic polymer chain is dextran or polyethylene glycol.
(8) The cationic polymer according to any one of (1) to (7), wherein the cationic polymer includes at least one of α-PLL-g-Dex, ε-PLL-g-Dex, and PAA-g-Dex. Hybridization agents.
(9) The hybridization agent according to any one of (1) to (8), further comprising the in-stem beacon type probe.
(10) The hybridization agent according to any one of (1) to (8),
A beacon type probe having a loop region and a stem region, the in-stem beacon type probe having a fluorescent dye and a quenching dye in the stem region;
A hybridization kit comprising:
(11) The hybridization kit according to (10), wherein one or more of the in-stem beacon probes are immobilized on a solid phase carrier.
(12) A hybridization method between an in-stem beacon type probe and a target nucleic acid,
In the presence of the hybridization agent according to any one of (1) to (8), the target nucleic acid, a loop region, and a stem region are included, and a fluorescent dye and a quenching dye are included in the stem region. And a step of contacting an in-stem beacon type probe under a condition capable of hybridization to obtain a signal based on the fluorescent dye of the in-stem beacon type probe in the presence of the target nucleic acid.
(13) The method according to (12), further comprising a step of acquiring a signal based on the fluorescent dye of the in-stem beacon probe in the presence of the hybridization agent in the absence of the target nucleic acid. the method of.
(14) The method according to (12) or (13), wherein the in-stem beacon probe has two or three combinations of one of the fluorescent dye and the quenching dye in the stem region. .
(15) The method according to (12) or (13), wherein the in-stem beacon type probe has four or more combinations in the stem region.

ターゲット核酸(Surv-2)添加に伴う、蛍光強度の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of fluorescence intensity accompanying target nucleic acid (Surv-2) addition. 実施例4で用いた基板上のイン・ステムビーコン型プローブのスポット配置を示す図である。It is a figure which shows spot arrangement | positioning of the in-stem beacon type probe on the board | substrate used in Example 4. FIG. カチオン性高分子の存在下及び非存在下での基板上でのイン・ステムビーコン型プローブの蛍光色素の蛍光強度レベルを示す図である。It is a figure which shows the fluorescence intensity level of the fluorescent dye of the in-stem beacon type probe on the substrate in the presence and absence of the cationic polymer. カチオン性高分子の濃度とイン・ステムビーコン型プローブから得られるシグナル強度比との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the density | concentration of a cationic polymer, and the signal intensity ratio obtained from an in-stem beacon type probe. カチオン性高分子の存在下及び非存在下で、ターゲット核酸濃度とイン・ステムビーコン型プローブから得られるシグナル強度比との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the target nucleic acid density | concentration and the signal intensity ratio obtained from an in stem beacon type probe in presence and absence of a cationic polymer.

本発明は、イン・ステムビーコン型プローブ用のハイブリダイゼーション剤及びその利用に関する。本明細書に開示される、カチオン性高分子は、ターゲット核酸非存在時においてそのビーコン型プローブの消光を促進し、ターゲット核酸存在時においては、ターゲット核酸とのハイブリダイゼーションを促進してハイブリダイゼーション平衡をターゲット核酸とのハイブリダイゼーション側に移動させることができる。すなわち、カチオン性高分子は、イン・ステムビーコン型プローブに対するターゲット核酸の存在非存在状態やステム鎖の状態に応じて、それぞれ、イン・ステムビーコン型プローブの検出感度向上に好ましい平衡状態へとハイブリダイゼーションを促進し安定化することができる。したがって、本ハイブリダイゼーション剤によれば、ハイブリダイゼーション能を確保しつつ、イン・ステムビーコン型プローブにおいて意図した以上の検出感度の向上を提供することができる。また、ターゲット核酸とのハイブリダイゼーション状態を安定化するため、ハイブリダイゼーションの再現性やハイブリダイゼーションの検出精度も向上される。   The present invention relates to a hybridization agent for an in-stem beacon type probe and use thereof. The cationic polymer disclosed in the present specification promotes quenching of the beacon-type probe in the absence of the target nucleic acid, and promotes hybridization with the target nucleic acid in the presence of the target nucleic acid to achieve hybridization equilibrium. Can be moved to the hybridization side with the target nucleic acid. In other words, the cationic polymer increases to an equilibrium state that is favorable for improving the detection sensitivity of the in-stem beacon probe, depending on the presence / absence of the target nucleic acid relative to the in-stem beacon probe and the state of the stem chain. Hybridization can be promoted and stabilized. Therefore, according to the present hybridization agent, it is possible to provide an improvement in detection sensitivity more than intended in the in-stem beacon type probe while ensuring hybridization ability. Further, since the hybridization state with the target nucleic acid is stabilized, the reproducibility of hybridization and the detection accuracy of hybridization are improved.

特に、ステム二重鎖に導入される蛍光色素と消光色素の対が比較的少ないときには、例えば、1個のときには、カチオン性高分子は、ターゲット核酸の非存在時に、消光を促進安定化することで、検出感度の向上により寄与する。また、ステム二重鎖に導入される蛍光色素と消光色素の対が比較的多いとき、例えば、4個以上であるときには、カチオン性高分子は、ターゲット核酸の存在時に、ターゲット核酸との二重鎖形成を促進安定化することで、検出感度の向上により寄与することができる。さらに、前記対がこれらの中間の個数のときには、双方の作用により、検出感度が向上する。結果として、どのような態様のイン・ステムビーコン型プローブであっても、検出感度を向上することができる。   In particular, when there are relatively few pairs of fluorescent dyes and quenching dyes introduced into the stem duplex, for example, when there is only one, the cationic polymer promotes and stabilizes quenching in the absence of the target nucleic acid. This contributes to an improvement in detection sensitivity. In addition, when there are a relatively large number of fluorescent dyes and quenching dyes introduced into the stem duplex, for example, when there are four or more pairs, the cationic polymer is doubled with the target nucleic acid in the presence of the target nucleic acid. By promoting and stabilizing chain formation, it is possible to contribute by improving detection sensitivity. Further, when the number of pairs is intermediate between them, the detection sensitivity is improved by both actions. As a result, the detection sensitivity can be improved with any type of in-stem beacon type probe.

以下、本明細書の開示の各種実施形態につき、詳細に説明する。   Hereinafter, various embodiments disclosed in this specification will be described in detail.

(イン・ステムビーコン型プローブのハイブリダイゼーション剤)
本明細書に開示されるハイブリダイゼーション剤は、イン・ステムビーコン型プローブのターゲット核酸とのハイブリダイゼーションに用いられる。イン・ステムビーコン型プローブとは、ステム領域(ステム二重鎖)及びループ領域を有するビーコン型プローブである。ビーコン型プローブは、1本鎖オリゴヌクレオチドからなり、ステム領域は、二重鎖(ステム二重鎖)を形成可能に相補的な塩基配列をそれぞれ有する領域であり、ループ領域は、ターゲット核酸を認識するための塩基配列を有している。ビーコン型プローブを構成するオリゴヌクレオチドは、DNA、RNA、DNA/RNAキメラ、PNAなどそのバックボーンは問わないが、少なくともステム領域とループ領域には、天然の核酸塩基(A、T、C、G、U等)と塩基対を形成する塩基を備えている。なお、イン・ステムビーコン型プローブは、ステム領域とループ領域とを有していればよく、それぞれの個数を特に限定しない。したがって、イン・ステムビーコン型プローブは、tRNAあるいはその類の構造体などの、複数のステム二重鎖及び複数のループ領域を形成可能であってもよい。また、イン・ステムビーコン型プローブにおけるステム二重鎖は、オリゴヌクレオチド鎖の両末端側で構成されるものに限定されない。一方のステム領域がプローブの末端以外の部分にあって他方のステム領域が当該プローブ末端にあってもよいし、双方のステム領域がプローブ末端以外の部分にあってもよい。
(In-stem beacon type probe hybridization agent)
The hybridization agent disclosed in the present specification is used for hybridization with a target nucleic acid of an in-stem beacon type probe. The in-stem beacon type probe is a beacon type probe having a stem region (stem duplex) and a loop region. A beacon type probe consists of a single-stranded oligonucleotide, the stem region is a region that has complementary base sequences that can form a duplex (stem duplex), and the loop region recognizes the target nucleic acid. It has a base sequence for The oligonucleotide constituting the beacon probe is not limited to the backbone of DNA, RNA, DNA / RNA chimera, PNA, etc., but at least the stem region and the loop region have natural nucleobases (A, T, C, G, U and the like) and a base that forms a base pair. The in-stem beacon type probe is not particularly limited as long as it has a stem region and a loop region. Thus, the in-stem beacon probe may be capable of forming multiple stem duplexes and multiple loop regions, such as tRNA or similar structures. In addition, the stem duplex in the in-stem beacon type probe is not limited to one configured on both ends of the oligonucleotide chain. One stem region may be at a portion other than the probe end and the other stem region may be at the probe end, or both stem regions may be at portions other than the probe end.

本明細書に開示されるビーコン型プローブは、ステム領域において、少なくとも一つの蛍光色素と少なくとも一つの消光色素とを有し、これらの2つの要素は、いずれも、炭素数が2又は3のアルキレン鎖−リン酸バックボーンによってオリゴヌクレオチドに連結されることとすることができる。こうしたイン・ステムビーコン型プローブは、特許文献1(WO2010/001902号パンフレット)に開示されている。こうしたアルキレン酸−リン酸バックボーンは、例えば、以下の式(1)や(2)で表される。   The beacon probe disclosed in the present specification has at least one fluorescent dye and at least one quenching dye in the stem region, and these two elements are all alkylene having 2 or 3 carbon atoms. It can be linked to the oligonucleotide by a chain-phosphate backbone. Such an in-stem beacon type probe is disclosed in Patent Document 1 (WO2010 / 001902 pamphlet). Such an alkylene acid-phosphate backbone is represented by, for example, the following formulas (1) and (2).

ステム二重鎖を形成するステム領域の長さは特に限定しないが、それぞれのステム領域は、4以上9以下の塩基対を形成する鎖長とすることができる。ビーコン型プローブとしては、8以上40以下の塩基対を形成する鎖長とすることが好ましく、より好ましくは15以上30以下である。   The length of the stem region that forms the stem duplex is not particularly limited, but each stem region can have a chain length that forms 4 to 9 base pairs. The beacon type probe preferably has a chain length that forms 8 to 40 base pairs, more preferably 15 to 30.

また、ループを形成可能なループ鎖の長さも特に限定しないが、5以上40以下程度とすることができる。例えば、モレキュラービーコンとしては、8以上30以下とすることが好ましく、より好ましくは10以上20以下である。   Moreover, the length of the loop chain capable of forming a loop is not particularly limited, but may be about 5 or more and 40 or less. For example, the molecular beacon is preferably 8 or more and 30 or less, more preferably 10 or more and 20 or less.

イン・ステムビーコン型プローブにおいては、蛍光色素及び消光色素は、ステム二重鎖のバックボーンに備えられていればよい。すなわち、5’末端又は3’末端などの末端を構成するバックボーンに備えられていてもよいし、それよりも内側に備えられていてもよい。消光性の観点からは、蛍光色素及び消光色素は好ましくは末端より内側に備えられる。   In the in-stem beacon type probe, the fluorescent dye and the quenching dye may be provided in the backbone of the stem duplex. That is, it may be provided in the backbone constituting the end such as the 5 'end or the 3' end, or may be provided inside the backbone. From the viewpoint of quenching property, the fluorescent dye and the quenching dye are preferably provided inside the terminal.

蛍光色素及び消光色素は、一つのステム二重鎖において、それぞれ少なくとも1個備えられている。ステム二重鎖形成時に消光し、ターゲット核酸とハイブリダイゼーションするときに、発光する限り、蛍光色素及び消光色素の対合状態を、それぞれ1個で構成されるものに限定するものではないが、ターゲット核酸とのハイブリダイゼーションを考慮すると、連続する2個の蛍光色素に1個又は2個以上の消光色素を対合させるような3個以上のセットでの対合よりも、蛍光色素及び消光色素各1個のセットの対合を形成することが好ましい。   At least one fluorescent dye and one quenching dye are provided in one stem duplex. The pair of fluorescent dyes and quenching dyes is not limited to one each, as long as it emits light when it is quenched and hybridized with the target nucleic acid. Considering hybridization with nucleic acids, each of the fluorescent dye and the quenching dye is more than a pair of three or more sets in which one or two or more quenching dyes are paired with two consecutive fluorescent dyes. Preferably, one set of pairs is formed.

一つのステム二重鎖において複数個の蛍光色素及び消光色素を備える場合は、異種類の蛍光色素を用いることもできるし、同一の蛍光色素を用いてもよい。   When a plurality of fluorescent dyes and quenching dyes are provided in one stem duplex, different types of fluorescent dyes may be used, or the same fluorescent dye may be used.

蛍光色素は、上記のとおりステム二重鎖(ステム領域)内に配置されるが、好ましくは、ビーコン型プローブのプローブ配列の内部に配置される。蛍光色素は、その種類により標的核酸とのハイブリダイゼーションにより二重鎖を形成したとき、その二重鎖内にインターカレーションされることで、蛍光が増強されることがあるからである。このような蛍光色素については後述する。   The fluorescent dye is disposed in the stem duplex (stem region) as described above, but is preferably disposed in the probe sequence of the beacon type probe. This is because when a fluorescent dye forms a double strand by hybridization with a target nucleic acid depending on its type, fluorescence may be enhanced by intercalation within the double strand. Such a fluorescent dye will be described later.

蛍光色素は、ステム領域のヌクレオチド間に式(1)で表されるユニットにXとして含まれている。   The fluorescent dye is contained as X in the unit represented by the formula (1) between the nucleotides in the stem region.

蛍光色素(X)は、ユニットの一部としてあるいはY以外のユニット部分に連結されて、結果としてステムに備えられる。式(1)における、R1は、炭素数が2又は3であって置換されていてもよいアルキレン鎖を意味している。R2は、炭素数が0以上2以下であって置換されていてもよいアルキレン鎖を意味している。ただし、R2は、R1のポリアルキレン鎖の5’側の酸素原子から2つ目の炭素原子に結合していることが好ましい。Zは、直接の結合であってもよいし、蛍光色素との連結基であり特に限定されない。例えば、−NHCO−、NHCS−、CONH−、−O−等あるいはこれらの基を含むものが挙げられる。 The fluorescent dye (X) is connected to a unit portion other than Y as a part of the unit, and is consequently provided in the stem. In the formula (1), R1 means an alkylene chain which has 2 or 3 carbon atoms and may be substituted. R2 means an alkylene chain which has 0 to 2 carbon atoms and may be substituted. However, R2 is preferably bonded to the second carbon atom from the oxygen atom on the 5 'side of the polyalkylene chain of R1. Z may be a direct bond or a linking group with a fluorescent dye and is not particularly limited. For example, -NHCO-, NHCS-, CONH-, -O- etc. or those containing these groups can be mentioned.

上記R1〜R2の置換基としては、未置換の又はハロゲン原子、水酸基、アミノ基、ニトロ基、カルボキシ基で当業者で置換された炭素数1〜20、好ましくは1〜10、より好ましくは1〜4のアルキル基又はアルコキシ基;未置換又はハロゲン原子、水酸基、アミノ基、ニトロ基、カルボキシ基等で置換された炭素原子2〜20、好ましくは2〜10、より好ましくは2〜4のアルケニル基若しくはアルキニル基;水酸基、ハロゲン原子、アミノ基、ニトロ基又はカルボキシ基等が挙げられる。さらに、水酸基、ハロゲン原子、アミノ基、ニトロ基又はカルボキシ基が挙げられる。R1の置換基は、アルキレン鎖のいずれの炭素原子に連結されていてもよいが、R2と同様に、5’の酸素から2つ目又は3つ目の炭素原子に連結されることが好ましい。   The substituents for R1 to R2 are unsubstituted or substituted with a halogen atom, hydroxyl group, amino group, nitro group, or carboxy group by a person skilled in the art, preferably 1 to 10, and more preferably 1 Alkyl group or alkoxy group of ˜4; carbon atom of 2-20, preferably 2-10, more preferably 2-4, unsubstituted or substituted with halogen atom, hydroxyl group, amino group, nitro group, carboxy group, etc. Group or alkynyl group; a hydroxyl group, a halogen atom, an amino group, a nitro group, a carboxy group, and the like. Furthermore, a hydroxyl group, a halogen atom, an amino group, a nitro group or a carboxy group can be mentioned. The substituent of R1 may be linked to any carbon atom of the alkylene chain, but is preferably linked to the second or third carbon atom from the 5 'oxygen as in R2.

ステムにおいて対合される蛍光色素及び消光色素に関し、式(1)及び式(2)における、R1におけるアルキレン鎖の炭素数は、同一であっても異なっていてもよい。   Regarding the fluorescent dye and the quenching dye paired in the stem, the carbon number of the alkylene chain in R1 in the formulas (1) and (2) may be the same or different.

例えば、式(1)又は式(2)で表されるユニットとして以下のものが挙げられる。   For example, the following are mentioned as a unit represented by Formula (1) or Formula (2).

式(1)においてXは蛍光色素を表す。蛍光色素は、シアニン系色素、メロシアニン系色素、アクリジン系色素、クマリン系色素、エチジウム系色素、フラビン系色素、縮合芳香環系色素、キサンテン系色素等が挙げられ、これらから適宜選択して使用できる。なかでも、シアニン系色素、クマリン系色素、エチジウム系色素、縮合芳香族環色素、キサンテン系色素が好ましく用いることができる。より好ましくは、Cy3,Cy5,チアゾールオレンジ、オキサゾールイエロー、ペリレン、フルオレッセイン、ローダミン、テトラメチルローダミン及びテキサスレッドからなる群から選択されるいずれかである。なかでもチアゾールオレンジなどのシアニン系色素をもちいることが好ましい。蛍光色素として使用する化合物は、式(1)で表されるユニットに連結されるために適宜誘導体化されていてもよいし、消光色素との対合を考慮して連結基との間に、置換されていてもよいアルキレン鎖、アルケニレン基、アルキニレン基が付与されていてもよい。また、式(1)で表されるユニットに対して連結される蛍光色素上の原子は特に限定されない。   In the formula (1), X represents a fluorescent dye. Examples of the fluorescent dye include cyanine dyes, merocyanine dyes, acridine dyes, coumarin dyes, ethidium dyes, flavin dyes, condensed aromatic ring dyes, xanthene dyes, and the like. . Of these, cyanine dyes, coumarin dyes, ethidium dyes, condensed aromatic ring dyes, and xanthene dyes can be preferably used. More preferably, it is any selected from the group consisting of Cy3, Cy5, thiazole orange, oxazole yellow, perylene, fluorescein, rhodamine, tetramethylrhodamine and Texas red. Among these, it is preferable to use a cyanine dye such as thiazole orange. The compound used as the fluorescent dye may be appropriately derivatized in order to be connected to the unit represented by the formula (1), or between the linking group in consideration of the pairing with the quenching dye, An optionally substituted alkylene chain, alkenylene group, or alkynylene group may be added. Moreover, the atom on the fluorescent dye connected with respect to the unit represented by Formula (1) is not specifically limited.

インターカレーションにより蛍光が増強する蛍光色素としては、チアゾールオレンジ、オキサゾールオレンジ、ペリレン等が挙げられる。これらの蛍光色素は、プローブ配列内部に配置させてインターカレートさせることが好ましい。一方、蛍光色素やR1、R2の組み合わせにより、蛍光色素の蛍光強度がインターカレートによって減少する場合には、蛍光色素はインターカレートしないようにし、反対に消光色素がインターカレートするようにビーコンを設計する方が好ましい。   Examples of fluorescent dyes whose fluorescence is enhanced by intercalation include thiazole orange, oxazole orange, and perylene. These fluorescent dyes are preferably disposed inside the probe array and intercalated. On the other hand, if the fluorescence intensity of the fluorescent dye is reduced by intercalation due to the combination of the fluorescent dye and R1 and R2, the beacon so that the fluorescent dye is not intercalated and the quenching dye is intercalated. It is preferable to design.

式(1)において連結される蛍光色素(X)としては以下ものが挙げられる。なお、以下の例の各種化合物は例示であり、水素原子はいずれも適宜置換基で置換されていてもよい。また、連結基への連結部分(点線部分)において、置換されていてもよいアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基を介在させてもよい。   Examples of the fluorescent dye (X) linked in Formula (1) include the following. In addition, the various compounds of the following examples are illustrations, and all the hydrogen atoms may be appropriately substituted with a substituent. In addition, an alkylene group, alkenylene group, or alkynylene group which may be substituted may be interposed in a connecting portion (dotted line portion) to the connecting group.

消光色素は、ステム形成鎖のヌクレオチド間に以下の式(2)で表されるユニットに含まれている。すなわち、消光色素(Y)は、ユニットの一部としてあるいはY以外のユニット部分に連結されて、結果としてステムに備えられる。   The quenching dye is contained in the unit represented by the following formula (2) between the nucleotides of the stem-forming strand. That is, the quenching dye (Y) is connected to a unit part other than Y as a part of the unit, and as a result, provided in the stem.

式(2)における、R1、R2及びZは、式(1)におけるのと同義である。また、R1〜R2の置換基も式(1)におけるのと同義である。   In the formula (2), R1, R2 and Z have the same meanings as in the formula (1). Moreover, the substituents of R1 to R2 are also synonymous with those in the formula (1).

式(2)においてYは消光色素を表す。消光色素としては、使用する蛍光色素とを本明細書に開示におけるスタック構造の形成により消光できるものであれば特に限定されないが、例えば、アゾベンゼン及びその誘導体が挙げられる。これらはいずれも光異性化する化合物であるが、-N=N-の存在により消光作用を奏するものと考えられる。消光色素としては好ましくは、メチルレッド、アゾベンゼン及びメチルチオアゾベンゼンから選択されるいずれかである。典型的なアゾ系消光色素は、ペリレンなどの多環縮合系のフロオロホアとの関係において、蛍光色素のHOMOが消光色素のHOMOより低いタイプの消光色素で、換言すれば還元力の強い消光色素であるということができる。   In formula (2), Y represents a quenching dye. The quenching dye is not particularly limited as long as the fluorescent dye to be used can be quenched by forming the stack structure disclosed in this specification, and examples thereof include azobenzene and derivatives thereof. These are all photoisomerizable compounds, but are thought to exhibit a quenching action due to the presence of -N = N-. The quenching dye is preferably any one selected from methyl red, azobenzene, and methylthioazobenzene. A typical azo quenching dye is a type of quenching dye whose fluorescent dye has a lower HOMO than that of the quenching dye in relation to a polycyclic condensed fluorophore such as perylene, in other words, a quenching dye having a strong reducing power. It can be said that there is.

また、消光色素としては、アントラキノン骨格を有する化合物が挙げられる。アントラキノン骨格を有する化合物としては、アントラキノンの他、アントラキノンのベンゼン環を構成する炭素原子に結合する1個又は2個以上の水素原子を、水酸基、ニトロ基、アミノ基、スルホン酸基、ハロゲン原子、アルキルアミノ基等から選択される1種又は2種以上の官能基で置換した各種のアントラキノン誘導体が挙げられる。各種のアントラキノン誘導体は、例えば、東京化成株式会社等からから容易に入手できる。例えば、アントラキノン誘導体としては、天然には、コチニール色素、アリザリン等のアカネ色素、ラック色素の化合物が挙げられる。アントラキノン誘導体としては、蛍光色素よりも低いLUMOを持つアントラキノン誘導体ならば、どのような誘導体でも使用することが出来るが、ニトロ基やカルボキシル基など、LUMOのエネルギー準位を上げない電子吸引性の置換基が好ましい。好ましくはアントラキノンである。アントラキノンなど典型的なアントラキノン系の消光色素は、ペリレンなどの縮合芳香環系のフロオロホアとの関係において、蛍光色素のLUMOが消光色素のLUMOより高いという条件を満たした消光色素で、酸化力の強い消光色素ということができる。   In addition, examples of the quenching dye include compounds having an anthraquinone skeleton. As the compound having an anthraquinone skeleton, in addition to anthraquinone, one or two or more hydrogen atoms bonded to the carbon atom constituting the benzene ring of anthraquinone may be a hydroxyl group, a nitro group, an amino group, a sulfonic acid group, a halogen atom, Examples include various anthraquinone derivatives substituted with one or more functional groups selected from an alkylamino group and the like. Various anthraquinone derivatives can be easily obtained from, for example, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. For example, natural examples of the anthraquinone derivative include compounds of cochineal dyes, red dyes such as alizarin, and rack dyes. As an anthraquinone derivative, any anthraquinone derivative having a LUMO lower than that of a fluorescent dye can be used. However, an electron-withdrawing substitution that does not increase the LUMO energy level, such as a nitro group or a carboxyl group. Groups are preferred. Anthraquinone is preferred. Typical anthraquinone-based quenching dyes such as anthraquinone are quenching dyes that satisfy the condition that the LUMO of the fluorescent dye is higher than the LUMO of the quenching dye in relation to the fluorophore of the condensed aromatic ring system such as perylene. It can be called a quenching dye.

また、消光色素は、消光能力の観点から、その極大吸収波長が、対を形成する蛍光色素の極大吸収波長との差が150nm以内であることが好ましい。消光色素の極大吸収波長とフロオロホアの極大吸収波長との差は、より好ましくは100nm以内であり、さらに好ましくは50nm以内である。さらに、消光色素の極大吸収波長は、蛍光色素の極大吸収波長よりも短波長側にあることが好ましい。用いる蛍光色素との関係で、消光色素の極大吸収波長を制御することで、消光色素を最適化することができる。   The quenching dye preferably has a maximum absorption wavelength of 150 nm or less from the maximum absorption wavelength of the fluorescent dye forming a pair, from the viewpoint of the quenching ability. The difference between the maximum absorption wavelength of the quenching dye and the maximum absorption wavelength of the fluorophore is more preferably within 100 nm, and even more preferably within 50 nm. Furthermore, it is preferable that the maximum absorption wavelength of the quenching dye is on the shorter wavelength side than the maximum absorption wavelength of the fluorescent dye. The quenching dye can be optimized by controlling the maximum absorption wavelength of the quenching dye in relation to the fluorescent dye used.

消光色素の極大吸収波長の制御(長波長側又は短波長側へのシフト)は、例えば、消光色素の基本骨格に対して電子吸引性基や電子供与性基などを導入するなどによって可能である。例えば、後段の〔化8B〕に示すように、メチルレッド等のアゾベンゼン系骨格のアゾ基に対してオルト位又はパラ位に電子吸引性基(例えば、ニトロ基、ハロゲン)や電子供与性基(例えば、メトキシ基)を適宜導入することが考えられる。   Control of the maximum absorption wavelength of the quenching dye (shift to the long wavelength side or the short wavelength side) is possible, for example, by introducing an electron-withdrawing group or an electron-donating group into the basic skeleton of the quenching dye. . For example, as shown in the following [Chemical 8B], an electron-withdrawing group (for example, nitro group, halogen) or electron-donating group (for example, nitro group or halogen) is located in the ortho or para position with respect to the azo group of the azobenzene-based skeleton such as methyl red For example, it is conceivable to introduce a methoxy group) as appropriate.

消光色素として使用する化合物は、式(2)で表されるユニットに連結されるために適宜誘導体化されていてもよいし、消光色素との対合を考慮して連結基との間に置換されていてもよいアルキレン鎖が付与されていてもよい。また、消光色素の連結基との連結部分は、適宜選択される。   The compound used as the quenching dye may be appropriately derivatized in order to be linked to the unit represented by the formula (2), or substituted between the linking groups in consideration of pairing with the quenching dye. An alkylene chain which may be used may be added. Moreover, a connection part with the connection group of a quenching dye is suitably selected.

式(2)において連結される消光色素(Y)としては以下ものが挙げられる。なお、以下の例の各種化合物は例示であり、水素原子はいずれも適宜置換基で置換されていてもよい。また、連結基への連結部分(点線部分)において、置換されていてもよいアルキレン基、アルケニレン基又はアルキニレン基を介在させてもよい。また、式(2)で表されるユニットに対して連結される蛍光色素上の原子は特に限定されない。   Examples of the quenching dye (Y) linked in the formula (2) include the following. In addition, the various compounds of the following examples are illustrations, and all the hydrogen atoms may be appropriately substituted with a substituent. In addition, an alkylene group, alkenylene group or alkynylene group which may be substituted may be interposed in a connecting portion (dotted line portion) to the connecting group. Moreover, the atom on the fluorescent dye connected with respect to the unit represented by Formula (2) is not specifically limited.

蛍光色素及び消光色素を導入することは、例えば、通常の固相合成法において、ヌクレオチドに対応するアミダイト誘導体に代えてこの種のユニットを導入なアミダイド誘導体を用いることによって可能となる。例えば、D−トレオニールや3−アミノ1,2−プロパンジールなどのアミノアルキルジオール類のアミノ基をアリルオキシカルボニル基などの適当な保護基で保護した上、一方の水酸基をジメトキシトリチルクロリド等で保護し、その後、他方の水酸基に2−シアノエチルN,N,N,N−テトライソプロピルホスホロジアミダイドを導入する。そしてこのアミダイト体に対して、蛍光色素又は消光色素を導入してアミダイトモノマー化してもよい。例えば、アゾベンゼン系化合物、ペリレン系化合物については、例えば、ネイチャー・プロトコルズ(Nature Protocols)誌2007年第2巻203ページから212ページに記載の方法で、ジャーナル・オブ・ジ・アメリカン・ケミカル・ソサエティー(Journal of the American Chemical Society)誌2003年125巻2217−2223頁記載の方法で、テトラへドロン・レターズ(Tetrahedron Letters)誌2007年第48巻6759−6762頁記載の方法を適用することができる。こうしたモノマーを取得した場合には、従来公知のDNA合成法、例えばネイチャー・プロトコルズ(Nature Protocols)誌2007年第2巻203ページから212ページに記載の方法にしたがって、所望の部位に蛍光色素又は消光色素を連結したユニットを備えるオリゴヌクレオチドを合成することができる。   Introducing fluorescent dyes and quenching dyes can be achieved, for example, by using an amidite derivative that introduces this type of unit in place of the amidite derivative corresponding to the nucleotide in a normal solid phase synthesis method. For example, the amino group of aminoalkyldiols such as D-threonyl and 3-amino1,2-propanediyl is protected with an appropriate protecting group such as allyloxycarbonyl group, and one hydroxyl group is protected with dimethoxytrityl chloride or the like. Then, 2-cyanoethyl N, N, N, N-tetraisopropyl phosphorodiamidide is introduced into the other hydroxyl group. Then, a fluorescent dye or a quenching dye may be introduced into this amidite body to form an amidite monomer. For example, with respect to azobenzene compounds and perylene compounds, for example, the method described in Nature Protocols, Vol. 2, pages 203 to 212, Journal of the American Chemical Society can be used. (Journal of the American Chemical Society) 2003, 125, 2217-2223, and the method described in Tetrahedron Letters, 2007, 48, 6759-6762 can be applied. . When such a monomer is obtained, a fluorescent dye or a fluorescent dye can be added to a desired site according to a conventionally known DNA synthesis method, for example, the method described in Nature Protocols 2007, Vol. 2, pages 203 to 212. Oligonucleotides comprising units linked to quenching dyes can be synthesized.

また、蛍光色素や消光色素は、アリルオキシカルボニル基等でアミノ基を保護した上記アミダイト体を所望の位置に備えるオリゴヌクレオチドを合成後に導入してもよい。例えば、アミノ基を保護したままのユニットを備えたオリゴヌクレオチドをCPG担体上においてアミノ基を脱保護した後、当該アミノ基と反応可能にカルボン酸基やイソシアネート基を導入したあるいは保持する蛍光色素や消光色素を反応させることで、蛍光色素等を導入してもよい。   In addition, the fluorescent dye or the quenching dye may be introduced after synthesis of an oligonucleotide having the above-mentioned amidite body in which the amino group is protected with an allyloxycarbonyl group or the like at a desired position. For example, after deprotecting an amino group from an oligonucleotide having a unit in which the amino group is protected on a CPG carrier, a fluorescent dye that introduces or holds a carboxylic acid group or an isocyanate group that can react with the amino group A fluorescent dye or the like may be introduced by reacting with a quenching dye.

以上説明した本明細書に開示されるイン・ステムビーコン型プローブは、蛍光シグナルを自己生成するプローブであるため、ターゲット核酸を蛍光物質等で標識する必要がないことのほか、ターゲット核酸の選択自由度が高く、高い特異性での検出が可能となる利点がある。さらに、ステム二重鎖内に蛍光色素及び消光色素を備えることから、固相担体への固定化の容易性ほか固定化が発光・消光に及ぼす影響を回避又は抑制することができる。   The in-stem beacon type probe disclosed in the present specification described above is a probe that self-generates a fluorescent signal, so that it is not necessary to label the target nucleic acid with a fluorescent substance or the like, and the target nucleic acid can be freely selected. There is an advantage that detection can be performed with high specificity and high specificity. Furthermore, since the fluorescent dye and the quenching dye are provided in the stem duplex, it is possible to avoid or suppress the influence of the immobilization on the light emission / quenching as well as the ease of immobilization on the solid phase carrier.

本明細書に開示のイン・ステムビーコン型プローブは、従来のモレキュラービーコンが適用されるリアルタイムPCRなどの液相での標的核酸の検出のほか、遺伝子発現パターン、疾患分類、疾病等の原因遺伝子解析、遺伝子診断などの遺伝子発現モニタリング、SNPなどの多型検出、各種変異の検出に有利である。特に、多型や変異などの検出、さらに網羅的な多型や変異の検出、複数の好ましくは数十以上の多数のSNPや変異部位などを有する標的核酸を同時に感度良く高精度に検出することができるようになる。   The in-stem beacon type probe disclosed in this specification is used to detect target nucleic acids in a liquid phase such as real-time PCR to which a conventional molecular beacon is applied, as well as analysis of gene expression patterns such as gene expression patterns, disease classifications, and diseases. It is advantageous for gene expression monitoring such as gene diagnosis, polymorphism detection such as SNP, and detection of various mutations. In particular, detection of polymorphisms and mutations, more comprehensive detection of polymorphisms and mutations, and detection of a plurality of target nucleic acids having multiple SNPs and mutation sites, preferably several dozens or more, simultaneously with high sensitivity and high accuracy Will be able to.

イン・ステムビーコン型プローブは、各種の形態で用いられる。例えば、液相でのハイブリダイゼーションのために、溶液の形態であってもよいし、用時に適当な媒体に溶解する形態であってもよい。また、固相−液相でのハイブリダイゼーションのために、適当な固相担体に固定化された状態であってもよい。オリゴヌクレオチド等からなるプローブを固定化するための固相担体及び固相担体への固定化方法は、本願出願時において当業者の技術常識であり、当業者であれば、必要に応じて適切な固相担体を選択し、又、固定化手法を選択し、イン・ステムビーコン型プローブを固定化した固相担体を得ることができる。   The in-stem beacon type probe is used in various forms. For example, it may be in the form of a solution for hybridization in a liquid phase, or may be in a form that dissolves in a suitable medium at the time of use. Alternatively, it may be immobilized on a suitable solid phase carrier for solid phase-liquid phase hybridization. A solid phase carrier for immobilizing a probe composed of an oligonucleotide or the like and a method for immobilizing the probe on the solid phase carrier are technical common knowledge of those skilled in the art at the time of filing the present application. By selecting a solid phase carrier or selecting an immobilization technique, a solid phase carrier on which an in-stem beacon type probe is immobilized can be obtained.

(ターゲット核酸)
ターゲット核酸とは、本明細書に開示されるイン・ステムビーコン型プローブが認識しハイブリダイゼーションの対象とする核酸である。ここで、核酸とは、DNA、RNA、核酸誘導体や修飾塩基の非天然型ヌクレオチドやPNA(Nature Biotechnology,14.1700−1704(1996))と呼ばれる非天然型ヌクレオチド結合を含むものでもよい。また核酸は、限定しないかぎり単鎖核酸でも、二重鎖核酸、三重鎖核酸でもよい。二重鎖核酸とは、相補的な塩基対、例えば、DNAでは、アデニン(A)とチミン(T)およびグアニン(G)とシトシン(C)、RNAでは、Aとウラシル(U)およびGとCとの対合により形成される高次構造体を意味する。DNA単鎖/DNA単鎖の二重鎖DNA、RNA単鎖/RNA単鎖の二重鎖RNAのほか、DNA単鎖/RNA単鎖のハイブリッド二重鎖核酸も挙げられる。
(Target nucleic acid)
The target nucleic acid is a nucleic acid that is recognized by the in-stem beacon type probe disclosed in the present specification and is subject to hybridization. Here, the nucleic acid may include DNA, RNA, a nucleic acid derivative, a non-natural nucleotide of a modified base, or a non-natural nucleotide bond called PNA (Nature Biotechnology, 14.1700-1704 (1996)). The nucleic acid may be a single-stranded nucleic acid, a double-stranded nucleic acid, or a triple-stranded nucleic acid, unless otherwise specified. Double-stranded nucleic acids are complementary base pairs, such as adenine (A) and thymine (T) and guanine (G) and cytosine (C) in DNA, and A and uracil (U) and G in RNA. This means a higher order structure formed by pairing with C. In addition to DNA single-stranded / DNA single-stranded double-stranded DNA, RNA single-stranded / RNA single-stranded double-stranded RNA, DNA single-stranded / RNA single-stranded hybrid double-stranded nucleic acid may also be mentioned.

ターゲット核酸には、ハイブリダイゼーションの意図に対応した塩基多型、変異などのターゲット配列を含んでいる。多型や変異には、1又は2以上の核酸塩基の置換、欠失等が挙げられる。イン・ステムビーコン型プローブとのハイブリダイゼーションに際して、ターゲット核酸は、溶液の状態等とすることができる。   The target nucleic acid includes target sequences such as nucleotide polymorphisms and mutations corresponding to the intention of hybridization. Polymorphisms and mutations include substitution or deletion of one or more nucleobases. Upon hybridization with the in-stem beacon type probe, the target nucleic acid can be in a solution state or the like.

(カチオン性高分子)
カチオン性高分子は、カチオン性基を有する高分子鎖を有する高分子をいう。こうしたカチオン性高分子としては、カチオン性基を有する高分子鎖(部分)を有していればよい。カチオン性高分子鎖としては、たとえば、ポリリジン、ポリアリルアミン等が挙げられる。また、カチオン性高分子は、カチオン性高分子鎖に対して、糖などの親水性高分子鎖が分岐鎖としてグラフトされた共重合体であってもよい。こうした親水性高分子鎖としては、例えば、デキストラン、ポリエチレングリコール等が挙げられる。
(Cationic polymer)
The cationic polymer refers to a polymer having a polymer chain having a cationic group. Such a cationic polymer may have a polymer chain (part) having a cationic group. Examples of the cationic polymer chain include polylysine and polyallylamine. The cationic polymer may be a copolymer in which a hydrophilic polymer chain such as sugar is grafted as a branched chain on the cationic polymer chain. Examples of such hydrophilic polymer chains include dextran and polyethylene glycol.

カチオン性高分子としては、既に各種報告されている。例えば、日本公開特許2001−78769号公報やBioconjugate Chem.,8,3−6(1997)にはヌクレオチド配列の間の交換を促進するためのカチオン性高分子ポリマーが開示されている。これはポリリジンやポリアルギニンンなどのカチオン性高分子を主鎖として、デキストランやポリエチレングリコール等を側鎖としてグラフト重合したポリマーである。その例として、α−PLL−g−Dex、ε−PLL−g−Dex、PAA−g−Dexが挙げられる。   Various cationic polymers have already been reported. For example, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-78769 and Bioconjugate Chem., 8, 3-6 (1997) disclose cationic polymer polymers for promoting exchange between nucleotide sequences. This is a polymer obtained by graft polymerization using a cationic polymer such as polylysine or polyarginine as a main chain and dextran or polyethylene glycol as a side chain. Examples thereof include α-PLL-g-Dex, ε-PLL-g-Dex, and PAA-g-Dex.

デキストラン側鎖修飾α−ポリ(L−リジン)(以下、α−PLL−g−Dexと略記する。) Dextran side chain modified α-poly (L-lysine) (hereinafter abbreviated as α-PLL-g-Dex)

デキストラン側鎖修飾ε−ポリ(L−リジン)(以下、ε−PLL−g−Dexと略記する) Dextran side chain modified ε-poly (L-lysine) (hereinafter abbreviated as ε-PLL-g-Dex)

デキストラン側鎖修飾型ポリアリルアミン(以下、PAA−g−Dexと略記する)   Dextran side chain modified polyallylamine (hereinafter abbreviated as PAA-g-Dex)

ハイブリダイゼーション剤は、イン・ステムビーコン型プローブを用いたハイブリダイゼーションに際して、イン・ステムビーコン型プローブとともに用いられればよく、イン・ステムビーコン型プローブと別に提供されてもよい。一方、使用時濃度あるいは希釈可能に濃縮した状態のハイブリダイゼーション剤とイン・ステムビーコン型プローブとを同時に適当な媒体中に含有する形態であってもよい。また、使用時に適当な媒体に溶解する形態であってもよい。   The hybridization agent may be used together with the in-stem beacon type probe in hybridization using the in-stem beacon type probe, or may be provided separately from the in-stem beacon type probe. On the other hand, it may be in the form of containing the hybridization agent and the in-stem beacon type probe at the time of use or in a dilutable concentration at the same time in an appropriate medium. Moreover, the form which melt | dissolves in a suitable medium at the time of use may be sufficient.

(ハイブリダイゼーションキット)
本明細書に開示されるハイブリダイゼーションキットは、ハイブリダイゼーション剤と、イン・ステムビーコン型プローブとを備えている。ハイブリダイゼーションキットにおける、イン・ステムビーコン型プローブは、ハイブリダイゼーション剤とは別個に準備される形態を採る。イン・ステムビーコン型プローブは、異なるものが固相担体に固定化されている形態でハイブリダイゼーションキットに含まれていることが好ましい。ハイブリダイゼーション剤の使用により、固相担体に固定したイン・ステムビーコン型プローブの検出感度が向上するとともに、蛍光色素の消光レベルや発光レベルが均質化して、固相担体上でのハイブリダイゼーションの再現性や検出精度を大きく改善することができる。
(Hybridization kit)
The hybridization kit disclosed in this specification includes a hybridization agent and an in-stem beacon type probe. The in-stem beacon type probe in the hybridization kit takes a form prepared separately from the hybridization agent. The in-stem beacon type probe is preferably included in the hybridization kit in a form in which different ones are immobilized on a solid phase carrier. The use of hybridization agents improves the detection sensitivity of in-stem beacon probes immobilized on a solid phase carrier, and the fluorescence quenching and emission levels of the fluorescent dye are homogenized to reproduce hybridization on the solid phase carrier. And detection accuracy can be greatly improved.

固相担体の種類やイン・ステムビーコン型プローブの固定化形態に関しては、既に説明したように、各種形態を採ることができ、当業者であれば、必要におうじて公知材料や公知手法を適宜適用して、イン・ステムビーコン型プローブを固定化した固相担体を得ることができる。   As described above, various types of solid-phase carriers and immobilization forms of in-stem beacon probes can be used. Those skilled in the art appropriately use known materials and known methods as needed. By applying, a solid phase carrier on which an in-stem beacon type probe is immobilized can be obtained.

(ハイブリダイゼーション方法)
本明細書に開示されるハイブリダイゼーション方法は、イン・ステムビーコン型プローブとターゲット核酸とのハイブリダイゼーション方法であって、ハイブリダイゼーション剤の存在下で、ターゲット核酸と、イン・ステムビーコン型プローブとを、ハイブリダイゼーション可能な条件下で接触させて、ターゲット核酸存在時におけるイン・ステムビーコン型プローブの前記蛍光色素に基づくシグナルを取得する工程(以下、第1の工程ともいう。)、を備えることができる。こうした工程によれば、ターゲット核酸とイン・ステムビーコン型プローブとの二重鎖形成を促進安定化できるので、高強度に蛍光色素を発光させることができる。また、再現性よく均質に発光させることができる。
(Hybridization method)
The hybridization method disclosed in the present specification is a method for hybridizing an in-stem beacon type probe and a target nucleic acid, in the presence of a hybridization agent, the target nucleic acid and the in-stem beacon type probe. A step of obtaining a signal based on the fluorescent dye of the in-stem beacon type probe in the presence of the target nucleic acid (hereinafter also referred to as a first step) by contacting under conditions where hybridization is possible. it can. According to such a process, the duplex formation between the target nucleic acid and the in-stem beacon probe can be promoted and stabilized, so that the fluorescent dye can emit light with high intensity. Further, the light can be emitted uniformly with good reproducibility.

ハイブリダイゼーション方法は、さらに、ハイブリダイゼーション剤の存在下で、ターゲット核酸が非存在の状態でイン・ステムビーコン型プローブの蛍光色素に基づくシグナルを取得する工程(以下、第2の工程ともいう。)を備えることができる。こうした工程によれば、イン・ステムビーコン型プローブのステム二重鎖形成を促進安定化して効果的に消光させることができる。また、再現性よく均質に消光させることができる。   The hybridization method further includes a step of obtaining a signal based on the fluorescent dye of the in-stem beacon type probe in the presence of the hybridization agent in the absence of the target nucleic acid (hereinafter also referred to as the second step). Can be provided. According to such a process, it is possible to promote and stabilize the formation of the stem duplex of the in-stem beacon type probe and effectively quench it. In addition, it can be extinguished uniformly with good reproducibility.

第1の工程及び第2の工程のいずれかを備えることで、イン・ステムビーコン型プローブの検出感度を向上させることができる。また、これらの2つの工程を備えることで、どのようなイン・ステムビーコン型プローブであっても、その検出感度を向上させることができる。   By including either the first step or the second step, the detection sensitivity of the in-stem beacon probe can be improved. Further, by providing these two steps, the detection sensitivity of any in-stem beacon type probe can be improved.

ハイブリダイゼーション方法に用いるイン・ステムビーコン型プローブは、蛍光色素及び消光色素のそれぞれ1個の組み合わせを、ステム領域内に2個又は3個有することが好ましい。こうしたステム領域の場合においては、ステム二重鎖形成の促進安定化及びターゲット核酸との二重鎖形成の促進安定化の双方により検出感度が向上される。また、イン・ステムビーコン型プローブが前記組み合わせを、前記ステム領域内に4個以上有することも好ましい。こうしたイン・ステムビーコン型プローブであると、ターゲット核酸との二重鎖形成が促進安定化されて蛍光色素の発光強度を大きく増強することができる。   The in-stem beacon type probe used for the hybridization method preferably has two or three combinations of one fluorescent dye and one quenching dye in the stem region. In the case of such a stem region, the detection sensitivity is improved both by promoting and stabilizing stem duplex formation and by promoting and stabilizing duplex formation with the target nucleic acid. It is also preferable that four or more in-stem beacon probes have the combination in the stem region. With such an in-stem beacon type probe, duplex formation with the target nucleic acid is promoted and stabilized, and the emission intensity of the fluorescent dye can be greatly enhanced.

なお、ハイブリダイゼーション方法におけるイン・ステムビーコン型プローブとターゲット核酸とのハイブリダイゼーション条件は、特に限定しないで、一般的なハイブリダイゼーション条件の温度、pH、溶媒、時間、撹拌形態等、周知の条件から適宜選択すればよい。   The hybridization conditions between the in-stem beacon type probe and the target nucleic acid in the hybridization method are not particularly limited, and the known hybridization conditions such as temperature, pH, solvent, time, stirring mode, etc. What is necessary is just to select suitably.

以下、本発明を実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to a following example.

カチオン性高分子としてのPoly(L-lysine)-graft-dextran(PLL-g-Dex)は、日本公開特許2001−78769やBioconjugate Chem.,8,3−6(1997)に従い合成し、Poly(L-lysine)の分子量が8,000、デキストラングラフト率90重量%のPLL-g-Dexを得た。   Poly (L-lysine) -graft-dextran (PLL-g-Dex) as a cationic polymer was synthesized according to Japanese Patent Publication No. 2001-78769 and Bioconjugate Chem., 8, 3-6 (1997). PLL-g-Dex having a molecular weight of L-lysine) of 8,000 and a dextran graft ratio of 90% by weight was obtained.

蛍光色素として、ペリレン及びCy3、対応する消光色素としてのアントラキノン及びニトロメチルレッドを導入したDNAの合成は、Tetrahedron Lett., 2007, 48, 6759-6762(ペリレン)、Chem. Commun., 2006, 5062-5064 (アントラキノン)、Chem. Eur. J., 2009, 15, 10092-10102(ニトロメチルレッド)、Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 49, 5502-5506(Cy3)記載の方法で、まずはこれらに対応するホスホロアミダイトモノマーを合成し、これらを使用してネイチャー・プロトコルズ(Nature Protocols)誌2007年第2巻203ページから212ページに記載の方法で合成・精製した。ホスホロアミダイトモノマー合成に用いたペリレン、Cy3、ニトロメチルレッド、およびアントラキノンを以下に示す。また、これらの蛍光色素や消光色素を有するC3アルキレン鎖−リン酸バックボーン及びカチオン性高分子も併せて以下に示す。 Synthesis of DNA incorporating perylene and Cy3 as fluorescent dyes and anthraquinone and nitromethyl red as corresponding quenching dyes is described in Tetrahedron Lett., 2007, 48, 6759-6762 (perylene), Chem. Commun., 2006, 5062. -5064 (anthraquinone), Chem. Eur. J., 2009, 15, 10092-10102 (nitromethyl red), Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 49, 5502-5506 (Cy3), First, phosphoramidite monomers corresponding to these were synthesized, and synthesized and purified by using the methods described in Nature Protocols 2007, Vol. 2, pages 203 to 212. Perylene, Cy3, nitromethyl red, and anthraquinone used for phosphoramidite monomer synthesis are shown below. The C3 alkylene chain-phosphate backbone and cationic polymer having these fluorescent dyes and quenching dyes are also shown below.

また、合成したDNAの塩基配列を以下に示す。   The base sequence of the synthesized DNA is shown below.

MB-EQ-t:5’-ETGGTC-CTTGAGAAAGGGC-GACCAQ-3’
MB-EQ-1:5’-TGGETC-CTTGAGAAAGGGC-GAQCCA-3’
MB- EQ-2:5’-TEGGETC-CTTGAGAAAGGGC-GAQCCQA-3’
MB- EQ-3:5’-GEGTEGGETC-CTTGAGAAAGGGC-GAQCCQACQC-3’
MB- EQ-4:5’-GECGEGTEGGETC-CTTGAGAAAGGGC-GAQCCQACQCGQC-3’
MB-YN:5’-TGYGTCCTTGAGAAAGGGCGACNCA-3’
(下線部がステム部位を構成している)
Surv-1:3’-ACGCCACCAGGAACTCTTTCCCG-5’ (ターゲット)
Surv-2:3’-GAACTCTTTCCCGCTGGT-5’(ターゲット)
MB-EQ-t: 5'- ETGGTC -CTTGAGAAAGGGC- GACCAQ -3 '
MB-EQ-1 : 5'- TGGETC -CTTGAGAAAGGGC- GAQCCA -3 '
MB- EQ-2: 5'- TEGGETC -CTTGAGAAAGGGC- GAQCCQA -3 '
MB- EQ-3: 5'- GEGTEGGETC -CTTGAGAAAGGGC- GAQCCQACQC -3 '
MB- EQ-4: 5'- GECGEGTEGGETC -CTTGAGAAAGGGC- GAQCCQACQCGQC -3 '
MB-YN: 5'- TGYGTC CTTGAGAAAGGGC GACNCA -3 '
(The underlined part constitutes the stem part)
Surv-1: 3'-ACGCCACCAGGAACTCTTTCCCG-5 '(target)
Surv-2: 3'-GAACTCTTTCCCGCTGGT-5 '(target)

濃度を調整したビーコン、ターゲット、およびポリマーを200μlのリン酸バッファーに溶かしたのちにセルに移して蛍光測定器にセットして80℃で5分間放置した後、80℃〜20℃まで5℃/minで降温し、さらに5分間放置してから蛍光スペクトルを測定することで、ターゲット核酸存在下での平衡状態におけるターゲット核酸およびポリマー存在下での蛍光強度を測定した。また、ターゲットを加えないこと以外は上記と全く同じ条件で蛍光スペクトルを測定することで、ターゲット核酸非存在下での平衡状態におけるビーコンが閉じた状態の蛍光強度を見積もった。   Concentrated beacon, target, and polymer are dissolved in 200 μl phosphate buffer, transferred to a cell, set in a fluorometer, allowed to stand at 80 ° C. for 5 minutes, and then 80 ° C. to 20 ° C. at 5 ° C. / The temperature was decreased at min and the fluorescence spectrum was measured after standing for 5 minutes, thereby measuring the fluorescence intensity in the presence of the target nucleic acid and polymer in the equilibrium state in the presence of the target nucleic acid. Moreover, the fluorescence intensity in the state where the beacon was closed in the equilibrium state in the absence of the target nucleic acid was estimated by measuring the fluorescence spectrum under exactly the same conditions as above except that no target was added.

また比較例として、ビーコンとターゲットのみを使用して上記と同じ条件で蛍光スペクトルを測定することでポリマー無しでの蛍光強度を見積り、さらにビーコンのみで上記と同じ条件で蛍光スペクトルを測定することで、ビーコンが閉じた状態の蛍光強度を見積もった。蛍光スペクトル測定には、日本分光(株)製の温度コントローラー付き蛍光光度計FP-6500を使用し、以下の条件で測定した。
励起側バンド幅:5nm 蛍光側バンド幅:5nm
レスポンス:0.1sec 感度:Medium
測定範囲:435 - 650nm 励起波長:425nm
温度:20℃
In addition, as a comparative example, by using only a beacon and a target, the fluorescence spectrum is measured under the same conditions as above to estimate the fluorescence intensity without a polymer, and further by measuring the fluorescence spectrum under the same conditions as above only with a beacon The fluorescence intensity with the beacon closed was estimated. The fluorescence spectrum was measured using a fluorimeter with temperature controller FP-6500 manufactured by JASCO Corporation under the following conditions.
Excitation side bandwidth: 5 nm Fluorescence side bandwidth: 5 nm
Response: 0.1sec Sensitivity: Medium
Measurement range: 435-650nm Excitation wavelength: 425nm
Temperature: 20 ° C

結果を以下に示す。なお、以下の表において、ビーコン型プローブは、いずれも0.2μMとした。また、リン酸バッファー pH 7.0は、100mM NaCl 10mM リン酸ナトリウム水溶液として調製した。また、添加したカチオン性高分子の量は、[Surv-1]/[MB-EQ-t]=1のときN/P=2に該当する量とした。なお、ここで言うN/P比とは、(カチオン性高分子のアミノ基量)/(DNAのリン酸基量)のことである。また、S/Nは、ターゲット核酸存在下とターゲット核酸非存在下での蛍光強度の比をいう。   The results are shown below. In the tables below, all beacon probes were set to 0.2 μM. The phosphate buffer pH 7.0 was prepared as a 100 mM NaCl 10 mM sodium phosphate aqueous solution. The amount of the added cationic polymer was such that N / P = 2 when [Surv-1] / [MB-EQ-t] = 1. The N / P ratio mentioned here means (amount of amino group of cationic polymer) / (amount of phosphate group of DNA). S / N refers to the ratio of the fluorescence intensity in the presence of the target nucleic acid and in the absence of the target nucleic acid.

以上の表に示したように、全て系でカチオン性高分子を添加することで、S/N比の向上が観測された。特に、カチオン性高分子を添加すると、ターゲット核酸非存在下ではステム部位の安定化により蛍光強度が低下(バックグラウンドノイズの低下)し、ターゲット核酸存在下ではビーコンとの二重鎖形成の安定化による蛍光強度の増強(シグナルの増強)が観察され、結果としてS/N比の向上が達成された。特にMB-EQ-3(蛍光色素と消光色素の対3個をステム領域に有する)ではカチオン性高分子の添加効果が顕著であり、S/N比は約600倍にまで増加した。   As shown in the above table, an improvement in the S / N ratio was observed by adding cationic polymer in all systems. In particular, when a cationic polymer is added, the fluorescence intensity decreases due to stabilization of the stem site in the absence of the target nucleic acid (background noise decreases), and stabilization of duplex formation with the beacon in the presence of the target nucleic acid. Increased fluorescence intensity (signal enhancement) was observed as a result of which S / N ratio was improved. In particular, in MB-EQ-3 (having three pairs of fluorescent dye and quenching dye in the stem region), the effect of adding a cationic polymer was remarkable, and the S / N ratio increased to about 600 times.

本実施例では、実施例1で合成したビーコンの応答速度を以下の手順で測定した。
(1)ビーコンとターゲットを別々のチューブに用意する(2000μlのバッファーに溶かしたときに適当な濃度となるように調製する)。
(2)ビーコン(+ポリマー)を1980μlのリン酸バッファー(実施例2と同一組成)
(3)ターゲットを20μlのバッファーに溶かす((2)と合わせて2000μlになる)。
(4)ビーコンのバッファー溶液をセルに移し、撹拌子を回して、5分間放置する(20℃)。
(5)5分後測定を開始し、開始から5分経過後にターゲットを添加する。
(6)2時間測定を続ける。
In this example, the response speed of the beacon synthesized in Example 1 was measured by the following procedure.
(1) Prepare a beacon and a target in separate tubes (prepared so as to have an appropriate concentration when dissolved in 2000 μl of buffer).
(2) Beacon (+ polymer) 1980 μl of phosphate buffer (same composition as Example 2)
(3) Dissolve the target in 20 μl of buffer (combined with (2) to make 2000 μl).
(4) Transfer the buffer solution of the beacon to the cell, turn the stirring bar, and leave it for 5 minutes (20 ° C.).
(5) Start measurement after 5 minutes, and add the target after 5 minutes from the start.
(6) Continue the measurement for 2 hours.

(MB-EQ系の測定条件)
励起側バンド幅:3nm 蛍光側バンド幅:3nm
レスポンス:0.1sec 感度:Medium
測定範囲:0〜7200sec データ取込み間隔:1sec
励起波長:425nm 蛍光波長:460nm
温度:20℃
(Measurement conditions for MB-EQ system)
Excitation side bandwidth: 3 nm Fluorescence side bandwidth: 3 nm
Response: 0.1sec Sensitivity: Medium
Measurement range: 0 to 7200 sec Data acquisition interval: 1 sec
Excitation wavelength: 425 nm Fluorescence wavelength: 460 nm
Temperature: 20 ° C

(MB-YNの測定条件)
励起側バンド幅:3 nm 蛍光側バンド幅:3 nm
レスポンス:0.2 sec 感度:Medium
測定範囲:0 〜 7200sec データ取込み間隔:1sec
蛍光波長:564 nm 励起波長:546 nm
温度:20℃
(Measurement conditions for MB-YN)
Excitation side bandwidth: 3 nm Fluorescence side bandwidth: 3 nm
Response: 0.2 sec Sensitivity: Medium
Measurement range: 0 to 7200 sec Data acquisition interval: 1 sec
Fluorescence wavelength: 564 nm Excitation wavelength: 546 nm
Temperature: 20 ° C

MB-EQ系についての測定結果を以下の表に示す。なお、ビーコン型プローブは0.2μMとし、[Surv-1] =0.4μMとした。添加したカチオン性高分子の量は、[Surv-1]/[MB-EQ]=1のときN/P=2に該当する量とした。   The measurement results for the MB-EQ system are shown in the following table. The beacon type probe was 0.2 μM, and [Surv-1] = 0.4 μM. The amount of the added cationic polymer was N / P = 2 when [Surv-1] / [MB-EQ] = 1.

表6に示すように、カチオン性高分子を添加することで、応答速度が顕著に向上した。   As shown in Table 6, the response speed was significantly improved by adding the cationic polymer.

また、MB-YNについての測定結果を図1に示す。なお、図1において、[MB-YN]=0.2μM 、[Surv-2]=0.4μMに固定し、カチオン性高分子量がN/P=0(比較例)、0.2(本発明)、0.5(本発明)、1(本発明)、2(本発明)について測定した。   Moreover, the measurement result about MB-YN is shown in FIG. In FIG. 1, [MB-YN] = 0.2 μM and [Surv-2] = 0.4 μM were fixed, and the cationic high molecular weight was N / P = 0 (comparative example), 0.2 (invention), 0.5 ( The present invention), 1 (present invention), and 2 (present invention) were measured.

図1に示すように、カチオン性高分子の添加量を増大させることで、それに応じて応答速度が顕著に増大した。   As shown in FIG. 1, the response speed was remarkably increased by increasing the addition amount of the cationic polymer.

以上のことから、カチオン性高分子は、イン・ステムビーコン型プローブの検出感度向上に広くかつ強力に適用できるハイブリダイゼーション剤であることがわかった。また、その供給量の一定範囲において、供給量を増大することで、その効果を高めることができることがわかった。   From the above, it was found that the cationic polymer is a hybridization agent that can be widely and powerfully applied to improve the detection sensitivity of the in-stem beacon type probe. It was also found that the effect can be enhanced by increasing the supply amount within a certain range of the supply amount.

本実施例では、プラスチック基板上にイン・ステムビーコン型プローブを固定化し、ターゲット核酸の存在下及び非存在下でハイブリダイゼーションさせたときの、プローブの蛍光色素に基づく蛍光強度の安定性を確認した。また、シグナル強度比を確認した。ビーコン型プローブは、2種類のターゲット核酸の配列に応じて2種類準備した。   In this example, the stability of the fluorescence intensity based on the fluorescent dye of the probe was confirmed when the in-stem beacon type probe was immobilized on a plastic substrate and hybridized in the presence and absence of the target nucleic acid. . The signal intensity ratio was also confirmed. Two types of beacon probes were prepared according to the sequences of two types of target nucleic acids.

基板として、住友ベークライト株式会社製のプラスチック製基板を用い、ターゲット核酸としてb3a2−T又はb2a2−Tを0〜10nMの濃度で用いた。またハイブリダイゼーションには、1×SSC(NaCl:150mM)+0.5%SDS又は1×SSCを用いた。ハイブリダイゼーションは、静置状態で行い、その反応温度は65℃又は45℃、反応時間は16時間、ガラスにて密閉状態とした。また、実施例1で合成したカチオン性高分子を存在(200μM又は2〜200μM)及び非存在の状態の両方でそれぞれハイブリダイゼーションを行った。   As a substrate, a plastic substrate manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd. was used, and b3a2-T or b2a2-T was used as a target nucleic acid at a concentration of 0 to 10 nM. For hybridization, 1 × SSC (NaCl: 150 mM) + 0.5% SDS or 1 × SSC was used. Hybridization was carried out in a stationary state, the reaction temperature being 65 ° C. or 45 ° C., the reaction time being 16 hours, and sealing with glass. In addition, hybridization was performed both in the presence (200 μM or 2-200 μM) and absence of the cationic polymer synthesized in Example 1.

なお、ビーコン型プローブにおける蛍光色素および消光色素は、Cy3とニトロメチルレッド(N)とした。また、ビーコン型プローブ及びターゲット核酸は以下の配列とし、ビーコン型プローブは、実施例2に準じて合成した。
(ビーコン型プローブの配列)
b2a2-A5-dRY2: 5’-X TTTTT-TGANNAGGGCTTCTTCCTTATCTYTCA-3’
b3a2-A5-dRY2: 5’-XTTTTT-TGANNAGGGCTTTTGAACTCTGCTYTCA-3’
(N=ニトロメチルレッド、Y=Cy3、Xは以下の式で表される。下線部がステム部位を構成している)
The fluorescent dye and the quenching dye in the beacon type probe were Cy3 and nitromethyl red (N). The beacon type probe and the target nucleic acid had the following sequences, and the beacon type probe was synthesized according to Example 2.
(Beacon probe array)
b2a2-A5-dRY2: 5'-X TTTTT- TGANNAG GGCTTCTTCCTTAT CTYTCA -3 '
b3a2-A5-dRY2: 5'-XTTTTT- TGANNAG GGCTTTTGAACTCTG CTYTCA -3 '
(N = nitromethyl red, Y = Cy3, X is represented by the following formula. The underlined part constitutes the stem part)

(ターゲット核酸の配列)
b2a2: 5’-ATAAGGAAGAAGCCCTTCA-3’
b3a2: 5’-CAGAGTTCAAAAGCCCTTCA-3’
(Target nucleic acid sequence)
b2a2: 5'-ATAAGGAAGAAGCCCTTCA-3 '
b3a2: 5'-CAGAGTTCAAAAGCCCTTCA-3 '

b3a2-A5-dRY2をマッチプローブ、b2a2-A5-dRY2をミスマッチプローブとして、図2に示す形態で基板上にスポットし、カチオン性高分子の存在下(200μM)及び非存在下でターゲット核酸b3a2−T(100nM)とハイブリダイゼーションを行い、蛍光を検出した結果を図3に示す。図3に示すように、カチオン性高分子を存在させることで、マッチプローブの蛍光が強化されかつそのレベルは均一となり、ミスマッチプローブはよく消光されかつそのレベルは均一となった。   Using b3a2-A5-dRY2 as a match probe and b2a2-A5-dRY2 as a mismatch probe, it is spotted on the substrate in the form shown in FIG. 2, and the target nucleic acid b3a2- is present in the presence (200 μM) and absence of a cationic polymer. The result of hybridization with T (100 nM) and detection of fluorescence is shown in FIG. As shown in FIG. 3, by the presence of the cationic polymer, the fluorescence of the match probe was enhanced and its level became uniform, the mismatch probe was well quenched and its level became uniform.

また、カチオン性高分子の濃度を変化(0、2、20及び200μM)させたときのマッチプローブb3a2-A5-dRY2とターゲット核酸b3a2−T(10nM)とのハイブリダイゼーションから得られる蛍光シグナル強度比の測定結果を図4に示す。図4に示すように、カチオン性高分子の濃度を上げると、それに応じてマッチプローブから得られるシグナル強度比も向上した。   Further, the fluorescence signal intensity ratio obtained from the hybridization of the match probe b3a2-A5-dRY2 and the target nucleic acid b3a2-T (10 nM) when the concentration of the cationic polymer is changed (0, 2, 20, and 200 μM). The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 4, when the concentration of the cationic polymer was increased, the signal intensity ratio obtained from the match probe was also improved accordingly.

また、ターゲット核酸b2a2に対するマッチプローブ(b2a2-A5-dRY2)に、ターゲット核酸b2a2(マッチ)とb3a2(ミスマッチ)を供給(0〜10nM)したときの、カチオン性高分子存在下(200μM)及び非存在下でのターゲット核酸濃度とb2a2マッチプローブから得られるシグナル強度比の測定結果を図5に示す。図5に示すように、カチオン性高分子の存在下であれば、ターゲット核酸b2a2の濃度の変化に伴い、マッチプローブから得られるシグナル強度比も増加する一方、ミスマッチであるターゲット核酸b3a2の濃度変化には対応せず低いシグナル強度比を安定して維持でき、検出感度、精度及び再現性のよい測定が可能であることがわかった。これに対して、カチオン性高分子の非存在下では、ターゲット核酸b2a2の濃度に応じてマッチプローブから得られるシグナル強度比は増大するものの、ミスマッチであるターゲット核酸b3a2に対して不安定でかつ比較的高いシグナル強度比を呈した。以上の結果から、カチオン性高分子の存在下であると、ターゲット核酸濃度が10nM以下の低い濃度であっても、検出感度、再現性及び精度の良好なハイブリダイゼーションが可能であることがわかった。   Further, when the target nucleic acid b2a2 (match) and b3a2 (mismatch) are supplied (0 to 10 nM) to the match probe (b2a2-A5-dRY2) for the target nucleic acid b2a2, in the presence of a cationic polymer (200 μM) and non- FIG. 5 shows the measurement results of the target nucleic acid concentration in the presence and the signal intensity ratio obtained from the b2a2 match probe. As shown in FIG. 5, in the presence of a cationic polymer, the signal intensity ratio obtained from the match probe increases with the change in the concentration of the target nucleic acid b2a2, while the concentration change in the target nucleic acid b3a2 that is a mismatch. It was found that a low signal intensity ratio can be stably maintained and measurement with good detection sensitivity, accuracy and reproducibility is possible. In contrast, in the absence of a cationic polymer, the signal intensity ratio obtained from the match probe increases according to the concentration of the target nucleic acid b2a2, but is unstable and compared with the target nucleic acid b3a2 that is a mismatch. High signal intensity ratio. From the above results, it was found that in the presence of a cationic polymer, hybridization with good detection sensitivity, reproducibility and accuracy is possible even when the target nucleic acid concentration is as low as 10 nM or less. .

Claims (15)

カチオン性高分子を有効成分とし、
ループ領域とステム領域とを有するビーコン型プローブであって、前記ステム領域内に、蛍光色素及び消光色素を有する、イン・ステムビーコン型プローブ用のハイブリダイゼーション剤。
Cationic polymer as an active ingredient,
A hybridization agent for an in-stem beacon type probe, which is a beacon type probe having a loop region and a stem region, and having a fluorescent dye and a quenching dye in the stem region.
前記蛍光色素及び前記消光色素は、それぞれ、以下のユニットとして、前記イン・ステムビーコン型プローブの前記ステム領域内に備えられる、請求項1に記載のハイブリダイゼーション剤。
(式中、Xは蛍光色素を表し、R1は、炭素数が2又は3であって置換されていてもよいアルキレン鎖を表し、R2は、炭素数が0以上2以下であって置換されていてもよいアルキレン鎖を表し、Zは、直接の結合又は連結基を表す。)
(式中、Yは消光色素を表し、R1は、炭素数が2又は3であって置換されていてもよいアルキレン鎖を表し、R2は、炭素数が0以上2以下であって置換されていてもよいアルキレン鎖を表し、Zは、直接の結合又は連結基を表す。)
The hybridization agent according to claim 1, wherein each of the fluorescent dye and the quenching dye is provided in the stem region of the in-stem beacon type probe as the following units.
(In the formula, X represents a fluorescent dye, R 1 represents an alkylene chain having 2 or 3 carbon atoms and may be substituted, and R 2 has 0 to 2 carbon atoms and is substituted. Represents an alkylene chain which may be substituted, and Z represents a direct bond or a linking group.)
(In the formula, Y represents a quenching dye, R 1 represents an alkylene chain having 2 or 3 carbon atoms, which may be substituted, and R 2 has 0 to 2 carbon atoms and is substituted. Represents an alkylene chain which may be substituted, and Z represents a direct bond or a linking group.)
前記イン・ステムビーコン型プローブは、前記蛍光色素及び前記消光色素のそれぞれ1個の組み合わせを、前記ステム領域内に2個又は3個有する、請求項1又は2に記載のハイブリダイゼーション剤。   The hybridization agent according to claim 1 or 2, wherein the in-stem beacon type probe has two or three combinations of one each of the fluorescent dye and the quenching dye in the stem region. 前記イン・ステムビーコン型プローブは、前記組み合わせを、前記ステム領域内に4個以上有する、請求項3に記載のハイブリダイゼーション剤。   The hybridization agent according to claim 3, wherein the in-stem beacon type probe has four or more combinations in the stem region. 前記カチオン性高分子は、カチオン性基を有する高分子鎖と、親水性高分子鎖から構成される共重合体である、請求項1〜4のいずれかに記載のハイブリダイゼーション剤。   The hybridization agent according to claim 1, wherein the cationic polymer is a copolymer composed of a polymer chain having a cationic group and a hydrophilic polymer chain. 前記カチオン性基を有する高分子鎖が、ポリリジン又はポリアリルアミンである、請求項5に記載のハイブリダイゼーション剤。   The hybridization agent according to claim 5, wherein the polymer chain having a cationic group is polylysine or polyallylamine. 前記親水性高分子鎖が、デキストラン又はポリエチレングリコールである、請求項5又は6に記載のハイブリダイゼーション剤。   The hybridization agent according to claim 5 or 6, wherein the hydrophilic polymer chain is dextran or polyethylene glycol. 前記カチオン性高分子が、α−PLL−g−Dex、ε−PLL−g−Dex、PAA−g−Dexの少なくとも1つを含む、請求項1〜7のいずれかに記載のハイブリダイゼーション剤。   The hybridization agent according to any one of claims 1 to 7, wherein the cationic polymer contains at least one of α-PLL-g-Dex, ε-PLL-g-Dex, and PAA-g-Dex. さらに、前記イン・ステムビーコン型プローブを含む、請求項1〜8のいずれかに記載のハイブリダイゼーション剤。   The hybridization agent according to any one of claims 1 to 8, further comprising the in-stem beacon type probe. 請求項1〜8のいずれかに記載のハイブリダイゼーション剤と、
ループ領域とステム領域とを有するビーコン型プローブであって、前記ステム領域内に、蛍光色素及び消光色素を有する、イン・ステムビーコン型プローブと、
を備える、ハイブリダイゼーションキット。
The hybridization agent according to any one of claims 1 to 8,
A beacon type probe having a loop region and a stem region, the in-stem beacon type probe having a fluorescent dye and a quenching dye in the stem region;
A hybridization kit comprising:
前記イン・ステムビーコン型プローブは、1種又は2種以上の前記イン・ステムビーコン型プローブが固相担体に固定化されている、請求項10に記載のハイブリダイゼーションキット。   The hybridization kit according to claim 10, wherein the in-stem beacon type probe has one or more in-stem beacon type probes immobilized on a solid phase carrier. イン・ステムビーコン型プローブとターゲット核酸とのハイブリダイゼーション方法であって、
請求項1〜8のいずれかに記載のハイブリダイゼーション剤の存在下で、前記ターゲット核酸と、ループ領域とステム領域とを有し、前記ステム領域内に、蛍光色素及び消光色素を有する、イン・ステムビーコン型プローブと、をハイブリダイゼーション可能な条件下で接触させて、前記ターゲット核酸存在時における前記イン・ステムビーコン型プローブの前記蛍光色素に基づくシグナルを取得する工程、を備える、方法。
A hybridization method between an in-stem beacon type probe and a target nucleic acid,
In the presence of the hybridization agent according to any one of claims 1 to 8, the target nucleic acid, a loop region and a stem region, and a fluorescent dye and a quenching dye are contained in the stem region. A method of obtaining a signal based on the fluorescent dye of the in-stem beacon probe in the presence of the target nucleic acid by contacting the stem beacon probe with a hybridizable condition.
さらに、前記ハイブリダイゼーション剤の存在下で、前記ターゲット核酸が非存在の状態で前記イン・ステムビーコン型プローブの前記蛍光色素に基づくシグナルを取得する工程、を備える、請求項12に記載の方法。   The method according to claim 12, further comprising obtaining a signal based on the fluorescent dye of the in-stem beacon probe in the presence of the hybridization agent in the absence of the target nucleic acid. 前記イン・ステムビーコン型プローブは、前記蛍光色素及び前記消光色素のそれぞれ1個の組み合わせを、前記ステム領域内に2個又は3個有する、請求項12又は13に記載の方法。   The method according to claim 12 or 13, wherein the in-stem beacon type probe has two or three combinations of the fluorescent dye and the quenching dye in the stem region. 前記イン・ステムビーコン型プローブは、前記組み合わせを、前記ステム領域内に4個以上有する、請求項12又は13に記載の方法。
The method according to claim 12 or 13, wherein the in-stem beacon type probe has four or more combinations in the stem region.
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JP2016075738A (en) * 2014-10-03 2016-05-12 東洋インキScホールディングス株式会社 Color filter coloring composition and color filter
JP2016130232A (en) * 2015-01-09 2016-07-21 国立大学法人名古屋大学 Oligonucleotide
WO2021039598A1 (en) 2019-08-23 2021-03-04 国立大学法人東海国立大学機構 Rna action inhibitor and use thereof

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