JP2014083053A - 増幅中の高分子量生成物を防止する方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】増幅中の高分子量生成物の形成は、防止されるか、又は部分的にもしくは完全に抑制すること。
【解決手段】本発明は、アンプリコンを生成するためのプライマー対(ここで少なくとも1種のプライマーは、5’末端が標的配列に非相補的なポリN配列で修飾される)、及び該アンプリコンに特異的な検出可能なプローブ又はDNA結合色素を含んでなる、生物学的試料中に存在する可能性のある核酸標的を増幅し検出するための改良された方法に関する。本発明はさらに、適切に修飾されたプライマーと、増幅中の高分子量生成物の形成を防止又は抑制するための及び核酸標的を検出するための該プライマーを含むキットとの、使用を提供する。
【選択図】図1

Description

体外診断薬の分野に属する本発明は、アンプリコンを生成するための少なくとも1種のプライマー対を含む生物学的試料中に存在し得る核酸標的を増幅かつ検出するための改良された方法に関し、ここで、少なくとも1種のプライマーは、標的配列に相補的ではないポリN配列と、このアンプリコンに特異的な検出可能なプローブとで5’末端が修飾されている。この改良は特に、増幅中の、目的のアンプリコン以外の副産物、すなわち高分子量生成物、の形成が、部分的に又は完全に抑制されるという事実に基づく。本発明が診断型の用途で使用されるなら、偽陰性又は偽陽性の結果が避けられる。本発明はさらに、核酸標的の増幅と検出中の、高分子量生成物の形成を防止又は抑制するための、適切に修飾されたプライマーと、このプライマーを含むキットとの使用を提供する。
分子診断学の分野において、核酸の増幅と検出は非常に重要である。核酸の増幅と検出の診断応用の例は、ヒトパピローマウイルス(HPV)、西ナイルウイルス(WNV)のようなウイルスの検出、ヒト免疫不全症ウイルス(HIV)、B型肝炎ウイルス(HBV)、及び/又はC型肝炎ウイルス(HCV)の存在についての献血の日常的スクリーニングである。この増幅及び検出法はまた、細菌の核酸標的又は腫瘍マーカーなどの解析に適している。
核酸標的の増幅と検出のための最も有名で広く使用されている方法は、ポリメラーゼ酵素を使用するポリメラーゼ連鎖反応(PCR、US4,683,195号及びUS4,683,202号)である。関連する重要な改良は、例えばCOBAS(登録商標)TaqMan(登録商標)上の商業的アッセイで使用されるような、加水分解(hydrolization)プローブ又は5’ーヌクレアーゼプローブとして知られているレポーター基又は標識物を担持する修飾オリゴヌクレオチドを使用するPCR中の増幅生成物のリアルタイム検出である(US5,210,015号、及びUS5,487,972号)。他の改良された増幅法及び検出法は、分子ビーコン技術(Molecular Beacons Technology)(WO95/13399号)として知られている検出方法、又はマイナーグルーブバインダー(minor groove binder)(MGB)部分を含むオリゴヌクレオチドを使用する方法(WO03/062445号、及びWO2006/135765号)である。
これらのプライマーの少なくとも1種の5’末端で高いGC含量を有する添加されたオリゴヌクレオチドを含むプライマーの使用が増幅効率の改良を示すことが、さらに公知である(Q.Liuら,Genome Research vol.7(1997),p.389−398; WO01/94638号;US2004/0110182号)。約12〜40サイクルのPCR後の増幅生成物の最終的量は、非修飾プライマーより、例えば5’末端にGGAC単位が添加されているプライマーで顕著に高い。
Afoninaら(BioTechniques vol.43(3)(2007),p.1−3;WO2006/135765号)は、リアルタイムPCR蛍光シグナルの増加を記載し、こうして5’末端にランダムに分散された短いアデニンとチミンリッチフラップとマイナーグルーブバインダー(MGB)蛍光ハイブリダイゼーションプローブとを有するプライマーを使用して、改良された増幅効率を得ている。
さらに、いくつかのPCRアッセイでは、高分子量生成物の形成のような副産物は、増幅効率に大きな影響を与え、例えば偽陽性又は偽陰性の結果を生成するかも知れない。特に、低力価試料については、偽陰性の結果に至る高分子量増幅生成物の形成のために、検出シグナルの低下又は脱落が予測される。より多くのPCRサイクルを行うほど、通常この増幅効率はより低下する。
定量的PCR反応では、内部評価用定量標準物質が加えられ、同時増幅される。これは、調製法と増幅法とを制御し、阻害作用を補償する。内部標準物質の増幅中の高分子量生成物の形成は、シグナルの抑制と無効な標準物質を発生させることがあり、従って内部評価用定量標準物質により制御されるPCR反応が無効化される。しかし、先行技術(例えば、WO2008/064687号又はWO2012/032510号)に記載されたテイル含有プライマーは、増幅反応が行われる時間が長いほど又はより多くのPCRサイクルが行われるほど、形成される高分子量のアンプリコン生成物が多いため、高分子量のアンプリコン生成物の形成を防止又は抑制するのには適していない。むしろ、記載されたテイル含有プライマーは、適用されるプライマーに基づいて非特異的増幅生成物の形成を低減させることができる。
偽陽性結果の原因は「キャリーオーバー汚染」であり、これは、その前のPCR反応からのPCR生成物(アンプリコン)が次のPCRアッセイを汚染させる。汚染物質は、技師、装置、又はさらにはエアロゾルにより伝搬されることがある。高分子量生成物は、ウラシル−DNAグリコシラーゼ(US6,713,294号)のような汚染防止策に対して、単一のアンプリコンより抵抗性であり、従ってキャリーオーバー汚染のリスクを大きく上昇させる。標的核酸が存在しない真の陰性試料において、汚染物質は偽陽性結果を発生させる。標的核酸が存在する真の陽性試料において、汚染物質は真の標的と同時増幅される。このような同時増幅は、真の標的の正確な量を決定しなければならない定量アッセイの結果をゆがめることがある。
従って当該分野において、核酸標的の簡便で信頼できる増幅と検出のための方法を提供するニーズが存在する。特に、高分子量副産物を抑制することに焦点を当てた、適切な改良された方法を提供するニーズがある。
本発明は、少なくとも1種のプライマーが、標的配列に対して非相補的なポリN配列で5’末端が修飾されるアンプリコンを生成するための少なくとも1種のプライマー対、及びこのアンプリコンに特異的な検出可能プローブ又はDNA結合色素を含む生物学的試料中に存在し得る核酸標的を増幅し検出するための、新しい方法と用途とに関しする。この改良は特に、増幅中の高分子量生成物の形成が妨害されるか又は部分的もしくは完全に抑制されるという事実に基づき、従って例えば偽陰性結果又は偽陽性結果が避けられる。すなわち本発明の1つの主題は、以下である。
増幅中の高分子量生成物の形成が妨害されるか又は抑制されることを特徴とする、生物学的試料中の核酸標的を増幅及び検出するための方法であって、この方法は、
a)上記試料中の核酸に、少なくともポリメラーゼと、ヌクレオシド三リン酸又は他のヌクレオシドモノマーと、アンプリコンを生成するための伸長フォワードプライマー又は伸長リバースプライマーと、上記アンプリコンに特異的な検出可能プローブ又はDNA結合色素とを含む増幅試薬を接触させる工程であって、上記伸長フォワードプライマー又は伸長リバースプライマーの少なくとも1種は、プライマーの5’末端に付加されるアデノシン(A)、チミジン(T)、ウリジン(U)、シチジン(C)、又はグアノシン(G)から誘導される1種のヌクレオチド又は2種の異なるヌクレオチドからなり、標的配列に非相補的であるポリN配列を含むことを特徴とする、工程;
b)上記核酸を上記増幅試薬と、増幅反応が起きるのに充分な時間かつ条件下でインキュベートする工程;及び
c)上記検出可能プローブ又はDNA結合色素を介して上記アンプリコンを検出する工程、とを含む。
本発明はさらに、アンプリコンを生成するための少なくとも1種のプライマー対を含む、生物学的試料中に存在し得る核酸標的を増幅及び検出するための新しい方法と使用とに関し、ここで、両方のプライマーは5’末端が、標的配列に非相補的であるポリN配列と、上記アンプリコンに特異的な検出可能プローブ又はDNA結合色素とで、修飾されることを特徴とする。この改良は特に、増幅中の高分子量生成物の形成が妨害されるか又は部分的もしくは完全に抑制されるという事実に基づき、従って例えば偽陰性結果又は偽陽性結果が避けられる。すなわち本発明の1つの主題は、以下である。
増幅中の高分子量生成物の形成が妨害されるか又は抑制されることを特徴とする、生物学的試料中の核酸標的を増幅及び検出するための方法であって、この方法は、
a)上記試料中の核酸に、少なくともポリメラーゼと、ヌクレオシド三リン酸又は他のヌクレオシドモノマーと、アンプリコンを生成するための伸長フォワードプライマー及び伸長リバースプライマーと、上記アンプリコンに特異的な検出可能プローブ又はDNA結合色素とを含む増幅試薬を接触させる工程であって、上記伸長フォワードプライマーと伸長リバースプライマーはそれぞれ、プライマーの5’末端に付加されるアデノシン(A)、チミジン(T)、ウリジン(U)、シチジン(C)、又はグアノシン(G)から誘導される1種のヌクレオチド又は2種の異なるヌクレオチドからなり、標的配列に非相補的であるポリN配列を含むことを特徴とする、工程;
b)上記核酸を上記増幅試薬と、増幅反応が起きるのに充分な時間かつ条件下でインキュベートする工程;及び
c)上記検出可能プローブ又はDNA結合色素を介して上記アンプリコンを検出する工程、とを含む。
本発明のさらなる1つの主題は、
PCR増幅中の高分子量生成物の形成を妨害又は抑制するための方法であって、この方法は、
a)生物学的試料中の核酸に、少なくともポリメラーゼと、ヌクレオシド三リン酸又は他のヌクレオシドモノマーと、アンプリコンを生成するための伸長フォワードプライマー及び/又は伸長リバースプライマーと、上記アンプリコンに特異的な検出可能プローブ又はDNA結合色素とを含む増幅試薬を接触させる工程であって、上記伸長フォワードプライマー及び/又は伸長リバースプライマーの少なくとも1種は、プライマーの5’末端に付加される、アデノシン(A)、チミジン(T)、ウリジン(U)、シチジン(C)、又はグアノシン(G)から誘導される1種のヌクレオチド又は2種の異なるヌクレオチドからなり、標的配列に非相補的であるポリN配列を含むことを特徴とする、工程;
b)上記核酸を上記増幅試薬と、増幅反応が起きるのに充分な時間かつ条件下でインキュベートする工程;及び
c)上記検出可能プローブ又はDNA結合色素を介して上記アンプリコンを検出する工程、とを含む。
本発明の方法は、当該分野に多くの改良を加える:PCR中の高分子量生成物の形成を防止又は抑制することにより、蛍光抑制が避けられるため、以後のアンプリコンの検出がより信頼できる。これは、標的及び/又は内部標準物質の両方の増幅に適用される。高分子量生成物は(アンプリコンではなく)、以後のPCR反応で蛍光抑制を引き起こす。本発明の方法は、少なくとも20サイクルのPCRを適用した時、核酸標的が存在しないか又は低力価量でのみ含まれる試料の検出のために、特に有効である。このような態様のいくつかでは、PCRサイクルは、30サイクルを超えた後、時に40サイクルを超えた後、好ましくは50サイクルを超えた後、最も好ましくは60サイクルを超えた後に停止される。これらの試料のほとんどについて、増幅反応は50サイクル以前には停止されない。このようなPCR反応の抑制は、以前のPCR反応からの汚染が基礎的に低レベルである条件下で、より顕著である。
伸長プライマーの使用により高分子量生成物の形成を防止又は抑制するための本発明の方法はまた、検出のためにプローブもDNA結合色素も必要ではない増幅法にも有用であり得る。
本発明の「ポリN配列」という表現は、5種の天然の塩基であるアデニン(A)、グアニン(G)、シトシン(C)、チミン(T)、及びウラシル(U)のすべて、又はこれらの天然の塩基の4種のみ、3種のみ、2種のみ、もしくは1種のみを含んでよいポリヌクレオチド配列をいう。本発明のポリN配列は、少なくとも2個もしくは多数の同一の塩基[例えば、(A)m,(T)m、(G)m、(C)m、(U)m、ここで、mは特に2〜10の数である]、又は異なる塩基[例えば、(AT)n,(AG)n、(AC)n、(TA)n、(UA)n、(GA)n、又は(CG)n、ここで、nは特に1〜5の数である](通常全部で50ヌクレオチド以下である)を含む。好ましくはポリN配列は、アデノシン(A)、チミジン(T)、ウリジン(U)、シチジン(C)、又はグアノシン(G)から誘導される1種のヌクレオチド又は2種の異なるヌクレオチドからなる。ポリN配列は、使用される少なくとも1種のプライマーに付加される。2種以上のプライマーに付加されるポリN配列は、同じであるかまたは異なってもよい。本発明のある態様において、フォワードプライマー及びリバースプライマーは、同一のポリN配列を含む。
ある態様において本発明は、工程a)に記載されたポリN配列が、ポリA、ポリT、ポリAT、ポリU、ポリC、又はポリG配列を含むことを特徴とする上記方法を提供する。アデノシン(A)、チミジン(T)、ウリジン(U)、シチジン(C)、又はグアノシン(G)から誘導される1種のヌクレオチドの100%又は2種の異なるヌクレオチドを有し、かつ全部で2〜10ヌクレオチド又は4〜6ヌクレオチドの長さを有するポリN配列が、本発明で使用される。4〜6個の連続したアデニン塩基(A)を含むポリN配列テイルが、特に本発明で使用される。ポリN配列テイルはまた、修飾オリゴヌクレオチド(プライマー)が、その相補体にハイブリダイズする能力、及び増幅反応で鋳型として機能する能力を有する限りは、N4−エチル−dC,N6−メチル−dA、又は2’−O−メチル−ヌクレオチドなどのアルキル化ヌクレオチドのような修飾ヌクレオチドを含んでよい。
さらに本発明は、上記した方法のいずれかにより、生物学的試料中の標的核酸を増幅及び検出するためのキットを提供する。このようなキットは、少なくとも1種のポリメラーゼ(例えば熱安定性ポリメラーゼ)と、少なくとも4種の異なるヌクレオシド三リン酸又は他のヌクレオシドモノマーと、少なくとも1種のアンプリコンを生成するための少なくとも1種の伸長フォワードプライマー及び/又は伸長リバースプライマーとを含み、ここで、上記伸長フォワードプライマーと伸長リバースプライマーの少なくとも1種は、プライマーの5’末端に付加されるアデノシン(A)、チミジン(T)、ウリジン(U)、シチジン(C)、又はグアノシン(G)から誘導される1種のヌクレオチド又は2種の異なるヌクレオチドからなり、標的配列に非相補的であるポリN配列と、上記アンプリコンに特異的な少なくとも1種の検出可能なプローブ又はDNA結合色素とを含む。本発明のキットは特に、上記ポリN配列が、2〜10ヌクレオチドの長さのポリA、ポリT、ポリAT、ポリU、ポリC、ポリG配列を含むものである。ポリN配列は、使用されるプライマーの少なくとも1種に付加され得る。2種又はそれ以上のプライマーに付加されるポリN配列は、同じであるかまたは異なってもよい。本発明のある態様においてキットは、同じポリN配列を含有するフォワードプライマーとリバースプライマーとを含む。キットはさらに、追加のプライマーとプローブ、ウラシル−N−グリコシラーゼのような酵素、アプタマー、緩衝剤成分、及び洗浄剤などを含んでよい。
本発明の理解を助けるために、いくつかの用語が以下に定義される。
「生物学的試料」は、天然起源の任意の試料でよい。「生物学的試料」は、例えばヒトから得られ、体液又は体の組織である。本発明のある態様において「生物学的試料」は血液である。
用語「ヌクレオシド」は、例えばリボース又はデオキシリボースのような糖のC−1’炭素に連結された塩基からなる化合物をいう。ヌクレオシドの塩基部分は、通常、複素環塩基、例えばプリン又はピリミジンである。
用語「ヌクレオチド」は、モノマー単位としての又はポリヌクレオチド内の、ヌクレオシドのリン酸エステルをいう。「ヌクレオシド5’−三リン酸」は、糖の5’−炭素位置に結合した三リン酸エステル基を有するヌクレオチドをいい、時に「NTP」又は「dNTP」及び「ddNTP」と記載される。修飾ヌクレオシドは、典型的には塩基、糖、又はリン酸成分の修飾により化学的に修飾された任意のヌクレオチド(例えば、ATP、TTP、UTP、GTP、又はCTP)である。修飾ヌクレオシドは、特に限定されないが、例えばN4−エチルシトシン、N6−メチルアデニン、N6−tert−ブチルベンジルアデニン又はN4−tert−ブチルベンジルシトシン、5−メチルシトシン、6ーメルカプトプリン、5−フルオロウラシル、5−ヨードウラシル、及び6−チオグアニンのような塩基部分、又は2’−O−メチルリボース及び2’−フルオロ−又は2’−アミノ−2’−デオキシリボースのような糖部分などを含む。本明細書において用語「ヌクレオチド類似体」は、天然に存在しない任意のヌクレオチドをいう。
「他のヌクレオチドモノマー」という表現は、酵素的ポリヌクレオチド合成で使用することができる、標準的なヌクレオシド三リン酸以外のリン酸活性化ヌクレオシドをいい、例えばヌクレオシド四リン酸などをいう。
「標的核酸」及び「標的領域」という用語は、増幅、検出、又は分析すべき核酸の領域をいう。プライマー又はプローブがハイブリダイズする配列は、「標的配列」と呼ぶことができる。
「核酸」及び「オリゴヌクレオチド」という用語は、検出すべきプライマー、プローブ、及びオリゴマー断片をいい、ポリデオキシリボヌクレオチド(2−デオキシ−D−リボースを含む)、ポリリボヌクレオチド(D−リボースを含む)、及びプリンもしくはピリミジン塩基又は修飾プリンもしくはピリミジン塩基のN−グリコシドである任意の他の種類のポリヌクレオチドの、総称である。用語「核酸」と「オリゴヌクレオチド」との間に意図された差は無く、これらの用語は同義で使用される。これらの用語は、分子の1次構造のみについて言及する。すなわちこれらの用語は、2本鎖DNA及び1本鎖DNA、ならびに2本鎖RNA及び1本鎖RNA、ならびにRNAとDNAとの2本鎖を含む。
オリゴヌクレオチドの正確なサイズは、多くの要因、及びそのオリゴヌクレオチドの最終的機能又は用途に依存する。オリゴヌクレオチドは、例えば適切な配列のクローニング及び制限切断、及びNarangら,1979,Meth.Enzymol.68:90−99のホスホトリエステル法、Brownら,1979,Meth.Enzymol.68:109−151のホスホジエステル法;Beaucageら,1981,Tetrahedron Lett.22:1859−1862のホスホラミダイト法;及びUS4,458,066号に記載された固相支持体法などの方法による直接化学合成を含む、任意の適切な方法により調製することができる。合成法の総説は、Coodchild,1990,Bioconjugate Chemistry 1(3):165−187に記載されている。
「増幅」、「増幅する」などの用語は一般的に、分子又は関連分子セットのコピー数の上昇をもたらす任意の方法をいう。ポリヌクレオチド分子に適用される時、増幅は、典型的には少量のポリヌクレオチド(例えば、ウイルスゲノム)から出発する、ポリヌクレオチド分子又はポリヌクレオチド分子の一部の複数のコピーを産生させることを意味し、ここで増幅される物質(アンプリコン、PCRアンプリコン)は典型的には検出可能である。ポリヌクレオチドの増幅は、種々の化学的及び酵素的方法を包含する。ポリメラーゼ連鎖反応(逆転写PCR、PCR)、鎖置換増幅(SDA)反応、転写性増幅(TMA)反応、核酸配列に基づく増幅(NASBA)反応、又はリガーゼ連鎖反応(LCR)中の、鋳型RNA又はDNA分子の1つ又は数個のコピーからの複数のDNAコピーの生成は、増幅の形態である。増幅は、出発分子の厳密な複製に限定されない。例えば、逆転写PCRを使用する、試料中の限定量のウイルスRNAからの複数のcDNA分子の生成は、増幅の1形態である。さらに、転写プロセス中の単一のDNA分子からの複数のRNA分子の生成は、増幅の1形態である。
用語「アンプリコン」は、特定の標的核酸の増幅に従って産生されるポリヌクレオチド分子(又はまとめて複数の分子)をいう。アンプリコンを生成するために使用される増幅法は、任意の適切な方法でもよく、例えば最も典型的にはPCR法を使用して行われる。アンプリコンは、特に限定されないが、典型的にはDNAアンプリコンである。アンプリコンは1本鎖又は2本鎖でもよく、又は任意の濃度比でその混合物中にあってもよい。
用語「高分子量生成物」は、アンプリコンのオリゴマー(又はポリマー又はコンカタマー)をいい、従ってプライマー、プローブ、及びDNA結合色素の複数の結合部位を含有する。約1,000塩基対合〜10,000塩基対合を有するこのような高分子量生成物は、特にアンプリコンは非特異的にプライマーとして作用するため、PCRサイクルが多いほど多く形成される。
用語「ハイブリダイゼーション」は、相補的塩基対合による2つの1本鎖核酸による2本鎖構造の形成をいう。ハイブリダイゼーションは、完全に相補的な核酸鎖の間で、又は小さいミスマッチ部分を含む「実質的に相補的な」核酸鎖の間で起きることができる。完全に相補的な核酸鎖のみがハイブリダイズする条件は、「厳密なハイブリダイゼーション条件」又は「配列特異的ハイブリダイゼーション条件」と呼ばれる。実質的に相補的な配列の安定な2本鎖形成は、あまり厳密ではないハイブリダイゼーション条件で行われる。核酸技術の当業者は、例えばオリゴヌクレオチドの長さと塩基対合濃度、イオン強度、及びミスマッチ塩基対合の頻度を含む多くの変数を考慮して、当該分野で示されている教示(例えば、Sambrookら,第2版、1989,Part 1−3,「分子クローニング:実験室マニュアル」(Molecular Cloning−A Laboratory Manual)、コールドスプリングハーバーラボラトリー、コールドスプリングハーバー、ニューヨーク州)に従って、2本鎖の安定性を経験的に決定することができる。
一般に、厳密性条件は、一定のイオン強度とpH値での特定の配列についての熱溶融点(Tm)より約5℃低くなるように選択される。Tmは、2本鎖の50%が解離している温度(一定のイオン強度とpH値で)である。ハイブリダイゼーション条件の厳密性を緩和することは、配列ミスマッチを許容することを可能にする;許容されるミスマッチの程度は、ハイブリダイゼーション条件の適切な調整により制御することができる。
用語「プライマー」は、核酸鎖に相補的なプライマー伸長生成物の合成が誘導される条件下で、すなわち適切な緩衝剤中の4種の異なるヌクレオシド三リン酸と重合用の物質(すなわち、DNAポリメラーゼ又は逆転写酵素)の存在下と適切な温度で、RNA又はDNA合成の開始点として作用することができる、天然又は合成のオリゴヌクレオチドをいう。プライマーは好ましくは、1本鎖オリゴデオキシリボヌクレオチドである。プライマーの適切な長さは、プライマーの使用目的に依存するが、典型的には15〜35ヌクレオチドの範囲である。短いプライマー分子は一般に、鋳型と充分に安定なハイブリッド複合体を形成するのに、より低い温度を必要とする。プライマーは、鋳型核酸の正確な配列を反映する必要は無いが、鋳型とハイブリダイズするために充分に相補的でなければならない。プライマーは、標的配列への結合の特異性を上昇させる追加の特徴(例えば、EP0866071号及びEP1201768号に記載された3’末端アルキル化ヌクレオチドのような修飾ヌクレオチド)、又はプライマーの検出又は固定化を可能にするが、プライマーの基本的性質(RNA又はDNA使用の開始点として作用する)を変えない追加の特徴を含むことができる。例えば、プライマーは、標的核酸にハイブリダイズしないが、増幅生成物のクローニングを促進するか、及び/又は本発明に従って高分子量生成物の形成を抑制もしくは防止を促進する追加の核酸配列を、5’末端に含んでよい。ハイブリダイズするために鋳型に充分に相補的なプライマーの領域は、本明細書においてハイブリダイズ領域と呼ばれる。
本発明において使用される用語「伸長プライマー」又は「ポリN伸長プライマー」は、5種の天然の塩基であるアデニン(A)、グアニン(G)、シトシン(C)、チミン(T)、及びウラシル(U)のすべて、又はこれらの天然の塩基の4種のみ、3種のみ、2種のみ、もしくは1種のみを含んでよい、5’末端で追加のポリヌクレオチド配列(ポリN)を含むプライマーをいう。特に本発明のポリN配列は、少なくとも2個もしくは多数の同一の塩基[例えば、(A)m,(T)m、(G)m、(C)m、(U)m、ここで、mは特に2〜10の数である]、又は異なる塩基[例えば、(AT)n,(AG)n、(AC)n、(TA)n、(UA)n、(GA)n、又は(CG)n、ここで、nは特に1〜5の数である](通常全部で50ヌクレオチド以下である)を含む。例えばポリN配列は、ポリA、ポリT、ポリAT、ポリU、ポリC、又はポリG配列を含む。アデノシン(A)、チミジン(T)、アデノシン−チミジン(AT)、ウリジン(U)、シチジン(C)、又はグアノシン(G)から誘導される1種のヌクレオチドの100%又は2種の異なるヌクレオチドを含み、かつ全部で2〜10ヌクレオチドもしくは4〜6ヌクレオチドの長さを有するポリN配列が、多くの場合本発明に従って適用される。本発明に従って、少なくとも1種の適切に伸長されたプライマーが使用される。少なくとも2種の伸長プライマーに付加されるポリN配列は、同じであるかまたは異なってもよい。
本発明において「ポリN配列」という表現は、アデノシン(A)、チミジン(T)、ウリジン(U)、シチジン(C)、又はグアノシン(G)から誘導される1種のヌクレオチド又は2種の異なるヌクレオチドからなるポリヌクレオチド配列をいう。ポリN配列は、少なくとも2個もしくは多数の同一の塩基[例えば、(A)m,(T)m、(G)m、(U)m、(C)m、ここで、mは特に2〜10の数である]、又は異なる塩基[例えば、(AT)n,(AG)n、(AC)n、(TA)n、(UA)n、(GA)n、又は(CG)n、ここで、nは特に1〜5の数である](通常全部で50ヌクレオチド以下である)を含む。使用される2個又はそれ以上のプライマーに付加されるポリN配列は、同じであるかまたは異なってもよい。本発明の好適な態様において、フォワードプライマー及びリバースプライマーはポリN配列を含み、このポリN配列は同じであるかまたは異なってもよい。ポリN配列テイルはまた、修飾オリゴヌクレオチド(プライマー)が、その相補体にハイブリダイズする能力、及び増幅反応で鋳型として機能する能力を有する限りは、N4−エチル−dC,N6−メチル−dA、又は2’−O−メチル−ヌクレオチドなどのアルキル化ヌクレオチドのような修飾ヌクレオチドを含んでよい。ある態様において、1種のみのプライマー(フォワードプライマー又はリバースプライマー)が、このようなポリN配列テイルを含むことが有用なことがある。
ある態様において本発明は、工程a)に記載されたポリN配列が、ポリA、ポリT、ポリAT、ポリU、ポリC、又はポリG配列を含むことを特徴とする上記方法を提供する。アデノシン(A)、チミジン(T)、アデニン−チミジン(AT)、ウリジン(U)、シチジン(C)、又はグアノシン(G)から誘導される1種のヌクレオチドの100%又は2種の異なるヌクレオチドを含み、かつ全部で2〜10ヌクレオチドの長さを有するポリN配列が、本発明で使用される。4〜6ヌクレオチドの長さを有するポリN配列を、本発明で使用してもよい。4〜6個の連続アデニン(A)塩基を含む配列テイルが、特に本発明で使用される。
本明細書において「上流」プライマーは、その伸長生成物がコード鎖のサブ配列であるプライマーをいう。「下流」プライマーは、その伸長生成物が相補的非コード鎖のサブ配列であるプライマーをいう。
本明細書において「フォワード」プライマーは、PCRでアンチセンス鎖の3’末端の開始コドンから鋳型DNA(核酸標的)の5’末端の終止コドンまで伸長しているプライマーを意味し、「リバース」プライマーは、センス鎖の5’末端の終止コドンから鋳型DNAの3’末端の開始コドンまで伸長しているプライマーをいう。フォワードプライマーは通常、開始コドンの上流の鋳型DNAにアニールするように設計され、リバースプライマーは、終止コドンの下流の鋳型DNAの領域にアニールするように設計される。
本明細書において用語「プローブ」は、相補的塩基対合により、標的核酸の配列とともに2本鎖構造を形成するオリゴヌクレオチドをいう。プローブは、標的核酸の検出又は捕捉用に使用される。プローブは好ましくは、1本鎖オリゴデオキシリボヌクレオチドである。プローブは典型的には、標的配列の領域に対応する、好ましくは10〜50ヌクレオチド、さらに好ましくは15〜35ヌクレオチドからなる「ハイブリダイズ領域」からなるか、又はこれを含有する。
「対応する」は、指定の核酸又はその相補体に少なくとも実質的に相補的であることを意味する。プローブは、標的核酸の正確な配列を反映する必要は無いが、選択されたハイブリダイゼーション条件下で、標的にハイブリダイズするのに充分に相補的でなければならない。プローブオリゴヌクレオチドは、プローブの検出又は固定化を可能にするが、ハイブリダイズ領域のハイブリダイゼーション特性を大きく改変することはない追加の特徴を含有するか、又はこれに結合されることができる。例えばプローブは、1種以上の標識ヌクレオチドの取り込みにより、又は1種以上の別の検出可能な成分に結合されることにより、標識され得る。標識されたヌクレオチド又は検出可能成分は、例えば、特に限定されないが、フルオレセイン、ローダミン、クマリン、及びシアニンのような蛍光色素、又はBiosearch Technologies Inc.,Novat,CAからのBHQ−2のようなBlack Hole Quenchersのような消光剤色素を含む。プローブは例えば、当業者に公知の加水分解プローブもしくは5’−ヌクレアーゼプローブ、分子ビーコンプローブ、マイナーグルーブバインダー結合プローブ、又はハイブリダイゼーションプローブなどでもよい。
本明細書においてオリゴヌクレオチドプライマー又はプローブは、オリゴヌクレオチドと標的配列との間に存在するミスマッチの数が、オリゴヌクレオチドと非標的配列との間に存在するミスマッチの数より小さい場合、標的配列に対して「特異的」である。ハイブリダイゼーション条件は、存在するミスマッチの数が、オリゴヌクレオチドと非標的配列との間に存在するミスマッチの数以下である場合にのみ安定な2本鎖が形成される条件で選択することができる。そのような条件下では、標的特異的オリゴヌクレオチドは、標的配列とのみ安定な2本鎖を形成することができる。すなわち、適切に厳密なハイブリダイゼーション条件下での標的特異的プローブの使用は、特異的標的配列の検出を可能にする。同様に、適切に厳密な増幅条件下での標的特異的プライマーの使用は、標的プライマー結合部位を含む標的配列の特異的増幅を可能にする。
用語「熱安定性ポリメラーゼ酵素」は、熱に対して比較的安定であり、かつ標的配列の核酸鎖の1つと相補的であるプライマー伸長生成物を形成するヌクレオシド三リン酸の重合を触媒する酵素をいう。酵素に適用される用語「熱安定性」は、特に高温(例えば、55℃又はそれ以上)で生物活性を保持する酵素、又は加熱と冷却の繰り返しサイクル後にその生物活性を保持する酵素をいう。ポリメラーゼ酵素は、プライマーの3’末端で合成を開始し、合成が終わるまで鋳型の5’末端に向かう方向で進む。精製された熱安定性ポリメラーゼ酵素は、例えばUS4,889,818号により詳細に記載されており、Roche Diagnostics GmbH/Germanyから市販されている。
ある核酸の「相補体」は、特に逆平行のポリヌクレオチド鎖を意味し、これは、その核酸と同じ長さを有し、その核酸に対して正確に相補的である核酸を意味する。例えば、配列5’−AGTTC−3’は、配列5’−GAACT−3’と相補的である。用語「完全に相補的」又は「100%相補的」などは、逆平行の鎖間の塩基の完全なWatson−Crick対合(ポリヌクレオチド2本鎖中にミスマッチが無い)を有する相補的配列をいう。しかし相補性は完全である必要は無く、例えば安定な2本鎖は、ミスマッチの塩基対又は一致しない塩基を含有してもよい。「部分的相補性」、「部分的に相補的」、「不完全な相補性」、又は「不完全に相補的」などの用語は、100%完全であることはない、逆平行のポリヌクレオチド鎖間の塩基の整列をいう(例えば、ポリヌクレオチド2本鎖中に、少なくとも1つのミスマッチ又は一致しない塩基がある)。すなわち核酸の相補体は、1本鎖のユニークに規定された配列をいう。
最も広い意味において用語「検出可能な」、「標識物」、又は「レポーター」は、検出可能であるか、又はこれに結合しているものの検出を可能にする任意の成分又は特性をいう。例えば、標識物を含むポリヌクレオチドは検出可能である(及び、ある形態においてプローブと呼ばれる)。理想的には、標識ポリヌクレオチドは、ポリヌクレオチドを含むハイブリダイゼーション複合体の検出を可能にする。ある形態において、例えば標識物はポリヌクレオチドに結合(共有結合的に又は非共有結合的に)している。種々の形態において標識物は、代替的に又は組合せて、(i)検出可能なシグナルを提供する、(ii)第2の標識物と相互作用して、第2の標識物(例えば、FRET)により提供される検出可能シグナルを修飾する、(iii)ハイブリダイゼーション、例えば2本鎖形成を安定化する、(iv)捕捉機能、例えば疎水性親和性、抗体/抗原、イオン的錯体形成、を付与する、又は(v)物性(例えば、電気泳動移動度、疎水性、親水性、溶解度、又はクロマトグラフィー的挙動)を変化させる。標識物は、その構造及び作用機構が広く変化する。
標識物の例は、特に限定されないが、蛍光標識物(例えば、消光剤又は吸光剤を含む)、非蛍光標識物、比色分析標識物、化学発光標識物、生物発光標識物、放射活性標識物、質量修飾基、抗体、抗原、ビオチン、ハプテン、酵素(例えば、ペルオキシダーゼ、ホスファターゼなどを含む)などを含む。さらに例示すると、蛍光標識物は、陰性荷電した色素(例えばフルオレセイン群の色素)、又は中性荷電の色素(例えばローダミン群の色素)、又は陽性荷電した色素(例えばシアニン群の色素)を含んでよい。フルオレセイン群の色素は、例えば、FAM、HEX、TET、JOE、NAN、及びZOEを含む。ローダミン群の色素は、例えばテキサスレッド、ROX、R110、R6G、及びTAMRAを含む。FAM、HEX、TET、JOE、NAN、ZOE、ROX、R110、R6G、及びTAMRAは、例えばPerkin Elmer,Inc.(Wellesley,MA,USA)から市販されており、テキサスレッドは、例えばLife Technologies(Molecular Probes,Inc.)(Grand Island,NY)から市販されている。シアニン群の色素は、例えばCY2、CY3、CY5、CY5.5、及びCY7を含み、例えばGE Healthcare Life Sciences(Piscataway,NJ,USA)から市販されている。
「DNA結合色素」又は「DNA挿入色素」は、2本鎖核酸に結合することができて、結合すると蛍光シグナルを発生する色素分子をいい、例えばSYBRGREEN I及びDYBRGOLDがLife Technologies(Molecular Probes,Inc.)(Grand Island,NY)から、又はLightcycler 480 ResolightがRoche Diagnostics(Germany)から市販されている。
用語「FRET」(蛍光共鳴エネルギー移動)及び同等の用語は一般に、ドナー分子から光子が発生することなく、ドナー分子からアクセプター分子にエネルギーが伝達される、2種の色素分子の電子状態間の動的距離依存性相互作用をいう。FRETの効率は、これらの色素間の分子間距離の逆数に依存し、生物学的巨大分子の大きさに匹敵する距離に対して有用となる。一般にFRETは、従来の光学的顕微鏡の限界を超える空間的解像度をもって、単一の分子中の共局在化分子又はコンフォメーション変化のイメージング、動力学的分析、及び/又は定量を可能にする。一般にFRETは、(a)ドナー分子とアクセプター分子は極めて接近していなければならない(典型的には、例えば10〜100Å)、(b)アクセプターの吸収スペクトルは、ドナーの蛍光放射スペクトルと重複しなければならない、及び(c)ドナーとアクセプターの遷移双極子配向は、ほぼ平行でなければならない。
多くのFRET用途で、ドナー色素とアクセプター色素は異なっており、この場合、FRETは、アクセプターの感作蛍光の出現又はドナー蛍光の消光により検出することができる。ある場合には、ドナーとアクセプターは同じであり、FRETは、生じる蛍光脱分極により検出することができる。FRET系における単一のドナー/アクセプター分子の使用は、例えばUS7,312,302号(Packard and Komoriya)に記載されている。
FRETは、分子の近接性の変化を特徴とする種々の生物学的現象を研究するための重要な技術となっている。FRET技術は現在多くの生物学的研究室に普及しており、様々な生物学的システム[特に限定されないが、核酸ハイブリダイゼーションの検出、リアルタイムPCRアッセイ及びSNP検出、タンパク質の構造とコンフォメーション、タンパク質複合体の空間分布と集合、受容体/リガンド相互作用、イムノアッセイ、単一分子のプローブ相互作用、核酸の構造とコンフォメーション、突然変異を検出するためのプライマー伸長アッセイ、自動DNA配列決定法、脂質の分布と輸送、膜融合アッセイ(膜融合体の脂質混合アッセイ)、膜電位検知、蛍光発生性プロテアーゼ基質、及びサイクリックAMPと亜鉛の指標を含む]で使用するために改変されている。
用語「加水分解プローブ」又は「5’−ヌクレアーゼプローブ」は、本発明のほとんどの応用に使用され、PCR反応、すなわちCOBAS(登録商標)TaqMan(登録商標)システムで使用されるプローブを示す。このようなハイブリダイゼーション又は5’−ヌクレアーゼプローブは、通常2種の蛍光性成分で標識される1本鎖ハイブリダイゼーションプローブからなる。第1の蛍光性成分が、適切な波長の光で励起されると、吸収されたエネルギーは、蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)の原理に従って、第2の蛍光性成分に移動される。第2の蛍光性成分は一般に、BHQ−2のような非蛍光性消光剤でもよい消光剤分子である。このフォーマットで使用される典型的な蛍光色素は、例えば、特にFAM、HEX、CY5、JA270、Cyan500、及びCY5.5である。PCR反応のアニーリング工程中に、標識ハイブリダイゼーションプローブは標的核酸(すなわち、増幅生成物)に結合し、以後の伸長期中に、TaqDNAポリメラーゼ又は例えば当業者に公知の他の適切なポリメラーゼ(例えばZO5ポリメラーゼ)の5’→3’エキソヌクレアーゼ活性により分解される。その結果、励起された蛍光性成分と消光剤成分は、互いに空間的に分離される。その結果、消光剤の非存在下で第1の蛍光性成分を励起すると、第1の蛍光性成分からの蛍光発生を検出することができる。両方の検出フォーマット(LightCycler(登録商標)及びTaqMan(登録商標)技術)において、発生されるシグナルの強度は、元々の標的核酸分子の数と相関することができる。
「C型肝炎ウイルス型」という表現は、そのゲノム構成(例えば、系統発生解析)に基づくC型肝炎ウイルス(HCV)の分類をいう。HCV分離株の特定の種類への分類は、他のHCV分離株へのゲノム的関連性及び他のHCV分離株への比較的小さい関連性を反映する。本発明で使用されるHCV型の命名は、Simmondsら(2005)「C型肝炎ウイルスの遺伝子型の命名のための統一システムのための共同提案(Consensus Proposals for a Unified System of Nomenclature of Hepatitis C Virus Genotypes)」、Hepatology 42, No.4:962−973で改訂され提唱された広く採用されている命名法に一致している。Simmongsら(2005)のシステムは、既知のHCV分離株を、6つのHCV遺伝子型(すなわち、遺伝子型1〜6)の1つに入れる。各遺伝子型はさらに、同じ遺伝子型の株間の関連性を反映するサブタイプに分類される。HCVサブタイプは、遺伝子型の後に小文字のローマ字で書かれ、例えばサブタイプ1a、サブタイプ1c、サブタイプ6aなどとなる。個々の分離株内に存在する遺伝的変種は、類似種と呼ばれる。すべての6つの遺伝子型を含む約100のHCVサブタイプが世界的に知られており、サブタイプの数は止まっておらず、より多くのHCV分離株が研究・配列決定されており、追加のサブタイプ(及び遺伝子型の可能性の有り)が認識される可能性がある。
用語「ウイルス型」は、遺伝子型又はサブタイプをいう。本明細書において用語「HCV型」は、HCV遺伝子型又はHCVサブタイプを意味し得ることに注意されたい。用語「HCV型判定」は、実験的(例えば未知の型の)HCVを既知の遺伝子型(例えば、1、2、3、4、5、もしくは6、又はこれらのサブセット)に割り当てるか、又は実験的HCVを既知のサブタイプ(例えば、1a、1b、1c、2a、2b、2cなど、又はこれらのサブセット)に割り当てることを意味する。これに対して、当該分野で一般的に使用されるように、用語「HCV遺伝子型判定」は、最も頻繁には、あるHCVを任意のHCVサブタイプ、例えば最も典型的には1a、1b、1c、2a、2b、2cなどに割り当ていることをいう。しかし本明細書において用語「遺伝子型判定」は、1、2、3、4、5、又は6にのみ割り当てることをいう。
用語「キット」は、試料の処理、方法、アッセイ、解析、又は操作を促進する物品の組合せに関連して使用される。キットは、キット、方法に必要な化学的試薬又は酵素、プライマーとプローブ、ならびに他の任意の成分の使用法を説明する説明書を含んでよい。ある態様において本発明は、リアルタイム(RT)−PCRを使用する「閉管」検出のためのキットを提供する。これらのキットは、例えば、特に限定されないが、試料採取(例えば、血液試料の採取)のための試薬、採取のための試薬、例えば血液からのRNA及び/又はDNAの採取と精製のための試薬、増幅と検出(任意に逆転写酵素活性を含む)のための試薬、1種以上のアンプリコンを調製するための逆転写と第1鎖及び第2鎖cDNA合成に適したプライマー(しかし、少なくとも1つの伸長フォワードプライマー及び/又は少なくとも1つの伸長リバースプライマー)、ウラシル−DNAグリコシラーゼ、熱安定性DNA依存性DNAポリメラーゼ、及び(デオキシリボ)ヌクレオシド三リン酸を含むことができる。ある態様において、逆転写酵素活性と熱安定性DNA依存性DNAポリメラーゼを含む酵素は同じ酵素であり、例えばThermus種Z05ポリメラーゼ又はサーマス・サーモフィルス(Thermus thermophilus)ポリメラーゼである。
分子生物学と核酸化学の従来技術(これらは当業者の技術の範囲内である)は、文献、例えばSambrookら,第2版、1989,Part 1−3,「分子クローニング:実験室マニュアル」(Molecular Cloning−A Laboratory Manual)、コールドスプリングハーバーラボラトリー、コールドスプリングハーバー、ニューヨーク州;Oligonucleotide Synthesis(M.J.Gait編,1984);Nucleic Acid Hybridization(B.D.Hames and S.J.Higgins編,1984);及びMethodds in Enzymology(Academi Press,Inc.)シリーズに、詳細に説明されている。
原理的には、本発明の方法により、すべての種類の核酸標的を増幅し検出することができる。しかしこの方法は特に、初期のPCRサイクルで形成されるアンプリコンの重合によりPCR反応で高分子量生成物が生成される、高標的含有試料又は対照に適用される。本発明の高標的核酸の例は、ウイルス[例えば、ヒトパピローマウイルス(HPV)、西ナイルウイルス(WNV)]の核酸、又はヒト免疫不全症ウイルス(HIV)、B型肝炎ウイルス(HBV)、及び/又はC型肝炎ウイルス(HCV)の存在についての輸血血液の通常のスクリーニングのために使用されるものの核酸である。しかし本発明の方法はまた、細菌標的、腫瘍マーカーなどの分析にも適している。
特にC型肝炎ウイルス(HCV)感染は、世界的な懸念が増大している。HCV感染症はしばしば持続性であり、慢性の肝疾患を誘発し、肝硬変や肝細胞癌として現れる。HCVは、アメリカ合衆国において肝臓移植の主要な原因である。世界的に毎年、約100万例の新しいHCV感染症が報告されており、アメリカ合衆国だけでも、毎年400万人が感染し、3万例の新しい感染症が発症していると推定される。
現在HCVは、アメリカ合衆国における毎年8,000〜10,000の死亡例の原因である。改良された診断薬や治療薬が開発されないと、この数は、世界的に数年以内に劇的に増加すると予測されている。
HCVゲノムは多型性であり、多くの株(遺伝子型及びサブタイプ呼ばれている)が性状解析されている。異なるウイルス型は、異なる疾患帰結と、治療法に対する異なる応答性とに相関している。
HCVゲノム構造/構成は、フラビウイルス科(Flaviviridae)の構造/構成に最もよく似ている。多くのフラビウイルスタンパク質の既知の機能に一致して、N末端HCVタンパク質はおそらく構造タンパク質[C(カプシド/コア)、E1及びE2エンベロープタンパク質を含む]であり、C末端非構造タンパク質[NS2(メタロプロテアーゼ)、NS3(セリン−プロテアーゼ/ヘリカーゼ)、NS4とNS5(NS5B RNAポリメラーゼ)を含む]は、ウイルス複製で機能すると考えられている。
プロトタイプHCV分離株(現在はHCV1aと呼ばれる)の同定と性状解析後、世界中から他の分離株が同定された(され続けている)。配列比較は、これらのユニークな分離株が、HCVゲノムの完全長に対して35%ものヌクレオチド非同一性により、互いに異なることを証明している(Okamotoら、(1992)Virology 188:331−341)。ウイルスゲノムを通して配列の変動が観察され、一部の領域は他の領域より大きな変動を示している。例えば、一般に5’−UTR領域で高い配列保存が観察され、逆にエンベロープ(E)領域を含む一部領域は、超可変ヌクレオチド配列を示す。
感染中に存在するウイルス遺伝子型(及び/又はサブタイプ)を知ることは、感染した患者の最適な治療コースを決定するための重要な指標を、臨床医に提供する。しかし、増加し続ける数の既知のHCV型を区別することができる簡便な診断法の開発が、課題となっている。
標的核酸(ここで、標的核酸はウイルス核酸、好ましくはHCVである)を増幅し検出するための本発明の方法は、本発明の好適な態様である。
従って本発明は、今日まで知られているほとんどのHCV型のゲノム中に存在する高い配列保存性を有する領域(例えば、5’UTR領域)のポリメラーゼ連鎖反応(PCR)増幅を可能にする、改良されたオリゴヌクレオチドプライマー(伸長プライマー)を提供する。本発明はまた、ハイブリダイゼーションによりHCV核酸の検出を可能にする改良されたオリゴヌクレオチドプローブを提供する。
本発明のプライマーの重要な利点は、非標的配列を同時に増幅することなく、すべてのHCV型の増幅を可能にすることである。すなわちこのプライマーは、世界のあらゆる地域から得られる試料からすべての型のHCVを検出することを可能にするHCV検出アッセイを可能にする。
すなわち本発明の1つの目的は、増幅中の高分子量生成物の形成が妨害されるか又は抑制されることを特徴とする、生物学的試料中の核酸標的、例えばHCVの核酸、を増幅及び検出するための方法であって、この方法は、
a)上記試料中の核酸に、少なくともポリメラーゼと、ヌクレオシド三リン酸又は他のヌクレオシドモノマーと、アンプリコンを生成するための伸長フォワードプライマー及び/又は伸長リバースプライマーと、上記アンプリコンに特異的な検出可能プローブ又はDNA結合色素とを含む増幅試薬を接触させる工程であって、上記伸長フォワードプライマーは第1のHCV特異的オリゴヌクレオチドであり、上記リバースプライマーは第2のHCV特異的オリゴヌクレオチドであり、上記プライマーの少なくとも1種は、プライマーの5’末端に付加される、アデノシン(A)、チミジン(T)、ウリジン(U)、シチジン(C)、又はグアノシン(G)から誘導される1種のヌクレオチド又は2種の異なるヌクレオチドからなり、かつ標的配列に非相補的である、ポリN配列を含むことを特徴とする、工程;
b)上記核酸を上記増幅試薬と、増幅反応が起きるのに充分な時間かつ条件下でインキュベートする工程;及び
c)上記検出可能プローブ又はDNA結合色素を介して上記アンプリコンを検出する工程、とを含む。
本発明の具体的な態様において、本方法は5’末端にポリN配列を含むプライマーを含み、このポリN配列は、ポリA、ポリT、ポリAT、ポリU、ポリC、又はポリG配列を含む。アデニン(A)、チミジン(T)、アデニン−チミジン(AT)、ウラシル(U)、シトシン(C)、又はグアニン(G)のような、1種の一定の選択されたヌクレオチドの100%又は2種の一定の選択されたヌクレオチドを含み、かつ全部で2〜10ヌクレオチドの長さであるポリN配列。4〜6ヌクレオチドの長さを有するポリN配列が、特に本発明で使用される。4〜6個の連続アデニン(A)ヌクレオチドを含むポリN配列は、特に本発明で使用される。
本発明のHCV特異的プライマーは、例えばフォワードプライマーとして使用される配列GCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTA(配列番号1)とリバースプライマーとして使用される配列GCAAGCACCCTATCAGGCAGTACCACAA(配列番号2)のポリN含有プライマーのようなオリゴヌクレオチドである。3’末端でさらに修飾されている(例えばアデノシンの環外アミン基でアルキル化されている)プライマーもまた、本発明で使用し得る。
本発明の別の目的は、PCR増幅中の高分子量生成物の形成を妨害又は抑制するための方法であって、この方法は、
a)生物学的試料中の核酸に、少なくともポリメラーゼと、ヌクレオシド三リン酸又は他のヌクレオシドモノマーと、アンプリコンを生成するための伸長フォワードプライマー及び/又は伸長リバースプライマーと、上記アンプリコンに特異的な検出可能プローブ又はDNA結合色素とを含む増幅試薬を接触させる工程であって、上記伸長フォワードプライマー及び上記リバースプライマーの両方は、測定すべき核酸標的(例えばHCV)に特異的であり、上記プライマーの少なくとも1種は、プライマーの5’末端に付加される、アデノシン(A)、チミジン(T)、ウリジン(U)、シチジン(C)、又はグアノシン(G)から誘導される1種のヌクレオチド又は2種の異なるヌクレオチドからなり、かつ標的配列に非相補的である、ポリN配列を含むことを特徴とする、工程;
b)上記核酸を上記増幅試薬と、増幅反応が起きるのに充分な時間かつ条件下でインキュベートする工程;及び
c)上記検出可能プローブ又はDNA結合色素を介して上記アンプリコンを検出する工程、とを含む。
本発明のある態様において、本方法は5’末端にポリN配列を含むプライマーを含み、このポリN配列は、ポリA、ポリT、ポリAT、ポリU、ポリC、又はポリG配列を含む。アデノシン(A)、チミジン(T)、アデノシン−チミジン(AT)、ウリジン(U)、シチジン(C)、又はグアノシン(G)のような、1種の一定の選択されたヌクレオチドの100%、又は2種の一定の選択されたヌクレオチドを含み、かつ全部で2〜10ヌクレオチドの長さであるポリN配列が、本発明で使用される。4〜6ヌクレオチドの長さを有する適切なポリN配列が、特に本発明で使用される。4〜6個の連続アデニン(A)及び/又はチミン(T)塩基を含むポリN配列が、特に本発明で使用される。
本発明のHCV特異的プライマーは、例えばフォワードプライマーとして使用される配列GCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTA(配列番号1)とリバースプライマーとして使用される配列GCAAGCACCCTATCAGGCAGTACCACAA(配列番号2)のポリN含有プライマーのようなオリゴヌクレオチドである。
特に本発明において、HCV核酸の増幅のために一対のオリゴヌクレオチドプライマーが使用され、このプライマー対は、
AAAAGCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTA(配列番号3)とAAAAGCAAGCACCCTATCAGGCAGTACCACAA(配列番号4)、
AAAAAAGCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTA(配列番号5)とAAAAAAGCAAGCACCCTATCAGGCAGTACCACAA(配列番号6)、
AAAAAAAAGCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTA(配列番号7)とAAAAAAAAGCAAGCACCCTATCAGGCAGTACCACAA(配列番号8)、
TTTTGCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTA(配列番号9)とTTTTGCAAGCACCCTATCAGGCAGTACCACAA(配列番号10)、
TTTTTTGCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTA(配列番号11)とTTTTTTGCAAGCACCCTATCAGGCAGTACCACAA(配列番号12)、
GGGCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTA(配列番号13)とGGGCAAGCACCCTATCAGGCAGTACCACAA(配列番号14)、
ATATGCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTA(配列番号15)とATATGCAAGCACCCTATCAGGCAGTACCACAA(配列番号16)、
AAAAAACCCACTCTATGTCCGGTC(配列番号19)とAAATGGCGTCTCCCACGCGGCTGG(配列番号20)、
ATATATGTACGCCGGAATTGCCGGAAA(配列番号21)とATATATCTTTCCCCAGGACCTGCCGGT(配列番号22)、
及び、上記フォワードプライマーのいずれか(配列番号1、3、5、7、9、11、13、15、19、又は21)と、上記リバースプライマーのいずれか(配列番号2、4、6、8、10、12、14、16、20、又は22)との任意の組合せ、からなる群から選択される。
本発明のある態様において1種以上の追加のプライマー、例えば配列CTCGCAAGCACCCTATCAGGCAGT(配列番号32)を、HCV増幅に使用されるプライマー対に加えてもよい。
特に、少なくとも、プライマー配列番号1とプライマー配列番号2、プライマー配列番号3とプライマー配列番号4、プライマー配列番号5とプライマー配列番号6、プライマー配列番号9とプライマー配列番号10、又はプライマー配列番号15とプライマー配列番号16からなるプライマーの対が、本発明で使用される。さらに、特にプライマー配列番号1とプライマー配列番号2及び配列番号32と、プライマー配列番号3とプライマー配列番号4及び配列番号32と、プライマー配列番号5とプライマー配列番号6及び配列番号32と、プライマー配列番号9とプライマー配列番号10及び配列番号32と、又はプライマー配列番号15とプライマー配列番号16及び配列番号32と、からなるプライマーのセットが本発明で使用される。本発明で使用される5’−ポリN伸長プライマーの別の対は、配列AAACCCACTCTATGTCCGGTC(配列番号23)とTGGCGTCTCCCACGCGGCTGG(配列番号24)のポリN含有プライマーを含む。本発明で使用される5’−ポリN伸長プライマーのさらに別の対は、配列GTACGCCGGAATTGCCGGAAA(配列番号25)とCTTTCCCCAGGACCTGCCGGT(配列番号26)とのポリN含有プライマーを含む。本発明のプライマー対は、少なくとも1種の追加のプライマー、特に第2の標的特異的リバースプライマーを含んでよい。これらのプライマーは、N4−エチル−dC,N6−メチル−dA、N4−t−ブチルベンジル−dC、及びN6−tert−ブチルベンジル−dA、ならびに2’−O−メチル−dUなどのアルキル化ヌクレオチドのような修飾ヌクレオチドを、3’末端領域に含んでよい。
本発明のオリゴヌクレオチドプローブは、本発明のプライマーを使用して増幅される領域内に含有されるHCVゲノムの領域とハイブリダイズする。このプローブは、1セットのハイブリダイゼーション条件下で、すべての種類からのHCV核酸の特異的検出を可能にする。本発明のプライマーを用いて増幅されるHCV核酸を検出するために使用される時、プローブの特異性はHCV検出の特異性をさらに上昇させ、こうして偽陽性の可能性を最小にする。
ある態様において本発明は、HCV核酸の検出のためのオリゴヌクレオチドプローブを提供し、ここでこのポリヌクレオチドプローブは、HCV特異的核酸配列、検出可能な標識物、例えば蛍光性成分、及び任意の消光剤成分を含む。本発明のプローブは、例えばFCGGAATTGCCAGGACGACCGGP(配列番号27)のサブ配列又はその相補体(ここで、Fは例えば6−カルボキシ−フルオレセインのような蛍光色素であり、Pは3’末端リン酸基である)、又は5’末端に結合した例えばCY5のようなシアニン群の蛍光色素と3’末端リン酸基とを含む、CGGTGTACTCACCGTTCCGCAGACCACTATGGCTCT(配列番号28)のサブ配列又はその相補体、又はFCGGTGTACTCACCGQTTCCGCAGACCACTATGP(配列番号29)のサブ配列又はその相補体(ここで、Fは例えば6−カルボキシ−フルオレセインのような蛍光色素であり、QはBHQ−2のような非蛍光性消光剤であり、Pは3’末端リン酸基である)、又は少なくとも例えばCY5及び/又はフルオレセイン(例えばFAM)のような蛍光色素と3’末端リン酸基とを含む、GGGCGTGCCCCCGCAAGACTGCTAGCCGAGTAG(配列番号30)のサブ配列又はその相補体、からなってよい。本発明の具体的な態様において、プローブは、少なくとも、例えばCY5及び/又はフルオレセイン(例えばFAM)のような蛍光色素と3’末端リン酸基とを含む、GGGCGTGCCCCCGCAAGACTGCTAGCCGAGTAG(配列番号30)、少なくとも、例えばCY5及び/又はフルオレセイン(例えばFAM)のような蛍光色素と3’末端リン酸基とを含む、CGGTGTACTCACCGTTCCGCAGACCACTATGGCTCT(配列番号28)又はその相補体、FCGGAATTGCCAGGACGACCGGP(配列番号27)(ここで、Fは例えば6−カルボキシ−フルオレセインであり、Pは3’末端リン酸基である)、FCGGTGTACTCACCGQTTCCGCAGACCACTATGP(配列番号29)(ここで、Fは例えば6−カルボキシ−フルオレセインであり、QはBHQ−2であり、Pは3’末端リン酸基である)、及びこれらのプローブ配列のそれぞれの相補体からなる群から選択される。
本発明のすべてのプローブ配列は、当業者に公知の色素の選択肢で標識されてもよく、オリゴヌクレオチドプローブの異なる位置で標識されてもよい。
本発明の別の形態は、少なくとも本発明の1種の伸長フォワードプライマー及び/又は伸長リバースプライマーを使用してPCRを実施することを含む、すべての既知のHCV型から遺伝子の領域を増幅し、増幅されたDNAを本発明のタンパク質又はプローブの各相補体を使用して検出する方法に関する。本発明のプライマーとプローブ又はプローブの各相補体は、HCV核酸の特異的検出のための特に簡便で迅速な方法を可能にする。
本発明の別の形態は、少なくとも2種の本発明のHCV特異的伸長増幅プライマーを含む、HCV核酸を増幅し検出するためのキットに関する。このキットは、追加の試薬、例えば本発明のプローブを含むことができる。このキットはまた、1種以上の増幅試薬、例えばポリメラーゼ、ウラシル−DNAグリコシラーゼ、アプタマー、緩衝塩、洗浄剤、ヌクレオシド三リン酸、及び他の成分(例えば、グリセリン及び/又はDMSO)を含むことができる。
本発明の方法のために通常適用される核酸技術は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)であり、これは、核酸の特異的配列を増幅するための方法であり、以前は検出不可能なほど少量の試料中に存在する核酸の迅速な検出を可能にする(US4,683,195号、4,683,202号、4,965,188号)。増幅された核酸を検出するための好適な方法は、配列特異的オリゴヌクレオチドプローブを用いるハイブリダイゼーションによる方法である(Saikiら、1986,Nature 324:163−166を参照)。
この検出法は、特に限定されないが、2本鎖DNA間に挿入され以後の蛍光を変化させる、臭化エチジウム、SYBRGREEN、又はLightcycler480のような特異的色素の結合又は挿入を含んでよい。特に検出工程はリアルタイムで行われる。市販のリアルタイムPCR装置(例えばLightCycler(登録商標)又はCOBAS(登録商標)TaqMan(登録商標))を使用して、PCR増幅と増幅生成物の検出とを、単一の閉じたキュベット中で劇的に短いサイクリング時間で組合せることができる(例えば、EP0912760号、EP1033411号、EP0543942号、EP0919565号)。検出は増幅と同時に起きるため、このリアルタイムPCR法は、増幅生成物の操作を不要にし、増幅生成物間の交差汚染のリスクを低下させる。リアルタイムPCRは所用時間を大きく低下させ、臨床検査室において従来のPCR法に対して、魅力的な代替法である。LightCycler(登録商標)技術(例えば、EP0912760号、EP1033411号)で使用されるリアルタイムPCRの代替法として、本発明では加水分解プローブ又は5’−ヌクレアーゼプローブ技術が好ましくは適用される。COBAS(登録商標)TaqMan(登録商標)を使用して実現されるこの技術は、2種類の蛍光性成分で標識された1本鎖ハイブリダイゼーションプローブを利用する。第1の蛍光性成分が適切な波長の光で励起されると、吸収されたエネルギーは、蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)の原理に従って第2の蛍光性成分に移動される。第2の蛍光性成分は一般に、BHQ−2のような非蛍光消光剤でもよい消光剤分子である。このフォーマットで使用される典型的な蛍光色素は、例えば、特にFAM、HEX、CY5、JA270、Cyan500、及びCY5.5である。PCR反応のアニーリング工程中に、標識ハイブリダイゼーションプローブは標的核酸(すなわち、増幅生成物)に結合し、以後の伸長期中に、TaqDNAポリメラーゼ、又は例えばZO5ポリメラーゼのような当業者に公知の他の適切なポリメラーゼの5’→3’エキソヌクレアーゼ活性により分解される。その結果、励起された蛍光性成分と消光剤成分は、互いに空間的に分離される。その結果、消光剤の非存在下で第1の蛍光性成分を励起すると、第1の蛍光性成分からの蛍光発生を検出することができる。両方(LightCycler(登録商標)及びCOBAS(登録商標)TaqMan(登録商標)アナライザー)の検出フォーマットにおいて、発生されるシグナルの強度は、元々の標的核酸分子の数と相関することができる。本発明では、加水分解プローブ又は5’−ヌクレアーゼプローブが特に使用される。
FRETに対する代替法として、増幅生成物は、蛍光性DNA結合色素(例えば、Life Technologies(Molecular Probes,Inc.) から入手できるSYBRGREEN I(登録商標)もしくはSYBRGOLD、又はRoche Diagnostics GmbH(Germany)から入手できるLightcycler480 Resolight)のような2本鎖DNA結合色素を使用して検出することができる。2本鎖核酸と相互作用すると、このような蛍光性DNA結合色素は、適切な波長の光で励起後に、蛍光シグナルを発生する。核酸挿入性色素のような2本鎖DNA結合色素を使用することもできる(上記したように)。2本鎖DNA結合色素が使用される時、融解曲線は通常、増幅生成物の存在の確認のために行われる。
本発明の別の態様において、初期のPCR反応から発生するアンプリコン及び高分子量生成物(重合アンプリコン)のような増幅生成物のキャリーオーバー汚染が防止される。キャリーオーバー汚染を防止するための一般的で有効な方法は、ウラシル−DNAグリコシラーゼ類(「UDG」又は「UNG」と略期される)(EC3.2.2.3)の使用を含む。ウラシル−DNAグリコシラーゼ活性を含むこれらの酵素は、1本鎖又は2本鎖DNA中に存在するウラシルを認識し、ウラシル塩基とデオキシリボースとの間のN−グリコシド結合を切断して、非塩基性部位を残す(例えばUS6,713,294号を参照)。これらの酵素は、サイズの小さいウラシル含有アンプリコンをよく分解するが、サイズの大きいウラシル含有高分子量生成物(重合アンプリコン)はあまり効率的に分解しない。すなわち、汚染されると、高分子量生成物は以後のPCR反応の標的となることがあり、陰性試料で偽陽性結果を与えたり、陽性試料で正しくない力価を与える可能性がある。さらに、ウラシル−DNAグリコシラーゼによる汚染と不完全な分解は、以後のPCR反応においてシグナル抑制を招くことがあり、従って、多種多様のプライマー及びプローブ結合配列がプライマーやプローブの反応混合物を流し去り、偽陰性結果又は正しくない試験結果を与えることがある。従ってPCRにおいて高分子量生成物の防止は、標的陰性試料や標的陽性試料において正しい試験結果を得るために極めて重要である。
しかし、生物学的試料中の標的核酸を増幅し検出するための本発明の方法は、特にウラシル−DNAグリコシラーゼの存在下で行われる。ウラシル−DNAグリコシラーゼの存在下では、前のPCR反応からの高分子量生成物による防止又は抑制がさらに改良される。本発明に特に適しているのは、多数のアデノシン(A)及び/又はチミジン(T)ヌクレオチドを含有するポリNテイルを含む少なくとも1種のプライマーと組合せたウラシル−DNAグリコシラーゼの使用である。
増幅反応におけるキャリーオーバー汚染の制御用に最適化されたウラシル−N−DNAグリコシラーゼ(UNG)の調製は、例えばUS6,187,575号に開示されている。キャリーオーバー汚染を防止するためのUNGの使用も記載されており、Longoら「ポリメラーゼ連鎖反応におけるキャリーオーバー汚染を制御するためのウラシル−DNAグリコシラーゼの使用」(1990)Gene,93:125−128を参照されたい。UNGを使用するキャリーオーバー汚染を制御するための最新の方法は、US6,287,823号と6,518,026号、及びUS2003/0077637号に記載されている。
一般にこの方法は2つの工程を含む。第1に、キャリーオーバー汚染物質である可能性があるアンプリコンがウラシルを含むように、PCRアッセイはdUTPを含まなければならない。この方法は、増幅反応で一部の又はすべてのdTTPの代わりにdUTPを代用することを含む。あるいは(又は、さらに)、1種以上のウラシル塩基が増幅プライマー中に取り込まれてもよい。しかし、プライマー中のウラシルが5’末端に近すぎる場合、この方法は以後の増幅を防止するのにあまり効率的ではないことに注意すべきである。dUTPの使用はPCRアッセイを妨害しない。ウラシル含有アンプリコンが生成された後、これは、チミンの代わりにウラシルが存在するにもかかわらず、標準的方法により検出され分析されることができる。
次に、ウラシル−N−DNAグリコシラーゼは以後のPCRに付加される。便利にはUNGは、PCRのすべての成分を含有する標準的反応混合物中で活性がある。これは、組み立てられたPCR反応物に又はさらにはPCRマスターミックスに、UNGを加えることを可能にする。熱サイクリングの開始前に、反応混合物は、PCRマスターミックス(約40℃〜50℃)の状況内で又はUNGが活性である温度範囲内で、UNG活性に最適な温度でインキュベートされる。前の反応からのウラシル含有汚染物質が存在する場合、UNGはウラシルを分解除去し、非塩基性部位を残す。非塩基性部位を有するDNAは、高pH条件下の高温で不安定であることが知られている。熱サイクリングが始まると、このようなDNAが分解される。高温はまたUNG酵素を不活性化し、ウラシルを含有する新しいDNAアンプリコンを生成することを可能にする。
本発明において特に適用されるのは、少なくとも1種のフォワードプライマー及び/又は1種のリバースプライマーが3’末端にポリNテイルを含むプライマーと組合せた、ウラシル−DNAグリコシラーゼ活性を含む酵素の使用であり、このテイルは複数のアデノシン(A)及び/又はチミジン(T)ヌクレオチドを含有し、2〜10ヌクレオチドの長さである。
本発明の別の態様は、上記した方法のいずれかにより、生物学的試料中の標的核酸を増幅し検出するためのキットである。このキットは、DNAポリメラーゼ活性を含む少なくとも1種の酵素と、特に熱安定性DNAポリメラーゼと、ウラシル−DNAグリコシラーゼ活性を含む少なくとも1種の酵素と、逆転写酵素活性を含む任意の酵素と、少なくとも4種の異なるヌクレオシド三リン酸又は他のヌクレオシドモノマーと、少なくとも1種のアンプリコンを生成するための少なくとも1種のポリN配列伸長フォワードプライマー及び/又は少なくとも1つのポリN配列伸長リバースプライマー(この伸長フォワードプライマー及び/又は伸長リバースプライマーは、プライマーの5’末端に付加された、アデノシン(A)、チミジン(T)、ウリジン(U)、シチジン(C)、又はグアノシン(G)から誘導される1種のヌクレオチド又は2種の異なるヌクレオチドからなり、かつ標的配列に対して非相補的である、ポリN配列を含む)と、及びこのアンプリコンに特異的な少なくとも1種の検出可能プローブ又はDNA結合色素と、ならびに各緩衝剤とを含む。このキットはさらに、試料調製のための試薬と、内部対照と、追加のプライマー及びプローブと、アプタマーと、洗浄剤と、及び緩衝剤成分などとを含んでよい。本発明に従って使用されるアプタマーは、短い1本鎖DNA−又はRNA−オリゴヌクレオチド(25〜70塩基)であり、これは3D構造(例えば、C.Tuerk and L.GOld:指数的増殖によるリガンドの体系的進化:バクテリオファージT4 DNAポリメラーゼに対するRNAリガンド、Science,volume 249,1990,p.505−510)を介して特異的分子(すなわち、タンパク質、ZO5 DNAポリメラーゼ)に結合する。
特に適しているのは、ポリN配列が、2〜10ヌクレオチドの長さである、ポリA、ポリT、ポリAT、ポリU、ポリC、ポリG配列を含むキットである。ポリN配列は、5’末端で少なくとも1種のプライマーに結合されてもよく、2種又はそれ以上の5’末端と伸長プライマーが使用される場合、ポリN配列は同じであるかまたは異なってもよい。本発明の具体的な態様は、5’末端で同じポリN配列を含むプライマーを使用することである。特に4〜6個の連続アデニン(A)塩基を含むポリN配列が本発明で使用される。
非伸長参照プライマーの結果:60及び30〜60PCRサイクル後の高陽性対照(HPC)についてのPCR反応物中の高分子量生成物(HMWP、重合アンプリコン、4%アガロースゲルへの移動がほとんど又は全く無い)の生成;アガロースゲル分析は、60サイクル後の12重測定のHPC、又は30、40、50、及び60サイクル後の3重測定物を分析するPCR反応で行なわれた;使用したプライマー:配列番号1と2(4%アガロースゲル)。 2個のGを有する5’伸長プライマーについての結果:30、40、50、及び60サイクル後の高陽性対照についてのPCR反応物中の大きく低下したHMWP;使用したプライマー:配列番号13と14、それぞれ3’末端でtert−ブチルベンジル(tBu−Bn)で修飾されている(4%アガロースゲル)。 4個のTを有する5’伸長プライマーについての結果:30、40、50、及び60サイクル後の高陽性対照についてのPCR反応物中の大きく低下したHMWP;使用したプライマー:配列番号3と10、それぞれ3’末端でtert−ブチルベンジル(tBu−Bn)で修飾されている(4%アガロースゲル)。 4個のAを有する5’伸長プライマーについての結果:30、40、50、及び60サイクル後の高陽性対照についてのPCR反応物中のHMWPの欠如;使用したプライマー:配列番号3と4、それぞれ3’末端でtert−ブチルベンジル(tBu−Bn)で修飾されている(4%アガロースゲル)。 6個のAを有する5’伸長プライマーについての結果:30、40、50、及び60サイクル後の高陽性対照についてのPCR反応物中のHMWPの欠如;使用したプライマー:配列番号5と6、それぞれ3’末端でtert−ブチルベンジル(tBu−Bn)で修飾されている(4%アガロースゲル)。 6個のAを有する5’伸長プライマーについての結果:30、40、50、及び60サイクル後の高陽性対照についてのPCR反応物中のHMWPの欠如;使用したプライマー:配列番号5と6、それぞれ3’末端でtert−ブチルベンジル(tBu−Bn)で修飾されている(4%アガロースゲル)。 8個のAを有する5’伸長プライマーについての結果:30、40、50、及び60サイクル後の高陽性対照についてのPCR反応物中のHMWPの欠如(しかし、わずかなプライマーダイマーの生成);使用したプライマー:配列番号7と8、それぞれ3’末端でtert−ブチルベンジル(tBu−Bn)で修飾されている(4%アガロースゲル)。 2個のATを有する5’伸長プライマーについての結果:30、40、50、及び60サイクル後の高陽性対照についてのPCR反応物中のHMWPの欠如;使用したプライマー:配列番号15と16、それぞれ3’末端でtert−ブチルベンジル(tBu−Bn)で修飾されている(4%アガロースゲル)。 3又は4個の異なる塩基を有する5’末端(いわゆる、混合オーバーハング変種、例えばGACTTA及びCTCTAA)で伸長されたプライマーについての結果:50〜60PCRサイクル後の高陽性対照についてのPCR反応物中のHMWPの中程度の生成;30、40、50、及び60サイクル後のPCR反応物について、アガロースゲル分析が行われた;使用したプライマー:配列番号17と18、それぞれ3’末端でtert−ブチルベンジル(tBu−Bn)で修飾されている(4%アガロースゲル)。
すべての実験は、同等の実験条件下で行われた(すなわち、同じマスターミックス組成物、同じプライマー濃度、同じ試料調製プロフィール、同じ熱サイクリングプロフィールが使用され、ゲル当たり同じ量のアンプリコンが分析された)。従って実験は以下のように行なわれた:マスターミックス中で、参照プライマーは本発明の修飾プライマーにより置換された。図中で特に明記しない場合は、HPCは一般に5重測定で試験され、PCRサイクルは30、40、50、60サイクル後に停止された;増幅生成物は4%アガロースゲルで分析された。
試料材料:
実験に使用されたHPC(高陽性対照)は、陰性ヒト血漿中に外装(aremored)HCV RNA材料を含む約5E+06IU/mLの高力価試料から構成された。外装RNAは、MS2バクテリオファージコートタンパク質(ベンダー、すなわちAmbion)に封入された標的領域の非感染性のインビトロ転写されたHCV RNAからなり、HCVプライマーとプローブ結合領域とを含む。このヒト血漿は、HCV RNA、HIV−1 RNA、及びHBV DNAに対して非反応性である。高力価のHCV陽性患者試料が使用された場合、同様の結果が得られる。
核酸抽出
1反応当たり、核酸抽出のために1mLの試料材料が使用された。一般に、図で特に明記しない場合は、実験条件について5重の試料材料が試験された。核酸抽出法は最新であり、当業者に公知である[例えば、Sambrookら,第2版、1989,Part 1−3,「分子クローニング:実験室マニュアル」(Molecular Cloning−A Laboratory Manual)、コールドスプリングハーバーラボラトリー、コールドスプリングハーバー、ニューヨーク州;Oligonucleotide Synthesis(M.J.Gait編,1984)を参照]。あるいは市販の核酸抽出キット、すなわち高純粋ウイルス核酸キット(High Pure Viral Nucleic Acid Kit)(Roche Diagnostics)又はCOBAS(登録商標)AmpliPrep総核酸単離キット(Total Nucleic Acid Isolation Kit)(TNAI)(Roche Diagnostics)を使用することができる。
ここに記載した実験において、核酸抽出はCOBAS(登録商標)AmpliPrep総核酸単離キット(Total Nucleic Acid Isolation Kit)(TNAI)(Roche Diagnostics)に基づいた。試料調製試薬は、磁性ガラス粒子懸濁物、溶解試薬、プロテアーゼ試薬、溶出緩衝剤、及び洗浄試薬から構成される。核酸抽出の前に、定量標準RNAが試料に加えられた。外装HCV粒子と定量標準RNA外装粒子は、プロテアーゼと、核酸を放出し放出されたHCV RNAを血清又は血漿中のRNAaseから防御するカオトロピック溶解/結合緩衝液とともにインキュベートすることにより溶解される。次にHCV RNAと定量標準RNAは、磁性ガラス粒子に結合される。塩、タンパク質、及び他の細胞不純物のような非結合物質は、磁性粒子を洗浄することにより除去される。吸着された核酸は、高温で水性緩衝液を用いて溶出される。
PCR反応混合物
マスターミックス中で、参照プライマーは、本発明の修飾プライマーにより置換された。フォワードプライマー及びリバースプライマーの無いマスターミックスが、大きなバッチで調製された。各実験について、この不完全なマスターミックスは、図1〜8に特定された伸長プライマー又は参照プライマーで補足された。
溶出液を含む50μlの核酸が、PCRチューブ中の35μlのマスターミックスと18mM酢酸マンガン15μlとに加えられ、COBAS(登録商標)TaqMan(登録商標)48アナライザーにのせられた。
PCR反応
アガロースゲル分析
アガロースゲル分析は、当業者に公知により行われた[例えば、Sambrookら,第2版、1989,Part 1−3,「分子クローニング:実験室マニュアル」(Molecular Cloning−A Laboratory Manual)、コールドスプリングハーバーラボラトリー、コールドスプリングハーバー、ニューヨーク州;Oligonucleotide Synthesis(M.J.Gait編,1984)を参照]。5μlのアンプリコンが、5μlのアガロースゲルローディング緩衝液と混合され、4%アガロースゲルに適用された。DNAは、臭化エチジウム染色後にUV下で視覚化された。得られた写真は、以下の図1〜8に示される。
提示された結果はまた、以下の操作により達成される:高陽性キット対照からHCV RNAを抽出するために、市販のアッセイ、例えばCOBAS(登録商標)AmpliPrep/COBAS(登録商標)TaqMan(登録商標)HCV Test(Roche Diagnostics製)が使用される。試料調製は、COBAS(登録商標)AmpliPrep装置を使用して自動化され、増幅/検出は例えばCOBAS(登録商標)TaqMan(登録商標)アナライザー又はCOBAS(登録商標)TaqMan(登録商標)48アナライザーを使用して自動化される。試験は3つの主要なプロセスに基づく:(1)COBAS(登録商標)AmpliPrep装置上の2次チューブ中に提供されるヒトEDTA血漿又は血清と対照からRNAを単離するための試料調製;(2)相補的DNA(cDNA)を生成するための、標的RNAと定量標準物質/内部対照RNAの逆転写、及び(3)標的DNAと定量標準物質/内部対照cDNAのPCR増幅と、標的及び定量標準物質/内部対照に対して特異的な二重標識検出プローブの切断による、COBAS(登録商標)TaqMan(登録商標)アナライザー上の生成されたアンプリコンの同時検出。
試料調製試薬は、磁性ガラス粒子懸濁物、溶解試薬、プロテアーゼ試薬、溶出緩衝液、及び洗浄試薬から構成される。HCV粒子と定量標準/内部対照粒子粒子は、プロテアーゼと、核酸を放出し放出されたHCV RNAを血清又は血漿中のRNAaseから防御するカオトロピック溶解/結合緩衝液とともにインキュベートすることにより溶解される。次にHCV RNAと定量標準RNAは、磁性ガラス粒子に結合される。塩、タンパク質、及び他の細胞不純物のような非結合物質は、磁性粒子を洗浄することにより除去される。吸着された核酸は、高温で水性緩衝液を用いて溶出される。試料又は対照溶出液はマスターミックスに加えられ、増幅と検出のためにCOBAS(登録商標)TaqManアナライザー(登録商標)又はCOBAS(登録商標)TaqMan(登録商標)48アナライザーに移される。
ここに示した実験のために、COBAS(登録商標)AmpliPrep/COBAS(登録商標)TaqMan(登録商標)HCV Testマスターミックスは、下記の情報に従って伸長プライマーを用いて修飾され、COBAS(登録商標)AmpliPrep装置上で修飾マスターミックスを有する試薬カセットが使用される。マスターミックスは、HCV RNAと定量標準/内部対照RNAとの両方に特異的なプライマーとプローブ対を含有する。プライマー結合部位は、HCV標的と定量標準/内部対照とにより共有される。プライマーと標的プローブは、HCVゲノムの5非翻訳領域の高度に保存された部分に位置している。HCV標的と定量標準物質の検出は、標的特異的かつ定量標準物質特異的二重標識オリゴヌクレオチドプローブを使用して行われ、このプローブは、HCV標的アンプリコンとHCV定量標準物質アンプリコンの独立した同定を可能にする。HCV定量標準物質は、COBAS(登録商標)AmpliPrepにより既知のコピー数で各試料に自動的に添加され、HCV標的とともに、試料調製、逆転写、増幅、及び検出工程の全工程を通して行われる。力価測定を可能にするには、定量標準物質は、HCV標的陰性及び陽性試料で陽性のシグナルを与えなければならない。部分的に抑制又は阻害された反応では、定量標準物質は標的と同様に影響を受け、従って正しい力価測定を可能にする。最後に、定量標準物質は、阻害作用についてHCV標的陰性反応物をモニターするが、その比較的高濃度のために、モニタリングは厳密ではない。
フォワードプライマーとリバースプライマーの無いマスターミックスは、大きなバッチで調製される。各実験について、この不完全なマスターミックスは、グラフに示されるように伸長プライマーで補足される。これらの補足されたマスターミックス変種は、試薬カセット中に充填され、COBAS(登録商標)AmpliPrepにのせられる。
COBAS(登録商標)AmpliPrep/COBAS(登録商標)TaqMan(登録商標)HCV TestキットのHPCは、試料として試験される。抽出及び増幅/検出の自動化プロセスは、COBAS(登録商標)AmpliPrep/COBAS(登録商標)TaqMan(登録商標)上で開始される。必要に応じてPCRは、30、40、50、又は60サイクル後に停止され、5μlの増幅生成物が4%アガロースゲル上で分析される。

Claims (19)

  1. 増幅の間において高分子量生成物の形成が妨害されるか又は抑制される、試料中の核酸標的を増幅及び検出するための方法であって、当該方法が、以下の:
    a)当該試料中の核酸に、少なくともポリメラーゼと、ヌクレオシド三リン酸又は他のヌクレオシドモノマーと、少なくとも1種のアンプリコンを生成するための少なくとも1種の伸長フォワードプライマー及び/又は少なくとも1種の伸長リバースプライマーと、該アンプリコンに特異的な少なくとも1種の検出可能プローブ又はDNA結合色素とを含む増幅試薬を接触させる工程であって、該伸長フォワードプライマー及び/又はリバースプライマーの少なくとも1種は、当該プライマーの5’末端に付加されるアデノシン(A)、チミジン(T)、ウリジン(U)、シチジン(C)、又はグアノシン(G)から誘導される1種のヌクレオチド又は2種の異なるヌクレオチドからなり、標的配列に非相補的であるポリN配列を含むことを特徴とする、工程;
    b)該核酸を該増幅試薬と、増幅反応が起きるのに充分な条件下で一定の時間インキュベートする工程であって、該増幅反応は50サイクルより前には停止されない工程;及び
    c)該検出可能プローブ又はDNA結合色素を介して該アンプリコンを検出する工程、とを含んでなる方法。
  2. 該ポリN配列は、ポリA、ポリT、ポリAT、ポリU、ポリC、もしくはポリG配列、又はこれらの混合物からなり、かつ2〜10ヌクレオチドの長さである、請求項1に記載の方法。
  3. 該ポリN配列は、4〜6ヌクレオチドの長さからなる、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 該標的核酸はウイルス核酸である、請求項1に記載の方法。
  5. 該ウイルス核酸はHCVの核酸である、請求項1に記載の方法。
  6. 工程b)は、ウラシル−DNAグリコシラーゼ活性を含む酵素の存在下で行われる、請求項1に記載の方法。
  7. 該ポリN配列は、プライマーの5’末端に付加されるアデノシン(A)又はチミジン(T)から誘導される1種のヌクレオチド又は2種の異なるヌクレオチドからなり、かつ標的配列に非相補的であり、インキュベーション工程b)は、ウラシル−DNAグリコシラーゼ活性を含む酵素の存在下で行われる、請求項1〜6に記載の方法。
  8. 請求項1〜7に記載の方法であって、少なくとも1種の該伸長フォワードプライマーは、
    AAAAGCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTA(配列番号3)、
    AAAAAAGCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTA(配列番号5)、
    AAAAAAAAGCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTA(配列番号7)、
    TTTTGCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTA(配列番号9)、
    TTTTTTGCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTA(配列番号11)、
    GGGCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTA(配列番号13)、
    ATATGCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTA(配列番号15)、
    AAAAAACCCACTCTATGTCCGGTC(配列番号19)、
    ATATATGTACGCCGGAATTGCCGGAAA(配列番号21)、及び
    AAACCCACTCTATGTCCGGTC(配列番号23)、からなる群の1つの配列を含み、及び/又は、少なくとも1種の該伸長リバースプライマーは、
    AAAAGCAAGCACCCTATCAGGCAGTACCACAA(配列番号4)、
    AAAAAAGCAAGCACCCTATCAGGCAGTACCACAA(配列番号6)、
    AAAAAAAAGCAAGCACCCTATCAGGCAGTACCACAA(配列番号8)、
    TTTTGCAAGCACCCTATCAGGCAGTACCACAA(配列番号10)、
    TTTTTTGCAAGCACCCTATCAGGCAGTACCACAA(配列番号12)、
    GGGCAAGCACCCTATCAGGCAGTACCACAA(配列番号14)、
    ATATGCAAGCACCCTATCAGGCAGTACCACAA(配列番号16)、
    AAATGGCGTCTCCCACGCGGCTGG(配列番号20)、及び
    ATATATCTTTCCCCAGGACCTGCCGGT(配列番号22)、からなる群の1つの配列を含んでなる方法。
  9. 少なくとも1種の該検出可能なプローブは、
    (配列番号27)、(配列番号28)、(配列番号29)、(配列番号30)、及びこれらの配列のそれぞれの相補配列又はサブ配列、からなる群の1つの配列を含んでなる、請求項1〜8に記載の方法。
  10. PCR増幅中の高分子量生成物の形成を妨害又は抑制するための方法であって、該方法は、
    a)試料中の核酸に、少なくともポリメラーゼと、ヌクレオシド三リン酸又は他のヌクレオシドモノマーと、少なくとも1種のアンプリコンを生成するための少なくとも1種の伸長フォワードプライマー及び/又は少なくとも1種の伸長リバースプライマーと、該アンプリコンに特異的な少なくとも1種の検出可能プローブ又はDNA結合色素とを含む増幅試薬を接触させる工程であって、該伸長フォワードプライマー及び/又はリバースプライマーは、プライマーの5’末端に付加されるアデノシン(A)、チミジン(T)、ウリジン(U)、シチジン(C)、又はグアノシン(G)から誘導される1種のヌクレオチド又は2種の異なるヌクレオチドからなり、標的配列に非相補的であるポリN配列を含む、工程;
    b)該核酸を該増幅試薬と、増幅反応が起きるのに充分な条件下で所定の時間インキュベートする工程であって、該増幅反応は50サイクルより前には停止されないことを特徴とする、工程;及び
    c)該検出可能プローブ又はDNA結合色素を介して該アンプリコンを検出する工程、とを含んでなる方法。
  11. 該ポリN配列は、ポリA、ポリT、ポリAT、ポリU、ポリC、もしくはポリG配列、又はこれらの混合物からなり、かつ2〜10ヌクレオチドの長さである、請求項10に記載の方法。
  12. 該ポリN配列は、4〜6ヌクレオチドの長さからなる、請求項10又は11に記載の方法。
  13. 該標的核酸はウイルス核酸である、請求項11〜12のいずれかに記載の方法。
  14. 該ウイルス核酸はHCVの核酸である、請求項11〜13のいずれかに記載の方法。
  15. 工程b)は、ウラシル−DNAグリコシラーゼ活性を含む酵素の存在下で行われる、請求項11〜14のいずれかに記載の方法。
  16. 請求項11〜15のいずれかに記載の方法であって、少なくとも1種の該伸長フォワードプライマーは、
    AAAAGCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTA(配列番号3)、
    AAAAAAGCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTA(配列番号5)、
    AAAAAAAAGCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTA(配列番号7)、
    TTTTGCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTA(配列番号9)、
    TTTTTTGCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTA(配列番号11)、
    GGGCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTA(配列番号13)、
    ATATGCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTA(配列番号15)、
    AAAAAACCCACTCTATGTCCGGTC(配列番号19)、
    ATATATGTACGCCGGAATTGCCGGAAA(配列番号21)、及び
    AAACCCACTCTATGTCCGGTC(配列番号23)、からなる群の1つの配列を含み、及び/又は、少なくとも1種の該伸長リバースプライマーは、
    AAAAGCAAGCACCCTATCAGGCAGTACCACAA(配列番号4)、
    AAAAAAGCAAGCACCCTATCAGGCAGTACCACAA(配列番号6)、
    AAAAAAAAGCAAGCACCCTATCAGGCAGTACCACAA(配列番号8)、
    TTTTGCAAGCACCCTATCAGGCAGTACCACAA(配列番号10)、
    TTTTTTGCAAGCACCCTATCAGGCAGTACCACAA(配列番号12)、
    GGGCAAGCACCCTATCAGGCAGTACCACAA(配列番号14)、
    ATATGCAAGCACCCTATCAGGCAGTACCACAA(配列番号16)、
    AAATGGCGTCTCCCACGCGGCTGG(配列番号20)、及び
    ATATATCTTTCCCCAGGACCTGCCGGT(配列番号22)、からなる群の1つの配列を含んでなる方法。
  17. 少なくとも1種の該検出可能なプローブは、
    (配列番号27)、(配列番号28)、(配列番号29)、(配列番号30)、及びこれらの配列のそれぞれの相補配列又はサブ配列、からなる群の1つの配列を含んでなる、請求項11〜16のいずれかに記載の方法。
  18. 50サイクルより前には停止されないPCR増幅中に、高分子量生成物の形成を防止又は抑制するための、各プライマーの5’末端に付加されるアデノシン(A)、チミジン(T)、ウリジン(U)、シチジン(C)、又はグアノシン(G)から誘導される1種のヌクレオチド又は2種の異なるヌクレオチドからなるポリN配列を、それぞれが含んでなる、少なくとも1種の伸長フォワードプライマー及び/又は少なくとも1つの伸長リバースプライマーの使用。
  19. 増幅中の高分子量生成物の形成が防止又は抑制される、試料中の標的核酸を増幅し検出するためのキットであって、
    (a)DNAポリメラーゼ活性を含む少なくとも1種の酵素と、
    (b)ウラシル−DNAグリコシラーゼ活性を含む少なくとも1種の酵素と、
    (c)ヌクレオシド三リン酸又は他のヌクレオシドモノマーと、
    (d)少なくとも1種のアンプリコンを生成するための、少なくとも1種の伸長フォワードプライマー及び/又は少なくとも1つの伸長リバースプライマーと、及び
    (e)該アンプリコンに特異的な少なくとも1種の検出可能プローブ、又はDNA結合色素とを含んでなり、
    少なくとも1種の該伸長フォワードプライマー及び/又はリバースプライマーは、プライマーの5’末端に付加される4〜10ヌクレオチドの長さの、アデノシン(A)、チミジン(T)、ウリジン(U)、シチジン(C)、又はグアノシン(G)から誘導される1種のヌクレオチド又は2種の異なるヌクレオチドからなり、標的配列に非相補的なポリN配列を含むことを特徴とするキット。
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