JP2016168018A - 核酸増幅反応装置及び核酸増幅方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】核酸増幅反応液と、当該反応液とは比重が異なり混和しない液体とが充填された容器の第1、第2領域の温度を其々調整する第1、第2の温度調整部と、重力の作用方向に対し、第1領域が第2領域より下の第1配置と第2領域が第1領域より下の第2配置とを切換える駆動部とを含み、反応液は標的核酸増幅用第1プライマー対及びその増幅産物増幅用第2プライマー対を含み、核酸に対する第1プライマー対のアニーリング可能温度領域と増幅産物に対する第2プライマー対のアニーリング可能温度領域の重なりが10℃以下で、第1、第2の温度調整部と駆動部が、第1、第2領域の温度を其々第1の温度、第1温度より低い第2温度にし、第1と第2配置とを切換えた後、第1、第2領域の温度を其々第3温度、第3温度より低く第2温度と10℃以上異なる第4温度にし、第1と第2配置とを切換える、核酸増幅反応装置とする。
【選択図】なし
Description
第1の温度調整部を制御して前記第1の領域の温度を第3の温度に調整し、第2の温度調整部を制御して前記第2の領域の温度を前記第3の温度より低く前記2の温度とは10℃以上異なる第4の温度に調整し、前記駆動部を制御して前記第1の配置と前記第2の配置とを切換えて第2の熱サイクルを行う、核酸増幅反応装置である。
本発明の方法で使用する核酸増幅反応容器は、反応液と、反応液と比重が異なり、反応液と混和しない液体と、を含む、密閉された容器を有し、反応液が液滴状であり、液体が、オイルと添加剤を含む核酸増幅反応容器である。
本実施形態では、核酸増幅反応を行う核酸増幅反応容器100として、チューブ型の核酸増幅反応用チューブ100を用いる。以下、PCRを核酸増幅反応の一例とし、核酸増幅反応用チューブ100に適した昇降式核酸増幅反応装置(以下、昇降式PCR装置とも記す)の一例について、詳細に述べる。
図4(A)及び図4(B)は、昇降式PCR装置1の、図2(A)のA−A線における断面を模式的に示す断面図である。図4(A)及び図4(B)は、昇降式PCR装置1に核酸増幅反応用チューブ100が装着された状態を示す。図4(A)は第1の配置、図4(B)は第2の配置を示す。以下では、核酸増幅反応用チューブ100を用いた場合の、実施形態に係る昇降式PCR装置1を用いた熱サイクル処理について説明する。
本発明に係る核酸増幅方法として、シャトルPCR法による、上述の熱サイクル方法を用いたnested PCR法を説明する。
まず、2種類のプライマー対を用いて核酸増幅反応のアニーリング可能温度領域を上述の昇降式PCR装置を用いて調べた。PCR法は、アニーリングと伸長反応を同一温度で行うシャトルPCRを選択した。以下、アニーリング温度とは、アニーリング及び伸長反応を行う温度を意味するものとする。
昇降式PCR装置を用いた核酸増幅反応のためのアニーリング可能温度領域及びアニーリング温度を決定するため、まず、TA cloning(登録商標)キット(Invitrogen)を用い、標的核酸としてのBCR−ABL遺伝子の一部(配列番号1)をpCR2.1ベクターに挿入したBCR−ABLプラスミドを作製した。そして、BCR−ABLプラスミド103コピー、2つの異なる領域(第一領域及び第二領域とする)をそれぞれ増幅するためのプライマー対、及びその他核酸増幅反応に必要な試薬を含む核酸増幅反応液を調製し、下記の条件で、増幅反応をそれぞれ個別に行った。
5xbuffer(※) 2.0μl
dNTP(2.5 mM) 1.0μl
step2-BCRプライマー (20μM) 0.4μl
step2-ABLプライマー (20μM) 0.4μl
蛍光標識プローブ (10μM) 0.2μl
BCR-ABL plasmid(104コピー/μl) 0.625μl
水 5.175μl
計10.0μl
(※5xbufferの組成 MgCl2:25mM、KCl:125mM、Tris−HCl(PH9.0):125mM)
step2-BCRプライマー: GTGAAACTCCAGACTGTCCACAGCA (配列番号2)
step2-ABLプライマー: TCCACTGGCCACAAAATCATACAGT (配列番号3)
ENP541プローブ: FAM-CCCTTCAGCGGCCAGTAGCATCTGA-TAMRA (配列番号4)
Platinum(登録商標)Taq DNA Polymerase 0.2μl
5xbuffer(※) 2.0μl
dNTP(2.5 mM) 1.0μl
2nd-BCRプライマー (20μM) 0.4μl
2nd-ABLプライマー (20μM) 0.4μl
蛍光標識プローブ (10μM) 0.2μl
BCR-ABL plasmid(104コピー/μl) 0.625μl
水 5.175μl
計10.0μl
(※5xbufferの組成 MgCl2:25mM、KCl:125mM、Tris―HCl(PH9.0):125mM)
2nd-BCRプライマー: CACTGGATTTAAGCAGA (配列番号5)
2nd-ABLプライマー: TTCACTCAGACCCTGAG (配列番号6)
ENP541プローブ: FAM-CCCTTCAGCGGCCAGTAGCATCTGA-TAMRA (配列番号4)
上記2つの遺伝子の増幅と温度との関係を図5及び6に示す。図中、「1st primer」は第1のプライマー対を用いた結果、「2nd primer」は第2のプライマーを用いた結果を表し、棒グラフの縦軸はCt値を、横軸はアニーリング温度を表し、線グラフの縦軸は蛍光輝度を、横軸はサイクル数を表す。数値は、2回の試験の平均値を表す。本発明の方法で用いる昇降式PCR装置において、最もアニーリング及び伸長の効率の良い温度(最適アニーリング温度)は、第一領域が62.5℃、第二領域が50℃であった。
本実施例では、1つのチューブの中でnested PCRを行ったとき、連続して各プライマー対を用いた核酸増幅(連続PCR)を行っても、それらが独立して起こることを確認した。ここでは、アニーリング温度及び伸長温度が同一である、シャトルPCR法を採用し、核酸増幅反応装置及び熱サイクル方法は、上述のものを用いた。
5xbuffer(※) 2.0μl
dNTP(2.5 mM) 1.0μl
第1のプライマー対 step2-BCRプライマー (20μM) 0.4μl
step2-ABLプライマー(20μM) 0.4μl
第2のプライマー対 2nd-BCRプライマー(20μM) 0.4μl
2nd-ABLプライマー (20μM) 0.4μl
蛍光標識プローブ (10μM) 0.2μl
BCR-ABL plasmid(104コピー/μl) 0.625μl
水 4.375μl
計10.0μl
(※5xbufferの組成 MgCl2:25mM、KCl:125mM、Tris−HCl(PH9.0):125mM)
第1又は第2のプライマー対と、アニーリング及び伸長温度との関係を、図7に示す。縦軸はプローブ由来の蛍光輝度を表し、数値が高いほど増幅産物が生成したことを示す。横軸はサイクル数を表す。
本実施例では、昇降式PCR装置を用いてRT−nested PCRを行った。RT−nested PCRとは、逆転写反応後、連続してnested PCRを行うことを意味する。
Platinum(登録商標)Taq DNA Polymerase 0.2μl
5xbuffer(※) 2.0μl
dNTP(2.5 mM) 1.0μl
第1のプライマー対 step2-BCRプライマー (20μM) 0.4μl
step2-ABLプライマー(20μM) 0.4μl
第2のプライマー対 2nd-BCRプライマー(20μM) 0.4μl
2nd-ABLプライマー (20μM) 0.4μl
蛍光標識プローブ (10μM) 0.2μl
total RNA(5ng/μL又は0.5ng/μL) 1.25μl
水 3.55μl
計10.0μl
(※5xbufferの組成 MgCl2:25mM、KCl:125mM、Tris―HCl(PH9.0):125mM)
検出結果を図8に示す。図中、NCはネガティブコントロールを表し、縦軸はプローブ由来の蛍光輝度を表し、横軸はサイクル数を表す。
Claims (13)
- 核酸増幅反応液と、前記核酸増幅反応液と比重が異なり、前記核酸増幅反応液とは混和しない液体とが充填された核酸増幅反応容器を装着可能な装着部と、
前記核酸増幅反応容器の第1領域の温度を調整する第1の温度調整部と、
前記核酸増幅反応容器の第2領域の温度を調整する第2の温度調整部と、
前記第1領域が前記第2領域より重力の作用する方向に対し下になる第1の配置と前記第2領域が前記第1領域より重力の作用する方向に対し下になる第2の配置とを切換える駆動部と、
前記第1の温度調整部、前記第2の温度調整部、及び前記駆動部を制御する制御部と、を含む核酸増幅反応装置であって、
前記核酸増幅反応液は、標的核酸を増幅させるための第1のプライマー対、及び前記第1のプライマー対を用いた核酸増幅反応の増幅産物を増幅させるための第2のプライマー対、を含み、前記第1のプライマー対の前記標的核酸に対するアニーリング可能温度領域と、前記第2のプライマー対の前記増幅産物に対するアニーリング可能温度領域との重なりが10℃以下であり、
前記制御部は、第1の温度調整部を制御して前記第1領域の温度を第1の温度に調整し、第2の温度調整部を制御して前記第2領域の温度を前記第1の温度より低い第2の温度に調整し、前記駆動部を制御して前記第1の配置と前記第2の配置とを切換えて第1の熱サイクルを行った後、
第1の温度調整部を制御して前記第1領域の温度を第3の温度に調整し、第2の温度調整部を制御して前記第2領域の温度を前記第3の温度より低く前記2の温度とは10℃以上異なる第4の温度に調整し、前記駆動部を制御して前記第1の配置と前記第2の配置とを切換えて第2の熱サイクルを行う、核酸増幅反応装置。 - 前記第2の温度が前記第4の温度より高い、請求項1に記載の核酸増幅反応装置。
- 前記第2の温度と、前記第1のプライマー対と前記標的核酸との最適アニーリング温度との温度差が5℃以内である、請求項1または2に記載の核酸増幅反応装置。
- 前記第2の温度と、前記第1のプライマー対と前記標的核酸との最適アニーリング温度との温度差が1℃以内である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の核酸増幅反応装置。
- 前記第4の温度と、前記第2のプライマー対と前記増幅産物との最適アニーリング温度との温度差が5℃以内である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の核酸増幅反応装置。
- 前記第4の温度と、前記第2のプライマー対と前記増幅産物との最適アニーリング温度との温度差が1℃以内である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の核酸増幅反応装置。
- 前記第1の熱サイクルが、前記第1の温度と前記第2の温度の2段階の温度変化を繰り返す熱サイクルであって、
前記第2の温度では、前記第1のプライマー対を用いた核酸増幅が起こり、前記第2のプライマー対を用いた核酸増幅が起こらない、請求項1〜6のいずれか1項に記載の核酸増幅反応装置。 - 前記第2の熱サイクルが、前記第3の温度と前記第4の温度の2段階の温度変化を繰り返す熱サイクルであって、
前記第4の温度では、前記第2のプライマー対を用いた核酸増幅が起こり、前記第1のプライマー対を用いた核酸増幅が起こらない、請求項1〜7のいずれか1項に記載の核酸増幅反応装置。 - 標的核酸を増幅させるための第1のプライマー対、及び前記第1のプライマー対を用いた核酸増幅反応の増幅産物を増幅させるための第2のプライマー対、を含む核酸増幅反応液と、前記核酸増幅反応液と比重が異なり前記核酸増幅反応液とは混和しない液体、を核酸増幅反応容器に充填し、
前記核酸増幅反応容器の前記第1の領域の温度を第1の温度に調整し、前記核酸増幅反応容器の第2の領域の温度を前記第1の温度より低い第2の温度に調整し、前記第1領域が前記第2領域より重力の作用する方向に対し下になる第1の配置と、前記第2領域が前記第1領域より重力の作用する方向に対し下になる第2の配置と、を切換えて第1の熱サイクルを行った後、前記第1の領域の温度を第3の温度に調整し、前記第2の領域の温度を前記第3の温度より低く前記第2の温度とは10℃以上異なる第4の温度に調整し、前記第1の配置と前記第2の配置とを切り替えて第2の熱サイクルを行う、核酸増幅方法であって、
前記第1のプライマー対の前記核酸に対するアニーリング可能温度領域と、前記第2のプライマー対の前記増幅産物に対するアニーリング可能温度領域との重なりが10℃以下である、核酸増幅方法。 - 前記アニーリング可能温度領域の重なりが5℃以下である、請求項9に記載の核酸増幅方法。
- 前記アニーリング可能温度領域の重なりがない、請求項9又は10に記載の核酸増幅方法。
- 前記標的核酸と前記第1のプライマー対の最適アニーリング温度と、前記増幅産物と前記第2のプライマー対の最適アニーリング温度とが、3℃以上離れている、請求項9〜11のいずれか1項に記載の核酸増幅方法。
- 前記第1の熱サイクル及び前記第2の熱サイクルを行っている間に、前記核酸増幅反応液から放射される蛍光をモニタリングする、請求項9〜12に記載の核酸増幅方法。
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