JP2020096564A - RNA detection method, RNA detection nucleic acid, and RNA detection kit - Google Patents

RNA detection method, RNA detection nucleic acid, and RNA detection kit Download PDF

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Abstract

To provide a new method of detecting RNA that can also be suitably used for detecting short-chain RNA.SOLUTION: The method of detecting RNA includes: i) forming a complex by hybridizing a first nucleic acid portion 201 of an RNA detection nucleic acid 2 with an RNA 1 to be detected; ii) decomposing a portion of the first nucleic acid portion 201 in the complex with a Cas9 nuclease 3; (iii) making a nucleic acid having a second nucleic acid portion 202 of the RNA detection nucleic acid 2 into a single-stranded nucleic acid to provide a nucleic acid amplification primer 2'; and (iv) hybridizing the nucleic acid amplification primer 2' with a template nucleic acid 6 to perform an amplification reaction of the template nucleic acid 6 using a polymerase 7.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、LAMP法又はPCR法等の核酸増幅の原理を利用して、検出対象となるRNAを検出するRNA検出方法に関する。本発明は、特に、10〜100塩基の短鎖RNAの検出に適し、miRNA等の検出に用いることができるRNA検出方法に関する。
また、本発明は、RNA検出用プライマー及びRNA検出用キットに関する。
The present invention relates to an RNA detection method for detecting RNA to be detected by utilizing the principle of nucleic acid amplification such as LAMP method or PCR method. The present invention particularly relates to an RNA detection method that is suitable for detecting short-chain RNA having 10 to 100 bases and can be used for detecting miRNA and the like.
The present invention also relates to an RNA detection primer and an RNA detection kit.

細胞内には、タンパク質へと翻訳されない短鎖RNAが多量に存在している。これらの短鎖RNAは、機能がないと考えられていた時期もあったが、1990年代以降の研究により、生体における重要な役割があることが明らかとなってきている。
これらの短鎖RNAのうち、miRNA(microRNA)と呼ばれる短鎖RNAは、遺伝子発現の調節に重要な役割を果たすことが明らかになっている。miRNAは、20〜25塩基の一本鎖RNAであり、その前駆体として、染色体上のmiRNA遺伝子がRNAポリメラーゼで転写されることによって、ヘアピン構造を含むpri-miRNA(primary miRNA)が産生され、次に、核内RNaseであるDroshaによりpri-miRNAが切断されて、ヘアピン構造をした60〜70塩基のpre-miRNA(precursor miRNA)が産生される。pre-miRNAは、核内から細胞質に輸送され、細胞質内のRNaseであるDicerによって切断され、21〜24塩基の二本鎖RNA(miRNA duplex)となる。二本鎖RNAは、Agoタンパク質に取り込まれ、片側のRNA鎖(成熟型miRNA)だけが最終的にAgoタンパク質と安定な複合体を形成し、RNA誘導型サイレンシング複合体(RNA-induced silencing complex:RISC)を形成する。RISCは、RISCに取り込まれた成熟型miRNAと部分的に相補的な配列を有する標的mRNAに結合し、標的mRNAの翻訳を抑制することで、遺伝子発現を調節している。
In the cell, a large amount of short-chain RNA that is not translated into protein exists. Although there was a time when these short-chain RNAs were considered to have no function, studies since the 1990s have revealed that they have an important role in the living body.
Among these short RNAs, short RNAs called miRNAs (microRNAs) have been revealed to play an important role in regulating gene expression. miRNA is a single-stranded RNA having 20 to 25 bases, and as a precursor thereof, a pri-miRNA (primary miRNA) containing a hairpin structure is produced by transcription of a miRNA gene on a chromosome with RNA polymerase, Then, pri-miRNA is cleaved by Drosha, which is a nuclear RNase, to produce a 60-70 base pre-miRNA (precursor miRNA) having a hairpin structure. Pre-miRNA is transported from the nucleus to the cytoplasm and cleaved by Dicer, which is an RNase in the cytoplasm, to become a double-stranded RNA (miRNA duplex) having 21 to 24 bases. The double-stranded RNA is incorporated into the Ago protein, and only one RNA strand (mature miRNA) on one side finally forms a stable complex with the Ago protein, which results in RNA-induced silencing complex (RNA-induced silencing complex). : RISC). RISC regulates gene expression by binding to target mRNA having a sequence partially complementary to mature miRNA incorporated into RISC and suppressing translation of target mRNA.

miRNAは、多数の標的遺伝子の発現を調節することにより細胞機能において重要な役割を果たすが、癌等の疾患と関連性が深いことも明らかになってきている。これまでの研究により、癌等の様々な疾患において、発現異常を示すmiRNAが報告されており、miRNAは、様々な疾患の診断ツールとしての開発が期待されている。 Although miRNA plays an important role in cell function by regulating the expression of many target genes, it has been revealed that it is closely related to diseases such as cancer. Previous studies have reported miRNAs that show abnormal expression in various diseases such as cancer, and miRNAs are expected to be developed as diagnostic tools for various diseases.

しかしながら、miRNAを検出する方法としては、マイクロアレイ法が多く用いられているものの、操作が複雑であることや高価であること等が課題である。
核酸増幅法を用いたmiRNAの検出方法としては、miRNAをポリアデニル化してポリA配列を付加した上で、ポリT配列とmiRNAに相補的な塩基を含むプライマーを用いた逆転写反応によりcDNAの合成を行い、このcDNAに相補的なプライマーを用いてcDNAの核酸増幅を行うことにより、miRNAを検出する方法が開発されている(特許文献1)。
また、miRNAに特異的な3´領域とステムループとを有するプライマーに、miRNAをハイブリダイズさせて、プライマーの伸長反応を行い、伸長反応させたプライマーを鋳型に増幅反応を行うことで、miRNAを検出する方法も開発されている(特許文献2)。
However, as a method for detecting miRNA, although the microarray method is often used, there are problems such as complicated operation and high cost.
As a method for detecting miRNA using the nucleic acid amplification method, miRNA is polyadenylated to add a poly A sequence, and then cDNA is synthesized by a reverse transcription reaction using a primer containing a poly T sequence and a base complementary to the miRNA. And a method for detecting miRNA by performing nucleic acid amplification of cDNA using a primer complementary to this cDNA (Patent Document 1).
Further, a primer having a 3'region specific to miRNA and a stem loop is hybridized with miRNA, an extension reaction of the primer is performed, and an amplification reaction is performed using the extension-reacted primer as a template. A detection method has also been developed (Patent Document 2).

ところで、高い温度で活性を有するRNase(リボヌクレアーゼ)を利用して、プライマーの伸長を妨げるブロッキング基が結合したプライマーが、鋳型核酸と二重鎖を形成したときに、RNaseによりブロッキング基を除去して、PCR反応をホットスタートする方法が開発されている(特許文献3)。また、RNAを一部に含むキメラプローブを標的DNAにハイブリダイズさせ、それにより生じたDNA-RNAハイブリッド鎖をRNaseで分解し、それにより遊離したキメラプローブの断片をプライマーとしてポリメラーゼによる伸長反応を行うことにより、標的DNAを検出する方法が開発されている(特許文献4)。 By the way, using an RNase (ribonuclease) that has activity at high temperature, when a primer bound with a blocking group that prevents extension of the primer forms a double strand with the template nucleic acid, the blocking group is removed by RNase. , A method of hot-starting a PCR reaction has been developed (Patent Document 3). In addition, a chimeric probe containing RNA as a part is hybridized to the target DNA, the resulting DNA-RNA hybrid chain is degraded with RNase, and the extension reaction by polymerase is performed using the fragment of the chimeric probe released thereby as a primer. Therefore, a method for detecting the target DNA has been developed (Patent Document 4).

また、近年、ゲノム編集に応用できるメカニズムとして、CRISPR/Cas9システム(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats / CRISPR ASsociated proteins 9)が注目されている。CRISPR/Cas9システムは、細菌や古細菌において発見された、ウイルスやプラスミド等の外来性DNAに対する獲得免疫システムである。CRISPR/Cas9システムでは、まず、侵入した外来性DNAが切断された後、リピート配列により挟まれたスペーサー配列となって、CRISPR座位に取り込まれ、外来性DNAの情報が細胞に記憶される。次に、同一の外来性DNAが細胞へ侵入した場合に、CRISPR座位からの転写とプロセッシングを経て、外来性DNAの塩基配列の一部を含むCRISPR RNA(crRNA)が産生される。このcrRNAが、外来性DNAを見つけるガイドとして機能し、外来性DNAをCas9ヌクレアーゼに誘導する。そして、Cas9ヌクレアーゼが、外来性DNAにあるプロトスペーサー隣接モチーフ(Proto-spacer Adjacent Motif:PAM)と呼ばれる目印からおよそ3塩基離れた箇所のDNAを切断して、外来性DNAの崩壊を誘導する。 In recent years, the CRISPR/Cas9 system (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats / CRISPR ASsociated proteins 9) has attracted attention as a mechanism applicable to genome editing. The CRISPR/Cas9 system is an adaptive immune system found in bacteria and archaea against foreign DNA such as viruses and plasmids. In the CRISPR/Cas9 system, first, an invading foreign DNA is cleaved, and then it becomes a spacer sequence sandwiched by repeat sequences, is incorporated into the CRISPR locus, and information of the foreign DNA is stored in the cell. Next, when the same foreign DNA invades a cell, CRISPR RNA (crRNA) containing a part of the nucleotide sequence of the foreign DNA is produced through transcription and processing from the CRISPR locus. This crRNA functions as a guide for finding foreign DNA and induces foreign DNA into Cas9 nuclease. Then, Cas9 nuclease cleaves DNA at a position approximately 3 bases away from a mark called a Proto-spacer Adjacent Motif (PAM) in the exogenous DNA to induce the decay of the exogenous DNA.

米国特許出願公開第2009/0220969号明細書US Patent Application Publication No. 2009/0220969 米国特許第7575863号明細書U.S. Pat. No. 7,575,863 特許第5539325号公報Patent No. 5539325 特開2008−307029Japanese Patent Laid-Open No. 2008-307029

従来のmiRNAを検出する方法としては、マイクロアレイ法が多く用いられているものの、操作が複雑であることや高価であること等が課題であった。また、核酸増幅を用いたmiRNAの検出方法も開発されているが、特異度や簡便さの面で実用性に課題があるものであった。
そこで、本発明は、上記従来の状況に鑑み、短鎖RNAの検出にも好適に用いることができる、新しい方式のRNA検出方法を開発することを目的とする。
Although a microarray method has been widely used as a conventional method for detecting miRNA, there have been problems such as complicated operation and high cost. Further, although a method for detecting miRNA using nucleic acid amplification has been developed, there was a problem in practicality in terms of specificity and simplicity.
Therefore, in view of the above conventional circumstances, it is an object of the present invention to develop a new method of detecting RNA that can be suitably used for detecting short-chain RNA.

上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究した結果、検出対象RNAとのハイブリダイゼーションにより複合体を形成してCas9ヌクレアーゼによって分解される特殊なRNA検出用核酸を設計して用いることにより、検出対象RNAが存在する場合のみ、RNA検出用核酸から核酸増幅用プライマーが生成されて核酸増幅反応が生じることを見出し、本発明を完成するに至った。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted diligent research and as a result, design and use a special RNA-detecting nucleic acid that forms a complex by hybridization with RNA to be detected and is decomposed by Cas9 nuclease. As a result, it was found that the nucleic acid amplification primer occurs from the RNA for detecting the nucleic acid to cause the nucleic acid amplification reaction only when the RNA to be detected is present, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、RNA検出方法に関する下記の第1の発明と、RNA検出用核酸に関する下記の第2の発明と、RNA検出用キットに関する下記の第3の発明を提供する。
(1) 第1の発明は、検出対象RNAを検出するRNA検出方法に関するものであり、
かかるRNA検出方法は、
A)増幅されて検出の指標となる鋳型核酸、
B)前記検出対象RNAの少なくとも一部と相補的な塩基配列を有する第1の核酸部分と、前記鋳型核酸の一部に相補的な塩基配列を有する第2の核酸部分とを含むRNA検出用核酸、
C)Cas9ヌクレアーゼ、及び
D)ポリメラーゼ
を少なくとも使用し、
i)前記検出対象RNAを含む被検試料と前記RNA検出用核酸とを接触させることにより、前記第1の核酸部分を前記検出対象RNAにハイブリダイズさせて複合体を形成し、
ii)前記複合体中の前記第1の核酸部分の一部を、前記Cas9ヌクレアーゼで分解し、
iii)前記RNA検出用核酸のうち第2の核酸部分を有する核酸を一本鎖核酸にして、核酸増幅用プライマーとし、
iv)前記核酸増幅用プライマーを前記鋳型核酸にハイブリダイズさせて、前記ポリメラーゼにより前記鋳型核酸を増幅する反応を行う
ことを含むことを特徴とする。
(2) 第1の発明のRNA検出方法においては、前記i)のステップの前に、crRNAのリピート配列由来の塩基配列を含むアダプター核酸を、前記検出対象RNAに連結する反応を行うことが好ましい。
(3) 前記いずれかのRNA検出方法においては、前記i)のステップにおいて、前記検出対象RNAを含む被検試料に、さらにトランス活性化型crRNAを接触させることが好ましい。
(4) 前記(2)の場合には、前記アダプター核酸が、トランス活性化型crRNA由来の塩基配列を含むことが好ましい。
(5) 前記いずれかのRNA検出方法においては、前記Cas9ヌクレアーゼが、クラス2のCas9ヌクレアーゼであることが好ましい。
(6) クラス2のCas9ヌクレアーゼとしては、SpyCas9ヌクレアーゼを用いることができる。
(7) クラス2のCas9ヌクレアーゼとしては、NmeCas9ヌクレアーゼを用いることができる。
(8) 前記いずれかのRNA検出方法においては、前記RNA検出用核酸が、二本鎖核酸であることが好ましい。
(9) Cas9ヌクレアーゼとして、NmeCas9ヌクレアーゼを用いる場合には、前記RNA検出用核酸を一本鎖核酸とすることができる。
(10)前記いずれかのRNA検出方法においては、前記検出対象RNAが、10〜100塩基の短鎖RNAであることが好ましい。
(11)前記いずれかのRNA検出方法においては、前記第1の核酸部分の中の5´側の部分の核酸が、前記検出対象RNAの一部と相補的であるのと同時に、前記鋳型核酸の一部とも相補的であることが好ましい。
(12) 前記いずれかのRNA検出方法においては、前記iv)のステップにおいて、LAMP法による核酸増幅を行うことが好ましい。
(13) 第2の発明は、検出対象RNAを検出するために用いるRNA検出用核酸に関するものであり、このRNA検出用核酸は、
前記検出対象RNAの少なくとも一部と相補的な塩基配列を有する第1の核酸部分と、増幅されて検出の指標となる鋳型核酸の一部に相補的な塩基配列を有する第2の核酸部分とを含むことを特徴とする。
(14) 第2の発明のRNA検出用核酸は、二本鎖核酸とすることが好ましい。
(15) 第2の発明のRNA検出用核酸は、一本鎖核酸とすることもできる。
(16) 前記いずれかのRNA検出用核酸においては、前記第1の核酸部分が、10〜100塩基であることが好ましい。
(17) 前記いずれかのRNA検出用核酸においては、前記第1の核酸部分の中の5′側の部分の核酸が、前記検出対象RNAの一部と相補的であるのと同時に、前記鋳型核酸の一部とも相補的であることが好ましい。
(18) 第3の発明は、検出対象RNAを検出するために用いるRNA検出用キットに関するものであり、
A)増幅されて検出の指標となる鋳型核酸、
B)前記検出対象RNAの少なくとも一部と相補的な塩基配列を有する第1の核酸部分と、前記鋳型核酸の一部に相補的な塩基配列を有する第2の核酸部分とを含むRNA検出用核酸、及び
C)Cas9ヌクレアーゼ
を含むことを特徴とする。
(19) 第3の発明のRNA検出用キットにおいては、さらに、crRNAのリピート配列由来の塩基配列を含むアダプター核酸を含むことが好ましい。
(20) 前記いずれかのRNA検出用キットにおいては、さらに、トランス活性化型crRNAを含むことが好ましい。
(21) 前記(19)のRNA検出用キットにおいては、前記アダプター核酸が、トランス活性化型crRNA由来の塩基配列を含むことが好ましい。
(22)前記いずれかのRNA検出用キットにおいては、さらに、D)ポリメラーゼを含むことが好ましい。
(23) 前記いずれかのRNA検出用キットにおいては、前記Cas9ヌクレアーゼが、クラス2のCas9ヌクレアーゼであることが好ましい。
(24) クラス2のCas9ヌクレアーゼをRNA検出用キットに含める場合には、SpyCas9ヌクレアーゼを用いることができる。
(25) クラス2のCas9ヌクレアーゼをRNA検出用キットに含める場合には、NmeCas9ヌクレアーゼを用いることができる。
(26) 前記いずれかのRNA検出用キットにおいては、前記RNA検出用核酸が、二本鎖核酸であることが好ましい。
(27) NmeCas9ヌクレアーゼをRNA検出用キットに含める場合には、前記RNA検出用核酸を一本鎖核酸とすることができる。
(28) 前記いずれかのRNA検出用キットにおいては、前記検出対象RNAが、10〜100塩基の短鎖RNAであることが好ましい。
(29) 前記いずれかのRNA検出用キットにおいては、前記第1の核酸部分の中の5´側の部分の核酸が、前記検出対象RNAの一部と相補的であるのと同時に、前記鋳型核酸の一部とも相補的であることが好ましい。
That is, the present invention provides the following first invention relating to an RNA detection method, the following second invention relating to an RNA detection nucleic acid, and the following third invention relating to an RNA detection kit.
(1) The first invention relates to an RNA detection method for detecting RNA to be detected,
Such RNA detection method,
A) A template nucleic acid that is amplified and serves as an index for detection,
B) For RNA detection including a first nucleic acid portion having a base sequence complementary to at least a part of the detection target RNA and a second nucleic acid portion having a base sequence complementary to a part of the template nucleic acid Nucleic acid,
At least C) Cas9 nuclease and D) polymerase,
i) contacting a test sample containing the RNA to be detected with the nucleic acid for RNA detection to hybridize the first nucleic acid portion to the RNA to be detected to form a complex,
ii) decomposing a part of the first nucleic acid portion in the complex with the Cas9 nuclease,
iii) A single-stranded nucleic acid having a second nucleic acid portion in the RNA detecting nucleic acid is used as a nucleic acid amplification primer,
iv) It is characterized by including hybridizing the nucleic acid amplification primer to the template nucleic acid, and performing a reaction of amplifying the template nucleic acid by the polymerase.
(2) In the RNA detection method of the first invention, it is preferable to perform a reaction of ligating an adapter nucleic acid containing a base sequence derived from the repeat sequence of crRNA to the detection target RNA before the step i). ..
(3) In any of the RNA detection methods described above, in the step i), it is preferable that the test sample containing the RNA to be detected is further contacted with transactivated crRNA.
(4) In the case of (2) above, it is preferable that the adapter nucleic acid contains a base sequence derived from trans-activated crRNA.
(5) In any one of the above RNA detection methods, the Cas9 nuclease is preferably a Class 2 Cas9 nuclease.
(6) As the Class 9 Cas9 nuclease, SpyCas9 nuclease can be used.
(7) NmeCas9 nuclease can be used as the Class 2 Cas9 nuclease.
(8) In any one of the above RNA detection methods, it is preferable that the nucleic acid for RNA detection is a double-stranded nucleic acid.
(9) When NmeCas9 nuclease is used as Cas9 nuclease, the RNA detecting nucleic acid can be a single-stranded nucleic acid.
(10) In any of the above RNA detection methods, it is preferable that the RNA to be detected is a short-chain RNA having 10 to 100 bases.
(11) In any one of the above RNA detection methods, the nucleic acid in the 5′-side portion of the first nucleic acid portion is complementary to a part of the RNA to be detected, and at the same time, the template nucleic acid is used. It is also preferred that a part of is also complementary.
(12) In any one of the above RNA detection methods, it is preferable that nucleic acid amplification by the LAMP method is performed in the step of iv).
(13) The second invention relates to a nucleic acid for RNA detection used for detecting RNA to be detected, and the nucleic acid for RNA detection is
A first nucleic acid part having a base sequence complementary to at least a part of the RNA to be detected, and a second nucleic acid part having a base sequence complementary to a part of the template nucleic acid amplified and used as an index for detection It is characterized by including.
(14) The nucleic acid for RNA detection of the second invention is preferably a double-stranded nucleic acid.
(15) The nucleic acid for RNA detection of the second invention may be a single-stranded nucleic acid.
(16) In any one of the nucleic acids for RNA detection, the first nucleic acid portion preferably has 10 to 100 bases.
(17) In any one of the nucleic acids for RNA detection, the nucleic acid at the 5'side portion of the first nucleic acid portion is complementary to a part of the RNA to be detected, and at the same time, the template is used. It is also preferably complementary to part of the nucleic acid.
(18) A third invention relates to an RNA detection kit used for detecting RNA to be detected,
A) A template nucleic acid that is amplified and serves as an index for detection,
B) For RNA detection including a first nucleic acid portion having a base sequence complementary to at least a part of the detection target RNA and a second nucleic acid portion having a base sequence complementary to a part of the template nucleic acid A nucleic acid, and C) Cas9 nuclease.
(19) The RNA detection kit of the third invention preferably further contains an adapter nucleic acid containing a nucleotide sequence derived from the repeat sequence of crRNA.
(20) In any one of the kits for detecting RNA, it is preferable that the kit further contains trans-activated crRNA.
(21) In the RNA detection kit of (19), it is preferable that the adapter nucleic acid contains a base sequence derived from trans-activated crRNA.
(22) It is preferable that any one of the kits for detecting RNA further contains D) a polymerase.
(23) In any one of the kits for detecting RNA, the Cas9 nuclease is preferably a Class 2 Cas9 nuclease.
(24) When the Class 2 Cas9 nuclease is included in the RNA detection kit, SpyCas9 nuclease can be used.
(25) When the Class 2 Cas9 nuclease is included in the RNA detection kit, NmeCas9 nuclease can be used.
(26) In any one of the RNA detection kits, the RNA detection nucleic acid is preferably a double-stranded nucleic acid.
(27) When the NmeCas9 nuclease is included in the RNA detection kit, the RNA detection nucleic acid can be a single-stranded nucleic acid.
(28) In any one of the RNA detection kits described above, the RNA to be detected is preferably a short chain RNA having 10 to 100 bases.
(29) In any one of the kits for detecting RNA, the nucleic acid in the 5′-side portion of the first nucleic acid portion is complementary to a part of the RNA to be detected, and at the same time, the template is used. It is also preferably complementary to part of the nucleic acid.

本発明は、検出対象RNAの少なくとも一部と相補的な塩基配列を有する第1の核酸部分と、鋳型核酸の一部に相補的な塩基配列を有する第2の核酸部分とを含むRNA検出用核酸を用いるものであり、検出対象RNAが存在する場合に、検出対象RNAがRNA検出用核酸とハイブリダイズして複合体を形成し、その複合体がCas9ヌクレアーゼで分解されることによって、核酸増幅用プライマーが生成する。そして、核酸増幅用プライマーの第2のポリヌクレオチド部分が鋳型核酸にハイブリダイズして、ポリメラーゼによって鋳型核酸の増幅反応が開始される。このように、本発明によれば、検出対象RNAが存在する場合にのみ鋳型核酸の正常な増幅反応が生じるため、鋳型核酸の増幅を指標として検出対象RNAを検出することができるという効果を奏する。 The present invention is for RNA detection comprising a first nucleic acid portion having a base sequence complementary to at least a part of RNA to be detected and a second nucleic acid portion having a base sequence complementary to a part of a template nucleic acid. Nucleic acid is used, and when RNA to be detected is present, the RNA to be detected hybridizes with the nucleic acid for RNA detection to form a complex, and the complex is decomposed by Cas9 nuclease, thereby nucleic acid amplification Generate a primer for. Then, the second polynucleotide portion of the nucleic acid amplification primer hybridizes to the template nucleic acid, and the polymerase initiates the amplification reaction of the template nucleic acid. Thus, according to the present invention, since a normal amplification reaction of the template nucleic acid occurs only when the RNA to be detected is present, it is possible to detect the RNA to be detected using the amplification of the template nucleic acid as an index. ..

本発明のRNA検出方法の一例である第1の実施形態を示す模式図である。図1(A)は、検出対象RNAを含む被検試料と試薬とを混合した状態を示し、図1(B)は、RNA検出用核酸と検出対象RNAとがハイブリダイズして複合体を形成した状態を示し、図1(C)は、複合体中の第1の核酸部分が、Cas9ヌクレアーゼによって分解される状態を示し、図1(D)は、切断されたRNA検出用核酸が解離して、一本鎖となった状態を示す。It is a schematic diagram which shows 1st Embodiment which is an example of the RNA detection method of this invention. FIG. 1(A) shows a state in which a test sample containing RNA to be detected is mixed with a reagent, and FIG. 1(B) shows that a nucleic acid for RNA detection and RNA to be detected hybridize to form a complex. 1C shows that the first nucleic acid portion in the complex is decomposed by Cas9 nuclease, and FIG. 1D shows that the cleaved nucleic acid for RNA detection is dissociated. Shows a single-stranded structure. 本発明のRNA検出方法の第1の実施形態を示す、図1に続く模式図である。図2(E)は、核酸増幅用プライマーを精製した状態を示し、図2(F)は、核酸増幅用プライマーが鋳型核酸にハイブリダイズした状態を示し、図2(G)は、鋳型核酸がポリメラーゼにより増幅されている状態を示す。It is a schematic diagram following FIG. 1 which shows 1st Embodiment of the RNA detection method of this invention. 2(E) shows a state in which the nucleic acid amplification primer is purified, FIG. 2(F) shows a state in which the nucleic acid amplification primer is hybridized with the template nucleic acid, and FIG. 2(G) shows that the template nucleic acid is The state of being amplified by a polymerase is shown. アダプター核酸の連結を行う、本発明のRNA検出方法の第2の実施形態を示す模式図である。図3(A)は、アダプター核酸と検出対象RNAとRNAリガーゼとを混合した状態を示し、図3(B)は、アダプター核酸が検出対象RNAに連結した状態を示す。It is a schematic diagram which shows 2nd Embodiment of the RNA detection method of this invention which connects an adapter nucleic acid. FIG. 3A shows a state in which an adapter nucleic acid, RNA to be detected, and RNA ligase are mixed, and FIG. 3B shows a state in which the adapter nucleic acid is linked to the RNA to be detected. ガイドRNAの作成を含む、本発明のRNA検出方法の第3の実施形態を示す模式図である。図4(A)は、アダプター核酸と検出対象RNAとRNAリガーゼとを混合した状態を示し、図4(B)は、アダプター核酸が検出対象RNAに連結した状態を示す。It is a schematic diagram which shows 3rd Embodiment of the RNA detection method of this invention including preparation of guide RNA. FIG. 4(A) shows a state in which the adapter nucleic acid, RNA to be detected and RNA ligase are mixed, and FIG. 4(B) shows a state in which the adapter nucleic acid is linked to the RNA to be detected. 本発明のRNA検出方法の第3の実施形態を示す図4に続く模式図である。図5(A)は、検出対象RNAを含む被検試料と試薬とを混合した状態を示し、図5(B)は、複合体を形成した状態を示し、図5(C)は、複合体中の第1の核酸部分が、Cas9ヌクレアーゼにより分解される状態を示す。It is a schematic diagram following FIG. 4 which shows 3rd Embodiment of the RNA detection method of this invention. FIG. 5(A) shows a state in which a test sample containing RNA to be detected is mixed with a reagent, FIG. 5(B) shows a state in which a complex is formed, and FIG. 5(C) shows a complex. The first nucleic acid part in the inside shows a state of being decomposed by Cas9 nuclease. RNA検出用核酸として一本鎖核酸を用いる、本発明のRNA検出方法の第4の実施形態を示す模式図である。図6(A)は、検出対象RNAを含む被検試料と試薬とを混合した状態を示し、図6(B)は、RNA検出用核酸と検出対象RNAがハイブリダイズして複合体を形成した状態を示し、図6(C)は、複合体中の第1の核酸部分が、Cas9ヌクレアーゼによって切断される状態を示す。It is a schematic diagram which shows the 4th Embodiment of the RNA detection method of this invention which uses a single stranded nucleic acid as nucleic acid for RNA detection. FIG. 6(A) shows a state in which a test sample containing RNA to be detected and a reagent are mixed, and FIG. 6(B) shows that the nucleic acid for RNA detection and RNA to be detected hybridize to form a complex. FIG. 6C shows a state in which the first nucleic acid portion in the complex is cleaved by Cas9 nuclease. 本発明のRNA検出方法の第4の実施形態を示す、図6に続く模式図である。図7(D)は、切断されたRNA検出用核酸が解離して、一本鎖となった状態を示し、図7(E)は、核酸増幅用プライマーが鋳型核酸にハイブリダイズした状態を示し、図7(F)は、鋳型核酸がポリメラーゼにより増幅されている状態を示す。It is a schematic diagram following FIG. 6 which shows 4th Embodiment of the RNA detection method of this invention. FIG. 7(D) shows a state in which the cleaved nucleic acid for RNA detection is dissociated into a single strand, and FIG. 7(E) shows a state in which the nucleic acid amplification primer is hybridized with the template nucleic acid. FIG. 7(F) shows a state in which the template nucleic acid is amplified by the polymerase. LAMP法の核酸増幅反応の概要を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline of the nucleic acid amplification reaction of the LAMP method. LAMP法の核酸増幅反応の概要を示す、図8に続く模式図である。It is a schematic diagram following FIG. 8 which shows the outline of the nucleic acid amplification reaction of the LAMP method. 実施例1の実験の概要を示す工程図である。3 is a process chart showing the outline of the experiment of Example 1. FIG. 実施例1で使用した試薬等を示す表である。図11(A)は核酸試薬の塩基配列を示し、図11(B)は、その他に使用した試薬を示し、図11(C)は鋳型核酸の塩基配列を示す。3 is a table showing reagents and the like used in Example 1. FIG. 11(A) shows the base sequence of the nucleic acid reagent, FIG. 11(B) shows the other reagents used, and FIG. 11(C) shows the base sequence of the template nucleic acid. ライゲーション反応を示す反応図である。図12(A)は、アダプターの5′末端をアデニル化しないライゲーション方法を示し、図12(B)は、アダプターの5′末端をアデニル化するライゲーション方法を示す。It is a reaction diagram showing a ligation reaction. FIG. 12(A) shows a ligation method in which the 5′ end of the adapter is not adenylated, and FIG. 12(B) shows a ligation method in which the 5′ end of the adapter is adenylated. Cas9ヌクレアーゼによる二本鎖DNAの切断実験を示す図面である。図13(A)は、反応に用いた試薬等を示し、図13(B)はキャピラリー電気泳動の結果を示す。It is a figure which shows the cutting|disconnection experiment of the double stranded DNA by Cas9 nuclease. 13A shows the reagents and the like used in the reaction, and FIG. 13B shows the result of capillary electrophoresis. LAMP法の増幅反応物を蛍光色素によりリアルタイムで測定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having measured the amplification reaction product of a LAMP method in real time by the fluorescent dye.

1. RNA検出方法
1−1. 本発明のRNA検出方法の概要
本発明のRNA検出方法は、少なくとも次のA)〜D)の試薬を使用することを特徴とする。
A)増幅されて検出の指標となる鋳型核酸、
B)検出対象RNAの少なくとも一部と相補的な塩基配列を有する第1の核酸部分と、鋳型核酸の一部に相補的な塩基配列を有する第2の核酸部分とを含むRNA検出用核酸
C)Cas9ヌクレアーゼ、及び
D)ポリメラーゼ
1. RNA detection method 1-1. Outline of RNA Detection Method of the Present Invention The RNA detection method of the present invention is characterized by using at least the following reagents A) to D).
A) A template nucleic acid that is amplified and serves as an index for detection,
B) RNA detection nucleic acid C containing a first nucleic acid part having a base sequence complementary to at least a part of the detection target RNA and a second nucleic acid part having a base sequence complementary to a part of the template nucleic acid ) Cas9 nuclease, and D) polymerase

本発明のRNA検出方法においては、前記A)〜D)の試薬を被検試料に対して使用することにより、被検試料中に検出対象RNAが含まれる場合に、次のi)〜iv)の反応が生じ、鋳型核酸の増幅を指標として検出対象RNAの存在を検出することが可能となる。
i)検出対象RNAを含む被検試料とRNA検出用核酸とを接触させることにより、第1の核酸部分を検出対象RNAにハイブリダイズさせて複合体を形成し、
ii)複合体中の第1の核酸部分の一部を、Cas9ヌクレアーゼで分解し、
iii)RNA検出用核酸のうち第2の核酸部分を有する核酸を一本鎖核酸にして、核酸増幅用プライマーとし、
iv)核酸増幅用プライマーを鋳型核酸にハイブリダイズさせて、ポリメラーゼにより鋳型核酸を増幅する反応を行う。
In the RNA detection method of the present invention, by using the reagents A) to D) for a test sample, when the test sample contains RNA to be detected, the following i) to iv) are performed. Then, the presence of RNA to be detected can be detected using the amplification of the template nucleic acid as an index.
i) contacting a test sample containing RNA to be detected with a nucleic acid for RNA detection to hybridize the first nucleic acid portion to the RNA to be detected to form a complex,
ii) digesting a part of the first nucleic acid part in the complex with Cas9 nuclease,
iii) A nucleic acid having a second nucleic acid portion in the RNA detecting nucleic acid is made into a single-stranded nucleic acid to be a nucleic acid amplification primer,
iv) A nucleic acid amplification primer is hybridized with a template nucleic acid, and a reaction of amplifying the template nucleic acid with a polymerase is performed.

前記i)〜iv)の反応について、以下、図面を参照しながら説明する。
図1及び2は、本発明のRNA検出方法の一例である第1の実施形態を模式的に示す図面である。
図1(A)は、検出対象RNAを含む被検試料と試薬とを混合した状態を示す。混合した反応溶液中には、検出対象RNA1と、RNA検出用核酸2と、Cas9ヌクレアーゼ3と、トランス活性化型crRNA(trans-activating crRNA:tracrRNA)4とが存在している。
ここで、トランス活性化型crRNA4については、Cas9ヌクレアーゼの種類によっては、トランス活性化型crRNAが存在しなくとも、前記i)〜iv)の反応を進行させることができる。トランス活性化型crRNAを必要としないCas9ヌクレアーゼとしては、例えば、Acidaminococcus sp. BV3L6由来のCpf1(AsCpf1)や、Lachnospiraceae bacterium ND2006由来のCpf1(LbCpf1)等を用いることができる。
The reactions i) to iv) will be described below with reference to the drawings.
1 and 2 are drawings schematically showing a first embodiment which is an example of the RNA detection method of the present invention.
FIG. 1A shows a state in which a test sample containing RNA to be detected and a reagent are mixed. Detection target RNA 1, RNA detection nucleic acid 2, Cas9 nuclease 3, and trans-activating crRNA (tracrRNA) 4 are present in the mixed reaction solution.
Here, with respect to trans-activated crRNA4, depending on the type of Cas9 nuclease, the reactions i) to iv) can be proceeded without the presence of trans-activated crRNA. Examples of Cas9 nuclease that does not require trans-activated crRNA include Cpf1 (AsCpf1) derived from Acidaminococcus sp. BV3L6, Cpf1 (LbCpf1) derived from Lachnospiraceae bacterium ND2006, and the like.

第1の実施形態において、検出対象となるRNAはcrRNAであり、図1(A)に示されるように、検出対象RNA1は、スペーサー配列由来の塩基配列を有する核酸部分101とリピート配列由来の塩基配列を有する核酸部分102とを有している。
本発明のRNA検出方法においては、crRNAに限らず、あらゆる塩基配列のRNAを検出対象とすることができる。crRNA以外のRNAを検出対象とする場合には、第2の実施形態のように、crRNAのリピート配列由来の塩基配列を有する核酸部分を含むアダプター核酸を、検出対象RNAの3′側に連結することにより、CRISPR/Cas9システムが認識できる核酸分子とする。
In the first embodiment, the RNA to be detected is crRNA, and as shown in FIG. 1(A), the RNA to be detected 1 comprises a nucleic acid portion 101 having a base sequence derived from a spacer sequence and a base derived from a repeat sequence. A nucleic acid portion 102 having a sequence.
In the RNA detection method of the present invention, not only crRNA but also RNA having any base sequence can be detected. When RNA other than crRNA is to be detected, as in the second embodiment, an adapter nucleic acid containing a nucleic acid part having a nucleotide sequence derived from the repeat sequence of crRNA is ligated to the 3′ side of the RNA to be detected. Thus, the nucleic acid molecule can be recognized by the CRISPR/Cas9 system.

図1(A)に示されるように、RNA検出用核酸2は、検出対象RNAの少なくとも一部と相補的な塩基配列を有する第1の核酸部分201と、増幅されて検出の指標となる鋳型核酸の一部に相補的な塩基配列を有する第2の核酸部分202とを含むように設計されている。ここで、第2の核酸部分202は、第1の核酸部分201の5′側に連結されている。
RNA検出用核酸2はさらに、第3の核酸部分203と第4の核酸部分204とを有している。しかしながら、第3の核酸部分203と第4の核酸部分204は必須のものではなく、これらが存在しなくとも、前記i)〜iv)の反応を進行させることが可能である。
As shown in FIG. 1(A), the RNA detecting nucleic acid 2 includes a first nucleic acid portion 201 having a base sequence complementary to at least a part of RNA to be detected, and a template amplified and used as an index for detection. And a second nucleic acid portion 202 having a base sequence complementary to a part of the nucleic acid. Here, the second nucleic acid portion 202 is linked to the 5′ side of the first nucleic acid portion 201.
The RNA detecting nucleic acid 2 further includes a third nucleic acid portion 203 and a fourth nucleic acid portion 204. However, the third nucleic acid portion 203 and the fourth nucleic acid portion 204 are not essential, and the reactions i) to iv) described above can proceed even if they are not present.

第1の核酸部分201は、その塩基配列の特徴から、5′側部分201aと3′側部分201bとに分けることができる。5′側部分201aは、検出対象RNAと相補的であるだけでなく、鋳型核酸とも相補的な塩基配列を有するように設計された部分である。5′側部分201aは、1塩基以上設けることが好ましく、2〜10塩基設けるのがより好ましい。3′側部分201bは、検出対象RNAに相補的な塩基配列を有するように設計された部分である。
後述するように、第1の核酸部分の5′側部分201aが、検出対象RNAと鋳型核酸の両方に相補的となるように設計されておらず、検出対象RNAのみに相補的であるように設計されている場合でも、前記i)〜iv)の反応を進行させることが可能である。
The first nucleic acid portion 201 can be divided into a 5'side portion 201a and a 3'side portion 201b based on the characteristics of its base sequence. The 5′-side portion 201a is a portion designed not only to be complementary to the RNA to be detected but also to have a base sequence complementary to the template nucleic acid. The 5'side portion 201a is preferably provided with one or more bases, more preferably with 2 to 10 bases. The 3'side portion 201b is a portion designed to have a base sequence complementary to the RNA to be detected.
As will be described later, the 5'side portion 201a of the first nucleic acid portion is not designed to be complementary to both the RNA to be detected and the template nucleic acid, and may be complementary to only the RNA to be detected. Even if it is designed, it is possible to proceed the above reactions i) to iv).

第2の核酸部分202は、その塩基配列の特徴から、5′側部分202aと3′側部分202bとに分けることができる。5′側部分202aは、鋳型核酸と相補的な塩基配列を有するように設計された部分である。3′側部分202bは、鋳型核酸と相補的な塩基配列を有するのと同時に、その相補鎖である202b′がCRISPR/Cas9システムが認識するプロトスペーサー隣接モチーフ(Proto-spacer Adjacent Motif:PAM)をコードするように設計された部分である。
ここで、プロトスペーサー隣接モチーフについては、第4の実施形態のような条件下であれば、RNA検出用核酸がプロトスペーサー隣接モチーフを有していなくとも、前記i)〜iv)の反応を進行させることができる。
The second nucleic acid portion 202 can be divided into a 5'side portion 202a and a 3'side portion 202b based on the characteristics of its base sequence. The 5'side portion 202a is a portion designed to have a base sequence complementary to the template nucleic acid. The 3'side portion 202b has a base sequence complementary to the template nucleic acid, and at the same time, its complementary strand 202b' has a proto-spacer adjacent motif (PAM) recognized by the CRISPR/Cas9 system. The part that is designed to be coded.
Here, regarding the protospacer adjacent motif, under the conditions as in the fourth embodiment, the reactions i) to iv) described above proceed even if the nucleic acid for RNA detection does not have the protospacer adjacent motif. Can be made.

図1(A)に示されるように、RNA検出用核酸2は、第1の核酸部分201、第2の核酸部分202、第3の核酸部分203、及び第4の核酸部分204からなる鎖と、それに相補的な鎖とからなる二本鎖核酸である。相補的な鎖は、第1の核酸部分に相補的な核酸部分201′、第2の核酸部分に相補的な核酸部分202′、第3の核酸部分に相補的な核酸部分203′、及び第4の核酸部分に相補的な核酸部分204′を有している。第1の実施形態において、RNA検出用核酸2は、二本鎖のDNAである。 As shown in FIG. 1(A), the RNA for detecting RNA 2 has a chain composed of a first nucleic acid portion 201, a second nucleic acid portion 202, a third nucleic acid portion 203, and a fourth nucleic acid portion 204. , A double-stranded nucleic acid consisting of a strand complementary thereto. The complementary strand comprises a nucleic acid portion 201' complementary to the first nucleic acid portion, a nucleic acid portion 202' complementary to the second nucleic acid portion, a nucleic acid portion 203' complementary to the third nucleic acid portion, and a third nucleic acid portion 203'. 4 has a nucleic acid portion 204' complementary to the nucleic acid portion of 4. In the first embodiment, the RNA detecting nucleic acid 2 is a double-stranded DNA.

RNA検出用核酸2の第3の核酸部分203の5′末端には、核酸の精製を可能にするタグ5が連結されている。タグとしては、これらに限定されるわけではないが、例えば、ビオチン、フルオロセインイソチオシアネート(FITC)、ジゴキシゲニン(DIG)、ヒスチジンタグ等を用いることができる。
後述するように、核酸の精製を行わない場合には、RNA検出用核酸2にタグ5を連結する必要はない。
At the 5'end of the third nucleic acid portion 203 of the nucleic acid 2 for detecting RNA, a tag 5 that enables purification of the nucleic acid is linked. Although the tag is not limited to these, for example, biotin, fluoroscein isothiocyanate (FITC), digoxigenin (DIG), histidine tag and the like can be used.
As will be described later, when the nucleic acid is not purified, it is not necessary to link the tag 5 to the RNA detecting nucleic acid 2.

図1(B)は、RNA検出用核酸と検出対象RNAとがハイブリダイズして複合体を形成した状態を示す。
図1(B)に示されるように、RNA検出用核酸2の第1の核酸部分201は、検出対象RNA1の核酸部分101の一部と相補的な塩基配列を有しているため、第1の核酸部分201が検出対象RNA1にハイブリダイズして複合体を形成することができる。
これまでのCRISPR/Cas9に関する知見によれば、実際の反応では、検出対象RNA1と、Cas9ヌクレアーゼ3と、トランス活性化型crRNA4とが複合体を形成し、その複合体がRNA検出用核酸2のプロトスペーサー隣接モチーフ(PAM)202b′を認識した後に、第1の核酸部分201がRNA検出用核酸1にハイブリダイズして新たな複合体を形成すると考えられる。しかしながら、本発明のRNA検出方法は、この態様に限定されるわけではない。
FIG. 1(B) shows a state in which a nucleic acid for RNA detection and an RNA to be detected hybridize to form a complex.
As shown in FIG. 1B, the first nucleic acid portion 201 of the RNA detection nucleic acid 2 has a base sequence complementary to a part of the nucleic acid portion 101 of the RNA 1 to be detected. The nucleic acid portion 201 of 1 can hybridize to RNA1 to be detected to form a complex.
According to the knowledge about CRISPR/Cas9 thus far, in the actual reaction, the detection target RNA1, Cas9 nuclease 3, and trans-activated crRNA4 form a complex, and the complex forms a nucleic acid 2 for RNA detection. After recognizing the protospacer adjacent motif (PAM) 202b', it is considered that the first nucleic acid portion 201 hybridizes with the RNA detecting nucleic acid 1 to form a new complex. However, the RNA detection method of the present invention is not limited to this embodiment.

図1(C)は、複合体中の第1の核酸部分が、Cas9ヌクレアーゼによって分解される状態を示す。
図1(C)に示されるように、複合体が形成されると、プロトスペーサー隣接モチーフ202b′から5′側に3塩基ほど離れた箇所(201′a中)と、それに相補的な箇所である第1の核酸部分の5′側部分201aにおいて、Cas9ヌクレアーゼによるDNAの切断が生じる。したがって、第1の核酸部分の5′側部分201aの3塩基程度の核酸が第2の核酸部分の3′側部分202bに連結した形で、切断が行われる。
本発明においては、改変したCas9ヌクレアーゼを用いて、第1の核酸部分201のみにおいて切断が行われるようにしてもよい。Cas9ヌクレアーゼは、RuvCドメインとHNHドメインの2つのヌクレアーゼドメインを有しており、例えば、RuvCドメインに点変異を導入することにより、プロトスペーサー隣接モチーフ側の鎖にある核酸部分201′では切断を行わず、第1の核酸部分201のみにおいて切断を行うCas9ヌクレアーゼを得ることができる。
FIG. 1(C) shows a state in which the first nucleic acid portion in the complex is decomposed by Cas9 nuclease.
As shown in FIG. 1(C), when the complex is formed, it is separated from the protospacer-adjacent motif 202b' by about 3 bases on the 5'side (in 201'a) and the complementary position. In the 5'side portion 201a of a certain first nucleic acid portion, DNA cleavage by Cas9 nuclease occurs. Therefore, the cleavage is performed in a form in which the nucleic acid having about 3 bases of the 5'side portion 201a of the first nucleic acid portion is linked to the 3'side portion 202b of the second nucleic acid portion.
In the present invention, a modified Cas9 nuclease may be used so that only the first nucleic acid portion 201 is cleaved. Cas9 nuclease has two nuclease domains, a RuvC domain and an HNH domain. For example, by introducing a point mutation into the RuvC domain, the nucleic acid portion 201' in the chain on the motif side adjacent to the protospacer is cleaved. Instead, a Cas9 nuclease that cleaves only at the first nucleic acid portion 201 can be obtained.

図1(D)は、切断されたRNA検出用核酸が解離して、一本鎖となった状態を示す。
図1(C)に示されるように、第1の核酸部分201においてDNAの切断を行っても、ハイブリダイゼーションにより複合体が形成された状態にある。ここで、例えば、反応溶液を加熱することにより、それぞれの核酸同士を解離させて、図1(D)に示されるように、第2の核酸部分を有する核酸2′を一本鎖とすることができる。また、塩基対の形成と分離は動的平衡状態にあるため、反応溶液を加熱しなくとも、複合体の一部を解離させて、第2の核酸部分を有する核酸2′を一本鎖としてもよい。
一本鎖となった核酸2′は、核酸増幅用プライマーとして機能する分子となる。
FIG. 1D shows a state where the cleaved nucleic acid for RNA detection dissociates into a single strand.
As shown in FIG. 1C, even if the DNA is cleaved in the first nucleic acid portion 201, the complex is still formed by the hybridization. Here, for example, by heating the reaction solution, the respective nucleic acids are dissociated from each other, and the nucleic acid 2′ having the second nucleic acid portion is made single-stranded as shown in FIG. 1(D). You can In addition, since base pair formation and separation are in a dynamic equilibrium state, even if the reaction solution is not heated, a part of the complex is dissociated to form the nucleic acid 2′ having the second nucleic acid part as a single strand. Good.
The single-stranded nucleic acid 2'becomes a molecule that functions as a nucleic acid amplification primer.

図2(E)は、核酸増幅用プライマーを精製した状態を示す。
図2(E)に示されるように、核酸増幅用プライマー2′の5′末端には、タグ5が連結しているため、このタグ5を用いて核酸増幅用プライマー2′を精製し、検出対象RNAやCas9ヌクレアーゼ等の反応液中の他の分子を除去することができる。
例えば、これらに限定されるわけではないが、タグとしてビオチンを使用する場合には、表面にストレプトアビジンが結合した磁性ビーズを反応溶液中に加え、ビオチンとストレプトアビジンとの結合により核酸増幅用プライマーが吸着した磁性ビーズを磁石により回収し、核酸増幅用プライマーを溶出することにより、精製した核酸増幅用プライマーを得ることができる。
FIG. 2(E) shows a state in which the nucleic acid amplification primer has been purified.
As shown in FIG. 2(E), since the tag 5 is linked to the 5'end of the nucleic acid amplification primer 2', the nucleic acid amplification primer 2'is purified using this tag 5 and detected. Other molecules in the reaction solution such as the target RNA and Cas9 nuclease can be removed.
For example, but not limited to, when using biotin as a tag, magnetic beads having streptavidin bound to the surface are added to the reaction solution, and the nucleic acid amplification primer is bound by the binding of biotin and streptavidin. A purified nucleic acid amplification primer can be obtained by recovering the magnetic beads having been adsorbed by a magnet with a magnet and eluting the nucleic acid amplification primer.

図2(E)に示される精製は、必ずしも行う必要はなく、核酸増幅用プライマーが生じていれば、次の反応に進むことができる。しかしながら、核酸増幅用プライマーが再び二本鎖核酸となることや、非特異的な吸着が生じることを防ぐためには、核酸増幅用プライマーを精製して、これを次の反応に用いることが好ましい。 The purification shown in FIG. 2(E) does not necessarily have to be performed, and if a nucleic acid amplification primer is produced, the next reaction can proceed. However, in order to prevent the nucleic acid amplification primer from becoming a double-stranded nucleic acid again and non-specific adsorption, it is preferable to purify the nucleic acid amplification primer and use it for the next reaction.

図2(F)は、核酸増幅用プライマーが鋳型核酸にハイブリダイズした状態を示し、図2(G)は、鋳型核酸がポリメラーゼにより増幅されている状態を示す。
図2(F)に示されるように、精製された核酸増幅用プライマー2′を有する反応溶液に、さらに鋳型核酸6とポリメラーゼ7を添加して混合する。鋳型核酸6は、第1の核酸部分の5′側部分201aに相補的な塩基配列を有する核酸部分601を含むように設計されている。そして、第2の核酸部分202は、鋳型核酸の核酸部分601の3′側の核酸と相補的な塩基配列を有するように設計されている。このため、核酸増幅用プライマー2′が鋳型核酸6にハイブリダイズした場合に、核酸増幅用プライマー2′の3′末端の塩基を含めて連続的に鋳型核酸6と塩基対を形成する。これにより、図2(G)に示すように、ポリメラーゼによる伸長反応を効率良く行うことができる。
FIG. 2(F) shows a state in which the nucleic acid amplification primer is hybridized with the template nucleic acid, and FIG. 2(G) shows a state in which the template nucleic acid is amplified by the polymerase.
As shown in FIG. 2(F), the template nucleic acid 6 and the polymerase 7 are further added to and mixed with the reaction solution having the purified nucleic acid amplification primer 2'. The template nucleic acid 6 is designed to include a nucleic acid portion 601 having a base sequence complementary to the 5'side portion 201a of the first nucleic acid portion. The second nucleic acid portion 202 is designed to have a base sequence complementary to the nucleic acid on the 3'side of the nucleic acid portion 601 of the template nucleic acid. Therefore, when the nucleic acid amplification primer 2′ hybridizes with the template nucleic acid 6, the nucleic acid amplification primer 2′ continuously forms base pairs with the template nucleic acid 6 including the base at the 3′ end. Thereby, as shown in FIG. 2(G), the extension reaction by the polymerase can be efficiently performed.

ここで、第1の核酸部分の5′側部分201aと、鋳型核酸の核酸部分601とが相補的であるように設計されていない場合であっても、鋳型核酸と塩基対を形成しない核酸増幅用プライマー2′の3′末端の塩基は3塩基程度であることから、ポリメラーゼによる伸長反応は進行可能である。しかしながら、この場合には、ポリメラーゼにより伸長反応の効率は相当程度低下してしまう。
したがって、本発明においては、第1の核酸部分の中の5′側の部分の核酸が、検出対象RNAの一部と相補的であるのと同時に、鋳型核酸の一部とも相補的であるように設計することが好ましい。
Here, even if the 5′-side portion 201a of the first nucleic acid portion and the nucleic acid portion 601 of the template nucleic acid are not designed to be complementary, nucleic acid amplification that does not form a base pair with the template nucleic acid Since the base at the 3'end of the primer 2'is about 3 bases, the extension reaction by the polymerase can proceed. However, in this case, the efficiency of the extension reaction is considerably reduced by the polymerase.
Therefore, in the present invention, the nucleic acid in the 5′-side portion of the first nucleic acid portion may be complementary to a part of the RNA to be detected and at the same time to a part of the template nucleic acid. It is preferable to design

前記のとおり、図2(E)に示される核酸増幅用プライマーの精製は、必ずしも行う必要がない。核酸増幅用プライマーの精製を行わない場合には、図2(F)に示される鋳型核酸とポリメラーゼの混合は、図1(A)に示される最初の反応溶液において行ってもよい。すなわち、検出対象RNAと、RNA検出用核酸と、Cas9ヌクレアーゼと、トランス活性化型crRNAと、鋳型核酸と、ポリメラーゼとを最初から混合して反応溶液を調整し、前記i)〜iv)の反応を行うこともできる。 As described above, it is not always necessary to purify the nucleic acid amplification primer shown in FIG. 2(E). When the nucleic acid amplification primer is not purified, the template nucleic acid shown in FIG. 2(F) and the polymerase may be mixed in the first reaction solution shown in FIG. 1(A). That is, RNA to be detected, RNA detecting nucleic acid, Cas9 nuclease, trans-activated crRNA, template nucleic acid and polymerase are mixed from the beginning to prepare a reaction solution, and the reaction i) to iv) is performed. You can also do

被検試料中に検出対象RNAが存在する場合には、図1(A)〜図2(G)に示されるとおり、前記i)〜iii)の反応が進行し、鋳型核酸の正常な増幅反応が生じる。
一方、被検試料中に目的の検出対象RNAが存在しない場合、例えば、被検試料中に目的の検出対象RNAとは相同性の低いRNAが存在する場合には、前記i)〜iv)の反応が進行せず、鋳型核酸の正常な増幅反応が生じない。
したがって、本発明のRNA検出方法によれば、目的とする検出対象RNAが存在する場合にのみ鋳型核酸の正常な増幅反応が生じることとなる。
When the RNA to be detected is present in the test sample, as shown in FIGS. 1(A) to 2(G), the reactions i) to iii) described above proceed and a normal amplification reaction of the template nucleic acid is performed. Occurs.
On the other hand, when the target detection target RNA does not exist in the test sample, for example, when RNA having low homology with the target detection target RNA exists in the test sample, the above i) to iv) The reaction does not proceed and the normal amplification reaction of the template nucleic acid does not occur.
Therefore, according to the RNA detection method of the present invention, the normal amplification reaction of the template nucleic acid occurs only when the target RNA to be detected is present.

本発明のRNA検出方法において、鋳型核酸を増幅するにあたっては、核酸増幅用プライマーがハイブリダイズする鋳型核酸の領域とは異なる領域にハイブリダイズする別のプライマーを設計し、2つのプライマーを用いたPCR反応により鋳型核酸を増幅することができる。 In the RNA detection method of the present invention, when amplifying a template nucleic acid, another primer that hybridizes to a region different from the region of the template nucleic acid to which the nucleic acid amplification primer hybridizes is designed, and PCR using two primers is performed. The template nucleic acid can be amplified by the reaction.

また、鋳型核酸を増幅するにあたっては、LAMP法を用いることもできる。LAMP法とは、本件出願人が開発した核酸増幅法であり(特許第3313358号等)、等温での核酸増幅反応を可能とする方法である。
LAMP法では、プライマーとして、鋳型核酸上の6つの領域の塩基配列に基づいて設計される、少なくとも4種類のプライマーが使用され、それぞれのプライマーは、インナープライマーF(FIP)、インナープライマーB(BIP)、アウタープライマーF(F3)、アウタープライマーB(B3)と呼ばれる。この他に、ループプライマーF(LF)とループプライマーB(LB)を用いることもできる。
本発明における核酸増幅用プライマーがLAMP法のインナープライマーとなるように設計する場合には、図1(A)と同じように、RNA検出用核酸の第2の核酸部分202の5´側に第3の核酸部分203を設ける。第3の核酸部分の塩基配列は、鋳型核酸において第2の核酸部分と相補的な領域よりも5´側の領域の塩基配列の一部と同一の塩基配列を含むように設計する。
一方、本発明における核酸増幅用プライマーがLAMP法のアウタープライマーとなるように設計する場合には、RNA検出用核酸において第3の核酸部分を設ける必要はない。
In addition, the LAMP method can also be used to amplify the template nucleic acid. The LAMP method is a nucleic acid amplification method developed by the present applicant (Japanese Patent No. 3313358, etc.), and is a method that enables an isothermal nucleic acid amplification reaction.
In the LAMP method, at least 4 types of primers designed based on the nucleotide sequences of 6 regions on the template nucleic acid are used as primers, and each primer is an inner primer F (FIP), an inner primer B (BIP ), outer primer F (F3), outer primer B (B3). In addition to this, loop primer F (LF) and loop primer B (LB) can also be used.
When the primer for nucleic acid amplification in the present invention is designed to be the inner primer of the LAMP method, as in FIG. 3 nucleic acid portions 203 are provided. The base sequence of the third nucleic acid portion is designed so as to include the same base sequence as a part of the base sequence of the region 5′ to the region complementary to the second nucleic acid portion in the template nucleic acid.
On the other hand, when the nucleic acid amplification primer of the present invention is designed to be the outer primer of the LAMP method, it is not necessary to provide the third nucleic acid portion in the RNA detection nucleic acid.

増幅された鋳型核酸は、例えば、これらに限定されるわけではないが、インターカレーターと反応させて染色することにより、又は、核酸増幅にあたって蛍光色素等で標識されたプライマーを用いることにより、光学的手段を用いて検出することが可能である。 The amplified template nucleic acid is, for example, but not limited to, by reacting with an intercalator for staining, or by using a primer labeled with a fluorescent dye or the like for nucleic acid amplification, It is possible to detect using any means.

本発明のRNA検出方法によれば、検出対象RNAが存在する場合にのみ鋳型核酸の増幅反応が生じるため、鋳型核酸の増幅を指標として検出対象RNAを検出することができるという効果を奏する。
また、本発明のRNA検出方法は、核酸増幅を利用した方法でありながら、検出対象RNAを直接増幅することがないため、直接増幅することが難しい10〜100塩基の短鎖RNAであっても好適に検出することができるという効果を奏する。
According to the RNA detection method of the present invention, the amplification reaction of the template nucleic acid occurs only when the RNA to be detected is present, so that the RNA to be detected can be detected using the amplification of the template nucleic acid as an index.
Further, the RNA detection method of the present invention does not directly amplify the RNA to be detected even though it is a method utilizing nucleic acid amplification, and thus even a short chain RNA of 10 to 100 bases which is difficult to directly amplify It has an effect that it can be suitably detected.

1−2. 第2の実施形態
本発明のRNA検出方法の第1の実施形態においては、検出対象となるRNAはcrRNAであったが、本発明のRNA検出方法においては、crRNAに限らず、あらゆる塩基配列のRNAを検出対象とすることができる。crRNA以外のRNAを検出対象とする場合には、crRNAのリピート配列由来の塩基配列を含むアダプター核酸を、検出対象RNAに連結する反応を行うことにより、CRISPR/Cas9システムが認識できる核酸分子とする。
図3は、アダプター核酸の連結を行う、本発明のRNA検出方法の第2の実施形態を模式的に示す図面である。図3(A)は、アダプター核酸と検出対象RNAとRNAリガーゼとを混合した状態を示し、図3(B)は、アダプター核酸が検出対象RNAに連結した状態を示す。
1-2. Second Embodiment In the first embodiment of the RNA detection method of the present invention, the RNA to be detected was crRNA, but in the RNA detection method of the present invention, not only crRNA but also any nucleotide sequence RNA can be the detection target. When RNA other than crRNA is to be detected, an adapter nucleic acid containing a base sequence derived from the repeat sequence of crRNA is ligated to the RNA to be detected, whereby the nucleic acid molecule can be recognized by the CRISPR/Cas9 system. ..
FIG. 3 is a drawing schematically showing a second embodiment of the RNA detection method of the present invention in which an adapter nucleic acid is ligated. FIG. 3(A) shows a state in which an adapter nucleic acid, RNA to be detected, and RNA ligase are mixed, and FIG. 3(B) shows a state in which the adapter nucleic acid is linked to the RNA to be detected.

図3(A)に示されるとおり、アダプター核酸の連結にあたっては、検出対象RNA1と、アダプター核酸8と、RNAリガーゼ9とを混合し、RNAリガーゼ9が触媒するライゲーション反応を行う。これにより、図3(B)に示されるとおり、検出対象RNA1の3′側にアダプター核酸8を連結することができる。
ここで、アダプター核酸8の5′末端は、リン酸化又はアデニル化しておくことが好ましい。また、アダプター核酸8の3′末端は、リン酸化しておくことが好ましく、これにより、アダプター核酸8同士のセルフライゲーションを抑制することができる。
As shown in FIG. 3(A), when ligating the adapter nucleic acids, the RNA 1 to be detected, the adapter nucleic acid 8 and the RNA ligase 9 are mixed, and a ligation reaction catalyzed by the RNA ligase 9 is performed. As a result, as shown in FIG. 3B, the adapter nucleic acid 8 can be linked to the 3′ side of the RNA 1 to be detected.
Here, the 5'end of the adapter nucleic acid 8 is preferably phosphorylated or adenylated. In addition, it is preferable that the 3'end of the adapter nucleic acid 8 is phosphorylated, so that self-ligation between the adapter nucleic acids 8 can be suppressed.

アダプター核酸8の塩基配列は、CRISPR/Cas9システムを機能させる塩基配列であればいかなるものであってもよく、これらに限定されるわけではないが、例えば、天然のcrRNAのリピート配列由来の核酸部分の塩基配列と同一の塩基配列、若しくはその一部の塩基配列、又はそれらの塩基配列に相同性の高い塩基配列を用いることができる。具体的な塩基配列としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、次の塩基配列を用いることができる。
5′-GUUUUAGAGCUAUGCUGUUUUG-3′(配列番号1)
5′-GUUUUAGAGCUAUGCU-3′(配列番号2)
5′-GUUUUAGAGCUA-3′(配列番号3)
The base sequence of the adapter nucleic acid 8 may be any base sequence that allows the CRISPR/Cas9 system to function, and is not limited thereto. For example, a nucleic acid portion derived from a repeat sequence of natural crRNA. It is possible to use a base sequence identical to the base sequence of, or a part of the base sequence, or a base sequence highly homologous to these base sequences. Specific base sequences are not limited to these, but the following base sequences can be used, for example.
5'-GUUUUAGAGCUAUGCUGUUUUG-3' (SEQ ID NO: 1)
5'-GUUUUAGAGCUAUGCU-3' (SEQ ID NO: 2)
5'-GUUUUAGAGCUA-3' (SEQ ID NO: 3)

RNAリガーゼ9としては、これらに限定されるわけではないが、T4 RNA Ligase 1や、T4 RNA Ligase 2等を用いることができる。
ライゲーション反応の詳細については、例えば、Jelome E. Lee et al., Journal of Visualized Experiments, 2014, Vol.93, e52095に記載された方法に従って行うことができる。
As the RNA ligase 9, T4 RNA Ligase 1 and T4 RNA Ligase 2 can be used, although not limited thereto.
The details of the ligation reaction can be performed, for example, according to the method described in Jerome E. Lee et al., Journal of Visualized Experiments, 2014, Vol.93, e52095.

検出対象RNA1にアダプター核酸8を連結した後は、第1の実施形態と同様に、前記i)〜iv)の反応を行うことができる。すなわち、図1(A)〜図2(G)に示される反応において、スペーサー配列由来の塩基配列を有する核酸部分101が検出対象RNA1に置き換わり、リピート配列由来の塩基配列を有する核酸部分102がアダプター核酸8に置き換わった形で反応が進行する。 After connecting the adapter nucleic acid 8 to the RNA 1 to be detected, the reactions i) to iv) can be performed as in the first embodiment. That is, in the reaction shown in FIGS. 1(A) to 2(G), the nucleic acid portion 101 having the base sequence derived from the spacer sequence is replaced with the RNA 1 to be detected, and the nucleic acid portion 102 having the base sequence derived from the repeat sequence is the adapter. The reaction proceeds with the nucleic acid 8 being replaced.

なお、本発明のRNA検出方法で用いるトランス活性化型crRNAの塩基配列としては、CRISPR/Cas9システムを機能させる塩基配列であればいかなるものであってもよく、これらに限定されるわけではないが、例えば、天然のトランス活性化型crRNAの塩基配列と同一の塩基配列、若しくはその一部の活性ある塩基配列、又はそれらの塩基配列に相同性の高い活性ある塩基配列を用いることができる。具体的な塩基配列としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、次の塩基配列を用いることができる。
5′-AAACAGCAUAGCAAGUUAAAAUAAGGCUAGUCCGUUAUCAACUUGAAAAAGUGGCACCGAGUCGGUGCU-3′(配列番号4)
5′-UAGCAAGUUAAAAUAAGGCUAGUCCGUUAUCAACUUGAAAAAGUGGCACCGAGUCGGUGC-3′(配列番号5)
5′-AGCAUAGCAAGUUAAAAUAAGGCUAGUCCGUUAUCAACUUGAAAAAGUGGCACCGAGUCGGUGC-3′(配列番号6)
The base sequence of the transactivating crRNA used in the RNA detection method of the present invention may be any base sequence that functions the CRISPR/Cas9 system, but is not limited thereto. For example, the same nucleotide sequence as the nucleotide sequence of natural trans-activated crRNA, an active nucleotide sequence of a part thereof, or an active nucleotide sequence highly homologous to these nucleotide sequences can be used. Specific base sequences are not limited to these, but the following base sequences can be used, for example.
5'-AAACAGCAUAGCAAGUUAAAAUAAGGCUAGUCCGUUAUCAACUUGAAAAAGUGGCACCGAGUCGGUGCU-3' (SEQ ID NO: 4)
5'-UAGCAAGUUAAAAUAAGGCUAGUCCGUUAUCAACUUGAAAAAGUGGCACCGAGUCGGUGC-3' (SEQ ID NO: 5)
5'-AGCAUAGCAAGUUAAAAUAAGGCUAGUCCGUUAUCAACUUGAAAAAGUGGCACCGAGUCGGUGC-3' (SEQ ID NO: 6)

アダプター核酸やトランス活性化型crRNAは、CRISPR/Cas9システムで効率よく機能するように、RNAとすることが好ましいが、一部又は全部がDNA又は人工核酸であってもよく、また、これらの核酸の一部を修飾した核酸であってもよい。
アダプター核酸の塩基配列や、トランス活性化型crRNAの塩基配列は、使用するCas9ヌクレアーゼの種類に応じて、最適化するように設計したものを用いることが好ましい。
The adapter nucleic acid or trans-activated crRNA is preferably RNA so that it functions efficiently in the CRISPR/Cas9 system, but part or all may be DNA or artificial nucleic acid. It may be a nucleic acid in which a part of is modified.
The base sequence of the adapter nucleic acid and the base sequence of the transactivating crRNA are preferably designed to be optimized according to the type of Cas9 nuclease used.

本発明のRNA検出方法においては、前記i)のステップの前に、crRNAのリピート配列由来の核酸部分を含むアダプター核酸を、検出対象RNAに連結する反応を行うことで、crRNAに限らず、任意の塩基配列のRNAに対応して、CRISPR/Cas9システムが機能するようにRNA検出用核酸や鋳型核酸の塩基配列を設計することが可能となり、任意の塩基配列のRNAを検出することができるという効果を奏する。 In the RNA detection method of the present invention, prior to the step i), an adapter nucleic acid containing a nucleic acid portion derived from a repeat sequence of crRNA is ligated to RNA to be detected, so that not only crRNA but also any RNA is detected. It will be possible to design the base sequence of the RNA detection nucleic acid or template nucleic acid so that the CRISPR/Cas9 system will function corresponding to the RNA of the base sequence of, and RNA of any base sequence can be detected. Produce an effect.

1−3. 第3の実施形態
本発明のRNA検出方法においては、前記i)のステップの前に、アダプター核酸を検出対象RNAに連結して、いわゆる「ガイドRNA(sgRNA)」とすることができる。ガイドRNAとは、crRNAのリピート配列由来の核酸部分及びトランス活性化型crRNA由来の核酸部分を有するアダプター核酸を、検出対象RNAに連結した分子であり、crRNAの機能とトランス活性化型crRNAの機能を併せ持った分子となる。
図4及び5は、ガイドRNAの作成を含む、本発明のRNA検出方法の第3の実施形態を模式的に示す図面である。
1-3. Third Embodiment In the RNA detection method of the present invention, before the step i), an adapter nucleic acid can be linked to the RNA to be detected to form a so-called "guide RNA (sgRNA)". A guide RNA is a molecule in which an adapter nucleic acid having a nucleic acid portion derived from a repeat sequence of crRNA and a nucleic acid portion derived from a transactivating crRNA is linked to a detection target RNA, and functions of the crRNA and the function of the transactivating crRNA. It becomes a molecule that has both.
4 and 5 are drawings schematically showing a third embodiment of the RNA detection method of the present invention, including the production of guide RNA.

図4(A)は、アダプター核酸と検出対象RNAとRNAリガーゼとを混合した状態を示し、図4(B)は、アダプター核酸が検出対象RNAに連結した状態を示す。
図4(A)に示されるとおり、ガイドRNAの作成にあたっては、検出対象RNA1と、アダプター核酸8と、RNAリガーゼ9とを混合し、RNAリガーゼ9によるライゲーション反応を行う。アダプター核酸8には、crRNAのリピート配列由来の塩基配列を有する核酸部分801と、トランス活性化型crRNA由来の塩基配列を有する核酸部分802を有している。RNAリガーゼ9により触媒されるライゲーション反応によって、図4(B)に示されるとおり、検出対象RNA1の3′側にアダプター核酸8を連結して、ガイドRNA10作成することができる。
アダプター核酸8は、CRISPR/Cas9システムで機能するように、RNAとすることが好ましいが、一部が修飾されたRNAであってもよく、また、一部がDNA若しくは人工核酸であるRNAであってもよい。
FIG. 4(A) shows a state in which an adapter nucleic acid, RNA to be detected, and RNA ligase are mixed, and FIG. 4(B) shows a state in which the adapter nucleic acid is linked to the RNA to be detected.
As shown in FIG. 4(A), when the guide RNA is prepared, RNA 1 to be detected, adapter nucleic acid 8 and RNA ligase 9 are mixed, and a ligation reaction by RNA ligase 9 is performed. The adapter nucleic acid 8 has a nucleic acid portion 801 having a base sequence derived from the repeat sequence of crRNA and a nucleic acid portion 802 having a base sequence derived from trans-activated crRNA. By the ligation reaction catalyzed by RNA ligase 9, as shown in FIG. 4(B), the guide nucleic acid 10 can be prepared by ligating the adapter nucleic acid 8 to the 3′ side of the RNA 1 to be detected.
The adapter nucleic acid 8 is preferably RNA so as to function in the CRISPR/Cas9 system, but may be partially modified RNA, or partially RNA or RNA that is artificial nucleic acid. May be.

ガイドRNAの作成に使用するアダプター核酸8の塩基配列としては、CRISPR/Cas9システムを機能させる塩基配列であればいかなる配列であってもよく、例えば、天然のcrRNAのリピート配列由来の核酸の活性部分の塩基配列と、天然のトランス活性化型crRNAの活性部分の塩基配列とを連結し、ループ構造を形成するように設計した塩基配列を用いることができる。具体的な塩基配列としては、例えば、次の塩基配列を用いることができる。
5′-GUUUUAGAGCUAGAAAUAGCAAGUUAAAAUAAGGCUAGUCCG-3′(配列番号7)
5′-GUUUUAGAGCUAUGCUGAAAAGCAUAGCAAGUUAAAAUAAGGCUAGUCCGUUAUC-3′(配列番号8)
5′-GUUUUAGAGCUAUGCUGUUUUGGAAACAAAACAGCAUAGCAAGUUAAAAUAAGGCUAGUCCGUUAUC-3′(配列番号9)
5′-GUUUUAGAGCUAGAAAUAGCAAGUUAAAAUAAGGCUAGUCCGUUAUCAACUUGAAAAAGUGGCACCGAGUCGGUGC-3′(配列番号10)
5′-GUUUAAGAGCUAGAAAUAGCAAGUUUAAAUAAGGCUAGUCCGUUAUCAACUUGAAAAAGUGGCACCGAGUCGGUGC-3′(配列番号11)
5′-GUUUUAGAGCUAUGCUGGAAACAGCAUAGCAAGUUUAAAUAAGGCUAGUCCGUUAUCAACUUGAAAAAGUGGCACCGAGUCGGUGC-3′(配列番号12)
5′-GUUUAAGAGCUAUGCUGGAAACAGCAUAGCAAGUUUAAAUAAGGCUAGUCCGUUAUCAACUUGAAAAAGUGGCACCGAGUCGGUGC-3′(配列番号13)
The base sequence of the adapter nucleic acid 8 used for preparing the guide RNA may be any sequence as long as it is a base sequence that functions the CRISPR/Cas9 system. For example, the active portion of the nucleic acid derived from the repeat sequence of natural crRNA. It is possible to use a nucleotide sequence designed to form a loop structure by linking the nucleotide sequence of 1) with the nucleotide sequence of the active portion of natural trans-activated crRNA. As specific base sequences, for example, the following base sequences can be used.
5'-GUUUUAGAGCUAGAAAUAGCAAGUUAAAAUAAGGCUAGUCCG-3' (SEQ ID NO: 7)
5′-GUUUUAGAGCUAUGCUGAAAAGCAUAGCAAGUUAAAAUAAGGCUAGUCCGUUAUC-3′ (SEQ ID NO: 8)
5′-GUUUUAGAGCUAUGCUGUUUUGGAAACAAAACAGCAUAGCAAGUUAAAAUAAGGCUAGUCCGUUAUC-3′ (SEQ ID NO: 9)
5'-GUUUUAGAGCUAGAAAUAGCAAGUUAAAAUAAGGCUAGUCCGUUAUCAACUUGAAAAAGUGGCACCGAGUCGGUGC-3' (SEQ ID NO: 10)
5'-GUUUAAGAGCUAGAAAUAGCAAGUUUAAAUAAGGCUAGUCCGUUAUCAACUUGAAAAAGUGGCACCGAGUCGGUGC-3' (SEQ ID NO: 11)
5'-GUUUUAGAGCUAUGCUGGAAACAGCAUAGCAAGUUUAAAUAAGGCUAGUCCGUUAUCAACUUGAAAAAGUGGCACCGAGUCGGUGC-3' (SEQ ID NO: 12)
5'-GUUUAAGAGCUAUGCUGGAAACAGCAUAGCAAGUUUAAAUAAGGCUAGUCCGUUAUCAACUUGAAAAAGUGGCACCGAGUCGGUGC-3' (SEQ ID NO: 13)

図5は、ガイドRNAを用いた場合における、複合体の形成と、Cas9ヌクレアーゼによる核酸の分解を模式的に示す図面である。図5(A)は、検出対象RNAを含む被検試料と試薬とを混合した状態を示し、図5(B)は、複合体を形成した状態を示し、図5(C)は、複合体中の第1の核酸部分が、Cas9ヌクレアーゼにより分解される状態を示す。
図5(A)に示されるように、混合した溶液中には、ガイドRNA10と、RNA検出用核酸2と、Cas9ヌクレアーゼ3とが存在している。ガイドRNAを用いる第3の実施形態においては、第1の実施形態とは異なり、トランス活性化型crRNAを必要としない。これは、ガイドRNA10に、トランス活性化型crRNA由来の塩基配列を有する核酸部分802が含まれているためである。
FIG. 5 is a drawing schematically showing the formation of a complex and the degradation of nucleic acid by Cas9 nuclease when using guide RNA. FIG. 5(A) shows a state in which a test sample containing RNA to be detected is mixed with a reagent, FIG. 5(B) shows a state in which a complex is formed, and FIG. 5(C) shows a complex. The first nucleic acid part in the inside shows a state of being decomposed by Cas9 nuclease.
As shown in FIG. 5(A), the guide RNA 10, the RNA detection nucleic acid 2 and the Cas9 nuclease 3 are present in the mixed solution. Unlike the first embodiment, the third embodiment using a guide RNA does not require trans-activated crRNA. This is because the guide RNA 10 contains the nucleic acid portion 802 having a base sequence derived from trans-activated crRNA.

図5(B)に示されるように、ガイドRNA10と、RNA検出用核酸2と、Cas9ヌクレアーゼ3とは、複合体を形成する。ここで、ガイドRNA10は、ループ構造を形成している。そして、図5(B)に示される複合体は、図1(B)に示される複合体と構造が類似する複合体となっている。
図5(B)に示される複合体において、RNA検出用核酸の第1の核酸部分201は、ガイドRNA10に含まれる検出対象RNA1とハイブリダイズしている。
As shown in FIG. 5B, the guide RNA 10, the RNA detection nucleic acid 2 and the Cas9 nuclease 3 form a complex. Here, the guide RNA 10 forms a loop structure. The complex shown in FIG. 5B is a complex having a structure similar to that of the complex shown in FIG.
In the complex shown in FIG. 5B, the first nucleic acid portion 201 of the RNA detecting nucleic acid hybridizes with the detection target RNA 1 contained in the guide RNA 10.

図5(C)に示されるように、複合体が形成されると、第1の実施形態の場合と同様に、プロトスペーサー隣接モチーフ202b′から5′側に3塩基ほど離れた箇所(201′a中)と、それに相補的な箇所である第1の核酸部分の5′側部分201aにおいて、Cas9ヌクレアーゼによるDNA切断が生じる。
そして、第3の実施形態においては、以後も第1の実施形態と同様の反応を行うことができる。すなわち、図1(D)〜図2(G)に示される反応を行うことにより、鋳型核酸の増幅が生じ、これを指標として検出対象RNAを検出することが可能となる。
As shown in FIG. 5(C), when the complex is formed, as in the case of the first embodiment, a site (201′) separated from the protospacer-adjacent motif 202b′ by about 3 bases on the 5′ side. DNA cleavage by Cas9 nuclease occurs in (a)) and in the 5'side 201a of the first nucleic acid portion which is a complementary site.
Then, in the third embodiment, the same reaction as in the first embodiment can be performed thereafter. That is, by performing the reactions shown in FIGS. 1(D) to 2(G), amplification of the template nucleic acid occurs, and the RNA to be detected can be detected using this as an index.

1−4. 第4の実施形態
第1の実施形態〜第3の実施形態においては、RNA検出用核酸として、二本鎖核酸を用いたが、Cas9ヌクレアーゼとしてNmeCas9を用いる場合には、RNA検出用核酸として一本鎖核酸を用いることができる。
図6は、RNA検出用核酸として一本鎖核酸を用いる、本発明のRNA検出方法の第4の実施形態を模式的に示す図面である。
1-4. Fourth Embodiment In the first to third embodiments, the double-stranded nucleic acid is used as the RNA detecting nucleic acid, but when NmeCas9 is used as the Cas9 nuclease, it is used as the RNA detecting nucleic acid. Single-stranded nucleic acids can be used.
FIG. 6 is a drawing schematically showing a fourth embodiment of the RNA detection method of the present invention, which uses a single-stranded nucleic acid as the RNA detection nucleic acid.

図6(A)は、検出対象RNAを含む被検試料と試薬とを混合した状態を示す。混合した反応溶液中には、検出対象RNA1と、RNA検出用核酸2と、Cas9ヌクレアーゼ3と、鋳型核酸6と、ポリメラーゼ7とが存在している。
図6(A)に示されるように、RNA検出用核酸2は、一本鎖の核酸であり、全長がDNAとなっている。RNA検出用核酸2は、検出対象RNAの少なくとも一部と相補的な塩基配列を有する第1の核酸部分201と、鋳型核酸6の一部に相補的な塩基配列を有する第2の核酸部分202とを含むように設計されている。ここで、第2の核酸部分202は、第1の核酸部分201の5′側に連結されている。第1の核酸部分201は、17塩基以上とすることが好ましい。
FIG. 6A shows a state in which a test sample containing RNA to be detected and a reagent are mixed. Detection target RNA 1, RNA detection nucleic acid 2, Cas9 nuclease 3, template nucleic acid 6, and polymerase 7 are present in the mixed reaction solution.
As shown in FIG. 6(A), the RNA detecting nucleic acid 2 is a single-stranded nucleic acid and has a full length of DNA. The RNA detecting nucleic acid 2 includes a first nucleic acid portion 201 having a base sequence complementary to at least a part of the detection target RNA and a second nucleic acid portion 202 having a base sequence complementary to a part of the template nucleic acid 6. Designed to include and. Here, the second nucleic acid portion 202 is linked to the 5′ side of the first nucleic acid portion 201. The first nucleic acid portion 201 preferably has 17 bases or more.

第1の核酸部分201は、その塩基配列の特徴から、5′側部分201aと3′側部分201bとに分けることができる。5′側部分201aは、検出対象RNAと相補的であるだけでなく、鋳型核酸とも相補的な塩基配列を有するように設計された部分である。
鋳型核酸6には、検出対象RNAの一部と同一の塩基配列を有する核酸部分601が設けられている。これにより、第1の核酸部分の5′側部分201aが、検出対象RNAと相補的であるだけでなく、鋳型核酸とも相補的な塩基配列を有するように設計することが可能となる。
検出対象RNAと鋳型核酸の両方に相補的な5′側部分201aは、1塩基以上設けることが好ましく、2〜10塩基設けるのがより好ましい。しかしながら、5′側部分201aが存在しなくとも、本発明のRNA検出方法を行うことが可能である。
The first nucleic acid portion 201 can be divided into a 5'side portion 201a and a 3'side portion 201b based on the characteristics of its base sequence. The 5′-side portion 201a is a portion designed not only to be complementary to the RNA to be detected but also to have a base sequence complementary to the template nucleic acid.
The template nucleic acid 6 is provided with a nucleic acid portion 601 having the same base sequence as a part of RNA to be detected. This makes it possible to design the 5′-side portion 201a of the first nucleic acid portion so as to have a base sequence that is not only complementary to the RNA to be detected but also complementary to the template nucleic acid.
The 5'side portion 201a complementary to both the RNA to be detected and the template nucleic acid is preferably provided with one or more bases, more preferably with 2 to 10 bases. However, the RNA detection method of the present invention can be performed without the 5′-side portion 201a.

第4の実施形態においては、任意の塩基配列のRNAに対応して、RNA検出用核酸と鋳型核酸を設計することができるため、任意の塩基配列のRNAを検出することが可能となる。
また、第4の実施形態においては、RNA検出用核酸にプロトスペーサー隣接モチーフを設ける必要がない。
In the fourth embodiment, since the RNA detection nucleic acid and the template nucleic acid can be designed corresponding to the RNA having the arbitrary base sequence, the RNA having the arbitrary base sequence can be detected.
In addition, in the fourth embodiment, it is not necessary to provide a protospacer-adjacent motif in the nucleic acid for RNA detection.

第4の実施形態においては、Cas9ヌクレアーゼとして、Neisseria meningitidis(髄膜炎菌)由来のCas9ヌクレアーゼであるNmeCas9ヌクレアーゼを用いる(国際公開第2014/190181号)。
NmeCas9は、トランス活性化型crRNAやプロトスペーサー隣接モチーフを必要とせず、さらには、少なくとも17塩基以上のRNA-DNA複合体において、その配列に関係なくDNAの切断を行うことができる。NmeCas9は、RNA-DNA複合体におけるDNA鎖を切断するため、RNA-DNA複合体におけるRNA鎖を分解するRNase Hとの比較から、DNase H活性を有するともいわれている(Mol Cell., 2015, Oct 15, 60(2), pp.242-255)。
In the fourth embodiment, NmeCas9 nuclease, which is a Cas9 nuclease derived from Neisseria meningitidis (N. meningitidis), is used as the Cas9 nuclease (WO2014/190181).
NmeCas9 does not require a transactivating crRNA or a protospacer-adjacent motif, and furthermore, can cleave DNA in an RNA-DNA complex of at least 17 bases or more regardless of its sequence. NmeCas9 is said to have DNase H activity in comparison with RNase H, which cleaves the DNA chain in the RNA-DNA complex and degrades the RNA chain in the RNA-DNA complex (Mol Cell., 2015. , Oct 15, 60(2), pp.242-255).

図6(B)は、RNA検出用核酸と検出対象RNAがハイブリダイズして複合体を形成した状態を示す。
図6(B)に示されるように、RNA検出用核酸2の第1の核酸部分201は、検出対象RNA1の一部と相補的な塩基配列を有しているため、RNA検出用核酸2が検出対象RNA1にハイブリダイズして複合体を形成することができる。
FIG. 6B shows a state in which the nucleic acid for RNA detection and the RNA to be detected hybridize to form a complex.
As shown in FIG. 6(B), the first nucleic acid portion 201 of the RNA detecting nucleic acid 2 has a base sequence complementary to a part of the RNA 1 to be detected. It can hybridize with RNA1 to be detected to form a complex.

図6(C)は、複合体中の第1の核酸部分が、Cas9ヌクレアーゼによって切断される状態を示す。
図6(C)に示されるように、複合体が形成されると、Cas9ヌクレアーゼ3(NmeCas9ヌクレアーゼ)によって、第1の核酸部分201と第2の核酸部分202の境界から3塩基程度3′側の箇所にあるDNAを切断する。切断する箇所は、トランス活性化型crRNAを加えること等により若干シフトさせることが可能である。
FIG. 6(C) shows a state in which the first nucleic acid portion in the complex is cleaved by Cas9 nuclease.
As shown in FIG. 6(C), when the complex is formed, Cas9 nuclease 3 (NmeCas9 nuclease) causes about 3 bases 3′ from the boundary between the first nucleic acid portion 201 and the second nucleic acid portion 202. Cut the DNA at the position. The cleavage site can be slightly shifted by adding trans-activated crRNA or the like.

図7(D)は、切断されたRNA検出用核酸が解離して、一本鎖となった状態を示す。
図6(C)に示されるように、第1の核酸部分201においてDNAの切断を行っても、第1の核酸部分の5′側部分201aが検出対象RNA1とハイブリダイズした状態にある。しかしながら、塩基対の形成と分離は動的平衡状態にあるため、図7(D)に示されるように、核酸分子同士は解離することが可能であり、あるいは、反応溶液を加熱することによって、核酸分子同士の解離を促進することもできる。
解離した核酸分子のうち、第2の核酸部分を有する核酸2′は、核酸増幅用プライマーとして機能する分子となる。
FIG. 7D shows a state where the cleaved nucleic acid for RNA detection is dissociated into a single strand.
As shown in FIG. 6C, even if the DNA is cleaved in the first nucleic acid portion 201, the 5′-side portion 201a of the first nucleic acid portion is in a state of being hybridized with the detection target RNA1. However, since base pair formation and separation are in a dynamic equilibrium state, nucleic acid molecules can be dissociated from each other as shown in FIG. 7D, or by heating the reaction solution, It can also promote the dissociation of nucleic acid molecules.
Among the dissociated nucleic acid molecules, the nucleic acid 2′ having the second nucleic acid portion becomes a molecule that functions as a nucleic acid amplification primer.

図7(E)は、核酸増幅用プライマーが鋳型核酸にハイブリダイズした状態を示し、図7(F)は、鋳型核酸がポリメラーゼにより増幅されている状態を示す。
図7(E)に示されるように、鋳型核酸6は、第1の核酸部分の5′側部分201aに相補的な塩基配列を有する核酸部分601が設けられている。そして、第2の核酸部分202は、鋳型核酸の核酸部分601の3′側の核酸と相補的な塩基配列を有するように設計されている。このため、核酸増幅用プライマー2′が鋳型核酸6にハイブリダイズした場合に、その3′末端を含めて連続的に鋳型核酸6と塩基対を形成するため、図7(F)に示されるように、ポリメラーゼ7による増幅反応が可能となる。
FIG. 7(E) shows a state in which the nucleic acid amplification primer is hybridized with the template nucleic acid, and FIG. 7(F) shows a state in which the template nucleic acid is amplified by the polymerase.
As shown in FIG. 7(E), the template nucleic acid 6 is provided with a nucleic acid portion 601 having a complementary base sequence to the 5'side portion 201a of the first nucleic acid portion. The second nucleic acid portion 202 is designed to have a base sequence complementary to the nucleic acid on the 3'side of the nucleic acid portion 601 of the template nucleic acid. Therefore, when the nucleic acid amplification primer 2'hybridizes with the template nucleic acid 6, it continuously forms base pairs with the template nucleic acid 6 including the 3'end thereof, as shown in FIG. 7(F). In addition, the amplification reaction by the polymerase 7 becomes possible.

以上のように、第4の実施形態では、検出対象RNAにアダプター核酸を連結する必要がなく、トランス活性化型crRNAやプロトスペーサー隣接モチーフを必要とせず、任意の塩基配列のRNAを検出することが可能である。 As described above, in the fourth embodiment, it is not necessary to ligate an adapter nucleic acid to an RNA to be detected, a transactivating crRNA or a protospacer-adjacent motif is not necessary, and RNA having an arbitrary nucleotide sequence can be detected. Is possible.

1−5. 本発明のRNA検出方法の詳細な説明
本発明において、検出の対象となるRNAは、自然界に存在するRNAであっても、人工的に合成したRNAであってもよい。また、全長がRNAである分子に限らず、一部が修飾されたRNAであってもよく、また、一部がDNA若しくは人工核酸であるRNAであってもよい。
臨床診断の目的のためには、生体内に存在する天然のRNAを人工的に抽出したものを「検出対象RNA」とすることが好ましい。
生体内に存在する天然のRNAとしては、これらに限定されるわけではないが、例えば、メッセンジャーRNA(mRNA)、トランスファーRNA(tRNA)、リボソームRNA(rRNA)、核内低分子RNA(small nuclear RNA:snRNA)、核小体低分子RNA(small nucleolar RNA:snoRNA)、microRNA(miRNA)、small interfering RNA(siRNA)等が存在する。
1-5. Detailed Description of RNA Detection Method of the Present Invention In the present invention, the RNA to be detected may be naturally occurring RNA or artificially synthesized RNA. Further, it is not limited to a molecule having a full length of RNA, but may be a partially modified RNA, or a part of DNA or an artificial nucleic acid.
For the purpose of clinical diagnosis, it is preferable to artificially extract natural RNA existing in the living body as the “RNA to be detected”.
Examples of natural RNA existing in the living body include, but are not limited to, messenger RNA (mRNA), transfer RNA (tRNA), ribosomal RNA (rRNA), and small nuclear RNA (small nuclear RNA). : SnRNA), small nucleolar RNA (snoRNA), microRNA (miRNA), small interfering RNA (siRNA) and the like.

検出対象RNAの長さは、CRISPR/Cas9システムによって認識できる長さであれば特に限定されないが、通常、5〜1000塩基である。
本発明のRNA検出方法は、核酸増幅を利用した方法でありながら、検出対象RNAを直接増幅することがないため、直接増幅することが難しい10〜100塩基の短鎖RNAであっても好適に検出することができる。
検出対象RNAは、より好ましくは、15〜50塩基とするのがよく、miRNAについても好適に検出することが可能である。
The length of the RNA to be detected is not particularly limited as long as it can be recognized by the CRISPR/Cas9 system, but is usually 5 to 1000 bases.
The RNA detection method of the present invention is a method that utilizes nucleic acid amplification, but since it does not directly amplify the RNA to be detected, it is suitable even for short-chain RNA of 10 to 100 bases that is difficult to directly amplify. Can be detected.
The RNA to be detected is more preferably 15 to 50 bases, and miRNA can also be suitably detected.

本発明で使用する「鋳型核酸」としては、DNA、RNA又はこれらの類縁体である人工核酸を用いることができるが、増幅が容易である点からDNAを用いることが好ましい。「鋳型核酸」は、安定な二本鎖核酸を用いることができるが、一本鎖核酸であってもよい。
本発明において、人工核酸としては、例えば、糖とリン酸からなるヌクレオチド骨格を修飾した人工核酸、塩基部分を修飾した人工核酸を用いることができる。ヌクレオチド骨格を修飾した人工核酸としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、ペプチド鎖を骨格としたペプチド核酸(Peptide Nucleic Acid: PNA)、糖に架橋構造を持たせたロックト核酸(Locked Nucleic Acid: LNA)、ホスホジエステル結合で連結したグリコールを骨格とするグリコール核酸(Glycol Nucleic Acid: GNA)等を挙げることができる。また、塩基部分を修飾した人工核酸としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、塩基として、2-アミノ-6-ジメチルアミノプリン、ピリドン-2-オン、2-アミノ-6-(2-チエニル)プリン、ピロロピリジン、メチルイソカルボステリル、アザアデニン、アザグアニン等を用いた人工核酸が挙げられる。
As the “template nucleic acid” used in the present invention, DNA, RNA or an artificial nucleic acid which is an analog thereof can be used, but DNA is preferably used because amplification is easy. As the "template nucleic acid", a stable double-stranded nucleic acid can be used, but a single-stranded nucleic acid may be used.
In the present invention, as the artificial nucleic acid, for example, an artificial nucleic acid having a modified nucleotide skeleton composed of sugar and phosphate, or an artificial nucleic acid having a modified base portion can be used. Examples of the artificial nucleic acid having a modified nucleotide skeleton include, but are not limited to, a peptide nucleic acid having a peptide chain as a skeleton (Peptide Nucleic Acid: PNA), and a locked nucleic acid having a sugar with a crosslinked structure (Locked Nucleic Acid). Nucleic Acid: LNA), a glycol nucleic acid having a glycol skeleton linked by a phosphodiester bond (Glycol Nucleic Acid: GNA), and the like. Further, the artificial nucleic acid having a modified base portion is not limited to these, for example, as a base, 2-amino-6-dimethylaminopurine, pyridone-2-one, 2-amino-6-( Examples thereof include artificial nucleic acids using 2-thienyl)purine, pyrrolopyridine, methylisocarbosteryl, azaadenine, azaguanine and the like.

本発明で使用する「鋳型核酸」は必ずしも、検出対象RNAの配列に対応して別個に設計する必要がなく、多種の検出対象RNAの検出において一つの鋳型核酸を共通して使用することが可能である。ここで、「鋳型核酸」は、多種の検出対象RNAのいずれに対しても相同性が低いものであることが好ましく、これにより、鋳型核酸がRNA検出用核酸の第1の核酸部分とハイブリダイズすることを防止することができる。
より好ましくは、「鋳型核酸」として、非自然人工塩基配列を有する鋳型核酸を使用するのがよい。ここで、「非自然人工塩基配列」とは、生物由来の核酸の塩基配列ではなく人工的に作成された塩基配列をいい、遺伝子データベースに登録された生物由来の核酸の塩基配列のいずれに対しても相同性が低いものが好ましい。非自然人工塩基配列を用いることにより、鋳型核酸がRNA検出用核酸の第1の核酸部分とハイブリダイズしてしまうことや、鋳型核酸が被検試料中に存在する生体由来の核酸とハイブリダイズしてしまうことを防止することができ、さらに、コンタミネーションリスクを低減することができる。
The “template nucleic acid” used in the present invention does not necessarily have to be separately designed corresponding to the sequence of RNA to be detected, and one template nucleic acid can be commonly used in the detection of various kinds of RNA to be detected. Is. Here, the “template nucleic acid” preferably has low homology to any of various types of RNA to be detected, whereby the template nucleic acid hybridizes with the first nucleic acid portion of the RNA detection nucleic acid. Can be prevented.
More preferably, a template nucleic acid having a non-natural artificial base sequence is used as the “template nucleic acid”. Here, the "non-natural artificial base sequence" refers to a base sequence artificially created, not a base sequence of a nucleic acid of biological origin, for any of the base sequences of nucleic acids of biological origin registered in a gene database. However, those having low homology are preferable. By using a non-natural artificial base sequence, the template nucleic acid will hybridize with the first nucleic acid portion of the nucleic acid for RNA detection, and the template nucleic acid will hybridize with the biological nucleic acid present in the test sample. It is possible to prevent this from happening and further reduce the risk of contamination.

本発明で使用する「RNA検出用核酸」は、検出対象RNAの少なくとも一部と相補的な塩基配列を有する第1の核酸部分と、鋳型核酸の一部に相補的な塩基配列を有する第2の核酸部分とを含む。
ここで、第1の核酸部分は、検出対象RNAの全ての塩基配列と相補的な塩基配列を有するものであってもよく、また、検出対象RNAの一部のみと相補的な塩基配列を有するものであってもよい。
The “nucleic acid for RNA detection” used in the present invention includes a first nucleic acid portion having a base sequence complementary to at least a part of RNA to be detected and a second nucleic acid portion having a base sequence complementary to a part of a template nucleic acid. And the nucleic acid portion thereof.
Here, the first nucleic acid portion may have a base sequence complementary to all the base sequences of the detection target RNA, or has a base sequence complementary to only a part of the detection target RNA. It may be one.

本発明において「相補的な塩基配列を有する」とは、例えば、A(アデニン)とT(チミン)との塩基対、G(グアニン)とC(シトシン)との塩基対、A(アデニン)とU(ウラシル)との塩基対、2-アミノ-6-ジメチルアミノプリンとピリドン-2-オンとの塩基対のように、互いに水素結合により結合することができる塩基対を形成できる塩基配列を有していることをいうが、一部に水素結合により結合できる塩基対とはならないミスマッチとなる塩基を有していてもよい。ただし、第1の核酸部分及び第2の核酸部分において、ミスマッチは、それぞれ20%以下とするのが好ましく、より好ましくは5%以下とするのがよい。 In the present invention, “having a complementary base sequence” means, for example, a base pair of A (adenine) and T (thymine), a base pair of G (guanine) and C (cytosine), and A (adenine). It has a base sequence that can form a base pair that can bond with each other by hydrogen bond, such as a base pair with U (uracil) and a base pair with 2-amino-6-dimethylaminopurine and pyridone-2-one. However, it may have a base that is a mismatch that does not form a base pair that can be bonded by a hydrogen bond. However, in the first nucleic acid portion and the second nucleic acid portion, the mismatch is preferably 20% or less, and more preferably 5% or less.

本発明で使用するRNA検出用核酸は、二本鎖核酸とすることができ、また、第4の実施の形態のように、Cas9ヌクレアーゼの種類によっては、一本鎖核酸とすることもできる。
RNA検出用核酸の第1の核酸部分は、CRISPR/Cas9システムで機能するように、DNAとすることが好ましいが、一部が修飾されたDNAであってもよく、また、一部がRNA若しくは人工核酸であるDNAであってもよい。また、RNAを切断できるCas9ヌクレアーゼを用いる場合には、第1の核酸部分をRNAとすることもできる。RNAを切断できるCas9ヌクレアーゼとしては、例えば、C2c2(Cas13a)を用いることができる。
RNA検出用核酸の第1の核酸部分以外の部分は、DNAとすることが好ましいが、RNAとすることもでき、また、修飾されたDNA若しくはRNAや、人工核酸を用いることもできる。また、RNA検出用核酸は、タグや標識等の他の物質と結合した核酸であってもよい。
The nucleic acid for RNA detection used in the present invention may be a double-stranded nucleic acid, or may be a single-stranded nucleic acid depending on the type of Cas9 nuclease as in the fourth embodiment.
The first nucleic acid part of the nucleic acid for RNA detection is preferably DNA so that it functions in the CRISPR/Cas9 system, but may be partially modified DNA, or partly RNA or It may be DNA which is an artificial nucleic acid. When using Cas9 nuclease capable of cleaving RNA, the first nucleic acid portion can be RNA. As a Cas9 nuclease capable of cleaving RNA, for example, C2c2 (Cas13a) can be used.
The portion of the nucleic acid for RNA detection other than the first nucleic acid portion is preferably DNA, but it may be RNA, or modified DNA or RNA, or artificial nucleic acid may be used. Moreover, the nucleic acid for RNA detection may be a nucleic acid bound to another substance such as a tag or a label.

第1の核酸部分は、検出対象RNAの少なくとも一部と相補的な塩基配列となるものであれば、その塩基長や配列は特に限定されないが、通常、5〜5000塩基であり、より好ましくは10〜100塩基であり、さらに好ましくは15〜50塩基である。
第2の核酸部分は、鋳型核酸の一部と相補的な塩基配列となるものであれば、その塩基長や配列は特に限定されないが、ハイブリダイズに適したTm値となるように塩基長と配列を設計することが好ましい。第2の核酸部分の塩基長は、通常5〜1000塩基であり、より好ましくは、10〜100塩基であり、さらに好ましくは、15〜30塩基である。
第2の核酸部分は、鋳型核酸と相補的であるのと同時に検出対象RNAとも相補的な部分を有していてもよい。
The first nucleic acid portion is not particularly limited in its base length or sequence as long as it has a base sequence complementary to at least a part of the RNA to be detected, but is usually 5 to 5000 bases, and more preferably It is 10 to 100 bases, and more preferably 15 to 50 bases.
The second nucleic acid portion is not particularly limited in its base length and sequence as long as it has a base sequence complementary to a part of the template nucleic acid, but has a base length and a Tm value suitable for hybridization. It is preferable to design the sequence. The base length of the second nucleic acid portion is usually 5 to 1000 bases, more preferably 10 to 100 bases, still more preferably 15 to 30 bases.
The second nucleic acid portion may have a portion complementary to the template nucleic acid and at the same time complementary to the RNA to be detected.

本発明で使用するRNA検出用核酸は、第1の核酸部分の5´側に、第2の核酸部分が連結している。ここで、第1の核酸部分と第2の核酸部分の間には、検出対象核酸とも鋳型核酸とも相補的ではない1〜3塩基程度の介在配列を設けることもできる。 The RNA detecting nucleic acid used in the present invention has a second nucleic acid portion linked to the 5'side of the first nucleic acid portion. Here, an intervening sequence of about 1 to 3 bases which is neither complementary to the nucleic acid to be detected nor the template nucleic acid can be provided between the first nucleic acid part and the second nucleic acid part.

本発明で使用するRNA検出用核酸は、第1の核酸部分や第2の核酸部分以外の核酸部分を有していてもよい。例えば、第2の核酸部分の5´側に、鋳型核酸の塩基配列と相補的ではない第3の核酸部分を連結することもできる。また、第1の核酸部分の3´側には、検出対象RNAの塩基配列と相補的ではない第4の核酸部分を連結することもできる。
第3の核酸部分は、特定の機能を持たせることもできる。例えば、これらに限定されるわけではないが、鋳型核酸において第2の核酸部分と相補的な領域よりも5´側の領域の塩基配列の一部と同一の塩基配列を含むように、第3の核酸部分を設計することにより、RNA検出用核酸から生ずる核酸増幅用プライマーをLAMP法のインナープライマーとして使用することが可能となる。
また、第4の核酸部分についても、特定の機能を持たせることができる。例えば、これらに限定されるわけではないが、第4の核酸部分が非自然人工塩基配列を有しかつ鋳型核酸ともハイブリダイズしないように設計することにより、第1の核酸部分が被検試料中の検出対象RNA以外の核酸等とハイブリダイズしてしまった場合や、検出対象RNAが鋳型核酸と相同性が高く、第1の核酸部分が鋳型核酸にハイブリダイズしてしまった場合でも、第4の核酸部分が被検試料中の核酸や鋳型核酸とハイブリダイズしないため、意図しない増幅反応を防止することができる。
The RNA detecting nucleic acid used in the present invention may have a nucleic acid portion other than the first nucleic acid portion and the second nucleic acid portion. For example, a 5'side of the second nucleic acid portion can be linked to a third nucleic acid portion that is not complementary to the base sequence of the template nucleic acid. Further, the 3'side of the first nucleic acid portion can be linked to a fourth nucleic acid portion which is not complementary to the base sequence of the RNA to be detected.
The third nucleic acid portion can also have a specific function. For example, but not limited to these, the third nucleic acid may include the same base sequence as a part of the base sequence of the region 5′ to the region complementary to the second nucleic acid portion in the template nucleic acid. By designing the nucleic acid portion of, the primer for nucleic acid amplification generated from the nucleic acid for RNA detection can be used as an inner primer for the LAMP method.
In addition, the fourth nucleic acid portion can also have a specific function. For example, but not limited to these, the fourth nucleic acid portion has a non-natural artificial base sequence and is designed so as not to hybridize with the template nucleic acid, so that the first nucleic acid portion is contained in the test sample. In the case where the target nucleic acid hybridizes with a nucleic acid other than the detection target RNA, or the detection target RNA has a high homology with the template nucleic acid and the first nucleic acid portion hybridizes with the template nucleic acid, Since the nucleic acid portion of does not hybridize with the nucleic acid or the template nucleic acid in the test sample, it is possible to prevent an unintended amplification reaction.

RNA検出用核酸において、第1の核酸部分は、検出対象RNAの配列に応じて個別に設計する必要があるが、第2ないし第4の核酸部分については、必ずしも検出対象RNAの配列に応じて設計する必要がなく、多種の検出対象RNAの検出において、共通の配列を用いることができる。したがって、本発明のRNA検出方法においては、RNA検出用核酸の設計にあたり、少なくとも第1の核酸部分だけを検出対象RNAの配列に応じて設計すればよく、簡便に設計することが可能である。 In the nucleic acid for RNA detection, the first nucleic acid portion needs to be individually designed according to the sequence of the detection target RNA, but the second to fourth nucleic acid portions may not necessarily be designed depending on the sequence of the detection target RNA. A common sequence can be used in the detection of various types of detection target RNA without designing. Therefore, in the RNA detection method of the present invention, when designing a nucleic acid for RNA detection, at least only the first nucleic acid portion may be designed according to the sequence of the RNA to be detected, and it can be designed easily.

本発明で用いるRNA検出用核酸や鋳型核酸は、これらに限定されるわけではないが、例えば、固相合成法等を用いることにより、化学的に合成することができる。また、二本鎖核酸をRNA検出用核酸として用いる場合には、ビオチン等のタグが付加されたプライマーを用いてPCR増幅によって得ることもできる。 The nucleic acid for RNA detection and the template nucleic acid used in the present invention are not limited to these, but can be chemically synthesized by using, for example, a solid phase synthesis method. When a double-stranded nucleic acid is used as a nucleic acid for RNA detection, it can also be obtained by PCR amplification using a primer to which a tag such as biotin is added.

本発明で用いるRNA検出用核酸は、3´末端に増幅反応を停止する修飾を有することが好ましい。このような修飾を設けることにより、第1の核酸部分が除去されていないRNA検出用核酸が、鋳型核酸や被検試料中の検出対象RNA以外の核酸等とハイブリダイズして核酸増幅反応を生じてしまうことを防ぐことができる。
増幅反応を停止する修飾としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、ポリヌクレオチドの末端のリボースの3´位のOH基を、リン酸基等の他の物質に置換する修飾を行うことにより、ポリメラーゼによる伸長反応を停止させることができる。
あるいは、前記のとおり、第1の核酸部分の3´末端に第4の核酸部分を連結し、第4の核酸部分が非自然人工塩基配列を有しかつ鋳型核酸ともハイブリダイズしないように設計することにより、第1の核酸部分が被検試料中の検出対象RNA以外の核酸等とハイブリダイズしてしまった場合や、第1の核酸部分が鋳型核酸にハイブリダイズしてしまった場合でも、第4の核酸部分が被検試料中の核酸や鋳型核酸とハイブリダイズしないので、意図しない核酸増幅反応を生じてしまうことを防ぐことができる。
The RNA detecting nucleic acid used in the present invention preferably has a modification at the 3′ end that terminates the amplification reaction. By providing such a modification, the nucleic acid for RNA detection, in which the first nucleic acid portion is not removed, hybridizes with a template nucleic acid or a nucleic acid other than the RNA to be detected in the test sample to generate a nucleic acid amplification reaction. It is possible to prevent it.
Modifications that terminate the amplification reaction include, but are not limited to, for example, modification in which the 3'position OH group of ribose at the terminal of the polynucleotide is replaced with another substance such as a phosphate group. Thereby, the extension reaction by the polymerase can be stopped.
Alternatively, as described above, the fourth nucleic acid portion is ligated to the 3'end of the first nucleic acid portion and designed so that the fourth nucleic acid portion has a non-natural artificial base sequence and does not hybridize with the template nucleic acid. Therefore, even if the first nucleic acid portion has hybridized with a nucleic acid other than the detection target RNA in the test sample, or even if the first nucleic acid portion has hybridized with the template nucleic acid, Since the nucleic acid portion of 4 does not hybridize with the nucleic acid or the template nucleic acid in the test sample, it is possible to prevent an unintended nucleic acid amplification reaction from occurring.

本発明で用いる「Cas9ヌクレアーゼ」としては、天然のCas9ヌクレアーゼを用いることができ、また、それを人工的に改変したCas9ヌクレアーゼを用いることもできる。
自然界に見出されるCas9ヌクレアーゼは、切断にヌクレアーゼを含む複数のエフェクター因子が関わるクラス1に属するCas9ヌクレアーゼと、ヌクレアーゼのみを必要とするクラス2に属するCas9ヌクレアーゼに大きく分類される。
本発明においては、いずれのクラスのCas9ヌクレアーゼを用いることもできるが、使用するエフェクター因子の少ないクラス2のCas9ヌクレアーゼを用いることが好ましい。
As the "Cas9 nuclease" used in the present invention, a natural Cas9 nuclease can be used, or a Cas9 nuclease obtained by artificially modifying it can also be used.
Cas9 nucleases found in nature are roughly classified into Cas9 nucleases belonging to class 1 in which a plurality of effector factors including nucleases are involved in cleavage, and Cas9 nucleases belonging to class 2 requiring only nucleases.
In the present invention, any class of Cas9 nucleases can be used, but it is preferable to use Class 2 Cas9 nucleases with few effector factors to be used.

クラス2のCas9ヌクレアーゼは、さらにタイプII、タイプV、タイプVIに分類される。
タイプIIのCas9ヌクレアーゼとしては、例えば、Streptococcus pyogenes(化膿レンサ球菌)由来のSpyCas9ヌクレアーゼや、Staphylococcus aureus(黄色ブドウ球菌)由来のSaCas9ヌクレアーゼや、Neisseria meningitidis(髄膜炎菌)由来のNmeCas9ヌクレアーゼ等を用いることができる。
Class 2 Cas9 nucleases are further classified into type II, type V and type VI.
Examples of the type II Cas9 nuclease include SpyCas9 nuclease derived from Streptococcus pyogenes (Streptococcus pyogenes), SaCas9 nuclease derived from Staphylococcus aureus (Staphylococcus aureus), and NmeCas9 nuclease derived from Neisseria meningitidis (N. meningitidis). Can be used.

SpyCas9ヌクレアーゼは、ゲノム編集技術によく使用されるCas9ヌクレアーゼであり、その改変体も数多く開発されている。SaCas9ヌクレアーゼは、SpyCas9ヌクレアーゼに比べると分子サイズが小さいことを特徴とするCas9ヌクレアーゼである。SpyCas9ヌクレアーゼやSaCas9ヌクレアーゼは、本発明のRNA検出方法の第1の実施形態〜第3の実施形態において好適に用いることができる。
NmeCas9ヌクレアーゼは、前述のとおり、本発明のRNA検出方法の第4の実施の形態において用いることができるCas9ヌクレアーゼであり、これを用いた場合には、RNA検出用核酸として一本鎖核酸を用いることができる。そして、NmeCas9ヌクレアーゼを用いる場合には、検出対象RNAにアダプター核酸を連結する必要がなく、トランス活性化型crRNAやプロトスペーサー隣接モチーフを必要とせず、任意の塩基配列のRNAを検出することが可能である。
なお、NmeCas9ヌクレアーゼを用いる場合には、RNA検出用核酸として二本鎖核酸を用いることもできるが、この場合には、アダプター核酸又はトランス活性化型crRNAを必要とする。
SpyCas9 nuclease is a Cas9 nuclease that is often used in genome editing technology, and many variants thereof have been developed. SaCas9 nuclease is a Cas9 nuclease characterized by having a smaller molecular size than SpyCas9 nuclease. SpyCas9 nuclease and SaCas9 nuclease can be suitably used in the first to third embodiments of the RNA detection method of the present invention.
As described above, NmeCas9 nuclease is a Cas9 nuclease that can be used in the fourth embodiment of the RNA detection method of the present invention, and when this is used, a single-stranded nucleic acid is used as a nucleic acid for RNA detection. be able to. And when NmeCas9 nuclease is used, it is not necessary to ligate an adapter nucleic acid to the RNA to be detected, and it is possible to detect RNA of any base sequence without the need for trans-activated crRNA or protospacer adjacent motif. Is.
When NmeCas9 nuclease is used, a double-stranded nucleic acid can be used as a nucleic acid for RNA detection, but in this case, an adapter nucleic acid or trans-activated crRNA is required.

タイプVのCas9ヌクレアーゼとしては、例えば、Acidaminococcus sp. BV3L6由来のCpf1(AsCpf1)ヌクレアーゼや、Lachnospiraceae bacterium ND2006由来のCpf1(LbCpf1)ヌクレアーゼ等を用いることができる。
タイプVIのCas9ヌクレアーゼとしては、例えば、C2c2(Cas13a)ヌクレアーゼを用いることができる。
As the type V Cas9 nuclease, for example, Cpf1 (AsCpf1) nuclease derived from Acidaminococcus sp. BV3L6, Cpf1 (LbCpf1) nuclease derived from Lachnospiraceae bacterium ND2006, and the like can be used.
As the type VI Cas9 nuclease, for example, C2c2 (Cas13a) nuclease can be used.

Cpf1(AsCpf1)ヌクレアーゼやCpf1(LbCpf1)ヌクレアーゼを用いる場合には、トランス活性化型crRNAを必要とせず、ヌクレアーゼによる切断末端が突出末端となる。
また、C2c2(Cas13a)ヌクレアーゼを用いる場合には、RNA検出用核酸をRNAとすることができる。
When Cpf1 (AsCpf1) nuclease or Cpf1 (LbCpf1) nuclease is used, transactivating crRNA is not required, and the nuclease cleaved end becomes the protruding end.
When C2c2 (Cas13a) nuclease is used, the RNA detecting nucleic acid can be RNA.

プロトスペーサー隣接モチーフ(Proto-spacer Adjacent Motif:PAM)は、Cas9ヌクレアーゼの種類に応じて設計する必要がある。例えば、SpyCas9を用いる場合には、5′-NGG-3′とし、SaCas9を用いる場合には、5′-NNGRR(T)-3′とし、NmeCas9を用いる場合には、5′-NNNNGATT-3′とする。また、Cpf1(AsCpf1)及びCpf1(LbCpf1)のプロトスペーサー隣接モチーフの配列は、5′-TTTN-3′である。 The Proto-spacer Adjacent Motif (PAM) must be designed according to the type of Cas9 nuclease. For example, when SpyCas9 is used, it is 5′-NGG-3′, when SaCas9 is used, 5′-NNGRR(T)-3′, and when NmeCas9 is used, 5′-NNNNGATT-3. ’ The sequence of the Cpf1 (AsCpf1) and Cpf1 (LbCpf1) protospacer-adjacent motifs is 5'-TTTN-3'.

Cas9ヌクレアーゼの種類によって、RNA検出用核酸を一本鎖とするか二本鎖とするか、RNA検出用核酸をDNAとするかRNAとするか、トランス活性化型crRNAを必要とするか否かの条件が異なる。また、Cas9ヌクレアーゼの種類によって、Cas9ヌクレアーゼが認識するプロトスペーサー隣接モチーフの配列も異なる。したがって、本発明のRNA検出方法においては、Cas9ヌクレアーゼの種類に応じて、RNA検出用核酸を設計する必要がある。 Whether the nucleic acid for RNA detection is single-stranded or double-stranded, whether the nucleic acid for RNA detection is DNA or RNA, and whether transactivating crRNA is required, depending on the type of Cas9 nuclease The conditions are different. Further, the sequence of the motif adjacent to the protospacer recognized by Cas9 nuclease also differs depending on the type of Cas9 nuclease. Therefore, in the RNA detection method of the present invention, it is necessary to design the RNA detection nucleic acid according to the type of Cas9 nuclease.

本発明で用いる「ポリメラーゼ」としては、DNAを鋳型としてDNAを合成するポリメラーゼ(DNA依存性DNAポリメラーゼ)や、RNAを鋳型としてDNAを合成するポリメラーゼ(RNA依存性DNAポリメラーゼ)を用いることができるが、核酸増幅の容易性からDNA依存性DNAポリメラーゼを使用することが好ましい。 As the “polymerase” used in the present invention, a polymerase that synthesizes DNA using DNA as a template (DNA-dependent DNA polymerase) or a polymerase that synthesizes DNA using RNA as a template (RNA-dependent DNA polymerase) can be used. It is preferable to use a DNA-dependent DNA polymerase because of the ease of nucleic acid amplification.

本発明のRNA検出方法の前記i)のステップは、検出対象RNAを含む被検試料とRNA検出用核酸とを接触させることにより、第1の核酸部分を検出対象RNAにハイブリダイズさせて複合体を形成するステップである。
ここで、「ハイブリダイズ」とは、検出対象RNAの塩基と第1の核酸部分の塩基とが水素結合により結合することである。
In the step i) of the RNA detection method of the present invention, a test sample containing RNA to be detected is brought into contact with a nucleic acid for RNA detection to hybridize the first nucleic acid portion to the RNA to be detected to form a complex. Is a step of forming.
Here, “hybridize” means that the base of the RNA to be detected and the base of the first nucleic acid portion are bonded by hydrogen bond.

検出対象RNAを含む被検試料と、RNA検出用核酸とを接触させる条件は、両者がハイブリダイズでき、複合体を形成できる条件であれば特に限定されるものではないが、相同性の高いものだけがハイブリダイズできるような反応条件とすることが好ましい。
そのような反応条件は、検出対象RNAの塩基配列と第1の核酸部分の塩基配列を考慮した上で、温度、塩濃度、pH、添加する有機溶媒等の条件を設定することができる。
The conditions for contacting the test sample containing the RNA to be detected and the nucleic acid for RNA detection are not particularly limited as long as they can hybridize and form a complex, but those with high homology It is preferable that the reaction conditions are such that only those can hybridize.
As such reaction conditions, conditions such as temperature, salt concentration, pH, and organic solvent to be added can be set in consideration of the base sequence of the RNA to be detected and the base sequence of the first nucleic acid portion.

本発明のRNA検出方法の前記ii)のステップは、複合体中の第1の核酸部分の一部をCas9ヌクレアーゼで分解するステップである。
ここで、「分解」とは、第1の核酸部分のヌクレオチド骨格の少なくとも一部の共有結合が分解されることにより、ヌクレオチド骨格が切断される分解であれば、どのような分解であってもよい。また、「第1の核酸部分の一部」とは、第1の核酸部分と第2の核酸部分の境界部分の共有結合であってもよい。
The step ii) of the RNA detection method of the present invention is a step of degrading a part of the first nucleic acid part in the complex with Cas9 nuclease.
Here, "decomposition" means any decomposition as long as the decomposition of at least a part of the covalent bond of the nucleotide skeleton of the first nucleic acid part results in the cleavage of the nucleotide skeleton. Good. Further, the “part of the first nucleic acid portion” may be a covalent bond at the boundary portion between the first nucleic acid portion and the second nucleic acid portion.

Cas9ヌクレアーゼによる分解を行う反応条件としては、第1の核酸部分が分解される反応条件であれば、特に限定されないが、使用するCas9ヌクレアーゼの種類に応じた至適温度、至適塩濃度、至適pHにおいて、必要とする金属イオン等を含有する溶媒を用いて反応を行うことが好ましい。 The reaction conditions for decomposing with Cas9 nuclease are not particularly limited as long as they are the reaction conditions for decomposing the first nucleic acid part, but the optimum temperature, the optimum salt concentration, and the optimum salt concentration depending on the type of Cas9 nuclease used It is preferable to carry out the reaction at a suitable pH using a solvent containing necessary metal ions and the like.

本発明のRNA検出方法の前記iii)のステップは、RNA検出用核酸のうち第2の核酸部分を有する核酸を一本鎖核酸にして、核酸増幅用プライマーとするステップである。
一本鎖とするには、反応溶液を加熱することにより、核酸同士の解離を促進してもよく、また、加熱等は行わずに自然に核酸同士を解離させて一本鎖とさせてもよい。
また、核酸増幅用プライマーは、必ずしも全長が一本鎖となる必要はなく、3′末端側の大部分が一本鎖となっていれば、一部が二本鎖となった状態であっても、核酸増幅用プライマーとして機能し得る。
The step iii) of the RNA detection method of the present invention is a step of converting a nucleic acid having a second nucleic acid portion among RNA detection nucleic acids into a single-stranded nucleic acid to be used as a nucleic acid amplification primer.
To make a single strand, the reaction solution may be heated to promote the dissociation of the nucleic acids, or the nucleic acids may be naturally dissociated to form a single strand without heating. Good.
In addition, the nucleic acid amplification primer does not necessarily have to be a single strand in its entire length, and if most of the 3'-end side is a single strand, it is in a state of being partially double-stranded. Can also function as a primer for nucleic acid amplification.

本発明のRNA検出方法の前記iv)のステップは、核酸増幅用プライマーを鋳型核酸にハイブリダイズさせて、ポリメラーゼにより鋳型核酸を増幅する反応を行うステップである。
ここで、鋳型核酸を増幅する反応は、プライマーを必要とする核酸増幅法であれば特に限定されず、これらに限定されるわけではないが、例えば、PCR法、LAMP法、SDA法等を用いて行うことができる。
The step iv) of the RNA detection method of the present invention is a step of hybridizing a nucleic acid amplification primer to a template nucleic acid and performing a reaction of amplifying the template nucleic acid with a polymerase.
Here, the reaction for amplifying the template nucleic acid is not particularly limited as long as it is a nucleic acid amplification method that requires a primer, but is not limited thereto, and for example, PCR method, LAMP method, SDA method, etc. are used. Can be done by

PCR(Polymerase Chain Reaction)法では、鋳型核酸に相補的で、鋳型核酸のセンス鎖とアンチセンス鎖にハイブリダイズする2本のプライマーを設計して用いる。そして、1)二本鎖核酸を加熱して一本鎖核酸へと変性させる熱変性を行い、2)プライマーを鋳型核酸にハイブリダイズさせるアニーリングを行い、3)プライマーを起点としてポリメラーゼにより鋳型核酸を鋳型として核酸を合成する伸長反応を行い、1)〜3)の工程を繰り返し行うことで、プライマーに挟まれた領域の核酸を増幅することができる。 In the PCR (Polymerase Chain Reaction) method, two primers that are complementary to the template nucleic acid and hybridize with the sense strand and antisense strand of the template nucleic acid are designed and used. Then, 1) heat denaturing the double-stranded nucleic acid to denature it into a single-stranded nucleic acid, 2) performing annealing to hybridize the primer to the template nucleic acid, and 3) starting the template nucleic acid with a polymerase starting from the primer. By performing an extension reaction for synthesizing a nucleic acid as a template and repeating steps 1) to 3), the nucleic acid in the region sandwiched by the primers can be amplified.

本発明のRNA検出方法においてPCR法を用いる場合には、本発明の核酸増幅用プライマーを一方のプライマーとして用い、もう一方のプライマーは、鋳型核酸の塩基配列に基づき設計して用いる。
PCR法のアニーリングにおいては、本発明の核酸増幅用プライマーの第2のポリヌクレオチド部分の塩基配列やもう一方のプライマーの塩基配列に基づいて、Tm(融解温度)を算出し、アニーリングの温度はTmよりも低い温度に設定することが好ましい。
また、伸長反応は、通常67〜77℃程度で行い、熱変成は、通常90〜98℃程度で行う。
アニーリング、伸長反応、及び熱変成は、それぞれ異なる温度で行うため、これらの温度の移行を速やかに行うための機器として、通常、サーマルサイクラーを用いる。
PCR法には、通常、耐熱性DNAポリメラーゼを用い、その場合には、4種類の基質(dATP、dGTP、dCTP、dTTP)と2価のマグネシウムイオンを含み、至適pHを保つ緩衝液となる反応バッファーを用いる。
When the PCR method is used in the RNA detection method of the present invention, the nucleic acid amplification primer of the present invention is used as one primer, and the other primer is designed and used based on the base sequence of the template nucleic acid.
In the annealing of the PCR method, Tm (melting temperature) is calculated based on the base sequence of the second polynucleotide portion of the nucleic acid amplification primer of the present invention or the base sequence of the other primer, and the annealing temperature is Tm. It is preferable to set the temperature to a lower temperature.
The extension reaction is usually performed at about 67 to 77°C, and the thermal denaturation is usually performed at about 90 to 98°C.
Since the annealing, the extension reaction, and the thermal modification are performed at different temperatures, a thermal cycler is usually used as a device for rapidly transferring these temperatures.
A thermostable DNA polymerase is usually used in the PCR method, and in that case, a buffer solution containing four types of substrates (dATP, dGTP, dCTP, dTTP) and divalent magnesium ions is provided to maintain an optimum pH. Use reaction buffer.

LAMP法は、本件出願人が開発した核酸増幅法であり(特許第3313358号等)、鎖置換型ポリメラーゼを使用し、等温での核酸増幅反応を可能とする方法である。
LAMP法では、インナープライマーのペア(FIPとBIP)と、アウタープライマーのペア(F3とB3)を使用し、この他に、ループプライマーのペア(LFとLB)を用いることができる。
LAMP法の核酸増幅反応の概要を図8及び9に模式的に示す。
The LAMP method is a nucleic acid amplification method developed by the present applicant (Japanese Patent No. 3313358 and the like), and is a method that enables a nucleic acid amplification reaction at an isothermal temperature using a strand displacement type polymerase.
In the LAMP method, an inner primer pair (FIP and BIP) and an outer primer pair (F3 and B3) can be used, and in addition, a loop primer pair (LF and LB) can be used.
The outline of the nucleic acid amplification reaction of the LAMP method is schematically shown in FIGS.

図8の(1)に示されるように、鋳型核酸の片側鎖に存在する任意配列F1cとその3´側に存在する任意配列F2cを選択したとき、インナープライマー(FIP)は、F2cに相補的な配列F2とF1cと同一な配列F1cとを3´から5´に向けてこの順に有するプライマーである。
インナープライマー(BIP)は、図8の(6)に示されるように、鋳型核酸のもう一方の鎖に存在する任意配列B1cとその3´側に存在する任意配列B2cを選択したとき、B2cに相補的な配列B2とB1cと同一な配列B1cとを3´から5´に向けてこの順に有するプライマーである。
As shown in (1) of FIG. 8, when the arbitrary sequence F1c existing on one side chain of the template nucleic acid and the arbitrary sequence F2c existing on the 3'side thereof are selected, the inner primer (FIP) is complementary to F2c. A sequence F2 and a sequence F1c identical to F1c are arranged in this order from 3′ to 5′.
As shown in (6) of FIG. 8, the inner primer (BIP) is selected as B2c when an arbitrary sequence B1c existing on the other strand of the template nucleic acid and an arbitrary sequence B2c existing on the 3'side thereof are selected. It is a primer having complementary sequence B2 and sequence B1c identical to B1c in this order from 3′ to 5′.

鋳型核酸は、二本鎖核酸となっている場合でも65℃付近では動的平衡状態にあるため、いずれかのプライマーが鋳型核酸の相補的な部分にアニールし、鎖置換型ポリメラーゼを使用することで、プライマーを起点とした伸長反応により片側の鎖が剥がされて一本鎖状態となる。このため、LAMP法では、PCR法のようにあらかじめ二本鎖核酸を一本鎖核酸に熱変性しておく必要がない。そして、図8の(1)に示すように、一本鎖となった鋳型核酸にインナープライマーをアニールさせて、伸長反応を開始することができる。そして、図8の(2)に示すように、鋳型核酸と相補的な核酸が合成される。
本発明のRNA検出方法において、核酸増幅用プライマーをLAMP法のインナープライマーとする場合には、第2の核酸部分がF2又はB2となるように設計するとともに、さらに第3の核酸部分としてF1c又はB1cを有するように設計する。
Since the template nucleic acid is in a dynamic equilibrium state at around 65°C even when it is a double-stranded nucleic acid, one of the primers anneals to the complementary portion of the template nucleic acid and a strand displacement type polymerase is used. Then, the strand on one side is peeled off by the extension reaction starting from the primer, and a single-stranded state is obtained. Therefore, in the LAMP method, it is not necessary to previously denature the double-stranded nucleic acid into a single-stranded nucleic acid, unlike the PCR method. Then, as shown in (1) of FIG. 8, the inner primer can be annealed to the template nucleic acid that has become a single strand to start the extension reaction. Then, as shown in (2) of FIG. 8, a nucleic acid complementary to the template nucleic acid is synthesized.
In the RNA detection method of the present invention, when the nucleic acid amplification primer is the inner primer of the LAMP method, the second nucleic acid portion is designed to be F2 or B2, and F1c or the third nucleic acid portion is used. Design to have B1c.

アウタープライマーとは、図8の(3)及び(6)に示されるように、鋳型核酸においてインナープライマーと相補的なF2c又はB2cよりも外側(3´側)に存在する任意配列F3c又はB3cと相補的な、F3又はB3の配列を有するプライマーである。
図8の(3)に示されるように、インナープライマー(FIP)の外側にアウタープライマー(F3)がアニールする。次に、アウタープライマー(F3)を起点として、鎖置換型ポリメラーゼによって鋳型核酸と相補的な核酸が合成され、先にインナープライマー(FIP)を起点として合成されている核酸を剥がしながら核酸が合成されていく。これにより、図8の(4)に示されるように、アウタープライマー(F3)を起点として合成された二本鎖核酸が生成する。
As shown in (3) and (6) of FIG. 8, the outer primer means an arbitrary sequence F3c or B3c existing outside (3′ side) of F2c or B2c complementary to the inner primer in the template nucleic acid. A primer having a complementary F3 or B3 sequence.
As shown in (3) of FIG. 8, the outer primer (F3) anneals to the outside of the inner primer (FIP). Next, using the outer primer (F3) as a starting point, a strand displacement-type polymerase synthesizes a nucleic acid that is complementary to the template nucleic acid, and the inner primer (FIP) is used as a starting point to remove the synthesized nucleic acid and synthesize the nucleic acid. To go. As a result, as shown in (4) of FIG. 8, a double-stranded nucleic acid synthesized from the outer primer (F3) as a starting point is produced.

インナープライマー(FIP)を起点として合成された核酸は、アウタープライマー(F3)を起点とした核酸合成により剥がされて一本鎖となるが、図8の(5)に示されるように、5´末端側に相補的な領域F1cとF1を有する。このため、図8の(6)に示されるように、自己アニールを起こしてループを形成する。
図8の(6)に示されるように、ループを形成した核酸に対しては、インナープライマー(BIP)がアニールし、これを起点として相補的な核酸の合成が行われる。この過程で、ループは剥がされて伸びた状態となる。さらに、インナープライマー(BIP)の外側にアウタープライマー(B3)がアニールし、これを起点として鎖置換型ポリメラーゼによって相補的な核酸が合成され、先にインナープライマー(BIP)を起点として合成されている核酸を剥がしながら核酸が伸長いく。これにより、図8の(7)に示されるように、アウタープライマー(B3)を起点として合成された二本鎖核酸が生成する。
The nucleic acid synthesized starting from the inner primer (FIP) is peeled off to become a single strand by the nucleic acid synthesis starting from the outer primer (F3), but as shown in (5) of FIG. It has complementary regions F1c and F1 on the terminal side. Therefore, as shown in (6) of FIG. 8, self-annealing is caused to form a loop.
As shown in (6) of FIG. 8, the inner primer (BIP) is annealed to the loop-forming nucleic acid, and a complementary nucleic acid is synthesized with this as an origin. In this process, the loop is peeled off and is in a stretched state. Furthermore, the outer primer (B3) anneals to the outside of the inner primer (BIP), and a complementary nucleic acid is synthesized by the strand displacement polymerase starting from this and synthesized first from the inner primer (BIP). The nucleic acid grows while peeling it off. As a result, a double-stranded nucleic acid synthesized from the outer primer (B3) as a starting point is produced as shown in (7) of FIG.

本発明のRNA検出方法においては、核酸増幅用プライマーをLAMP法のアウタープライマーとして用いることができ、その場合には、第2の核酸部分がF3又はB3となるように設計する。 In the RNA detection method of the present invention, the nucleic acid amplification primer can be used as an outer primer of the LAMP method, and in that case, the second nucleic acid portion is designed to be F3 or B3.

図8の(6)に示されるように、インナープライマー(BIP)を起点として合成され核酸は、アウタープライマー(B3)を起点とする合成により剥がされて、一本鎖の核酸となる。この核酸は、図8の(8)に示すように、3´末端側に相補的な領域F1cとF1を有し、5´末端側に相補的な領域B1cとB1を有するため、両末端においてループを形成し、ダンベル型の核酸となる。 As shown in (6) of FIG. 8, the nucleic acid synthesized from the inner primer (BIP) as a starting point is peeled off by the synthesis from the outer primer (B3) to be a single-stranded nucleic acid. This nucleic acid has complementary regions F1c and F1 on the 3'terminal side and complementary regions B1c and B1 on the 5'terminal side, as shown in (8) of FIG. It forms a loop and becomes a dumbbell-shaped nucleic acid.

ダンベル型の核酸は、指数関数的な核酸増幅を引き起こすための起点となる構造となる。
まず、図9の(8)に示されるように、ダンベル型の核酸の3´末端のF1を起点として自己を鋳型とした核酸合成が行われ、これにより、5´末端のループが剥がされて伸びる。さらに、3´末端側にあるループのF2cは一本鎖であるため、インナープライマー(FIP)又はループプライマーがアニールすることができ、FIPのF2を起点とした核酸合成が行われ、先にF1を起点として合成された核酸を剥がしながら核酸が伸長していく。
The dumbbell-shaped nucleic acid has a structure serving as a starting point for causing exponential nucleic acid amplification.
First, as shown in (8) of FIG. 9, nucleic acid synthesis was carried out using F1 at the 3′ end of dumbbell-shaped nucleic acid as a starting point and self-templated, whereby the loop at the 5′ end was peeled off. extend. Furthermore, since the F2c of the loop on the 3'-end side is a single strand, the inner primer (FIP) or loop primer can anneal, and nucleic acid synthesis starting from F2 of FIP is performed. The nucleic acid grows while peeling off the synthesized nucleic acid starting from.

次に、図9の(9)に示されるように、FIPを起点として合成された核酸によりよって剥がされて一本鎖となった、F1を起点として合成された核酸は、その3´末端側に相補的な領域を有するため、自己アニールしてループを形成する。このループの3´末端のB1を起点として、自己を鋳型とした核酸合成が始まる。そして、FIPを起点として合成された核酸を剥がしながら伸長し、図9の(10)に示される構造となる。
上記の過程によって、FIPを起点として合成された核酸は剥がされて一本鎖となるが、図9の(11)に示されるように、その両端に相補的な領域を有するため、両末端においてループを形成しダンベル型の核酸となる。
Next, as shown in (9) of FIG. 9, the nucleic acid synthesized from F1 as a single strand was peeled off by the nucleic acid synthesized from FIP to form a single strand, Since it has a region complementary to, it self-anneals to form a loop. Starting from B1 at the 3'end of this loop, self-templated nucleic acid synthesis begins. Then, the nucleic acid synthesized from FIP as a starting point is stretched while being peeled off, resulting in the structure shown in (10) of FIG. 9.
By the above process, the nucleic acid synthesized from FIP as a starting point is peeled off to form a single strand, but as shown in (11) of FIG. A loop forms a dumbbell-shaped nucleic acid.

図9の(11)のダンベル型核酸の構造は、(8)の構造と全く相補的な構造である。したがって、(8)のダンベル型核酸と同様に、3´末端のB1を起点として自己を鋳型とした核酸合成が行われ、さらに、3´末端側にあるループのB2cにインナープライマー(BIP)又はループプライマーがアニールして、BIPのB2を起点とした核酸合成が行われ、先にB1を起点として合成された核酸を剥がしながら核酸が伸長していく。これにより、(8)、(9)、(11)と同様の過程を経て、再び(8)の核酸が生成される。
このような核酸合成のサイクルを繰り返す中で、(10)のような核酸が次々と合成されていく。
The structure of the dumbbell-shaped nucleic acid in (11) of FIG. 9 is a structure completely complementary to the structure of (8). Therefore, as in the dumbbell-shaped nucleic acid of (8), self-templated nucleic acid synthesis is performed starting from B1 at the 3'end, and further, an inner primer (BIP) or B2c in the loop at the 3'end side or The loop primer anneals, nucleic acid synthesis is performed starting from B2 of BIP, and the nucleic acid is elongated while peeling off the synthesized nucleic acid starting from B1. As a result, the nucleic acid of (8) is produced again through the same steps as (8), (9) and (11).
By repeating such a cycle of nucleic acid synthesis, nucleic acids such as (10) are synthesized one after another.

(10)の核酸においては、一本鎖となっているB2cにBIP又はルーフプライマーがアニールして、二本鎖部分を剥がしながら核酸を合成し、ループを有する核酸が生成し、さらにループを起点として核酸が合成される過程を繰り返すことにより、同一鎖上に互いに相補的な配列を繰り返す構造の増幅産物がいろいろなサイズで生成される。
LAMP法では、以上のような増幅反応により、核酸が指数関数的に増幅される。
In the nucleic acid of (10), BIP or roof primer is annealed to single-stranded B2c to synthesize a nucleic acid while peeling off the double-stranded portion, a nucleic acid having a loop is generated, and the loop is further initiated. By repeating the process of synthesizing the nucleic acid as described above, amplification products having various structures on the same strand, which have mutually repeating sequences, are produced in various sizes.
In the LAMP method, nucleic acids are amplified exponentially by the above amplification reaction.

LAMP法には、通常、鎖置換DNAポリメラーゼを用い、その場合には、4種類の基質(dATP、dGTP、dCTP、dTTP)と2価のマグネシウムイオンを含み、至適pHを保つ緩衝液となる反応バッファーを用いる。
LAMP法の反応温度は、通常50〜70℃、好ましくは55〜70℃である。また、反応時間は、通常1分〜10時間、好ましくは5分〜4時間である。
Strand-displacing DNA polymerase is usually used in the LAMP method. In that case, a buffer solution containing four types of substrates (dATP, dGTP, dCTP, dTTP) and divalent magnesium ions is provided to maintain an optimum pH. Use reaction buffer.
The reaction temperature of the LAMP method is usually 50 to 70°C, preferably 55 to 70°C. The reaction time is usually 1 minute to 10 hours, preferably 5 minutes to 4 hours.

SDA(Standard Displacement Amplification)法は、制限酵素と鎖置換ポリメラーゼを用いて核酸を増幅する方法である。SDA法では、プライマーに予め制限酵素認識配列を挿入しておくことによって、制限酵素処理によって生じたニックが相補鎖合成の起点を与えて、そこから先に合成された核酸を剥がしながら核酸の伸長反応を行うため、PCR法のように温度を変化させることなく、等温で核酸を増幅することができる。 The SDA (Standard Displacement Amplification) method is a method of amplifying a nucleic acid using a restriction enzyme and a strand displacement polymerase. In the SDA method, by inserting a restriction enzyme recognition sequence into the primer in advance, the nick generated by the restriction enzyme gives the starting point of complementary strand synthesis, and the nucleic acid that was previously synthesized is peeled from it, and the nucleic acid is extended. Since the reaction is performed, the nucleic acid can be isothermally amplified without changing the temperature unlike the PCR method.

本発明のRNA検出方法においては、鋳型核酸の増幅を指標として、検出対象核酸の存在を検出することができる。
鋳型核酸の増幅を確認する方法は、これらに限定されるわけではないが、例えば、増幅された核酸をインターカレーターと反応させて染色することにより光学的に検出することができ、また、プライマーを蛍光色素で予め標識しておいて、増幅された核酸に蛍光色素を取り込ませることにより光学的に検出することができる。また、増幅された核酸を確認するにあたっては、電気泳動により分子量の大きな増幅核酸を分離してもよく、また、蛍光色素によるFRET(蛍光共鳴エネルギー移動)を利用して増幅核酸の検出を行ってもよい。
インターカレーターとしては、これらに限定されるわけではないが、例えば、エチジウムブロマイド、SYBR Green(登録商標)、Pico Green(登録商標)のような二本鎖核酸に特異的に結合するインターカレーターを用いることができる。
In the RNA detection method of the present invention, the presence of the nucleic acid to be detected can be detected using the amplification of the template nucleic acid as an index.
The method for confirming the amplification of the template nucleic acid is not limited to these, but for example, it can be optically detected by reacting the amplified nucleic acid with an intercalator and staining, and the primer can be detected. It can be optically detected by pre-labeling with a fluorescent dye and incorporating the fluorescent dye into the amplified nucleic acid. When confirming the amplified nucleic acid, the amplified nucleic acid having a large molecular weight may be separated by electrophoresis, or the amplified nucleic acid may be detected by using FRET (fluorescence resonance energy transfer) with a fluorescent dye. Good.
Examples of the intercalator include, but are not limited to, an intercalator that specifically binds to a double-stranded nucleic acid, such as ethidium bromide, SYBR Green (registered trademark), and Pico Green (registered trademark). be able to.

2. RNA検出用核酸
本発明の第2の発明のRNA検出用核酸は、目的とするRNAの検出に用いる試薬であり、前記1.に記載したRNA検出用核酸を用いることができる。
RNA検出用核酸は、バッファー溶液に溶解された状態で製品としてもよく、また、乾燥された状態で製品としてもよい。
バッファー溶液については、RNA検出用核酸を安定に溶解することができる組成となっていれば、どのような溶液であってもよい。例えば、これらに限定されるわけではないが、トリス塩酸を溶解したバッファーや、トリス塩酸とEDTAを溶解したTEバッファー等を用いることができる。
2. Nucleic acid for detecting RNA The nucleic acid for detecting RNA according to the second invention of the present invention is a reagent used for detecting the target RNA, and the above-mentioned 1. The nucleic acid for RNA detection described in 1. can be used.
The nucleic acid for RNA detection may be a product in a state of being dissolved in a buffer solution, or may be a product in a dried state.
The buffer solution may be any solution as long as it has a composition capable of stably dissolving the nucleic acid for RNA detection. For example, but not limited to, a buffer in which Tris-hydrochloric acid is dissolved, a TE buffer in which Tris-hydrochloric acid and EDTA are dissolved, or the like can be used.

3. RNA検出用キット
本発明の第3の発明のRNA検出用キットは、少なくとも、
A)増幅されて検出の指標となる鋳型核酸と、
B)検出対象RNAの少なくとも一部と相補的な塩基配列を有する第1の核酸部分と、鋳型核酸の一部に相補的な塩基配列を有する第2の核酸部分とを含むRNA検出用核酸と、
C)Cas9ヌクレアーゼと、
を試薬として含むことを特徴とする。
本発明のRNA検出用キットは、市販のポリメラーゼと組み合わせて使用することができるが、本発明のRNA検出用キット自体にさらに
D)ポリメラーゼ
を試薬として含むことが好ましい。
これらのA)〜D)の試薬については、前記1.及び2.に記載した試薬と同一のものを用いることができる。
3. RNA detection kit The RNA detection kit of the third invention of the present invention comprises at least:
A) a template nucleic acid that is amplified and serves as an index for detection,
B) A nucleic acid for RNA detection comprising a first nucleic acid part having a base sequence complementary to at least a part of RNA to be detected and a second nucleic acid part having a base sequence complementary to a part of a template nucleic acid ,
C) Cas9 nuclease,
Is contained as a reagent.
The RNA detection kit of the present invention can be used in combination with a commercially available polymerase, but it is preferable that the RNA detection kit itself of the present invention further contains D) polymerase as a reagent.
For these reagents A) to D), see 1. And 2. The same reagents as those described above can be used.

また、本発明のRNA検出用キットには、
i)検出対象RNAを含む被検試料とRNA検出用核酸とを接触させることにより、第1の核酸部分を検出対象RNAにハイブリダイズさせて複合体を形成し、
ii)複合体中の第1の核酸部分の一部を、Cas9ヌクレアーゼで分解し、
iii)RNA検出用核酸のうち第2の核酸部分を有する核酸を一本鎖核酸にして、核酸増幅用プライマーとし、
iv)核酸増幅用プライマーを鋳型核酸にハイブリダイズさせて、ポリメラーゼにより鋳型核酸を増幅する反応を行う
ことを記載した説明書を含ませることができる。
Further, the RNA detection kit of the present invention,
i) contacting a test sample containing RNA to be detected with a nucleic acid for RNA detection to hybridize the first nucleic acid portion to the RNA to be detected to form a complex,
ii) digesting a part of the first nucleic acid part in the complex with Cas9 nuclease,
iii) A nucleic acid having a second nucleic acid portion in the RNA detecting nucleic acid is made into a single-stranded nucleic acid to be used as a nucleic acid amplification primer,
iv) Instructions describing that a primer for nucleic acid amplification is hybridized with a template nucleic acid and a reaction of amplifying the template nucleic acid with a polymerase is performed can be included.

以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

(短鎖RNAの検出)
本発明のRNA検出方法を用いて短鎖RNAの検出を行った。
短鎖RNAの検出は、本発明の第2の実施形態に記載した方法と同様の方法により行った。その実験工程を図10に示し、検出に使用した核酸試薬の塩基配列を図11(A)に示し、その他に使用した試薬を図11(B)に示し、検出に使用した鋳型核酸の塩基配列を図11(C)に示す。
検出対象RNAとして、人工的に合成したmiRNAモデル配列(shortRNA-crRNA-A:配列番号21)を用い、3′側crRNAアダプター(crRNA-B-PHO:配列番号22)をライゲーションにより連結して、完全長crRNA(crRNA:配列番号23)を得た。ライゲーションには、図12に示されるとおり、3′側crRNAアダプターの5′末端をアデニル化しない方法(図12(A))と、5′末端をアデニル化する方法(図12(B))の2つの方法を用いた。すなわち、5′末端をアデニル化していないアダプターを用いて、miRNAモデル配列とのライゲーションを行い(反応B)、5′末端をアデニル化したアダプターを用いて、miRNAモデル配列とのライゲーションを行った(反応D)。対照として、miRNAモデル配列を加えずに、それぞれのライゲーション方法で反応を行った(反応A及びC)。
(Detection of short-chain RNA)
Short RNA was detected using the RNA detection method of the present invention.
The detection of short-chain RNA was performed by the same method as the method described in the second embodiment of the present invention. The experimental process is shown in FIG. 10, the base sequence of the nucleic acid reagent used for detection is shown in FIG. 11(A), the other reagents used are shown in FIG. 11(B), and the base sequence of the template nucleic acid used for detection is shown. Is shown in FIG.
As the RNA to be detected, an artificially synthesized miRNA model sequence (shortRNA-crRNA-A: SEQ ID NO: 21) was used, and a 3'-side crRNA adapter (crRNA-B-PHO: SEQ ID NO: 22) was ligated by ligation, A full-length crRNA (crRNA: SEQ ID NO: 23) was obtained. As shown in FIG. 12, for ligation, a method of not adenylating the 5′ end of the 3′-side crRNA adapter (FIG. 12(A)) and a method of adenylating the 5′ end (FIG. 12(B)) were used. Two methods were used. That is, ligation with the miRNA model sequence was performed using an adapter in which the 5'end was not adenylated (reaction B), and ligation with the miRNA model sequence was performed using an adapter in which the 5'end was adenylated ( Reaction D). As a control, the reaction was performed by each ligation method without adding the miRNA model sequence (reactions A and C).

図13(A)に示されるとおり、ライゲーション反応液(反応A〜D)に、トランス活性化型crRNA(tracrRNA:配列番号24)と、Cas9ヌクレアーゼ(Cas9 Nuclease NLS Protein(APB社))と、RNA検出用二本鎖DNA(SpyCas9-pasmid-4/PCR:配列番号20)を加えて、Cas9ヌクレアーゼによる二本鎖DNAの切断を行った((1)〜(4))。対照として、ライゲーション反応液の代わりに蒸留水(DW)を用いた反応((5))と完全長crRNA(crRNA:配列番号23)を用いた反応((6))を行った。反応は37℃で3時間行った。
Cas9ヌクレアーゼは、Streptococcus pyogenes(化膿レンサ球菌)由来のSpyCas9を用いた。
RNA検出用二本鎖DNAは、第1の核酸部分として、miRNAモデル配列に相補的な塩基配列を有し、第2の核酸部分として、LAMP法のインナープライマー(BIP)となる塩基配列を有する二本鎖DNAを設計した。また、RNA検出用二本鎖DNAのアンチセンス鎖には、プロトスペーサー隣接モチーフ(PAM)となる配列として、-AGG-の塩基配列が含まれるように二本鎖DNAを設計した。さらに、RNA検出用二本鎖DNAのセンス鎖の5′末端には、精製に用いるためのビオチンを連結した。
Cas9ヌクレアーゼによる二本鎖DNA切断を検証するため、キャピラリー電気泳動を行った。キャピラリー電気泳動には、Bioanalyzer DNA 1000キット(Agilent社)を用いた。キャピラリー電気泳動の結果を、図13(B)に示す。
図13(B)に示されるように、RNA検出用二本鎖DNAに蒸留水(DW)とCas9ヌクレアーゼとトランス活性化型crRNA(tracrRNA)を加えて反応を行った場合には、100bp程度のバンドが観察された((5))。一方、RNA検出用二本鎖DNAに、Cas9ヌクレアーゼと、完全長crRNA(crRNA)と、トランス活性化型crRNA(tracrRNA)を加えて反応を行った場合には、50bp程度のバンドが観察され、二本鎖DNAが切断されていることが確認できた((6))。miRNAモデル配列を加えない反応A及びCのライゲーション反応液を用いた場合には、二本鎖DNAが切断されなかったが((1)及び(3))、miRNAモデル配列を加えた反応B及びDのライゲーション反応液を用いた場合には、二本鎖DNAの切断が観察された((2)及び(4))。
As shown in FIG. 13(A), in the ligation reaction solution (reactions A to D), trans-activated crRNA (tracrRNA: SEQ ID NO: 24), Cas9 nuclease (Cas9 Nuclease NLS Protein (APB)), and RNA were added. Double-stranded DNA for detection (SpyCas9-pasmid-4/PCR: SEQ ID NO: 20) was added, and the double-stranded DNA was cleaved with Cas9 nuclease ((1) to (4)). As a control, a reaction using distilled water (DW) instead of the ligation reaction solution ((5)) and a reaction using full-length crRNA (crRNA: SEQ ID NO: 23) ((6)) were performed. The reaction was carried out at 37°C for 3 hours.
As Cas9 nuclease, SpyCas9 derived from Streptococcus pyogenes (Streptococcus pyogenes) was used.
The double-stranded DNA for RNA detection has a base sequence complementary to the miRNA model sequence as the first nucleic acid part, and has a base sequence to be the inner primer (BIP) of the LAMP method as the second nucleic acid part. A double-stranded DNA was designed. In addition, the double-stranded DNA was designed so that the antisense strand of the double-stranded DNA for RNA detection contained a base sequence of -AGG- as a sequence serving as a proto-spacer adjacent motif (PAM). Furthermore, biotin for use in purification was linked to the 5'end of the sense strand of the double-stranded DNA for RNA detection.
Capillary electrophoresis was performed to verify double-stranded DNA cleavage by Cas9 nuclease. Bioanalyzer DNA 1000 kit (Agilent) was used for capillary electrophoresis. The result of the capillary electrophoresis is shown in FIG.
As shown in FIG. 13(B), when distilled water (DW), Cas9 nuclease, and transactivated crRNA (tracrRNA) were added to the double-stranded DNA for RNA detection to carry out the reaction, about 100 bp was obtained. Bands were observed ((5)). On the other hand, when double stranded DNA for RNA detection is added with Cas9 nuclease, full-length crRNA (crRNA) and trans-activated crRNA (tracrRNA) and reacted, a band of about 50 bp is observed, It was confirmed that the double-stranded DNA was cut ((6)). Double-stranded DNA was not cleaved when the ligation reaction solution of reactions A and C without addition of miRNA model sequence was used ((1) and (3)), but reaction B with addition of miRNA model sequence and When the ligation reaction solution of D was used, cleavage of double-stranded DNA was observed ((2) and (4)).

Cas9ヌクレアーゼの消化産物に対して、ストレプトアビジンビーズ(Dynabeads M-280 Streptavidin(Thermo社))を用いた精製を行った。これにより、ビオチンが連結したDNAを精製することができた。
精製により得られたDNAは、第2の核酸部分を有するDNAであり、LAMP法のインナープライマー(BIP)となるものである。このプライマーを用いてLAMP法による鋳型核酸の増幅を行った(Biotin-BIP,gRNA)。鋳型核酸としては、図11(C)に示すspyCas9用人工配列-1(配列番号25)を用いた。
LAMP法に用いる他のプライマーとしては、インナープライマー(FIP)としてART7-FIP(配列番号16)、アウタープライマー(F3)としてART7-F3(配列番号14)、アウタープライマー(B3)としてART7-B3(配列番号15)、ループプライマー(LF)としてART7-LF(配列番号18)、ルーフプライマー(LB)としてART7-LB(配列番号19)を用いた。これらのプライマーを含めたLAMP増幅反応試薬については、図11(B)に記載したものを用いた。
対照として、Cas9ヌクレアーゼの消化産物の精製により得られたプライマーの代わりに合成インナープライマー(ART-BIP-KM29)を用いたLAMP法の増幅反応(Control BIP)と、Cas9ヌクレアーゼの消化産物の精製により得られたプライマーの代わりに蒸留水(DW)を用いたLAMP法の増幅反応(DW)と、Cas9ヌクレアーゼによる二本鎖DNAの切断の際にcrRNAの代わりに蒸留水(DW)を加えた消化産物の精製により得られたDNAを用いたLAMP法の増幅反応(Biotin-BIP,DW)を行った。
LAMP法の増幅反応物の量を蛍光色素によりリアルタイムで測定した結果を図14のグラフに示す。
図14に示されるとおり、検出対象RNAに由来するcrRNAを加えてCas9による二本鎖DNAの切断を行った場合(Biotin-BIP,gDNA)には、合成インナープライマーを用いた場合(Control BIP)と同等のLAMP法による核酸増幅が観察された。一方、検出対象RNAに由来するcrRNAを加えずにCas9による二本鎖DNAの切断を行った場合(Biotin-BIP,DW)には、LAMP法による増幅に時間がかかり正常な増幅反応は観察されなかった。
以上より、本発明のRNA検出方法を用いれば、鋳型核酸の増幅を指標として、検出対象RNAを検出できることが明らかとなった。
The digestion product of Cas9 nuclease was purified using streptavidin beads (Dynabeads M-280 Streptavidin (Thermo)). As a result, the biotin-ligated DNA could be purified.
The DNA obtained by the purification is a DNA having the second nucleic acid portion and serves as an inner primer (BIP) for the LAMP method. The template nucleic acid was amplified by the LAMP method using this primer (Biotin-BIP, gRNA). As the template nucleic acid, the artificial sequence-1 for spyCas9 shown in FIG. 11(C) (SEQ ID NO: 25) was used.
Other primers used in the LAMP method include ART7-FIP (SEQ ID NO: 16) as the inner primer (FIP), ART7-F3 (SEQ ID NO: 14) as the outer primer (F3), and ART7-B3 (ART3 as the outer primer (B3). SEQ ID NO: 15), ART7-LF (SEQ ID NO: 18) was used as a loop primer (LF), and ART7-LB (SEQ ID NO: 19) was used as a roof primer (LB). As the LAMP amplification reaction reagents including these primers, those described in FIG. 11(B) were used.
As a control, LAMP amplification reaction (Control BIP) using synthetic inner primer (ART-BIP-KM29) instead of the primer obtained by purification of Cas9 nuclease digestion product, and purification of Cas9 nuclease digestion product LAMP amplification reaction (DW) using distilled water (DW) instead of the obtained primer, and digestion using distilled water (DW) instead of crRNA when cleaving double-stranded DNA by Cas9 nuclease An amplification reaction (Biotin-BIP, DW) of the LAMP method using the DNA obtained by purifying the product was performed.
The result of real-time measurement of the amount of the amplification reaction product of the LAMP method with a fluorescent dye is shown in the graph of FIG.
As shown in FIG. 14, when a double-stranded DNA was cleaved by Cas9 by adding crRNA derived from the detection target RNA (Biotin-BIP, gDNA), a synthetic inner primer was used (Control BIP) Nucleic acid amplification by the LAMP method equivalent to that was observed. On the other hand, when double-stranded DNA was cleaved by Cas9 without adding crRNA derived from the RNA to be detected (Biotin-BIP, DW), amplification by the LAMP method took a long time and a normal amplification reaction was observed. There wasn't.
From the above, it has been clarified that the RNA to be detected can be detected by using the RNA detection method of the present invention with the amplification of the template nucleic acid as an index.

本発明のRNA検出方法、RNA検出用プライマー、及びRNA検出キットは、臨床検査、臨床検査用試薬、及び研究試薬の産業分野で有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The RNA detection method, RNA detection primer, and RNA detection kit of the present invention are useful in the industrial fields of clinical tests, clinical test reagents, and research reagents.

1 検出対象RNA
101 スペーサー配列由来の塩基配列を有する核酸部分
102 リピート配列由来の塩基配列を有する核酸部分
2 RNA検出用核酸
201 第1の核酸部分
201a 第1の核酸部分の5′側部分
201b 第1の核酸部分の3′側部分
201′ 第1の核酸部分に相補的な核酸部分
201a′ 第1の核酸部分の5′側部分に相補的な核酸部分
201b′ 第1の核酸部分の3′側部分に相補的な核酸部分
202 第2の核酸部分
202a 第2の核酸部分の5′側部分
202b 第2の核酸部分の3′側部分
202′ 第2の核酸部分に相補的な核酸部分
202a′ 第2の核酸部分の5′側部分に相補的な核酸部分
202b′ 第2の核酸部分の3′側部分に相補的な核酸部分
203 第3の核酸部分
203′ 第3の核酸部分に相補的な核酸部分
204 第4の核酸部分
204′ 第4の核酸部分に相補的な核酸部分
3 Cas9ヌクレアーゼ
4 トランス活性化型crRNA
5 タグ
6 鋳型核酸
601 核酸部分201aに相補的な塩基配列を有する核酸部分
7 ポリメラーゼ
8 アダプター核酸
801 crRNAのリピート配列由来の塩基配列を有する核酸部分
802 トランス活性化型crRNA由来の塩基配列を有する核酸部分
9 RNAリガーゼ
10 ガイドRNA
1 RNA to be detected
101 nucleic acid part having a base sequence derived from a spacer sequence 102 nucleic acid part having a base sequence derived from a repeat sequence 2 nucleic acid for RNA detection 201 first nucleic acid part 201a 5'side part 201b of the first nucleic acid part 201b first nucleic acid part 3'side part 201' of the nucleic acid part 201a' complementary to the first nucleic acid part 201a' complementary nucleic acid part 201b' to the 5'side part of the first nucleic acid part complementary to the 3'side part of the first nucleic acid part Nucleic acid portion 202 second nucleic acid portion 202a second nucleic acid portion 5'side portion 202b second nucleic acid portion 3'side portion 202' nucleic acid portion 202a' complementary to the second nucleic acid portion 202a' second portion Nucleic acid portion 202b' complementary to the 5'side portion of the nucleic acid portion 203 Nucleic acid portion 203 complementary to the 3'side portion of the second nucleic acid portion Third nucleic acid portion 203' Nucleic acid portion complementary to the third nucleic acid portion 204 fourth nucleic acid portion 204' nucleic acid portion complementary to the fourth nucleic acid portion 3 Cas9 nuclease 4 trans-activated crRNA
5 Tag 6 Template nucleic acid 601 Nucleic acid portion having a nucleotide sequence complementary to the nucleic acid portion 201a 7 Polymerase 8 Adapter nucleic acid 801 Nucleic acid portion having a nucleotide sequence derived from the repeat sequence of crRNA 802 Nucleic acid having a nucleotide sequence derived from trans-activated crRNA part
9 RNA ligase 10 Guide RNA

本発明は、LAMP法又はPCR法等の核酸増幅の原理を利用して、検出対象となるRNAを検出するRNA検出方法に関する。本発明は、特に、10〜100塩基の短鎖RNAの検出に適し、miRNA等の検出に用いることができるRNA検出方法に関する。
また、本発明は、RNA検出用核酸及びRNA検出用キットに関する。
The present invention relates to an RNA detection method for detecting RNA to be detected by utilizing the principle of nucleic acid amplification such as LAMP method or PCR method. The present invention particularly relates to an RNA detection method that is suitable for detecting short-chain RNA having 10 to 100 bases and can be used for detecting miRNA and the like.
The present invention also relates to a nucleic acid for detecting RNA and a kit for detecting RNA.

本発明のRNA検出方法、RNA検出用核酸、及びRNA検出キットは、臨床検査、臨床検査用試薬、及び研究試薬の産業分野で有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The RNA detection method, RNA detection nucleic acid , and RNA detection kit of the present invention are useful in the industrial field of clinical tests, clinical test reagents, and research reagents.

Claims (29)

検出対象RNAを検出するRNA検出方法において、
A)増幅されて検出の指標となる鋳型核酸、
B)前記検出対象RNAの少なくとも一部と相補的な塩基配列を有する第1の核酸部分と、前記鋳型核酸の一部に相補的な塩基配列を有する第2の核酸部分とを含むRNA検出用核酸、
C)Cas9ヌクレアーゼ、及び
D)ポリメラーゼ
を少なくとも使用し、
i)前記検出対象RNAを含む被検試料と前記RNA検出用核酸とを接触させることにより、前記第1の核酸部分を前記検出対象RNAにハイブリダイズさせて複合体を形成し、
ii)前記複合体中の前記第1の核酸部分の一部を、前記Cas9ヌクレアーゼで分解し、
iii)前記RNA検出用核酸のうち第2の核酸部分を有する核酸を一本鎖核酸にして、核酸増幅用プライマーとし、
iv)前記核酸増幅用プライマーを前記鋳型核酸にハイブリダイズさせて、前記ポリメラーゼにより前記鋳型核酸を増幅する反応を行う
ことを含むRNA検出方法。
In the RNA detection method for detecting RNA to be detected,
A) A template nucleic acid that is amplified and serves as an index for detection,
B) For RNA detection including a first nucleic acid portion having a base sequence complementary to at least a part of the detection target RNA and a second nucleic acid portion having a base sequence complementary to a part of the template nucleic acid Nucleic acid,
At least C) Cas9 nuclease and D) polymerase,
i) contacting a test sample containing the RNA to be detected with the nucleic acid for RNA detection to hybridize the first nucleic acid portion to the RNA to be detected to form a complex,
ii) decomposing a part of the first nucleic acid portion in the complex with the Cas9 nuclease,
iii) A single-stranded nucleic acid having a second nucleic acid portion in the RNA detecting nucleic acid is used as a nucleic acid amplification primer,
iv) An RNA detection method comprising hybridizing the nucleic acid amplification primer to the template nucleic acid and performing a reaction of amplifying the template nucleic acid with the polymerase.
前記i)のステップの前に、crRNAのリピート配列由来の塩基配列を含むアダプター核酸を、前記検出対象RNAに連結する反応を行う、請求項1に記載のRNA検出方法。 The RNA detection method according to claim 1, wherein a reaction of ligating an adapter nucleic acid containing a base sequence derived from a repeat sequence of crRNA to the detection target RNA is performed before the step i). 前記i)のステップにおいて、前記検出対象RNAを含む被検試料に、さらにトランス活性化型crRNAを接触させる、請求項1又は2に記載のRNA検出方法。 The RNA detection method according to claim 1 or 2, wherein in the step i), the test sample containing the RNA to be detected is further contacted with trans-activated crRNA. 前記アダプター核酸が、トランス活性化型crRNA由来の塩基配列を含む、請求項2に記載のRNA検出方法。 The RNA detection method according to claim 2, wherein the adapter nucleic acid contains a base sequence derived from trans-activated crRNA. 前記Cas9ヌクレアーゼが、クラス2のCas9ヌクレアーゼである、請求項1〜4のいずれか1項に記載のRNA検出方法。 The RNA detection method according to any one of claims 1 to 4, wherein the Cas9 nuclease is a Class 2 Cas9 nuclease. 前記Cas9ヌクレアーゼが、SpyCas9ヌクレアーゼである、請求項5に記載のRNA検出方法。 The RNA detection method according to claim 5, wherein the Cas9 nuclease is SpyCas9 nuclease. 前記Cas9ヌクレアーゼが、NmeCas9ヌクレアーゼである、請求項5に記載のRNA検出方法。 The RNA detection method according to claim 5, wherein the Cas9 nuclease is NmeCas9 nuclease. 前記RNA検出用核酸が、二本鎖核酸である、請求項1〜7のいずれか1項に記載のRNA検出方法。 The RNA detection method according to claim 1, wherein the RNA detection nucleic acid is a double-stranded nucleic acid. 前記RNA検出用核酸が、一本鎖核酸である、請求項7に記載のRNA検出方法。 The RNA detection method according to claim 7, wherein the RNA detection nucleic acid is a single-stranded nucleic acid. 前記検出対象RNAが、10〜100塩基の短鎖RNAである、請求項1〜9のいずれか1項に記載のRNA検出方法。 The RNA detection method according to claim 1, wherein the RNA to be detected is a short-chain RNA having 10 to 100 bases. 前記第1の核酸部分の中の5´側の部分の核酸が、前記検出対象RNAの一部と相補的であるのと同時に、前記鋳型核酸の一部とも相補的である、請求項1〜10のいずれか1項に記載のRNA検出方法。 The nucleic acid in the 5'side portion of the first nucleic acid portion is complementary to a part of the detection target RNA and at the same time, is also complementary to a part of the template nucleic acid. The method for detecting RNA according to any one of 10. 前記iv)のステップにおいて、LAMP法による核酸増幅を行う、請求項1〜11のいずれか1項に記載のRNA検出方法。 The RNA detection method according to claim 1, wherein nucleic acid amplification by the LAMP method is performed in the step iv). 検出対象RNAを検出するために用いるRNA検出用核酸において、
前記検出対象RNAの少なくとも一部と相補的な塩基配列を有する第1の核酸部分と、
増幅されて検出の指標となる鋳型核酸の一部に相補的な塩基配列を有する第2の核酸部分と
を含むRNA検出用核酸。
In the nucleic acid for RNA detection used to detect the RNA to be detected,
A first nucleic acid portion having a base sequence complementary to at least a part of the RNA to be detected,
A nucleic acid for RNA detection, which comprises a second nucleic acid portion having a base sequence complementary to a part of a template nucleic acid that is amplified and serves as an indicator for detection.
二本鎖核酸である、請求項13に記載のRNA検出用核酸。 The nucleic acid for detecting RNA according to claim 13, which is a double-stranded nucleic acid. 一本鎖核酸である、請求項13に記載のRNA検出用核酸。 The nucleic acid for detecting RNA according to claim 13, which is a single-stranded nucleic acid. 前記第1の核酸部分が、10〜100塩基である、請求項13〜15のいずれか1項に記載のRNA検出用核酸。 The RNA detecting nucleic acid according to any one of claims 13 to 15, wherein the first nucleic acid portion has 10 to 100 bases. 前記第1の核酸部分の中の5′側の部分の核酸が、前記検出対象RNAの少なくとも一部と相補的であるのと同時に、前記鋳型核酸の一部とも相補的である、請求項13〜16のいずれか1項に記載のRNA検出用核酸。 14. The nucleic acid in the 5'side portion of the first nucleic acid portion is complementary to at least a part of the RNA to be detected, and at the same time, is also complementary to a part of the template nucleic acid. 17. The nucleic acid for detecting RNA according to any one of 1 to 16. 検出対象RNAを検出するために用いるRNA検出用キットにおいて、
A)増幅されて検出の指標となる鋳型核酸、
B)前記検出対象RNAの少なくとも一部と相補的な塩基配列を有する第1の核酸部分と、前記鋳型核酸の一部に相補的な塩基配列を有する第2の核酸部分とを含むRNA検出用核酸、及び
C)Cas9ヌクレアーゼ
を含むRNA検出用キット。
In the RNA detection kit used to detect the RNA to be detected,
A) A template nucleic acid that is amplified and serves as an index for detection,
B) For RNA detection including a first nucleic acid portion having a base sequence complementary to at least a part of the detection target RNA and a second nucleic acid portion having a base sequence complementary to a part of the template nucleic acid An RNA detection kit containing a nucleic acid and C) Cas9 nuclease.
さらに、crRNAのリピート配列由来の塩基配列を含むアダプター核酸を含む、請求項18に記載のRNA検出用キット。 The kit for RNA detection according to claim 18, further comprising an adapter nucleic acid containing a nucleotide sequence derived from the repeat sequence of crRNA. さらに、トランス活性化型crRNAを含む、請求項18又は19に記載のRNA検出用キット。 The kit for detecting RNA according to claim 18 or 19, further comprising trans-activated crRNA. 前記アダプター核酸が、トランス活性化型crRNA由来の塩基配列を含む、請求項19に記載のRNA検出用キット。 The kit for RNA detection according to claim 19, wherein the adapter nucleic acid contains a base sequence derived from trans-activated crRNA. さらに、D)ポリメラーゼを含む、請求項18〜21のいずれか1項に記載のRNA検出用キット The kit for RNA detection according to any one of claims 18 to 21, which further comprises D) a polymerase. 前記Cas9ヌクレアーゼが、クラス2のCas9ヌクレアーゼである、請求項18〜22のいずれか1項に記載のRNA検出用キット。 The RNA detection kit according to any one of claims 18 to 22, wherein the Cas9 nuclease is a Class 9 Cas9 nuclease. 前記Cas9ヌクレアーゼが、SpyCas9ヌクレアーゼである、請求項23に記載のRNA検出用キット。 24. The RNA detection kit according to claim 23, wherein the Cas9 nuclease is SpyCas9 nuclease. 前記Cas9ヌクレアーゼが、NmeCas9ヌクレアーゼである、請求項23に記載のRNA検出用キット。 24. The RNA detection kit according to claim 23, wherein the Cas9 nuclease is NmeCas9 nuclease. 前記RNA検出用核酸が、二本鎖核酸である、請求項18〜25のいずれか1項に記載のRNA検出用キット。 The RNA detection kit according to any one of claims 18 to 25, wherein the RNA detection nucleic acid is a double-stranded nucleic acid. 前記RNA検出用核酸が、一本鎖核酸である、請求項25に記載のRNA検出用キット。 The RNA detection kit according to claim 25, wherein the RNA detection nucleic acid is a single-stranded nucleic acid. 前記検出対象RNAが、10〜100塩基の短鎖RNAである、請求項18〜27のいずれか1項に記載のRNA検出用キット。 The RNA detection kit according to any one of claims 18 to 27, wherein the RNA to be detected is a short-chain RNA having 10 to 100 bases. 前記第1の核酸部分の中の5´側の部分の核酸が、前記検出対象RNAの一部と相補的であるのと同時に、前記鋳型核酸の一部とも相補的である、請求項18〜28のいずれか1項に記載のRNA検出用キット。 The nucleic acid of the 5'side portion in the first nucleic acid portion is complementary to a part of the detection target RNA and at the same time, is also complementary to a part of the template nucleic acid. The kit for detecting RNA according to any one of 28.
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