JP2021006056A - ハイブリッド多元ステップ核酸増幅 - Google Patents
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Abstract
Description
核酸の増幅のための複数の技法が知られているが、現在の技法は、標的核酸増幅の、速度、感度、及び/又は特異性に関する等の様々な制限を蒙っている。従って、改善された核酸増幅技法が必要とされる。
本明細書において言及される、全ての刊行物、特許及び特許出願は、個々の刊行物、特許及び特許出願のそれぞれが、参照により組み込まれるために、あたかも明確に、及び個々に参照により示されるのと同程度に、参照により本明細書に組み込まれる。
出願人はサンプル中の1つ以上の標的核酸配列を増幅するための改善された方法を開示する。標的核酸は、DNA配列、又はRNA配列であってよい。本明細書において開示される、改善された核酸増幅方法は、2つの異なる核酸増幅方法を連続して利用することを含む。実施形態では、第一の核酸増幅方法がサンプルに適用され、サンプル中の1つ以上の標的核酸配列のコピー数を増幅し;続いて第二の核酸増幅方法の、サンプル又はその等分への適用により、更にサンプル中の1つ以上の標的核酸配列のコピー数を増幅する。実施形態では、任意の2つの核酸増幅方法が連続して遂行されることができ、第一の核酸増幅方法がサンプルに適用され、及び次いで第二の核酸増幅方法が、前記第一の核酸増幅方法による増幅の後に、前記サンプル又はその等分に適用される。実施形態では、改善された核酸増幅方法は、第一に熱サイクリング増幅方法を利用すること、及び次いでサンプル中の1つの標的核酸配列、又は複数の標的核酸配列を増幅するために、非熱サイクリング(例えば、等温)増幅方法を利用することを利用することを含む。実施形態では、第一の核酸増幅方法は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)増幅方法を含む。適切なPCR法としては、2ステップPCR法、及び3ステップPCR法が挙げられる。標的核酸がRNAである実施形態では、逆転写酵素PCR(rtPCR)を用い得る。実施形態では、第二の核酸増幅方法は、そのそれぞれが参照によりその全体が全ての目的で本出願に組み込まれる、2014年3月15日に出願された、国際出願第PCT/US14/30028号;2014年3月15日に出願された、国際出願第PCT/US14/30034号;2014年9月17日に出願された、国際出願第PCT/US14/56151号;2014年3月15日に出願された、国際出願第PCT/US14/30036号;又は2015年9月17日に出願された国際出願第PCT/US15/50811号に記載されているような等温核酸増幅方法を含む。
第一に、第一の核酸増幅方法によりサンプル中の1つ以上の標的核酸配列のコピー数を増幅すること;及び
次に、第二の核酸増幅方法により、更に前記サンプル又はその等分中の1つ以上の標的核酸配列のコピー数を増幅すること。そのような方法の実施形態においては、前記第一の核酸増幅方法は、熱サイクリング核酸増幅方法を含む。そのような方法の実施形態においては、前記第二の核酸増幅方法は、等温核酸増幅方法を含む。そのような方法の実施形態においては、前記第一の核酸増幅方法は、熱サイクリング核酸増幅方法を含み、及び前記第二の核酸増幅方法は、等温核酸増幅方法を含む。そのような方法の実施形態においては、前記第一の核酸増幅方法は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)核酸増幅方法を含む。そのような方法の実施形態においては、前記PCR増幅方法により増幅された核酸は、DNAを含む。そのような方法の実施形態においては、前記PCR増幅方法により増幅された核酸は、RNAを含む。実施形態では、前記核酸はウラシルを含むことができ、及び実施形態においてはジデオキシウラシルを含み得る(例えば、増幅の間に、チミンの位置にジデオキシウラシルを含み得る)。そのような方法の実施形態においては、前記第二の核酸増幅方法は、等温核酸増幅方法を含み得る。
第一のプライマー及び第二のプライマーを用いる第一の核酸増幅反応を遂行することであって、前記第一のプライマー及び前記第二のプライマーの両方は、前記プライマーの5’末端がリン酸化されており、前記第一のプライマーは、前記第一の遺伝学的要素に相補的であり、前記第二のプライマー前記第二の遺伝学的要素に相補的であり、及び第一の反応生成物が形成されると、前記第一の反応生成物は、前記第一の遺伝学的要素の少なくとも一部分を含み、及び前記第二の遺伝学的要素の少なくとも一部分を含み、前記第一の遺伝学的要素の少なくとも一部分及び前記第二の遺伝学的要素の少なくとも一部分は、前記第一の反応生成物中で、互いにX個のヌクレオチド分だけ離れており;
少なくとも第一の反応生成物を含む第一のライゲーション生成物を形成するために、前記第一の反応生成物をリガーゼ酵素とインキュベートすることであって、前記第一のライゲーション生成物内においては、前記第一の遺伝学的要素の少なくとも一部分のコピー及び前記第二の遺伝学的要素の少なくとも一部分のコピーは、互いにX個未満のヌクレオチド分だけ離れており;
第三のプライマー及び第四のプライマーを用いる第二の核酸増幅反応を遂行することであって、前記第三のプライマーは、前記第一の遺伝学的要素に相補的であり、及び前記第四のプライマーは前記第二の遺伝学的要素に相補的であり、第二の反応生成物が形成され;及び
前記第二の反応生成物を検出すること。
A)ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)増幅反応混合物中に、ポリヌクレオチドテンプレートの複数のコピーを生成することであって、前記PCR増幅反応混合物は、第一のPCR増幅反応プライマー及び第二のPCR増幅反応プライマーを含み、前記PCR増幅反応混合物中では、前記第一のPCR増幅反応プライマーが前記ポリヌクレオチドテンプレートにアニールし、及び前記第二のPCR増幅反応プライマーが、前記ポリヌクレオチドテンプレートに相補的なポリヌクレオチドにアニールし、及び前記PCR増幅反応混合物中では、PCR増幅反応生成物の複数のコピーが生成されており、前記PCR増幅反応生成物は、第一の鎖及び第二の鎖を含む二本鎖の核酸分子であり、及び前記PCR増幅反応生成物の第一の鎖は、前記ポリヌクレオチドテンプレートのコピーであり;
B)非熱サイクリング反応の第一のプライマー及び非熱サイクリング反応の第二のプライマーを含む非熱サイクリング反応混合物中で、前記ポリヌクレオチドテンプレートのコピーをインキュベートすることであって:
前記ポリヌクレオチドテンプレートは、第一の部分、第二の部分、及び第三の部分を含み、前記第三の部分は、前記第一の部分及び前記第二の部分の間の前記ポリヌクレオチドテンプレート内に位置し;
前記第一のプライマーは第一の領域及び第二の領域を含み、前記第一のプライマーの第二の領域は、前記ポリヌクレオチドテンプレートの第一の部分に相補的であり;及び
前記第二のプライマーは第一の領域及び第二の領域を含み、前記第二のプライマーの第二の領域は、前記ポリヌクレオチドテンプレートの第二の部分に相補的である前記PCR増幅反応生成物の第二の鎖の中の配列に相補的であり、前記第二のプライマーの第一の領域は、前記第一のプライマーの第一の領域に相補的であり、及び前記第二のプライマーの第一の領域は、前記ポリヌクレオチドテンプレートの第三の部分に相補的である。
本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
(項目1)
サンプル中の標的核酸配列を増幅するための方法であって、以下を含む方法:
第一の核酸増幅方法により、第一のサンプル中の1つ以上の標的核酸配列のコピー数を増幅すること;及び
次に、第二の核酸増幅方法により、更に前記サンプル又はその等分中の1つ以上の標的核酸配列のコピー数を増幅すること。
(項目2)
前記第一の核酸増幅方法が、熱サイクリング核酸増幅方法を含む、項目1の方法。
(項目3)
前記第二の核酸増幅方法が、等温核酸増幅方法を含む、項目1の方法。
(項目4)
前記第一の核酸増幅方法が、熱サイクリング核酸増幅方法を含み、及び前記第二の核酸増幅方法が、等温核酸増幅方法を含む、項目1の方法。
(項目5)
前記第一の核酸増幅方法が、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)核酸増幅方法を含む、項目1〜4のいずれかの方法。
(項目6)
前記第二の核酸増幅方法が等温核酸増幅を含む、項目1〜5のいずれかの方法。
(項目7)
前記PCR増幅方法により増幅された核酸がDNAを含む、項目5の方法。
(項目8)
前記PCR増幅方法により増幅された核酸がRNAを含む、項目5の方法。
(項目9)
増幅方法において用いられるプライマーが、単一の標的核酸配列、及びその相補体に向けられた、項目1〜8のいずれかの方法。
(項目10)
増幅方法において用いられるプライマーが、複数の標的核酸配列、及びその相補体に向けられた、項目1〜8のいずれかの方法。
(項目11)
共通の核酸分子上の第一の遺伝学的要素、及び第二の遺伝学的要素を検出するための方法であって、以下を含む方法:
第一のプライマー、及び第二のプライマーを用いる第一の核酸増幅反応を遂行することであって、前記第一のプライマー、及び前記第二のプライマーの両方は、前記プライマーの5’末端がリン酸化されており、前記第一のプライマーは、前記第一の遺伝学的要素に相補的であり、前記第二のプライマーは、前記第二の遺伝学的要素に相補的であり、及び第一の反応生成物が形成されると、前記第一の反応生成物は、前記第一の遺伝学的要素の少なくとも一部分を含み、及び前記第二の遺伝学的要素の少なくとも一部分を含み、前記第一の遺伝学的要素の少なくとも一部分、及び前記第二の遺伝学的要素の少なくとも一部分は、前記第一の反応生成物中で、互いにX個のヌクレオチド分だけ離れており;
少なくとも第一の反応生成物を含む第一のライゲーション生成物を形成するために、前記第一の反応生成物をリガーゼ酵素とインキュベートすることであって、前記第一のライゲーション生成物内においては、前記第一の遺伝学的要素の少なくとも一部分のコピー、及び前記第二の遺伝学的要素の少なくとも一部分のコピーは、互いにX個未満のヌクレオチド分だけ離れており;
第三のプライマー及び第四のプライマーを用いる第二の核酸増幅反応を遂行することであって、前記第三のプライマーは、前記第一の遺伝学的要素に相補的であり、及び前記第四のプライマーは前記第二の遺伝学的要素に相補的であり、第二の反応生成物が形成され;及び
前記第二の反応生成物を検出すること。
(項目12)
ポリヌクレオチドテンプレートを増幅するための方法であって、以下を含む方法:
A)ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)増幅反応混合物中に、ポリヌクレオチドテンプレートの複数のコピーを生成することであって、前記PCR増幅反応混合物は、第一のPCR増幅反応プライマー、及び第二のPCR増幅反応プライマーを含み、前記PCR増幅反応混合物中では、前記第一のPCR増幅反応プライマーが前記ポリヌクレオチドテンプレートにアニールし、及び前記第二のPCR増幅反応プライマーが、前記ポリヌクレオチドテンプレートに相補的なポリヌクレオチドにアニールし、及び前記PCR増幅反応混合物中では、PCR増幅反応生成物の複数のコピーが生成されており、前記PCR増幅反応生成物は、第一の鎖及び第二の鎖を含む二本鎖の核酸分子であり、及び前記PCR増幅反応生成物の第一の鎖は、前記ポリヌクレオチドテンプレートのコピーであり;
B)非熱サイクリング反応の第一のプライマー及び非熱サイクリング反応の第二のプライマーを含む非熱サイクリング反応混合物中で、前記ポリヌクレオチドテンプレートのコピーをインキュベートすることであって:
前記ポリヌクレオチドテンプレートは、第一の部分、第二の部分、及び第三の部分を含み、前記第三の部分は、前記第一の部分及び前記第二の部分の間の前記ポリヌクレオチドテンプレート内に位置し;
前記第一のプライマーは第一の領域及び第二の領域を含み、前記第一のプライマーの第二の領域は、前記ポリヌクレオチドテンプレートの第一の部分に相補的であり;及び
前記第二のプライマーは第一の領域及び第二の領域を含み、前記第二のプライマーの第二の領域は、前記ポリヌクレオチドテンプレートの第二の部分に相補的である前記PCR増幅反応生成物の第二の鎖の中の配列に相補的であり、前記第二のプライマーの第一の領域は、前記第一のプライマーの第一の領域に相補的であり、及び前記第二のプライマーの第一の領域は、前記ポリヌクレオチドテンプレートの第三の部分に相補的である。
(項目13)
前記ポリヌクレオチドテンプレートの第一の部分及び第二の部分のそれぞれが、長さにおいて6〜30ヌクレオチドである、項目12の方法。
(項目14)
前記ポリヌクレオチドテンプレートの第三の部分が、長さにおいて4〜14ヌクレオチドである、項目12又は13の方法。
(項目15)
非熱サイクリング反応混合物中の、前記ポリヌクレオチドテンプレートのコピー数が、本方法の開始から60分以内に少なくとも10倍に増大される、項目12〜14のいずれかの方法。
(項目16)
前記ポリヌクレオチドテンプレートの、少なくとも3コピーを含むコンカテマー鎖が、非熱サイクリング反応混合物のインキュベーション中に生成される、項目12〜15のいずれかの方法。
(項目17)
項目1〜16のいずれかにおいて提供される、反応混合物の1つ以上の構成要素を、その中に含む容器。
(項目18)
項目1〜17のいずれかにおいて提供される、反応混合物の1つ以上の構成要素を、その中に含むキット。
本出願は、参照により以下の特許出願の全体を全ての目的で本出願に組み込む:2014年9月17日に出願された米国特許仮出願第62/051,912号;2014年9月17日に出願された米国特許仮出願第62/051,945号;2014年10月24日に出願された米国特許仮出願第62/068,603号;2014年10月24日に出願された米国特許仮出願第62/068,605号;2015年4月22日に術願された米国特許仮出願第62/151,358号;2013年11月22日に出願された米国特許仮出願第61/908,027号;2014年5月20日に出願された米国特許仮出願第62/001,050号;及び2013年3月15日に出願された米国特許仮出願第61/800,606号;2014年3月15日に出願された米国実用新案出願(U.S.Non−Provisional Patent Application)第14/214,850号;2014年3月15日に出願された国際特許出願第PCT/US14/30034号;2014年9月17日に出願された国際特許出願第PCT/US14/56151号;及び2015年9月17日に出願された国際出願第PCT/US15/50811号。
(定義)
NAA法
反応の検出
サンプル中の標的の検出のためのシステム及び機器
実施例1
1)42°Cで30分インキュベートし、次いで
2)98°Cで2分インキュベートし、続いて
3)以下のように35回の反復された熱サイクルを行った:
i)98°Cで10秒間、続いて
ii)Tm°Cで15秒間、続いて
iii)72°Cで15秒間;及び、次いで35サイクルの後に、
4)72°Cで2分インキュベートした。
実施例2
a. ビーズに基づく方法による前記サンプルからのRNA抽出が遂行される;
b. 逆転写(RT)が遂行される;
c. ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)増幅サイクルを通じて前増殖が遂行される;
d. 等温増幅及び検出が遂行される;
e. p24、HIV−1抗体、及びHIV−2抗体を検出するための免疫検定が上記の核酸検査と並行して遂行される;
f. オンボードの対照が装置上の前記サンプル処理と並行して処理される。
Claims (1)
- 本明細書に記載に発明。
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