JP2021193929A - Multilayered premixed reagent for nucleic acid amplification reaction, and ready-to-use nucleic acid amplification reaction kit - Google Patents

Multilayered premixed reagent for nucleic acid amplification reaction, and ready-to-use nucleic acid amplification reaction kit Download PDF

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Masayasu Kuwabara
博仁 藤田
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Abstract

To provide a premixed reagent for nucleic acid amplification reaction by which nucleic acid amplification reaction can be simply performed only by mixing a sample, and a ready-to-use nucleic acid amplification reaction kit including the reagent.SOLUTION: A kit for nucleic acid amplification reaction including a reaction vessel and a reagent for nucleic acid amplification reaction housed in the reaction vessel, in which the reagent is a multilayered reagent premix cryopreserved in a laminated state including: a first reagent layer including nucleic acid polymerase; a second reagent layer including primer oligonucleotide; and a membrane which partitions the first reagent layer and the second reagent layer, and consists of a substance that is in a solid state at the temperature lower than 0°C and dissolves into aqueous solution at 0 to 35°C.SELECTED DRAWING: Figure 1A

Description

本発明は核酸増幅反応用多層化プレミクス試薬とそれを含むReady to use核酸増幅反応キットに関する。 The present invention relates to a multi-layered premix reagent for a nucleic acid amplification reaction and a Ready to use nucleic acid amplification reaction kit containing the same.

PCR(ポリメラーゼ連鎖反応)やLAMP(Loop-Mediated Isothermal Amplification)法など遺伝子検査の検査反応液には、プライマーオリゴヌクレオチドやヌクレオシド三リン酸、反応緩衝剤に加え、核酸ポリメラーゼが含有される。反応操作の簡便化のためにこれらの複数を事前に混合したプレミックス試薬やその凍結乾燥試薬も販売されているが、一般的には核酸ポリメラーゼが比較的不安定なため、少なくとも核酸ポリメラーゼとそれ以外に分けて試薬を調製することが好ましい。そして実際に反応液を調製する際には、精密に容量を取り分けられるマイクロピペット等を使用する慎重な操作を要する。これは、ポリメラーゼ(酵素)の量が、検出反応の効率を大きく作用し、時として、擬陽性や偽陰性をもたらすからである。 The test reaction solution for genetic tests such as PCR (polymerase chain reaction) and LAMP (Loop-Mediated Isothermal Amplification) method contains a nucleic acid polymerase in addition to a primer oligonucleotide, a nucleoside triphosphate, and a reaction buffer. Premix reagents and freeze-drying reagents that are premixed with multiple of these are also on the market for the sake of simplification of reaction operations. It is preferable to prepare the reagents separately from the above. When actually preparing the reaction solution, careful operation using a micropipette or the like that can accurately divide the volume is required. This is because the amount of polymerase (enzyme) greatly affects the efficiency of the detection reaction, sometimes resulting in false positives and false negatives.

現在、世界的にパンデミックを引き起こしているCOVID-19の感染検査にRT-PCR法が用いられているが、専用の試薬キットを用いれば比較的容易に反応液を調製できるとはいえ、上記理由で、ある程度トレーニングを受けた者による慎重なオペレーションとマイクロピペット等の一般人にとって馴染みのない理化学機材を要するのが現状であり、これは、RT-LAMP法やSATIC法(特許文献1および非特許文献1)等の他の遺伝子検査法でも同様である。 Currently, the RT-PCR method is used to test for COVID-19 infection, which is causing a pandemic worldwide. Although it is relatively easy to prepare a reaction solution using a dedicated reagent kit, the above reasons Therefore, the current situation is that careful operation by a person who has received some training and physics and chemistry equipment such as micropipettes that are unfamiliar to the general public are required, which are the RT-LAMP method and the SATIC method (Patent Document 1 and non-patent documents). The same applies to other genetic testing methods such as 1).

WO 2016/152936WO 2016/152936

Anal. Chem., 2016, 88 (14), pp 7137-7144Anal. Chem., 2016, 88 (14), pp 7137-7144

本発明は、検体を混合するだけで核酸増幅反応を簡便に行うことのでき、保存安定性に優れた、核酸増幅反応用プレミクス試薬とそれを含むReady to use核酸増幅反応キットを提供することを課題とする。 The present invention provides a nucleic acid amplification reaction premix reagent having excellent storage stability and a ready-to-use nucleic acid amplification reaction kit containing the same, which can easily carry out a nucleic acid amplification reaction simply by mixing a sample. Make it an issue.

本発明者らは上記課題を解決すべき鋭意検討を行った。その結果、核酸ポリメラーゼを含む第1試薬層と、プライマーオリゴヌクレオチドセットを含む第2試薬層と、第1試薬層と第2試薬層を隔てる、0℃未満では固体であるが0〜35℃の間で水溶液に溶解する物質で構成される膜と、を含む積層状態で凍結保存された多層化試薬プレミックスを開発することに成功し、この多層化試薬プレミックスを容器に収容した核酸増幅反応キットを用いることで、試薬の性能を維持した状態で、核酸増幅反応に基づく遺伝子検査を簡便に実施することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The present inventors have made diligent studies to solve the above problems. As a result, it separates the first reagent layer containing the nucleic acid polymerase, the second reagent layer containing the primer oligonucleotide set, and the first reagent layer and the second reagent layer. Succeeded in developing a multi-layer reagent premix that was cryopreserved in a laminated state containing a film composed of a substance that dissolves in an aqueous solution between them, and a nucleic acid amplification reaction in which this multi-layer reagent premix was housed in a container. We have found that by using the kit, it is possible to easily carry out a genetic test based on a nucleic acid amplification reaction while maintaining the performance of the reagent, and have completed the present invention.

本発明の要旨は以下の通りである。
[1]反応容器と、該反応容器内に収容された核酸増幅反応用試薬を含む核酸増幅反応用
キットであって、
前記試薬は、核酸ポリメラーゼを含む第1試薬層と、
プライマーオリゴヌクレオチドを含む第2試薬層と、
第1試薬層と第2試薬層を隔てる、0℃未満では固体であるが0〜35℃の間で水溶液に溶解する物質で構成される膜と、
を含む積層状態で凍結保存された多層化試薬プレミックスであることを特徴とする、核酸増幅反応用キット。
[2]第2試薬層はさらに核酸基質および反応緩衝剤を含む、[1]に記載の核酸増幅反応用キット。
[3]核酸増幅反応がPCR(ポリメラーゼ連鎖反応)である、[1]または[2]に記載の核酸増幅反応用キット。
[4]核酸増幅反応がLAMP(Loop-Mediated Isothermal Amplification)法である、[1]または[2]に記載の核酸増幅反応用キット。
[5]核酸増幅反応がSATIC法であり、第2試薬層は第1プライマーおよび第2プライマーを含み、さらに、第1試薬層と第2試薬層の間に第1一本鎖環状DNAおよび第2一本鎖環状DNAを含む中間試薬層を含み、当該中間試薬層は第1試薬層および第2試薬層のそれぞれと、0℃未満では固体であるが0〜35℃の間で水溶液に溶解する物質で構成される膜で隔離されている、[1]に記載の核酸増幅反応用キット。
[6]中間試薬層はさらに核酸基質および反応緩衝剤を含む、[5]に記載の核酸増幅反応用キット。
[7]前記第1プライマーおよび第2プライマーは担体に固定化されている、[5]または[6]に記載の核酸増幅反応用キット。
[8]前記0℃未満では固体であるが0〜35℃の間で水溶液に溶解する物質は、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、糖鎖化合物、ポリアミド鎖化合物、または自己組織化能を有する水溶性複素環式化合物である、[1]〜[7]のいずれかに記載の核酸増幅反応用キット。
[9][1]〜[8]のいずれかに記載の核酸増幅反応用キットを温度制御装置に配置する工程と、核酸含有試料を反応容器内に添加する工程とを含む、核酸含有試料中の核酸の増幅方法。
[10]核酸増幅反応容器に核酸ポリメラーゼを含む液体を添加して第1試薬層を形成する工程、
第1試薬層上に0℃未満では固体であるが0〜35℃の間で水溶液に溶解する物質で構成される膜を積層する工程、および
0℃未満の温度下で、前記膜上にプライマーオリゴヌクレオチドを含む液体を添加して第2試薬層を形成する工程、を含む、反応容器内に多層化試薬プレミックスを収容する、核酸増幅反応用キットの製造方法。
[11]前記核酸増幅反応がPCRまたはLAMP法である、[10]に記載の核酸増幅反応用キットの製造方法。
[12]核酸増幅反応容器に核酸ポリメラーゼを含む液体を添加して第1試薬層を形成する工程、
第1試薬層上に0℃未満では固体であるが0〜35℃の間で水溶液に溶解する物質で構成される膜を積層する工程、
0℃未満の温度下で、当該膜上に第1一本鎖環状DNAおよび第2一本鎖環状DNAを含む液体を添加して中間試薬層を形成する工程、
0℃未満の温度下で、中間試薬層上に0℃未満では固体であるが0〜35℃の間で水溶液に溶解する物質で構成される膜を積層する工程、
0℃未満の温度下で、当該膜上に第1プライマーおよび第2プライマーを含む液体を添加して第2試薬層を形成する工程、を含む、反応容器内に多層化試薬プレミックスを収容する、SATIC反応用キットの製造方法。
The gist of the present invention is as follows.
[1] A nucleic acid amplification reaction kit containing a reaction vessel and a nucleic acid amplification reaction reagent contained in the reaction vessel.
The reagent is a first reagent layer containing a nucleic acid polymerase and
A second reagent layer containing a primer oligonucleotide and
A membrane that separates the first reagent layer and the second reagent layer and is composed of a substance that is solid below 0 ° C but dissolves in an aqueous solution between 0 and 35 ° C.
A kit for a nucleic acid amplification reaction, which is a multi-layer reagent premix that has been cryopreserved in a laminated state containing.
[2] The kit for nucleic acid amplification reaction according to [1], wherein the second reagent layer further contains a nucleic acid substrate and a reaction buffer.
[3] The kit for nucleic acid amplification reaction according to [1] or [2], wherein the nucleic acid amplification reaction is PCR (polymerase chain reaction).
[4] The kit for nucleic acid amplification reaction according to [1] or [2], wherein the nucleic acid amplification reaction is a LAMP (Loop-Mediated Isothermal Amplification) method.
[5] The nucleic acid amplification reaction is the SATIC method, the second reagent layer contains a first primer and a second primer, and further, a first single-stranded cyclic DNA and a second reagent layer are provided between the first reagent layer and the second reagent layer. 2 It contains an intermediate reagent layer containing single-stranded cyclic DNA, and the intermediate reagent layer is dissolved in each of the first reagent layer and the second reagent layer and in an aqueous solution between 0 and 35 ° C, although it is solid below 0 ° C. The kit for nucleic acid amplification reaction according to [1], which is isolated by a membrane composed of a reagent.
[6] The kit for nucleic acid amplification reaction according to [5], wherein the intermediate reagent layer further contains a nucleic acid substrate and a reaction buffer.
[7] The nucleic acid amplification reaction kit according to [5] or [6], wherein the first primer and the second primer are immobilized on a carrier.
[8] The substance which is solid below 0 ° C. but dissolves in an aqueous solution between 0 and 35 ° C. is polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, a sugar chain compound, a polyamide chain compound, or a water-soluble heterocyclic compound having a self-assembling ability. The kit for a nucleic acid amplification reaction according to any one of [1] to [7], which is a cyclic compound.
[9] In the nucleic acid-containing sample, which comprises the step of arranging the nucleic acid amplification reaction kit according to any one of [1] to [8] in the temperature control device and the step of adding the nucleic acid-containing sample into the reaction vessel. Nucleic acid amplification method.
[10] A step of adding a liquid containing a nucleic acid polymerase to a nucleic acid amplification reaction vessel to form a first reagent layer.
A step of laminating a film composed of a substance that is solid at less than 0 ° C. but dissolves in an aqueous solution between 0 and 35 ° C. on the first reagent layer, and a primer on the film at a temperature of less than 0 ° C. A method for producing a nucleic acid amplification reaction kit, which comprises a step of adding a liquid containing an oligonucleotide to form a second reagent layer, which comprises containing a multi-layer reagent premix in a reaction vessel.
[11] The method for producing a nucleic acid amplification reaction kit according to [10], wherein the nucleic acid amplification reaction is PCR or LAMP method.
[12] A step of adding a liquid containing a nucleic acid polymerase to a nucleic acid amplification reaction vessel to form a first reagent layer.
A step of laminating a film composed of a substance that is solid at less than 0 ° C. but dissolves in an aqueous solution between 0 and 35 ° C. on the first reagent layer.
A step of adding a liquid containing a first single-stranded circular DNA and a second single-stranded circular DNA onto the membrane at a temperature of less than 0 ° C. to form an intermediate reagent layer.
A step of laminating a membrane composed of a substance that is solid at less than 0 ° C but soluble in an aqueous solution between 0 and 35 ° C on an intermediate reagent layer at a temperature of less than 0 ° C.
A multilayer reagent premix is housed in a reaction vessel, which comprises a step of adding a liquid containing a first primer and a second primer onto the membrane at a temperature of less than 0 ° C. to form a second reagent layer. , SATIC reaction kit manufacturing method.

本発明によれば、検体をプレミックスに加えるだけで核酸増幅反応を簡便に行うことができるので、複数回のマイクロピペット等による操作が必要とせず、特別な技能を持たない一般人でも取り扱いが可能となるとともに、PCR検査等、遺伝子検査のスループットを大幅に向上できる。そして、操作を大幅に簡略化できるため、コンタミネーションによる擬陽性や、試薬の入れ忘れ等による偽陰性を大幅に低減できる。また、反応直前まで核酸ポリメラーゼとプライマーオリゴヌクレオチド等が混合されないので、試薬劣化等の問題がなく、保存安定性に優れる。 According to the present invention, since the nucleic acid amplification reaction can be easily performed by simply adding the sample to the premix, it does not require multiple operations with a micropipette or the like and can be handled by ordinary people without special skills. At the same time, the throughput of genetic tests such as PCR tests can be significantly improved. Since the operation can be greatly simplified, false positives due to contamination and false negatives due to forgetting to insert the reagent can be significantly reduced. Further, since the nucleic acid polymerase and the primer oligonucleotide are not mixed until immediately before the reaction, there is no problem of reagent deterioration and the like, and the storage stability is excellent.

多層化試薬プレミックスの第一の態様の模式図。The schematic diagram of the first aspect of the multilayer reagent premix. 多層化試薬プレミックスの第二の態様(中間層を含む場合)の模式図。The schematic diagram of the second aspect (when the intermediate layer is included) of the multilayer reagent premix. SATIC方法の模式図。Schematic diagram of the SATIC method. 実施例1の結果を示す図(図面代用写真)。The figure which shows the result of Example 1 (the drawing substitute photograph). 実施例2の結果を示す図(図面代用写真)。The figure which shows the result of Example 2 (the drawing substitute photograph). 実施例3の結果を示す図(図面代用写真)。The figure which shows the result of Example 3 (the drawing substitute photograph).

<核酸増幅反応用キット>
本発明の核酸増幅反応用キットは、
反応容器と、該反応容器内に収容された核酸増幅反応用試薬を含む核酸増幅反応用キットであって、
前記試薬は、核酸ポリメラーゼを含む第1試薬層と、
プライマーオリゴヌクレオチドを含む第2試薬層と、
第1試薬層と第2試薬層を隔てる、0℃未満では固体であるが0〜35℃の間で水溶液に溶解する物質で構成される膜と、
を含む積層状態で凍結(0℃未満、例えば−10℃〜−30℃)保存された多層化試薬プレミックスであることを特徴とする。
<Nucleic acid amplification reaction kit>
The nucleic acid amplification reaction kit of the present invention is
A nucleic acid amplification reaction kit containing a reaction vessel and a nucleic acid amplification reaction reagent contained in the reaction vessel.
The reagent is a first reagent layer containing a nucleic acid polymerase and
A second reagent layer containing a primer oligonucleotide and
A membrane that separates the first reagent layer and the second reagent layer and is composed of a substance that is solid below 0 ° C but dissolves in an aqueous solution between 0 and 35 ° C.
It is characterized by being a multi-layer reagent premix stored frozen (less than 0 ° C., for example, −10 ° C. to −30 ° C.) in a laminated state containing.

核酸増幅反応としては、標的核酸にプライマーをハイブリダイズさせ、そこから核酸ポリメラーゼによってポリヌクレオチド鎖を伸長させる反応であればよく、PCR、LAMP法、SATIC法、SmartAmp法などが挙げられるがこれらには限定されず、本発明のキットは幅広く核酸増幅反応に利用できる。 The nucleic acid amplification reaction may be a reaction in which a primer is hybridized to a target nucleic acid and a polynucleotide chain is extended from the primer by a nucleic acid polymerase, and examples thereof include PCR, LAMP method, SATIC method, and SmartAmp method. Without limitation, the kit of the present invention can be widely used for nucleic acid amplification reaction.

本発明の核酸増幅反応用キットでは、反応容器内に収容された核酸増幅反応用試薬において、核酸ポリメラーゼを含む第1試薬層とプライマーオリゴヌクレオチドを含む第2試薬層とが「少なくとも0℃未満では固体であるが0〜35℃の間で水溶液に溶解する物質で構成される膜」を介して分離されている(図1A)。 In the nucleic acid amplification reaction kit of the present invention, in the nucleic acid amplification reaction reagent housed in the reaction vessel, the first reagent layer containing the nucleic acid polymerase and the second reagent layer containing the primer oligonucleotide are "at least below 0 ° C." It is separated via a "film" that is a solid but is composed of a substance that dissolves in an aqueous solution between 0 and 35 ° C. (FIG. 1A).

この膜に上記物質を用いることにより、凍結保存時には、核酸ポリメラーゼとプライマーオリゴヌクレオチド等が分離された状態にあり、使用時に試薬を解凍し、温度を上げていく途中で0℃から35℃の間で当該膜が第1試薬層および第2試薬層の水溶液に溶解してそれらが混合されることで(図1A)、反応液が自動的に調製され、そこに検体(核酸含有試料)を添加し、反応容器を反応温度にセットするだけで核酸増幅反応を進行させることができる。 By using the above substance for this membrane, the nucleic acid polymerase and primer oligonucleotide are separated during cryopreservation, and the reagent is thawed at the time of use, and the temperature is between 0 ° C and 35 ° C while the temperature is being raised. When the membrane is dissolved in the aqueous solutions of the first reagent layer and the second reagent layer and mixed (FIG. 1A), the reaction solution is automatically prepared, and the sample (nucleic acid-containing sample) is added thereto. Then, the nucleic acid amplification reaction can be promoted only by setting the reaction vessel to the reaction temperature.

当該物質としては、少なくとも0℃未満では固体であるが0〜35℃(好ましくは10〜30℃)の間で水溶液に溶解する物質であればよいが、ポリメラーゼ反応に干渉しない物質が好ましく、具体的には、所定範囲(600〜8000、好ましくは1000〜6000)の分子量を有するポリエチレングリコール(例えばPEG1000またはその代替物(分子
量の異なるPEG、分岐PEGおよびそれらの混合物)、ポリビニルアルコール、デンプン・セルロース・アガロース・デキストラン・デキストリン・オリゴ糖などの分岐していてもよい糖鎖化合物およびそれらの混合物、ポリ(オリゴ)リシン・ポリ(オリゴ)グルタミン酸・コラーゲンなどの分岐していてもよいポリアミド鎖化合物およびそれらの混合物、メラミン・グアニンなどの自己組織化能を有する水溶性複素環式化合物などが挙げられる。
The substance may be a substance that is solid at least below 0 ° C. but dissolves in an aqueous solution at 0 to 35 ° C. (preferably 10 to 30 ° C.), but a substance that does not interfere with the polymerase reaction is preferable. Specifically, polyethylene glycol having a molecular weight in a predetermined range (600 to 8000, preferably 1000 to 6000) (for example, PEG1000 or an alternative thereof (PEG having a different molecular weight, branched PEG and a mixture thereof), polyvinyl alcohol, starch / cellulose). • Branched sugar chain compounds such as agarose, dextran, dextrin, oligosaccharides and mixtures thereof, branched polyamide chain compounds such as poly (oligo) lysine, poly (oligo) glutamate, collagen and Examples thereof include a mixture thereof, a water-soluble heterocyclic compound having a self-assembling ability such as melamine and guanine, and the like.

第1試薬層は核酸ポリメラーゼを含む水溶液である。核酸ポリメラーゼはDNAポリメラーゼであってもよいし、RNAポリメラーゼであってもよい。DNAポリメラーゼは目的とする反応によって任意に選択することができるが、耐熱性DNAポリメラーゼ(TaqやPfuなど)、鎖置換型DNAポリメラーゼ、逆転写酵素などが例示される。鎖置換型DNAポリメラーゼとしては、phi29 polymerase、Klenow DNA Polymerase (5'-3', 3'-5' exo minus)、Aac DNA Polymerase、Sequenase(登録商標)Version 2.0 T7 DNA Polymerase (USB社)、Bsu DNA Polymerase, Large Fragment (NEB社)などの中温性の鎖置換型DNAポリメラーゼや、Bst DNA Polymerase (Large Fragment) 、Bsm DNA Polymerase, Large Fragment (Fermentas社)、BcaBEST DNA polymerase (TakaraBio社)、Vent DNA polymerase (NEB社)、Deep Vent DNA polymerase (NEB社)、DisplaceAce (登録商標) DNA Polymerase (Epicentre社)等の耐熱性の鎖置換型DNAポリメラーゼなどが挙げられる。 The first reagent layer is an aqueous solution containing a nucleic acid polymerase. The nucleic acid polymerase may be a DNA polymerase or an RNA polymerase. The DNA polymerase can be arbitrarily selected depending on the desired reaction, and examples thereof include heat-resistant DNA polymerases (Taq, Pfu, etc.), strand-substituted DNA polymerases, reverse transcriptases, and the like. Strand-substituted DNA polymerases include phi29 polymerase, Klenow DNA Polymerase (5'-3', 3'-5' exo minus), Aac DNA Polymerase, Sequence® Version 2.0 T7 DNA Polymerase (USB), Bsu. Medium-temperature strand-replacement DNA polymerases such as DNA Polymerase, Large Fragment (NEB), Bst DNA Polymerase (Large Fragment), Bsm DNA Polymerase, Large Fragment (Fermentas), BcaBEST DNA polymerase (TakaraBio), Vent DNA Examples thereof include heat-resistant strand-replacement DNA polymerases such as polymerase (NEB), Deep Vent DNA polymerase (NEB), and DisplaceAce (registered trademark) DNA Polymerase (Epicentre).

例えば、PCRには耐熱性DNAポリメラーゼが使用でき、LAMP法やSATIC法には鎖置換型DNAポリメラーゼが使用できる。
核酸ポリメラーゼの含有量は核酸増幅反応に必要な量であれば特に制限はなく、酵素の比活性などに応じて必要量含有させればよい。核酸ポリメラーゼは2種類以上組み合わせてもよい。
第1試薬層は核酸ポリメラーゼを安定化させるためにグリセロールなどの安定化剤を含んでもよい。
For example, a thermostable DNA polymerase can be used for PCR, and a strand replacement DNA polymerase can be used for the LAMP method and the SATIC method.
The content of the nucleic acid polymerase is not particularly limited as long as it is an amount required for the nucleic acid amplification reaction, and the required amount may be contained according to the specific activity of the enzyme or the like. Two or more kinds of nucleic acid polymerases may be combined.
The first reagent layer may contain a stabilizer such as glycerol to stabilize the nucleic acid polymerase.

第2試薬層はプライマーオリゴヌクレオチドを含む水溶液である。プライマーオリゴヌクレオチドは核酸増幅反応の種類によって必要な数のプライマーオリゴヌクレオチドを使用することができる。例えば、PCRのためには標的核酸の目的部位を増幅するためのフォワードプライマーとリバースプライマーのセットであればよいが、nested PCRなどでは3種類以上のプライマーオリゴヌクレオチドを含有させることもできる。
また、LAMP法(参考文献:LAMP法の原理と応用 モダンメディア60巻、7号、2014年、p211-213)では、FIP、BIP、F3プライマー、B3プライマーの4種類でもよいし、FIP、BIP、Loop プライマーB、Loop プライマーFの4種類でもよいし、FIP、BIP、F3プライマー、B3プライマー、Loop プライマーB、Loop プライマーFの6種類でもよい。
また、SmartAmp法(参考文献:PLoS ONE, 2012, doi:10.1371/journal.pone.0030236)では、TP、FP、OP、BPの4種類でもよい。
また、SATIC法では、後述のような、第1プライマーと第2プライマーの2種類でもよい。
なお、RNAポリメラーゼ反応や逆転写反応の場合はプライマーは1種類でもよい。
The second reagent layer is an aqueous solution containing a primer oligonucleotide. As the primer oligonucleotide, the required number of primer oligonucleotides can be used depending on the type of nucleic acid amplification reaction. For example, for PCR, a set of a forward primer and a reverse primer for amplifying the target site of the target nucleic acid may be used, but in nested PCR and the like, three or more kinds of primer oligonucleotides can be contained.
In addition, in the LAMP method (reference: principles and applications of the LAMP method, Modern Media Vol. 60, No. 7, 2014, p211-213), four types of FIP, BIP, F3 primer, and B3 primer may be used, or FIP and BIP. , Loop primer B and Loop primer F may be used, or 6 types of FIP, BIP, F3 primer, B3 primer, Loop primer B and Loop primer F may be used.
Further, in the SmartAmp method (reference: PLoS ONE, 2012, doi: 10.1371 / journal.pone.0030236), four types of TP, FP, OP, and BP may be used.
Further, in the SATIC method, two types of primers, a first primer and a second primer, as described later may be used.
In the case of RNA polymerase reaction or reverse transcription reaction, one kind of primer may be used.

第2試薬層はさらに核酸基質(デオキシヌクレオシド3リン酸など)および反応緩衝剤を含んでもよい。反応緩衝剤は酵素に応じて適宜選択できる。
また、第2試薬層はさらに塩や界面活性剤、発色試薬や発光試薬などの検出試薬などを含んでもよい。
プライマー、核酸基質などの濃度は最終的な反応液の容量を考慮して適宜調整すればよい。
なお、SATIC法用プレミックスにおいて、後述のように、中間試薬層を設ける場合は、中間試薬層に核酸基質(デオキシヌクレオシド3リン酸など)および反応緩衝剤、さらには塩や界面活性剤、発色試薬や発光試薬などの検出試薬などを含有させてもよい。
The second reagent layer may further contain a nucleic acid substrate (such as deoxynucleoside triphosphate) and a reaction buffer. The reaction buffer can be appropriately selected depending on the enzyme.
Further, the second reagent layer may further contain a salt, a surfactant, a detection reagent such as a color-developing reagent or a luminescent reagent, and the like.
The concentrations of the primer, nucleic acid substrate, etc. may be appropriately adjusted in consideration of the volume of the final reaction solution.
In the SATIC method premix, when an intermediate reagent layer is provided as described later, a nucleic acid substrate (deoxynucleoside triphosphate, etc.), a reaction buffer, a salt, a surfactant, and color development are provided in the intermediate reagent layer. It may contain a detection reagent such as a reagent or a luminescent reagent.

なお、第1試薬層と第2試薬層はどちらが上層でもよいが、第1試薬層を下層とすることが好ましい。 Either the first reagent layer or the second reagent layer may be the upper layer, but it is preferable that the first reagent layer is the lower layer.

以下、SATIC法について説明する。
SATIC法は、特許文献1に開示されている一本鎖環状DNAとプライマーを用い、標的(鋳型)核酸と一本鎖環状DNAとプライマーの三者複合体を形成させ、等温(37℃)で核酸を増幅させる方法であり、好ましくは以下で説明する第1および第2の一本鎖環状DNAと第1および第2のプライマーを用いる方法を意味する。
Hereinafter, the SATIC method will be described.
The SATIC method uses a single-stranded circular DNA and a primer disclosed in Patent Document 1 to form a tripartite complex of a target (template) nucleic acid, a single-stranded circular DNA and a primer, and at an isothermal temperature (37 ° C). It is a method for amplifying nucleic acid, and preferably means a method using the first and second single-stranded circular DNAs and the first and second primers described below.

好ましいSATIC法の態様においては、
(i)標的核酸の第1の部位に相補的な10〜30塩基の配列と、
該配列の5’側に隣接した、7〜8塩基の第1プライマー結合配列と、
第2一本鎖環状DNA結合配列と、
を含む第1一本鎖環状DNAと、
(ii)標的核酸の、第1の部位の3’側に隣接した第2の部位に相補的な8〜15塩基の配列と、
該配列の3’側に隣接した、第1一本鎖環状DNAの第1プライマー結合部位に相補的な7〜8塩基の配列と、
を含む第1のオリゴヌクレオチドプライマーと、
(iii)第1一本鎖環状DNAの第2一本鎖環状DNA結合配列と同一の配列と、
該配列の5’側に隣接した、第2プライマー結合配列と、
を含む、第2一本鎖環状DNAと、
(iv)第1一本鎖環状DNAの第2一本鎖環状DNA結合配列の5’側に隣接した部位と同一の配列と、
該配列の3’側に隣接した、第2一本鎖環状DNAの第2プライマー結合配列に相補的な配列と、
を含む、第2のオリゴヌクレオチドプライマーと、
が使用され、
より好ましくは、
前記第1のオリゴヌクレオチドプライマーは、その5’末端を介して、担体と結合しており、
前記第2のオリゴヌクレオチドプライマーは、その5’末端を介して、前記第1のオリゴヌクレオチドプライマーが結合している前記担体と結合している。
In the preferred SATIC mode,
(I) A sequence of 10 to 30 bases complementary to the first site of the target nucleic acid,
The 7-8 base first primer binding sequence adjacent to the 5'side of the sequence and
The second single-stranded circular DNA binding sequence and
First single-stranded circular DNA containing
(Ii) A sequence of 8 to 15 bases complementary to the second site adjacent to the 3'side of the first site of the target nucleic acid,
A sequence of 7 to 8 bases adjacent to the 3'side of the sequence and complementary to the first primer binding site of the first single-stranded circular DNA.
A first oligonucleotide primer containing
(Iii) The same sequence as the second single-stranded circular DNA binding sequence of the first single-stranded circular DNA,
The second primer binding sequence adjacent to the 5'side of the sequence and
2nd single-stranded circular DNA, including
(Iv) With the same sequence as the site adjacent to the 5'side of the 2nd single-stranded circular DNA binding sequence of the 1st single-stranded circular DNA.
A sequence complementary to the second primer binding sequence of the second single-stranded circular DNA adjacent to the 3'side of the sequence,
With a second oligonucleotide primer, including
Is used,
More preferably
The first oligonucleotide primer is bound to the carrier via its 5'end.
The second oligonucleotide primer is bound to the carrier to which the first oligonucleotide primer is bound via its 5'end.

<第1一本鎖環状DNA>
第1一本鎖環状DNAは、標的核酸の第1の部位に相補的な10〜30塩基の配列と、
該配列の5’側に隣接した、7〜8塩基のプライマー結合配列と、
第2一本鎖環状DNA結合配列と、
を含む。
<1st single-stranded circular DNA>
The first single-stranded circular DNA contains a sequence of 10 to 30 bases complementary to the first site of the target nucleic acid.
A primer binding sequence of 7 to 8 bases adjacent to the 5'side of the sequence and a primer binding sequence of 7 to 8 bases.
The second single-stranded circular DNA binding sequence and
including.

SATIC法について、図2を参照して説明する。ただし、一本鎖環状DNAでは、時計回りに5’→3’である。また、図2では、便宜上、担体は記載していない。
第1一本鎖環状DNA20は標的核酸21の第1の部位211に相補的な配列201と、その5’側に連結したプライマー結合配列202と、第2一本鎖環状DNA結合配列203を含む。
配列201の長さは、通常、10〜30塩基であり、好ましくは15〜25塩基であり、GC含量は好ましくは30〜70%である。配列202の長さは7塩基または8塩基であり、配列は特に制限されないが、GC含量は好ましくは30〜70%である。第1一本鎖環状DNA20全体の長さは、好ましくは35〜100塩基である。
The SATIC method will be described with reference to FIG. However, in the case of single-stranded circular DNA, it is 5'→ 3'clockwise. Further, in FIG. 2, the carrier is not shown for convenience.
The first single-stranded circular DNA 20 contains a sequence 201 complementary to the first site 211 of the target nucleic acid 21, a primer-binding sequence 202 linked to the 5'side thereof, and a second single-stranded circular DNA-binding sequence 203. ..
The length of sequence 201 is usually 10 to 30 bases, preferably 15 to 25 bases, and the GC content is preferably 30 to 70%. The length of the sequence 202 is 7 or 8 bases, and the sequence is not particularly limited, but the GC content is preferably 30 to 70%. The total length of the first single-stranded circular DNA 20 is preferably 35 to 100 bases.

第1一本鎖環状DNA20は、一本鎖DNA(ssDNA)を環状化することによって得ることができる。一本鎖DNAの環状化は、任意の手段によって行うことができるが、例えば、CircLigase(登録商標)、CircLigase II(登録商標)、ssDNA Ligase(Epicentre社)、ThermoPhage ligase(登録商標) single-stranded DNA(Prokzyme社)を用いて行うことができる。 The first single-stranded circular DNA 20 can be obtained by circularizing the single-stranded DNA (ssDNA). Circulation of single-stranded DNA can be performed by any means, for example, CircLigase®, CircLigase II®, ssDNA Ligase (Epicentre), ThermoPhage ligase® single-stranded. It can be performed using DNA (Prokzyme).

<第1オリゴヌクレオチドプライマー>
第1オリゴヌクレオチドプライマー22は、標的核酸21の、第1の部位211の3’側に隣接した第2の部位212に相補的な8〜15塩基の配列221と、その3’側に連結された、第1一本鎖環状DNA20のプライマー結合部位202に相補的な7〜8塩基の配列222と、を含む。
<First oligonucleotide primer>
The first oligonucleotide primer 22 is linked to the sequence 221 of 8 to 15 bases complementary to the second site 212 adjacent to the 3'side of the first site 211 and the 3'side thereof of the target nucleic acid 21. It also contains a 7-8 base sequence 222 complementary to the primer binding site 202 of the first single-stranded circular DNA 20.

第1のオリゴヌクレオチドプライマー22は、その5’末端を介して、担体と結合している。
第1のオリゴヌクレオチドプライマー22の5’末端として、例えば、ビオチン、アミノ基、アルデヒド基、又はSH基で修飾されたものなどが挙げられる。担体としては、これらのそれぞれと結合できる担体が挙げられ、例えば、アビジン(その誘導体、すなわち、例えば、ストレプトアビジン、ニュートラビジンなどを含む。)が固定されている担体、また、アミノ基、アルデヒド基、エポキシ基などを有するシランカップリング剤で表面処理された担体などが挙げられる。固定化は常法に従えばよい。
The first oligonucleotide primer 22 is attached to the carrier via its 5'end.
Examples of the 5'end of the first oligonucleotide primer 22 include those modified with a biotin, an amino group, an aldehyde group, or an SH group. Examples of the carrier include a carrier capable of binding to each of these, and examples thereof include a carrier on which avidin (including a derivative thereof, that is, for example, streptavidin, neutravidin, etc.) is immobilized, and an amino group and an aldehyde group. , A carrier surface-treated with a silane coupling agent having an epoxy group or the like. Immobilization may follow a conventional method.

担体は、第1のオリゴヌクレオチドプライマー22と後述する第2オリゴヌクレオチドプライマー25とを近傍に固定できるものが好ましい。両者が近傍に存在することで、第1オリゴヌクレオチドプライマー22から第1増幅産物23が増幅される段階と、第2オリゴヌクレオチドプライマー25から第2増幅産物26が増幅される段階とが、溶液中に遊離の状態にある2種類のプライマーを用いた場合と比較して、効率的に行われ、結果として検出感度の著しい向上が達せられるからである。 The carrier preferably has a carrier capable of fixing the first oligonucleotide primer 22 and the second oligonucleotide primer 25, which will be described later, in the vicinity thereof. The presence of both in the vicinity allows the first oligonucleotide primer 22 to amplify the first amplification product 23 and the second oligonucleotide primer 25 to amplify the second amplification product 26 in the solution. This is because it is performed more efficiently than the case where two kinds of primers in a free state are used, and as a result, a significant improvement in detection sensitivity can be achieved.

好ましい担体として、例えばビーズや、センサー等で用いる基板のような平面担体が挙げられる。ビーズとは、粒子状の不溶性担体であり、その平均粒径は例えば10 nm〜100 μmであり、好ましくは30nm〜10μmであり、より好ましくは30nm〜1μm、さらに好ましくは30nm〜500nmである。ビーズの材質は特に限定されない。例えば、磁性体(フェライトやマグネタイトなどの酸化鉄、酸化クロム、コバルトなどの磁性材料)、シリカ、アガロース、セファロースなどが挙げられる。磁性体ビーズは、「磁気ビーズ」と称されることがある。また、金コロイドなどの金属コロイド粒子も使用できる。 Preferred carriers include, for example, beads and flat carriers such as substrates used in sensors and the like. The beads are particulate insoluble carriers having an average particle size of, for example, 10 nm to 100 μm, preferably 30 nm to 10 μm, more preferably 30 nm to 1 μm, and further preferably 30 nm to 500 nm. The material of the beads is not particularly limited. Examples thereof include magnetic materials (magnetic materials such as iron oxide such as ferrite and magnetite, chromium oxide and cobalt), silica, agarose and sepharose. Magnetic beads are sometimes referred to as "magnetic beads". Further, metal colloid particles such as gold colloid can also be used.

<第2一本鎖環状DNA>
第2一本鎖環状DNA24は、第1一本鎖環状DNA20の第2一本鎖環状DNA結合配列203と同一の配列241と、
該配列の5’側に隣接した、第2プライマー結合配列242と、
を含む。
配列203の長さは、通常、10〜30塩基であり、好ましくは15〜25塩基であり、GC含量は好ましくは30〜70%である。配列242の長さは7塩基または8塩基であり、配列は特に制限されないが、GC含量は好ましくは30〜70%である。配列242の長さは7塩基または8塩基であり、配列は特に制限されないが、GC含量は好ましくは30〜70%である。第2一本鎖環状DNA24全体の長さは、好ましくは35〜100塩基である。第2一本鎖環状DNA24は上述した方法で、一本鎖DNA(ssDNA)を環状化することによって得ることができる。
<Second single-stranded circular DNA>
The second single-stranded circular DNA 24 has the same sequence 241 as the second single-stranded circular DNA binding sequence 203 of the first single-stranded circular DNA 20.
The second primer binding sequence 242 adjacent to the 5'side of the sequence and
including.
The length of sequence 203 is usually 10 to 30 bases, preferably 15 to 25 bases, and the GC content is preferably 30 to 70%. The length of the sequence 242 is 7 or 8 bases, and the sequence is not particularly limited, but the GC content is preferably 30 to 70%. The length of the sequence 242 is 7 or 8 bases, and the sequence is not particularly limited, but the GC content is preferably 30 to 70%. The total length of the second single-stranded circular DNA 24 is preferably 35 to 100 bases. The second single-stranded circular DNA 24 can be obtained by circularizing the single-stranded DNA (ssDNA) by the method described above.

第2一本鎖環状DNA24は、検出用試薬結合配列に相補的な配列を含むことが好ましい。該検出用試薬結合配列としては、例えばグアニン四重鎖形成配列が挙げられる。
グアニン四重鎖形成配列としては、Nat Rev Drug Discov. 2011 Apr; 10(4): 261-275.に記載されたような配列が挙げられ、G31-1031-1031-103で表されるが、具体的には、特許文献1に記載の配列などが例示される。よって、グアニン四重鎖形成配列に相補的な配列243としては、C31-1031-1031-103が例示される。すなわち、連続する3つのCが、1〜10個(好ましくは1〜5個)の任意の塩基(N=A,T,GまたはC)からなる配列をスペーサーとして、4回繰り返される配列である。
The second single-stranded circular DNA 24 preferably contains a sequence complementary to the detection reagent binding sequence. Examples of the detection reagent binding sequence include a guanine quadruple chain forming sequence.
Examples of the guanine quadruple chain forming sequence include sequences as described in Nat Rev Drug Discov. 2011 Apr; 10 (4): 261-275., G 3 N 1-10 G 3 N 1-10 G. It is represented by 3 N 1-10 G 3 , and specifically, the sequence described in Patent Document 1 and the like are exemplified. Therefore, as the sequence 243 complementary to the guanine quadruple chain forming sequence, C 3 N 1-10 C 3 N 1-10 C 3 N 1-10 C 3 is exemplified. That is, it is a sequence in which three consecutive Cs are repeated four times with a sequence consisting of 1 to 10 (preferably 1 to 5) arbitrary bases (N = A, T, G or C) as a spacer. ..

なお、図2では、第2一本鎖環状DNA24がグアニン四重鎖形成配列に相補的な配列243を含む場合について説明したが、第2一本鎖環状DNA24はこのほかにも、例えば、検出試薬結合配列をアプタマー配列もしくは分子ビーコン(FRETを生じさせる蛍光基(ドナー)と消光基(アクセプター)を有するヘアピン状のオリゴヌクレオチド)結合配列とし、検出試薬として、アプタマー結合性発色分子もしくは分子ビーコンを用いて検出することも可能である(ChemBioChem 2007, 8, 1795-1803;J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7430-7433)。 In addition, in FIG. 2, the case where the second single-stranded circular DNA 24 contains a sequence 243 complementary to the guanine quadruplex forming sequence has been described, but the second single-stranded circular DNA 24 may be detected, for example, in addition to this. The aptamer-binding sequence is an aptamer sequence or a molecular beacon (a hairpin-like oligonucleotide having a fluorescent group (donor) and a quenching group (acceptor) that causes FRET), and an aptamer-binding color-developing molecule or molecular beacon is used as a detection reagent. It can also be detected using (ChemBioChem 2007, 8, 1795-1803; J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7430-7433).

<第2オリゴヌクレオチドプライマー>
第2オリゴヌクレオチドプライマー25は、第1一本鎖環状DNA20の第2一本鎖環状DNA結合配列203の5’側に隣接した部位204と同一の配列251(好ましくは8〜15塩基の配列)と、
該配列の3’側に隣接した、第2一本鎖環状DNA24の第2プライマー結合配列242に相補的な配列252(好ましくは7〜8塩基の配列)と、
を含む。
<Second oligonucleotide primer>
The second oligonucleotide primer 25 has the same sequence 251 as the site 204 adjacent to the 5'side of the second single-stranded circular DNA binding sequence 203 of the first single-stranded circular DNA 20 (preferably a sequence of 8 to 15 bases). When,
A sequence 252 (preferably a sequence of 7 to 8 bases) complementary to the second primer binding sequence 242 of the second single-stranded circular DNA 24 adjacent to the 3'side of the sequence.
including.

第2のオリゴヌクレオチドプライマー25は、その5’末端を介して、第1のオリゴヌクレオチドプライマー22が結合している前記担体と結合している。
すなわち、第1のオリゴヌクレオチドプライマー22は、その5’末端がビオチンで修飾されており、該ビオチンを介して、アビジンが固定されている担体と結合しており、第2のオリゴヌクレオチドプライマー25は、その5’末端がビオチンで修飾されており、該ビオチンを介して、第1のオリゴヌクレオチドプライマー22が結合している前記担体と結合していることが好ましい。
The second oligonucleotide primer 25 is bound to the carrier to which the first oligonucleotide primer 22 is bound via its 5'end.
That is, the 5'end of the first oligonucleotide primer 22 is modified with biotin, and the second oligonucleotide primer 25 is bound to a carrier on which avidin is immobilized via the biotin. , The 5'end thereof is modified with biotin, and it is preferable that the 5'end is bound to the carrier to which the first oligonucleotide primer 22 is bound via the biotin.

担体に固定化された、第1オリゴヌクレオチドプライマー22と第2オリゴヌクレオチドプライマー25の量比は、モル比で、好ましくは1:10〜1:100であり、より好ましくは1:10〜1:30であり、さらに好ましくは1:10〜1:25である。 The quantitative ratio of the first oligonucleotide primer 22 and the second oligonucleotide primer 25 immobilized on the carrier is a molar ratio, preferably 1:10 to 1: 100, and more preferably 1:10 to 1: 1. It is 30, more preferably 1:10 to 1:25.

増幅反応時(使用時)の第1オリゴヌクレオチドプライマー22の濃度は、モル比で、好ましくは0.0025 pmol/μL以上、より好ましくは0.005 pmol/μL以上であり、一方で、好ましくは0.04 pmol/μL以下、より好ましくは0.02 pmol/μL以下である。
また、増幅反応時(使用時)の第2オリゴヌクレオチドプライマー25の濃度は、モル比で、好ましくは0.0125 pmol/μL以上、より好ましくは0.025 pmol/μL以上であり、一方で、0.8 pmol/μL以下、より好ましくは0.4 pmol/μL以下である。
The concentration of the first oligonucleotide primer 22 during the amplification reaction (during use) is preferably 0.0025 pmol / μL or more, more preferably 0.005 pmol / μL or more, and preferably 0.04 pmol / μL or more in terms of molar ratio. Below, it is more preferably 0.02 pmol / μL or less.
The concentration of the second oligonucleotide primer 25 during the amplification reaction (during use) is preferably 0.0125 pmol / μL or more, more preferably 0.025 pmol / μL or more in terms of molar ratio, while 0.8 pmol / μL. Below, it is more preferably 0.4 pmol / μL or less.

増幅反応時(使用時)の第1一本鎖環状DNA20と第2一本鎖環状DNA24の量比は、モル比で、好ましくは1:2〜1:1000、より好ましくは1:3〜1:500、さらに好ましくは1:4〜1:400である。
また、増幅反応時(使用時)の第1一本鎖環状DNA20の濃度は、下限が例えば0.1nM以上、1nM以上、10nM以上、50nM以上であり、一方で、上限が例えば500nM以下、200nM以下である。
また、増幅反応時(使用時)の第2一本鎖環状DNA24の濃度は、下限が例えば20nM以上、40nM以上、100nM以上、200nM以上であり、一方で、上限が例えば1000nM以下、500nM以下である。
The amount ratio of the first single-stranded circular DNA 20 to the second single-stranded circular DNA 24 during the amplification reaction (during use) is a molar ratio, preferably 1: 2 to 1: 1000, more preferably 1: 3 to 1. : 500, more preferably 1: 4 to 1: 400.
The lower limit of the concentration of the first single-stranded circular DNA 20 during the amplification reaction (during use) is, for example, 0.1 nM or more, 1 nM or more, 10 nM or more, 50 nM or more, while the upper limit is, for example, 500 nM or less, 200 nM or less. Is.
The lower limit of the concentration of the second single-stranded circular DNA 24 during the amplification reaction (during use) is, for example, 20 nM or more, 40 nM or more, 100 nM or more, 200 nM or more, while the upper limit is, for example, 1000 nM or less, 500 nM or less. be.

<増幅方法>
図2に示されるように、まず、標的核酸21に第1一本鎖環状DNA20およびプライマー22をハイブリダイズさせて三者の複合体を形成させた後、ローリングサークル増幅(RCA)法によって標的核酸21に基づく核酸増幅反応を行う。
<Amplification method>
As shown in FIG. 2, first, the target nucleic acid 21 is hybridized with the first single-stranded circular DNA 20 and the primer 22 to form a complex of the three, and then the target nucleic acid is subjected to the rolling circle amplification (RCA) method. A nucleic acid amplification reaction based on 21 is performed.

ハイブリダイゼーションの条件は、当業者であれば、一本鎖環状DNA20と標的核酸21とプライマーの組み合わせを検討し、適宜設定できる。 Those skilled in the art can examine the combination of the single-stranded circular DNA 20, the target nucleic acid 21, and the primer and appropriately set the hybridization conditions.

RCA法はLizardi et al., Nature Genet. 19: 225-232 (1998);米国特許第5,854,033号及び同第6,143,495号;PCT出願WO97/19193などに記載されている。RCA法は、例えば、上述したようなphi29 DNA polymeraseなどの鎖置換型DNAポリメラーゼを用いることで行うことができる。 The RCA method is described in Lizardi et al., Nature Genet. 19: 225-232 (1998); US Pat. Nos. 5,854,033 and 6,143,495; PCT application WO 97/19193, etc. .. The RCA method can be carried out by using, for example, a strand-substituted DNA polymerase such as phi29 DNA polymerase as described above.

RCAによるDNAの伸長反応は、例えば、25℃〜65℃の範囲の一定の温度において実施される。反応温度は、酵素の至適温度とプライマー鎖長に基づく変性温度(プライマーがDNAに結合(アニール)/解離する温度帯)に基づいて通常の手順により適宜設定される。さらに、一定の比較的低温においても実施される。例えば、鎖置換型DNA合成酵素としてphi29DNAポリメラーゼを使用する場合は、好ましくは25℃〜42℃、より好ましくは約30〜37℃で反応する。 The DNA elongation reaction by RCA is carried out, for example, at a constant temperature in the range of 25 ° C to 65 ° C. The reaction temperature is appropriately set by a usual procedure based on the optimum temperature of the enzyme and the denaturation temperature based on the primer chain length (the temperature range in which the primer binds (anneals) / dissociates to DNA). Furthermore, it is also carried out at a constant relatively low temperature. For example, when phi29 DNA polymerase is used as a strand-substituted DNA synthase, the reaction is preferably at 25 ° C to 42 ° C, more preferably at about 30 to 37 ° C.

RCAによって、標的核酸21依存的に、プライマー22から第1一本鎖環状DNA20に沿って第1増幅産物23が増幅される。 RCA amplifies the first amplification product 23 from primer 22 along the first single-stranded circular DNA 20 in a manner dependent on the target nucleic acid 21.

増幅産物23は、第1一本鎖環状DNA20の第2一本鎖環状DNA結合配列203に相補的な配列233を含むため、この配列203と同一の配列241を含む第2一本鎖環状DNA24は、第1増幅産物23の配列233に、配列241を介してハイブリダイズする。
このようにしてできた、第1増幅産物23と、第2一本鎖環状DNA24の複合体に、第2オリゴヌクレオチドプライマー25がハイブリダイズして三者の複合体ができる。
Since the amplification product 23 contains the sequence 233 complementary to the second single-stranded circular DNA binding sequence 203 of the first single-stranded circular DNA 20, the second single-stranded circular DNA 24 containing the same sequence 241 as this sequence 203. Hybridizes to sequence 233 of the first amplification product 23 via sequence 241.
The second oligonucleotide primer 25 hybridizes to the complex of the first amplification product 23 and the second single-stranded circular DNA 24 thus formed to form a tripartite complex.

すなわち、第2オリゴヌクレオチドプライマー25は、第1一本鎖環状DNA20の第2一本鎖環状DNA結合配列203の5’側に隣接した部位204と同一の配列251を有するので、第1増幅産物23の、第1一本鎖環状DNA20の部位204に相補的な領域234に、配列251を介してハイブリダイズする。 That is, since the second oligonucleotide primer 25 has the same sequence 251 as the site 204 adjacent to the 5'side of the second single-stranded circular DNA-binding sequence 203 of the first single-stranded circular DNA 20, the first amplification product. It hybridizes to region 234 complementary to site 204 of the first single-stranded circular DNA 20 of 23 via sequence 251.

また、第2オリゴヌクレオチドプライマー25は、配列251の3’側に、第2一本鎖環状DNA24の第2プライマー結合配列242に相補的な配列252を有するので、第2一本鎖環状DNA24にも配列252を介してハイブリダイズする。 Further, since the second oligonucleotide primer 25 has a sequence 252 complementary to the second primer binding sequence 242 of the second single-stranded circular DNA 24 on the 3'side of the sequence 251, the second single-stranded circular DNA 24 has a sequence 252. Also hybridizes via sequence 252.

この第1増幅産物23と、第2一本鎖環状DNA24と、第2オリゴヌクレオチドプライマー25との三者複合体から、RCAにより、第2増幅産物26が増幅される。第2増幅産物26は、例えばグアニン四重鎖を含む配列261を含んでおり、グアニン四重鎖検出試薬262によって検出される。第1増幅産物23に含まれる領域231のそれぞれに第2一本鎖環状DNA24がハイブリダイズしてRCA反応が起こる。 The second amplification product 26 is amplified by RCA from the tripartite complex of the first amplification product 23, the second single-stranded circular DNA 24, and the second oligonucleotide primer 25. The second amplification product 26 contains, for example, sequence 261 containing a guanine quadruple chain and is detected by the guanine quadruple chain detection reagent 262. The second single-stranded circular DNA 24 hybridizes to each of the regions 231 contained in the first amplification product 23, and an RCA reaction occurs.

第1オリゴヌクレオチドプライマー22と第2オリゴヌクレオチドプライマー25が同一担体上に固定化されることにより、第1オリゴヌクレオチドプライマー22から第1増幅
産物23が増幅される段階と、第2オリゴヌクレオチドプライマー25から第2増幅産物26が増幅される段階とが、近傍で行われるため、検出感度の著しい向上が達せられる。
By immobilizing the first oligonucleotide primer 22 and the second oligonucleotide primer 25 on the same carrier, the first oligonucleotide primer 22 amplifies the first amplification product 23, and the second oligonucleotide primer 25. Since the step of amplifying the second amplification product 26 is performed in the vicinity, a significant improvement in detection sensitivity can be achieved.

第2一本鎖環状DNA24が検出用試薬結合配列に相補的な配列を含むことにより、RCAによって得られる第2増幅産物26には検出用試薬結合配列が含まれる。該検出用試薬結合配列がグアニン四重鎖形成配列等である場合には、RCAによって得られる増幅産物は、グアニン四重鎖結合試薬を用いて検出することができる。グアニン四重鎖結合試薬としては、特許文献1に開示されたチオフラビンT(ThT)またはその誘導体などが挙げられる。 Since the second single-stranded circular DNA 24 contains a sequence complementary to the detection reagent binding sequence, the second amplification product 26 obtained by RCA contains the detection reagent binding sequence. When the detection reagent binding sequence is a guanine quadruple chain forming sequence or the like, the amplification product obtained by RCA can be detected using a guanine quadruple chain binding reagent. Examples of the guanine quadruplex binding reagent include thioflavin T (ThT) disclosed in Patent Document 1 or a derivative thereof.

また、以下のPEG鎖を含むThT誘導体(ThT-PEG)を使用することもできる。
ここで、R5はアミノ基、水酸基、アルキル基、またはカルボキシル基であり、nは4〜50の整数であり、好ましくは5〜20の整数であり、より好ましくは8〜15の整数であり、特に好ましくは11である。ThT-PEGとしては、R5がアミノ基の化合物がより好ましい。

Figure 2021193929
Further, a ThT derivative (ThT-PEG) containing the following PEG chain can also be used.
Here, R 5 is an amino group, a hydroxyl group, an alkyl group, or a carboxyl group, and n is an integer of 4 to 50, preferably an integer of 5 to 20, and more preferably an integer of 8 to 15. , Particularly preferably 11. As ThT-PEG, a compound having an amino group of R 5 is more preferable.
Figure 2021193929

以下のThTがPEG鎖で連結されたThT誘導体(ThT-PEG-ThT)を使用することもできる。
ここで、nは4〜50の整数であり、好ましくは5〜20の整数であり、より好ましくは8〜15の整数であり、特に好ましくは11である。また、ThT-PEG-ThTのPEG鎖はスペルミンリンカーで置換されてもよい。

Figure 2021193929
A ThT derivative (ThT-PEG-ThT) in which the following ThTs are linked by a PEG chain can also be used.
Here, n is an integer of 4 to 50, preferably an integer of 5 to 20, more preferably an integer of 8 to 15, and particularly preferably 11. Further, the PEG chain of ThT-PEG-ThT may be replaced with a spermine linker.
Figure 2021193929

検出は、例えば、ThT誘導体と、RCA産物を含む試料を接触させ、グアニン四重鎖構造に結合したThT誘導体を、ThT誘導体が発する蛍光に基づいて検出することにより、被検DNA中のグアニン四重鎖構造を検出することができる。ThT誘導体はあらかじめ反応液に添加されていることが好ましい。 For detection, for example, a ThT derivative is brought into contact with a sample containing an RCA product, and the ThT derivative bound to the guanine quadruplex structure is detected based on the fluorescence emitted by the ThT derivative. The heavy chain structure can be detected. The ThT derivative is preferably added to the reaction solution in advance.

なお、グアニン四重鎖結合試薬としてThT-PEGやThT-PEG-ThTを使用する場合には、RCA産物にThT-PEGまたはThT-PEG-ThTが結合すると特異的な凝集が起こるため、その凝集を目視で観察することによって蛍光検出装置を用いなくとも簡便にRCA増幅の有無を確認できる。なお、ThT-PEGとThT-PEG-ThTを同時に使用してもよい。ThT-PEGまたはThT-PEG-ThTの濃度は例えば、5〜50μM、好ましくは5〜20μMである。 When ThT-PEG or ThT-PEG-ThT is used as the guanine quadruplex binding reagent, specific aggregation occurs when ThT-PEG or ThT-PEG-ThT binds to the RCA product. By visually observing, the presence or absence of RCA amplification can be easily confirmed without using a fluorescence detection device. In addition, ThT-PEG and ThT-PEG-ThT may be used at the same time. The concentration of ThT-PEG or ThT-PEG-ThT is, for example, 5 to 50 μM, preferably 5 to 20 μM.

SATIC法用の試薬プレミックスは、第1試薬層にphi29 DNA polymeraseなどの核酸ポリメラーゼが含まれ、第2試薬層にそれ以外の試薬、すなわち、第1および第2のプライマー、第1および第2の環状DNAさらにはdNTPや緩衝剤や検出試薬(ThT-PEGなど)が含まれてもよいが、第2試薬層が第1プライマーと第2プライマーを含むとき、第1および第2の環状DNAさらにはdNTPや緩衝剤や検出試薬(ThT-PEGなど)を含む中間試薬層を第1試薬層と第2試薬層の間に、それぞれ前記PEGなどの少なくとも0℃未満では固体であるが0〜35℃の間で水溶液に溶解する物質で構成される膜で隔離して設けてもよい(図1B)。そして、第2試薬層に含まれる第1プライマーと第2プライマーは同一の担体に固定化されていてもよい。 In the reagent premix for the SATIC method, the first reagent layer contains a nucleic acid polymerase such as phi29 DNA polymerase, and the second reagent layer contains other reagents, that is, the first and second primers, the first and the second. Circular DNA Further may contain dNTPs, buffers and detection reagents (such as ThT-PEG), but when the second reagent layer contains the first and second primers, the first and second circular DNAs. Furthermore, an intermediate reagent layer containing dNTP, a buffer, and a detection reagent (ThT-PEG, etc.) is placed between the first reagent layer and the second reagent layer, and each of them is solid at least below 0 ° C. such as PEG. It may be provided separated by a membrane composed of a substance that dissolves in an aqueous solution at 35 ° C. (FIG. 1B). Then, the first primer and the second primer contained in the second reagent layer may be immobilized on the same carrier.

<核酸増幅方法>
本発明の核酸増幅反応用キットを使用して核酸増幅反応を行うには、核酸増幅反応用キットを温度制御装置に配置する工程と、核酸含有試料を反応容器内に添加する工程を行えばよい。
温度制御装置に配置する工程と、核酸含有試料を反応容器内に添加する工程はいずれを先に行ってもよい。
温度制御装置としては、PCRの場合はサーマルサイクラーが挙げられ、LAMP法やSATIC法などの等温増幅法の場合は恒温装置(槽)が挙げられる。
<Nucleic acid amplification method>
In order to carry out a nucleic acid amplification reaction using the nucleic acid amplification reaction kit of the present invention, a step of arranging the nucleic acid amplification reaction kit in a temperature control device and a step of adding a nucleic acid-containing sample into a reaction vessel may be performed. ..
Either the step of arranging the sample in the temperature control device or the step of adding the nucleic acid-containing sample into the reaction vessel may be performed first.
Examples of the temperature control device include a thermal cycler in the case of PCR, and a constant temperature device (tank) in the case of an isothermal amplification method such as the LAMP method and the SATIC method.

<核酸増幅反応用キットの製造方法>
本発明の核酸増幅反応用キットは、核酸増幅反応容器に核酸ポリメラーゼを含む液体(水溶液)を添加して第1試薬層を形成する工程、
第1試薬層上に0℃未満では固体であり0〜35℃で水溶液に溶解する物質で構成される膜を積層する工程、
0℃未満の温度下で、すなわち、前記膜が溶解しない状態で、前記物質の膜上にプライマーオリゴヌクレオチド等を含む液体(水溶液)を添加して第2試薬層を形成する工程、により製造することができる。
なお、第1試薬層が上層に配置される場合は、第2試薬層を先に形成し、その上に、膜を積層し、さらに第2試薬層を形成してもよい。
<Manufacturing method of nucleic acid amplification reaction kit>
The kit for nucleic acid amplification reaction of the present invention is a step of adding a liquid (aqueous solution) containing nucleic acid polymerase to a nucleic acid amplification reaction vessel to form a first reagent layer.
A step of laminating a film composed of a substance that is solid at less than 0 ° C. and dissolves in an aqueous solution at 0 to 35 ° C. on the first reagent layer.
It is produced by a step of adding a liquid (aqueous solution) containing a primer oligonucleotide or the like onto the membrane of the substance to form a second reagent layer at a temperature of less than 0 ° C., that is, in a state where the membrane is not dissolved. be able to.
When the first reagent layer is arranged on the upper layer, the second reagent layer may be formed first, and a film may be laminated on the second reagent layer to further form the second reagent layer.

反応容器としては、エッペンドルフチューブのような反応チューブ(マイクロチューブ)でもよいし、マルチウェルプレートのような容器でもよい。 The reaction vessel may be a reaction tube (microtube) such as an Eppendorf tube, or a vessel such as a multi-well plate.

第1試薬層の上に、0℃未満では固体であり0〜35℃で水溶液に溶解する物質で構成される膜を積層するには、当該物質を適当な溶媒に溶解し、溶解液を第1試薬層の上に積層し、真空乾燥などにより、溶媒を揮発させる方法が挙げられる。溶媒は物質の種類によって適宜選択できるが、有機溶媒が好ましい。積層法は特に制限されないが、薄膜を形成するためにはスプレー法が好ましい。当該物質の濃度は、膜が溶解したときに、核酸増幅反応系の終濃度として3〜20w/v%となるような濃度が好ましく、5〜12w/v%となるような濃度がより好ましい。 To laminate a film composed of a substance that is solid at less than 0 ° C and dissolves in an aqueous solution at 0 to 35 ° C on the first reagent layer, dissolve the substance in an appropriate solvent and add the solution to the first reagent layer. (1) A method of laminating on a reagent layer and volatilizing the solvent by vacuum drying or the like can be mentioned. The solvent can be appropriately selected depending on the type of the substance, but an organic solvent is preferable. The laminating method is not particularly limited, but the spray method is preferable for forming a thin film. The concentration of the substance is preferably 3 to 20 w / v% as the final concentration of the nucleic acid amplification reaction system when the membrane is dissolved, and more preferably 5 to 12 w / v%.

その後、当該膜が水に溶解しない温度、好ましくは0℃未満(例えば、氷上)に反応容器を置き、膜上に、プライマーオリゴヌクレオチド等を含む水溶液を添加することで第2試薬層を形成することができる。 Then, the reaction vessel is placed at a temperature at which the membrane does not dissolve in water, preferably less than 0 ° C. (for example, on ice), and an aqueous solution containing a primer oligonucleotide or the like is added onto the membrane to form a second reagent layer. be able to.

そして、得られた多層化プレミックス試薬を含む核酸増幅反応キットを膜が溶解しない程度の低温、好ましくは0℃未満(例えば、−10〜−30℃)に凍結した状態で使用時まで保存することができる。 Then, the nucleic acid amplification reaction kit containing the obtained multi-layered premix reagent is stored in a frozen state at a low temperature such that the membrane does not dissolve, preferably less than 0 ° C (for example, -10 to -30 ° C) until use. be able to.

なお、SATIC法用に、核酸ポリメラーゼを含む第1試薬層と、第1および第2プライマーを含む第2試薬層と、これらの間に位置し、第1試薬層および第2試薬層のそれぞれと上記物質の膜を介して配置された、ポリヌクレオチドプライマー等を含む中間試薬層を含む多層化プレミックス試薬を製造する場合は、以下のような工程を行うことで製造することができる。 For the SATIC method, the first reagent layer containing the nucleic acid polymerase, the second reagent layer containing the first and second primers, and the first reagent layer and the second reagent layer located between them, respectively. In the case of producing a multi-layered premix reagent containing an intermediate reagent layer containing a polynucleotide primer or the like, which is arranged via a membrane of the above substance, it can be produced by performing the following steps.

核酸増幅反応容器に核酸ポリメラーゼを含む液体を添加して第1試薬層を形成する工程、第1試薬層上に0℃未満では固体であるが0〜35℃の間で水溶液に溶解する物質で構成される膜を積層する工程、
0℃未満の温度下で、当該膜上に第1一本鎖環状DNAおよび第2一本鎖環状DNAを含む液体を添加して中間試薬層を形成する工程、
0℃未満の温度下で、中間試薬層上に0℃未満では固体であるが0〜35℃の間で水溶液に溶解する物質で構成される膜を積層する工程、ならびに
0℃未満の温度下で、当該膜上に第1プライマーおよび第2プライマーを含む液体を添加して第2試薬層を形成する工程。
A step of adding a liquid containing a nucleic acid polymerase to a nucleic acid amplification reaction vessel to form a first reagent layer. A substance that is solid at less than 0 ° C but dissolves in an aqueous solution at 0 to 35 ° C on the first reagent layer. The process of laminating the constituent films,
A step of adding a liquid containing a first single-stranded circular DNA and a second single-stranded circular DNA onto the membrane at a temperature of less than 0 ° C. to form an intermediate reagent layer.
A step of laminating a film composed of a substance that is solid at less than 0 ° C but soluble in an aqueous solution between 0 and 35 ° C on an intermediate reagent layer at a temperature of less than 0 ° C, and at a temperature of less than 0 ° C. A step of adding a liquid containing the first primer and the second primer onto the film to form a second reagent layer.

それぞれの膜を積層する工程は、上述したのと同様にすることができる。
また、中間試薬層や第2試薬層の積層方法も上記で述べたのと同様にすることができる。なお、第1プライマーおよび第2プライマーが担体に固定化されているときは、当該担体を含む懸濁液を積層すればよい。
The step of laminating each film can be the same as described above.
Further, the method of laminating the intermediate reagent layer and the second reagent layer can be the same as described above. When the first primer and the second primer are immobilized on the carrier, the suspension containing the carrier may be laminated.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例の態様には限
定されない。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to the following embodiments.

実施例1. 多層化プレミックスの作製と検証(SATIC法)
1-1) プライマー固定化ナノ粒子の調製
a) ビオチン化プライマーの調製
ビオチン化プライマー(P1-1(ターゲット領域1に対応))とビオチン化プライマー(P2)を1×φ29 DNA polymerase reaction bufferに溶解させ、P1(1μM)、P2(20μM)のP1・P2混合溶液を調製した。
b) ナノ粒子の使用前の準備・洗浄
FGビーズ(FG beads streptavidin)をよくボルテックスし、均一な粒子になるまで撹拌し、40μLすくいとり、1.5 mLのエッペンドルフ社製チューブに入れた。
磁気ラック(磁石のついたチューブたて)にチューブをセットして、磁気ビーズと上清を分離した(5 分)。上清を抜き取り、1×φ29 DNA polymerase reaction bufferを40μL加えてピペッティングした。
上記操作をさらに2回行った。
c) ナノ粒子にプライマーを固定化・洗浄
磁気ラック(磁石のついたチューブたて)にチューブをセットして、磁気ビーズと上清を分離した(5 分)。上清を抜きとった。
洗浄したFGビーズに上記P1・P2混合溶液4μLを加えた。
25°C、30分間インキュベーションした。その際、5分おきにボルテックスを行った。
磁気ラック(磁石のついたチューブたて)にチューブをセットして、磁気ビーズと上清を分離した(5 分)。上清を抜き取り、1×φ29 DNA polymerase reaction bufferを40μL加えてピペッティングした。
上記操作をさらに2回行った。
磁気ラック(磁石のついたチューブたて)にチューブをセットして、磁気ビーズと上清を分離した(5 分)。上清を抜き取り、水を40μL加えてピペッティングした。
上記操作をさらに2回行った。これを使用するまで冷蔵保存した。
プレミックスの作製時に磁気ラック(磁石のついたチューブたて)にチューブをセットして、磁気ビーズと上清を分離した(5 分)。上清を抜き取った。その後、加熱溶解したPEG1000 20μLと10μg/μL BSA 20μLを加えた(液2)。
Example 1. Preparation and verification of multi-layered premix (SATIC method)
1-1) Preparation of primer-immobilized nanoparticles
a) (corresponding to P 1 -1 (target area 1) Preparation of biotinylated primers biotinylated primer) with biotinylated primer (P 2) was dissolved in 1 × φ29 DNA polymerase reaction buffer, P 1 (1μM), P 2 (20 μM) P 1 and P 2 mixed solution was prepared.
b) Preparation and cleaning of nanoparticles before use
FG beads streptavidin were well vortexed, stirred until uniform particles, scooped 40 μL and placed in a 1.5 mL Eppendorf tube.
The tube was placed in a magnetic rack (vertical tube with magnet) and the magnetic beads and supernatant were separated (5 minutes). The supernatant was withdrawn, and 40 μL of 1 × φ29 DNA polymerase reaction buffer was added for pipetting.
The above operation was performed twice more.
c) Primer was immobilized on nanoparticles and washed. The tube was set in a magnetic rack (tube with magnet), and the magnetic beads and supernatant were separated (5 minutes). The supernatant was removed.
4 μL of the above P 1 and P 2 mixed solution was added to the washed FG beads.
Incubated at 25 ° C for 30 minutes. At that time, vortex was performed every 5 minutes.
The tube was placed in a magnetic rack (vertical tube with magnet) and the magnetic beads and supernatant were separated (5 minutes). The supernatant was withdrawn, and 40 μL of 1 × φ29 DNA polymerase reaction buffer was added for pipetting.
The above operation was performed twice more.
The tube was placed in a magnetic rack (vertical tube with magnet) and the magnetic beads and supernatant were separated (5 minutes). The supernatant was withdrawn, 40 μL of water was added, and pipetting was performed.
The above operation was performed twice more. Refrigerated until used.
At the time of preparation of the premix, the tube was set on a magnetic rack (tube with a magnet), and the magnetic beads and the supernatant were separated (5 minutes). The supernatant was extracted. Then, 20 μL of heat-dissolved PEG1000 and 20 μL of 10 μg / μL BSA were added (Liquid 2).

1-2)多層化プレミックスの作製
i.チューブの底に1μLの10U/μLのφ29 DNA polymeraseを入れた。
ii.チューブ上から0.5g/mL PEG 1000 ジクロロメタン溶液を霧吹で吹きかけた。(ポリメラーゼの上にPEG1000をコーティングし層を作る)
iii.チューブ冷やしながら(0℃)真空乾燥させた(5分)。
iv.チューブを-21℃に冷却した。チューブを氷上で冷却しながらiiの上に冷却した液1を加えた。43μLを加えた。
v.チューブを-21℃に冷却した(液1を氷結させる)。
vi. チューブを冷やしながら(0℃)、チューブ上から0.5g/mL PEG 1000 ジクロロメタン溶液を霧吹で吹きかけた。(氷結した液1の上にPEG1000をコーティングし層を作る)
vii. 液2を1μL丁寧にPEG1000の層の上に加えた。
viii. これをSATICプレミックス試薬とし冷凍保管した。
1-2) Preparation of multi-layered premix
i. 1 μL of 10 U / μL of φ29 DNA polymerase was placed at the bottom of the tube.
ii. A 0.5 g / mL PEG 1000 dichloromethane solution was sprayed from above the tube. (Coating PEG1000 on top of the polymerase to form a layer)
iii. The tube was vacuum dried (0 ° C) while cooling (5 minutes).
iv. The tube was cooled to -21 ° C. The cooled liquid 1 was added onto ii while cooling the tube on ice. 43 μL was added.
v. The tube was cooled to -21 ° C (freezes liquid 1).
vi. While cooling the tube (0 ° C), a 0.5 g / mL PEG 1000 dichloromethane solution was sprayed from above the tube. (Coating PEG1000 on the frozen liquid 1 to form a layer)
vii. Liquid 2 was carefully added in an amount of 1 μL onto the layer of PEG1000.
viii. This was used as a SATIC premix reagent and stored frozen.

Figure 2021193929
Figure 2021193929

1-3) プライマー固定化ナノ粒子を用いた反応
SATICプレミックス試薬に、さらにターゲットDNA(精製した1kbp DNA断片(10pM)または、細胞破砕液)を5μL加えた。
37°C、1500rpmの振動で20分反応させた。
1-3) Reaction using primer-immobilized nanoparticles
Further, 5 μL of target DNA (purified 1 kbp DNA fragment (10 pM) or cell disruption solution) was added to the SATIC premix reagent.
The reaction was carried out at 37 ° C and 1500 rpm for 20 minutes.

Figure 2021193929
Figure 2021193929

1-4) 目視による観察
ナノ粒子の変化を目視で観察した。
1-4) Visual observation The changes in nanoparticles were visually observed.

結果
SATIC反応で冷凍凍結したプレミックス試薬を用いたところターゲットDNAを特異的に検出した(図3)。
result
When the premix reagent frozen and frozen in the SATIC reaction was used, the target DNA was specifically detected (Fig. 3).

実施例2. 多層化プレミックスの作製と検証(PCR用)
2-1)多層化プレミックスの作製
i.チューブの底に1μLの5U/μLのTaq DNA polymeraseを入れた。
ii.チューブ上から0.5g/mL PEG 1000 ジクロロメタン溶液を霧吹で吹きかけた。(ポリメラーゼの上にPEG1000をコーティングし層を作る)
iii.チューブ冷やしながら(0℃)真空乾燥させた(5分)。
iv.チューブを-21℃に冷却した。チューブを氷上で冷却しながらiiの上に冷却した液3を加えた。44μLを加えた。チューブを-21℃に冷却した(液3を氷結させる)。
v.これをPCRプレミックス試薬とし冷凍保管した。
Example 2. Preparation and verification of multi-layered premix (for PCR)
2-1) Preparation of multi-layered premix
i. Place 1 μL of 5 U / μL of Taq DNA polymerase at the bottom of the tube.
ii. A 0.5 g / mL PEG 1000 dichloromethane solution was sprayed from above the tube. (Coating PEG1000 on top of the polymerase to form a layer)
iii. The tube was vacuum dried (0 ° C) while cooling (5 minutes).
iv. The tube was cooled to -21 ° C. The cooled liquid 3 was added onto ii while cooling the tube on ice. 44 μL was added. The tube was cooled to -21 ° C (freezes liquid 3).
v. This was used as a PCR premix reagent and stored frozen.

Figure 2021193929
Figure 2021193929

2-2) PCR反応
PCRプレミックス試薬に、ターゲットDNA(精製した1kbp DNA断片(10pM)または、細胞破砕液)を5μL加えた(陰性対照には水を5μL加えた)。
PCRサイクルを行なった
1. 95℃ 5min
2. 95℃ 0.5min
3. 62℃ 0.5min
4. 72℃ 2min
2→4のサイクルを28回
5. 72℃ 5min
2-2) PCR reaction
5 μL of target DNA (purified 1 kbp DNA fragment (10 pM) or cell disruption solution) was added to the PCR premix reagent (5 μL of water was added to the negative control).
PCR cycle was performed
1. 95 ℃ 5min
2. 95 ℃ 0.5min
3. 62 ℃ 0.5min
4. 72 ℃ 2min
28 cycles of 2 → 4
5. 72 ℃ 5min

Figure 2021193929
Figure 2021193929

2-3) アガロース電気泳動
アガロース電気泳動でPCR産物の観察をした。
2-3) Agarose gel electrophoresis The PCR products were observed by agarose gel electrophoresis.

結果:
冷凍凍結したプレミックス試薬を用いたところ1kbpのPCR産物が得られた(図4)。
result:
A 1 kbp PCR product was obtained using the frozen premix reagent (Fig. 4).

実施例3. 多層化プレミックスの作製と検証(LAMP法)
3-1)多層化プレミックスの作製
i.チューブの底に1μLの1.6U/μLのBst3.0 DNA polymeraseを入れた。
ii.チューブ上から0.5g/mL PEG 1000 ジクロロメタン溶液を霧吹で吹きかけた。(ポリメラーゼの上にPEG1000をコーティングし層を作る)
iii.チューブ冷やしながら(0℃)真空乾燥させた(5分)。
iv.チューブを-21℃に冷却した。チューブを氷上で冷却しながらiiの上に冷却した液4を加えた。44μLを加えた。チューブを-21℃に冷却した(液4を氷結させる)。
v. これをLAMPプレミックス試薬とし冷凍保管した。
Example 3. Preparation and verification of multi-layered premix (LAMP method)
3-1) Preparation of multi-layered premix
i. Place 1 μL of 1.6 U / μL of Bst 3.0 DNA polymerase at the bottom of the tube.
ii. A 0.5 g / mL PEG 1000 dichloromethane solution was sprayed from above the tube. (Coating PEG1000 on top of the polymerase to form a layer)
iii. The tube was vacuum dried (0 ° C) while cooling (5 minutes).
iv. The tube was cooled to -21 ° C. The cooled liquid 4 was added onto ii while cooling the tube on ice. 44 μL was added. The tube was cooled to -21 ° C (freezes liquid 4).
v. This was used as a LAMP premix reagent and stored frozen.

Figure 2021193929
Figure 2021193929

3-2) LAMP反応
LAMPプレミックス試薬に、ターゲットDNA(精製した1kbp DNA断片(10pM)または、細胞破砕液)を5μL加えた。
60°C、30分反応させた。
3-2) LAMP reaction
To the LAMP premix reagent, 5 μL of target DNA (purified 1 kbp DNA fragment (10 pM) or cell disruption solution) was added.
The reaction was carried out at 60 ° C for 30 minutes.

Figure 2021193929
Figure 2021193929

3-3) 目視による観察
HNBの呈色変化を目視で観察した。
3-3) Visual observation
The color change of HNB was visually observed.

結果:
LAMP反応で冷凍凍結したプレミックス試薬を用いたところターゲットDNAを特異的に検出した(図5)。
result:
When the premix reagent frozen and frozen in the LAMP reaction was used, the target DNA was specifically detected (Fig. 5).

使用した鋳型DNAおよびプライマー等の配列
精製した1kbp DNA断片:
TTGTCTACAGACTTTGCAGACTGATGTGATTCCCTCTGAAACTTGAATTATTTGGTTTCTAAAAAAGTCTCTTTTTTTCTTTCCAAAGTAAAAGACAAATAGGCCGGGAATGTAAATTTAGCATTTGAGCAACCATTATTTAACCAGCTAGGCTGTAATTGTTAATTCGAGATTAATGTAAAAGTGATGTGTTGATTTTATGCATGCCAAACTCTTTTTTGCTTTTAAGGGAATTCATAGGTAAGATATTACTTAAAATTTCTAAACTATTATTATCTGTTAACAAATATGAAGTGTTTTATATCTAATGTTTACTCATATTTTAAAATTGTTTCCAATCATTTAGCTTCACCCTGTGATCCCACTTTCATCCTGGGCTGTGCTCCCTGCAATGTGATCTGCTCCATTATTTTCCAGAAACGTTTCGATTATAAAGATCAGCAATTTCTTAACTTGATGGAAAAATTGAATGAAAACATCAGGATTGTAAGCACCCCCTGGATCCAGGTAAGGCCAAGTTTTTTGCTTCCTGAGAAACCACTTACAGTCTTTTTTTCTGGGAAATCCAAAATTCTATATTGACCAAGCCCTGAAGTACATTTTTGAATACTACAGTCTTGCCTAGACAGCCATGGGGTGAATATCTGGAAAAGATGGCAAAGTTCTTTATTTTATGCACAGGAAATGAATATCCCAATATAGATCAGGCTTCTAAGCCCATTAGCTCCCTGATCAGTGTTTTTTCCACTAAACTCCAAAGCCCTGTTTCTATAAAGTACTTTGGTGACAGCCCCAAAGCGTGCTTATATCACTCCATGGACATCCAGGCACTTTGGAGTCTTCCATTACTCACAAGGCTTGTCCTTCAATTCACACTTTGTCATATTGTGTGACAGAAATATCCTAATCTAAAAGACATTATCTCCTTCAAGGACAGAGAATATTTGGAACCACAGAAGCTGCCAAGAAACACTGAATAGGGCAGAGGTGTTTGATGTCTC(配列番号1)長さ:1001bp
cT1(CYP2C19*3):CAA AAA ACA GGG GGT GCT TAC AAT CCT AGG ATT GTA TAG AAG CTG TTG TAT TGT TGT CGA AGA AGA AAA GTC C(配列番号2)長さ:73base
cT2 CCC AAC CCT ACC CAC CCT CAA GAA AAA AAA GTG ATA ATT GTT GTC GAA GAA GAA AAA AAA TT(配列番号3)長さ:62base
P1(CYP2C19*3): TTA CCT GGA TCT TTT TTG(配列番号4)長さ:18base
P2 GAA GCT GTT GTT ATC ACT(配列番号5)長さ:18base
PCR-FP(CYP2C19*3): TTGTCTACAGACTTTGCAGACTGATGTGAT (配列番号6)長さ:30base
PCR-RP(CYP2C19*3): GAGACATCAAACACCTCTGCCCTATTCAGT (配列番号7)長さ:30base
FIP(CYP2C19*3): TCCAGGGGTCTTAACTTGATGGAAAAAT (配列番号8)長さ:28base
BIP(CYP2C19*3):GGATCCAGGCCCAGAAAAAAAGACTGT(配列番号9)長さ:28base
F3(CYP2C19*3): TCCAGAAACGTTTCG(配列番号10)長さ:15base
B3(CYP2C19*3): AGGGCTTGGTCAATAT(配列番号11)長さ:16base
LoopF(CYP2C19*3): GCTTACAATCCTGATGTT(配列番号12)長さ:18base
LoopB(CYP2C19*3): GTAAGGCCAAGTTTTTTG(配列番号13)長さ:18base
Sequence-purified 1 kbp DNA fragments such as template DNA and primers used:
(SEQ ID NO: 1) Length: 1001bp
cT 1 (CYP2C19 * 3): CAA AAA ACA GGG GGT GCT TAC AAT CCT AGG ATT GTA TAG AAG CTG TTG TAT TGT TGT CGA AGA AGA AAA GTC C (SEQ ID NO: 2) Length: 73base
cT2 CCC AAC CCT ACC CAC CCT CAA GAA AAA AAA GTG ATA ATT GTT GTC GAA GAA GAA AAA AAA TT (SEQ ID NO: 3) Length: 62base
P 1 (CYP2C19 * 3): TTA CCT GGA TCT TTT TTG (SEQ ID NO: 4) Length: 18base
P 2 GAA GCT GTT GTT ATC ACT (SEQ ID NO: 5) Length: 18base
PCR-FP (CYP2C19 * 3): TTGTCTACAGACTTTGCAGACTGATGTGAT (SEQ ID NO: 6) Length: 30base
PCR-RP (CYP2C19 * 3): GAGACATCAAACACCTCTGCCCTATTCAGT (SEQ ID NO: 7) Length: 30base
FIP (CYP2C19 * 3): TCCAGGGGTCTTAACTTGATGGAAAAAT (SEQ ID NO: 8) Length: 28base
BIP (CYP2C19 * 3): GGATCCAGGCCCAGAAAAAAAGACTGT (SEQ ID NO: 9) Length: 28base
F3 (CYP2C19 * 3): TCCAGAAACGTTTCG (SEQ ID NO: 10) Length: 15base
B3 (CYP2C19 * 3): AGGGCTTGGTCAATAT (SEQ ID NO: 11) Length: 16base
LoopF (CYP2C19 * 3): GCTTACAATCCTGATGTT (SEQ ID NO: 12) Length: 18base
LoopB (CYP2C19 * 3): GTAAGGCCAAGTTTTTTG (SEQ ID NO: 13) Length: 18base

[合成例]
ThT誘導体の合成
以下のスキームに従ってThT-PEG-ThTを合成した。なお、ThT-AEの合成法は参考文献(Kataoka, Y.; Fujita, H.; Afanaseva, A.; Nagao, C.; Mizuguchi, K.; Kasahara, Y.; Obika, S.; Kuwahara, M. Biochemistry, 2019, 58, 493.)に記載の通りである。

Figure 2021193929
[Composite example]
Synthesis of ThT derivatives ThT-PEG-ThT was synthesized according to the following scheme. References (Kataoka, Y .; Fujita, H .; Afanaseva, A .; Nagao, C .; Mizuguchi, K .; Kasahara, Y .; Obika, S .; Kuwahara, M) for the synthesis method of ThT-AE. .Biochemistry, 2019, 58, 493.).
Figure 2021193929

[化合物T1の合成]
ThT-AE (32 mg, 0.10 mmol)にdry Dichloromethane (CH2Cl2) (0.30 mL)を加えて撹拌し、そこにTriethylamine (TEA) (85 μL, 0.61 mmol)を加えた後にSuccinic anhydride (11 mg, 0.11 mmol)を加え、室温で30分撹拌した。反応混合物を減圧留去した後、残渣を水で懸濁させ、CH2Cl2で洗浄した。水層を減圧留去することで化合物T1を定量的に得た。ESI-MS (positive ion mode) m/z, found =412.15, calculated for [M+] =412.17.
[Synthesis of compound T1]
Add dry Dichloromethane (CH 2 Cl 2 ) (0.30 mL) to ThT-AE (32 mg, 0.10 mmol), stir, add Triethylamine (TEA) (85 μL, 0.61 mmol), and then Succinic anhydride (11). mg, 0.11 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. After distilling off the reaction mixture under reduced pressure, the residue was suspended in water and washed with CH 2 Cl 2. Compound T1 was quantitatively obtained by distilling off the aqueous layer under reduced pressure. ESI-MS (positive ion mode) m / z, found = 412.15, calculated for [M + ] = 412.17.

[ThT-PEG-ThTの合成]
ThT-PEG (10 mg, 10 μmol)にdry DMF (0.3 mL)を加えて撹拌し、そこにHOBt・H2O (4.
2 mg, 26 μmol)、PyBOP (14 mg, 26 μmol)を加えた後にDIPEA (14 μL, 80 μmol)を
加えた。そこに、dry DMF (0.2 mL)に溶解した化合物T1 (5.6 mg, 13 μmol)を加え、室温で5時間撹拌した。反応混合物を減圧留去した後、残渣をCH2Cl2で溶解し、水で洗浄した。有機層を減圧留去し、ジエチルエーテルで固液抽出した後にHPLCを用いて精製することでThT-PEG-ThTを得た。
収量 : 0.82 mg 収率 : 6.1%
[Synthesis of ThT-PEG-ThT]
Add dry DMF (0.3 mL) to ThT-PEG (10 mg, 10 μmol) and stir, and then HOBt · H 2 O (4.
2 mg, 26 μmol) and PyBOP (14 mg, 26 μmol) were added, followed by DIPEA (14 μL, 80 μmol). Compound T1 (5.6 mg, 13 μmol) dissolved in dry DMF (0.2 mL) was added thereto, and the mixture was stirred at room temperature for 5 hours. After distilling off the reaction mixture under reduced pressure, the residue was dissolved in CH 2 Cl 2 and washed with water. The organic layer was distilled off under reduced pressure, and the mixture was subjected to solid-liquid extraction with diethyl ether and then purified by HPLC to obtain ThT-PEG-ThT.
Yield: 0.82 mg Yield: 6.1%

1H NMR (500 MHz, Deuterium oxide) δ 8.01 (2H, d) 7.97 (2H, s) 7.75 (6H, t) 6.95
(4H, d) 5.12 (4H, t) 3.86 (4H, s) 3.68 (44H, q) 3.61 (4H, q) 3.42-3.35 (4H, m) 3.10 (12H, s) 2.65 (4H, t) 2.57 (3H, s) 2.54 (3H, t); ESI-MS (positive ion mode)
m/z, found = 1348.51, calculated for [H+]= 1348.67.
1 H NMR (500 MHz, Deuterium oxide) δ 8.01 (2H, d) 7.97 (2H, s) 7.75 (6H, t) 6.95
(4H, d) 5.12 (4H, t) 3.86 (4H, s) 3.68 (44H, q) 3.61 (4H, q) 3.42-3.35 (4H, m) 3.10 (12H, s) 2.65 (4H, t) 2.57 (3H, s) 2.54 (3H, t); ESI-MS (positive ion mode)
m / z, found = 1348.51, calculated for [H + ] = 1348.67.

20・・・一本鎖環状DNA、21・・・標的核酸、22・・・第1オリゴヌクレオチドプライマー、23・・・第1増幅産物、24・・・第2一本鎖環状DNA、25・・・第2オリゴヌクレオチドプライマー、26・・・第2増幅産物、201・・・第1の部位に相補的な配列、202・・・第1プライマー結合配列、203・・・第2一本鎖環状DNA結合配列、204・・・203の5’側に隣接した部位、211・・・第1の部位、212・・・第2の部位、221・・・第2の部位に相補的な配列、222・・・第1プライマー結合部位に相補的な配列、231・・・、203の相補領域、232・・・部位204に相補的な領域、233・・・配列203に相補的な配列、241・・・第2一本鎖環状DNA結合配列203と同一の配列、242・・・第2プライマー結合配列、243・・・グアニン四重鎖形成配列に相補的な配列、251・・・部位204と同一の配列、252・・・第2一本鎖環状DNAの第2プライマー結合配列242に相補的な配列、261・・・グアニン四重鎖を含む配列、262・・・グアニン四重鎖検出試薬 20 ... Single-stranded circular DNA, 21 ... Target nucleic acid, 22 ... First oligonucleotide primer, 23 ... First amplification product, 24 ... Second single-stranded circular DNA, 25. Second oligonucleotide primer, 26 ... second amplification product, 201 ... sequence complementary to the first site, 202 ... first primer binding sequence, 203 ... second single strand Circular DNA binding sequence, site adjacent to the 5'side of 204 ... 203, 211 ... first site, 212 ... second site, 221 ... sequence complementary to the second site , 222 ... a sequence complementary to the first primer binding site, 231 ..., a complementary region of 203, 232 ... a region complementary to site 204, 233 ... a sequence complementary to sequence 203, 241 ... the same sequence as the second single-stranded circular DNA-binding sequence 203, 242 ... the second primer-binding sequence, 243 ... a sequence complementary to the guanine quadruplex forming sequence, 251 ... site. The same sequence as 204, 252 ... a sequence complementary to the second primer binding sequence 242 of the second single-stranded circular DNA, 261 ... a sequence containing a guanine quadruplex, 262 ... a guanine quadruplex. Detection reagent

Claims (12)

反応容器と、該反応容器内に収容された核酸増幅反応用試薬を含む核酸増幅反応用キットであって、
前記試薬は、核酸ポリメラーゼを含む第1試薬層と、
プライマーオリゴヌクレオチドを含む第2試薬層と、
第1試薬層と第2試薬層を隔てる、0℃未満では固体であるが0〜35℃の間で水溶液に溶解する物質で構成される膜と、
を含む積層状態で凍結保存された多層化試薬プレミックスであることを特徴とする、核酸増幅反応用キット。
A nucleic acid amplification reaction kit containing a reaction vessel and a nucleic acid amplification reaction reagent contained in the reaction vessel.
The reagent is a first reagent layer containing a nucleic acid polymerase and
A second reagent layer containing a primer oligonucleotide and
A membrane that separates the first reagent layer and the second reagent layer and is composed of a substance that is solid below 0 ° C but dissolves in an aqueous solution between 0 and 35 ° C.
A kit for a nucleic acid amplification reaction, which is a multi-layer reagent premix that has been cryopreserved in a laminated state containing.
第2試薬層はさらに核酸基質および反応緩衝剤を含む、請求項1に記載の核酸増幅反応用キット。 The kit for a nucleic acid amplification reaction according to claim 1, wherein the second reagent layer further contains a nucleic acid substrate and a reaction buffer. 核酸増幅反応がPCR(ポリメラーゼ連鎖反応)である、請求項1または2に記載の核酸増幅反応用キット。 The kit for a nucleic acid amplification reaction according to claim 1 or 2, wherein the nucleic acid amplification reaction is PCR (polymerase chain reaction). 核酸増幅反応がLAMP(Loop-Mediated Isothermal Amplification)法である、請求項1または2に記載の核酸増幅反応用キット。 The kit for a nucleic acid amplification reaction according to claim 1 or 2, wherein the nucleic acid amplification reaction is a LAMP (Loop-Mediated Isothermal Amplification) method. 核酸増幅反応がSATIC法であり、第2試薬層は第1プライマーおよび第2プライマーを含み、さらに、第1試薬層と第2試薬層の間に第1一本鎖環状DNAおよび第2一本鎖環状DNAを含む中間試薬層を含み、当該中間試薬層は第1試薬層および第2試薬層のそれぞれと、0℃未満では固体であるが0〜35℃の間で水溶液に溶解する物質で構成される膜で隔離されている、請求項1に記載の核酸増幅反応用キット。 The nucleic acid amplification reaction is the SATIC method, the second reagent layer contains a first primer and a second primer, and further, a first single-stranded cyclic DNA and a second single are provided between the first reagent layer and the second reagent layer. It contains an intermediate reagent layer containing cyclic DNA, and the intermediate reagent layer is a substance that dissolves in water between the first reagent layer and the second reagent layer, respectively, and a solid below 0 ° C, but between 0 and 35 ° C. The kit for nucleic acid amplification reaction according to claim 1, which is isolated by a constituent membrane. 中間試薬層はさらに核酸基質および反応緩衝剤を含む、請求項5に記載の核酸増幅反応用キット。 The kit for nucleic acid amplification reaction according to claim 5, wherein the intermediate reagent layer further contains a nucleic acid substrate and a reaction buffer. 前記第1プライマーおよび第2プライマーは担体に固定化されている、請求項5または6に記載の核酸増幅反応用キット。 The kit for nucleic acid amplification reaction according to claim 5 or 6, wherein the first primer and the second primer are immobilized on a carrier. 前記0℃未満では固体であるが0〜35℃の間で水溶液に溶解する物質は、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、糖鎖化合物、ポリアミド鎖化合物、または自己組織化能を有する水溶性複素環式化合物である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の核酸増幅反応用キット。 The substance that is solid below 0 ° C. but dissolves in an aqueous solution between 0 and 35 ° C. is polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, a sugar chain compound, a polyamide chain compound, or a water-soluble heterocyclic compound having a self-assembling ability. The kit for a nucleic acid amplification reaction according to any one of claims 1 to 7. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の核酸増幅反応用キットを温度制御装置に配置する工程と、核酸含有試料を反応容器内に添加する工程とを含む、核酸含有試料中の核酸の増幅方法。 A nucleic acid in a nucleic acid-containing sample, comprising a step of arranging the nucleic acid amplification reaction kit according to any one of claims 1 to 8 in a temperature control device and a step of adding a nucleic acid-containing sample into a reaction vessel. Amplification method. 核酸増幅反応容器に核酸ポリメラーゼを含む液体を添加して第1試薬層を形成する工程、第1試薬層上に0℃未満では固体であるが0〜35℃の間で水溶液に溶解する物質で構成される膜を積層する工程、および
0℃未満の温度下で、前記膜上にプライマーオリゴヌクレオチドを含む液体を添加して第2試薬層を形成する工程、を含む、反応容器内に多層化試薬プレミックスを収容する、核酸増幅反応用キットの製造方法。
A step of adding a liquid containing a nucleic acid polymerase to a nucleic acid amplification reaction vessel to form a first reagent layer. A substance that is solid at less than 0 ° C but dissolves in an aqueous solution at 0 to 35 ° C on the first reagent layer. Multilayering in the reaction vessel, which comprises a step of laminating the constituent membranes and a step of adding a liquid containing a primer oligonucleotide on the membrane to form a second reagent layer at a temperature of less than 0 ° C. A method for producing a nucleic acid amplification reaction kit containing a reagent premix.
前記核酸増幅反応がPCRまたはLAMP法である、請求項10に記載の核酸増幅反応用キットの製造方法。 The method for producing a nucleic acid amplification reaction kit according to claim 10, wherein the nucleic acid amplification reaction is PCR or LAMP method. 核酸増幅反応容器に核酸ポリメラーゼを含む液体を添加して第1試薬層を形成する工程、第1試薬層上に0℃未満では固体であるが0〜35℃の間で水溶液に溶解する物質で構成される膜を積層する工程、
0℃未満の温度下で、当該膜上に第1一本鎖環状DNAおよび第2一本鎖環状DNAを含む液体を添加して中間試薬層を形成する工程、
0℃未満の温度下で、中間試薬層上に0℃未満では固体であるが0〜35℃の間で水溶液に溶解する物質で構成される膜を積層する工程、ならびに
0℃未満の温度下で、当該膜上に第1プライマーおよび第2プライマーを含む液体を添加して第2試薬層を形成する工程、を含む、反応容器内に多層化試薬プレミックスを収容する、SATIC反応用キットの製造方法。
A step of adding a liquid containing a nucleic acid polymerase to a nucleic acid amplification reaction vessel to form a first reagent layer. A substance that is solid at less than 0 ° C but dissolves in an aqueous solution at 0 to 35 ° C on the first reagent layer. The process of laminating the constituent films,
A step of adding a liquid containing a first single-stranded circular DNA and a second single-stranded circular DNA onto the membrane at a temperature of less than 0 ° C. to form an intermediate reagent layer.
A step of laminating a film composed of a substance that is solid at less than 0 ° C but soluble in an aqueous solution between 0 and 35 ° C on an intermediate reagent layer at a temperature of less than 0 ° C, and at a temperature of less than 0 ° C. A SATIC reaction kit comprising a step of adding a liquid containing a first primer and a second primer onto the membrane to form a second reagent layer, comprising a multi-layer reagent premix in a reaction vessel. Production method.
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