JP2022119753A - Method for detecting gene mutation with high accuracy - Google Patents

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光伸 島津
Mitsunobu Shimazu
宏武 若松
Hirotake Wakamatsu
浩司 寺崎
Koji Terasaki
祥平 野上
Yohei Nogami
由貴 細川
Yuki Hosokawa
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Abstract

To provide methods for distinguishing between a specific gene mutation occurring at a cancer site and a gene mutation caused by a spontaneous or artificial chemical modification.SOLUTION: A method for detecting a mutated gene present in a nucleic acid sample comprises the steps of: detecting a first mutated gene (target); detecting a second mutated gene (for artifact determination) located in a region different from that of the first mutated gene; and comparing the detection result of the second mutated gene and the detection result of the first mutated gene to determine the presence or absence of the first mutated gene. The first and second mutated genes are genes in which a point mutation from cytosine to thymine or from guanine to adenine has generated.SELECTED DRAWING: None

Description

特許法第30条第2項適用申請有り 2022年1月5日、公益社団法人日本分析化学会、分析化学,第71巻,第1・2号Applied for application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act January 5, 2022, The Japan Society for Analytical Chemistry, Analytical Chemistry, Vol. 71, No. 1 and 2

本発明は、遺伝子変異を高感度且つ高精度に検出する方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for detecting genetic mutations with high sensitivity and accuracy.

近年、がんに関与する遺伝子の変異を検出し、治療方針に活用する遺伝子検査が普及してきた。このようながん遺伝子検査では、検査材料(検体)の善し悪しが検査結果に大きく影響する。現在の体外診断薬を用いる臨床検査では、検査ごとに腫瘍細胞含有率部位の割合が決まっている。例えばコバスEGFR検査では腫瘍細胞含有率10%以上、コバスBRAF検査では50%以上とされている。これは、検査材料に含まれるがん細胞の量を増加させ、正常細胞が共存する検査材料から高感度に変異を検出する目的で実施されている。また、手術材料、生検が得られない患者では血中遊離核酸を検査材料として、遺伝子変異を検出するが、この場合には混在する野生型DNAの中から高感度に変異型を検出することが望まれている。このようにがんに関する遺伝子変異の検出は、適切な検査材料を使用することと高感度に検出することが重要である。一方で、保存検体など必ずしも適切な検査材料でなかった場合や高感度検出を追求するがゆえに、擬陽性を生む可能性が付随する。擬陽性の要因として、検査材料に由来する核酸塩基の自発的または人工的化学修飾の問題が知られている。核酸塩基シトシンは脱アミノ反応を受けウラシルに変化し、この変化を受けたDNAを用いて、PCR等の増幅反応により塩基配列を調べるとシトシンからチミンへの変異を有した検査材料として検出される。このアーチファクトは、長期間保管された検査材料を用いるときに出現する。この擬陽性を除去する方法として、検査材料(DNA)を予めウラシルDNAグリコシラーゼで処理することにより、シトシンが脱アミノ反応を受け変化したウラシルを含むDNAを切断し、PCR等の増幅反応における鋳型DNAとならないようにする方法が知られている(非特許文献1)。 In recent years, genetic testing that detects mutations in genes involved in cancer and utilizes them for treatment strategies has become widespread. In such cancer genetic testing, the quality of test materials (specimens) greatly affects the test results. In current clinical examinations using in-vitro diagnostic agents, the percentage of tumor cell content sites is determined for each examination. For example, the cobas EGFR test requires a tumor cell content of 10% or higher, and the cobas BRAF test requires a tumor cell content of 50% or higher. This is done for the purpose of increasing the amount of cancer cells contained in test materials and detecting mutations with high sensitivity from test materials in which normal cells coexist. In addition, in patients for whom surgical materials or biopsies cannot be obtained, free nucleic acids in the blood are used as test materials to detect gene mutations. is desired. In this way, it is important to use appropriate test materials and to detect cancer-related gene mutations with high sensitivity. On the other hand, there is also the possibility of generating false positives in cases where the test materials are not necessarily appropriate, such as stored specimens, or because high-sensitivity detection is pursued. A known cause of false positives is spontaneous or artificial chemical modification of nucleic acid bases derived from test materials. Nucleic acid base cytosine undergoes a deamination reaction and changes to uracil, and when the base sequence is examined by an amplification reaction such as PCR using the DNA that has undergone this change, it is detected as a test material having a mutation from cytosine to thymine. . This artifact appears when using test materials that have been stored for long periods of time. As a method for removing this false positive, the test material (DNA) is pretreated with uracil DNA glycosylase to cleave the DNA containing uracil, in which cytosine has undergone a deamination reaction, so that it can be used as a template DNA in an amplification reaction such as PCR. A method is known to prevent this from occurring (Non-Patent Document 1).

また、特開2019-191952では、次世代シーケンサーの読み取りエラーによる擬陽性の発生確率を考慮して塩基配列が変異陽性であるか変異陰性であるかを判定する方法が開示されている。 In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 2019-191952 discloses a method for determining whether a base sequence is mutation-positive or mutation-negative, taking into account the probability of false positives due to reading errors in next-generation sequencers.

特開2019-191952号公報JP 2019-191952 A

Do H, Dobrovic A. Dramatic reduction of sequence artefacts from DNA isolated from formalin-fixed cancer biopsies by treatment with uracil- DNA glycosylase. Oncotarget. 2012 May;3(5):546-58.Do H, Dobrovic A. Dramatic reduction of sequence artefacts from DNA isolated from formalin-fixed cancer biopsies by treatment with uracil- DNA glycosylase. Oncotarget. 2012 May;3(5):546-58.

しかしながら、メチル化されたシトシン(5-メチルシトシン)は、脱アミノ反応でチミンになることから、ウラシルDNAグリコシラーゼ処理法で除去することができず擬陽性を判断する有効な方法はなかった。さらに、生体中CpGのシトシンの多くがメチル化されており、ウラシルDNAグリコシラーゼ処理の有効性は限定的であった。すなわち、塩基配列上CpG以外のシトシン例えばCT、CCなどの場合はメチル化を受けていないことからウラシルDNAグリコシラーゼで処理が有効であるが、塩基配列上CpGのシトシンが変異検出対象となっている場合にはCpGのシトシンがメチル化を受けているため、ウラシルDNAグリコシラーゼで処理が有効でなく、擬陽性か真陽性かを判断する有効な方法は無かった。
本発明の課題は、がん部位で発生した特異的な遺伝子変異か、自発的または人工的な化学修飾で起きた遺伝子変異か、を区別する方法を提供することにある。すなわち、CpG配列のシトシンからチミンへの変異、またはその相補鎖となるグアニンからアデニンへの変異を高感度に検出する際に、アーチファクトに由来する変異と生体内で発生した真の変異を区別することができる簡便で有効な方法を提供することが、本発明の目的である。
However, since methylated cytosine (5-methylcytosine) becomes thymine by deamination reaction, it cannot be removed by uracil-DNA glycosylase treatment, and there was no effective method for judging false positives. Furthermore, many of the cytosines of CpGs in vivo are methylated, and the efficacy of uracil-DNA glycosylase treatment was limited. That is, in the case of cytosines other than CpGs in the base sequence, such as CT and CC, since they are not methylated, treatment with uracil DNA glycosylase is effective, but cytosines that are CpGs in the base sequence are subject to mutation detection. Treatment with uracil-DNA glycosylase was ineffective because in some cases CpG cytosines were methylated, and there was no effective method to determine false positives or true positives.
An object of the present invention is to provide a method for distinguishing between specific genetic mutations occurring at cancer sites and genetic mutations caused by spontaneous or artificial chemical modification. In other words, when detecting with high sensitivity the mutation from cytosine to thymine in the CpG sequence or the mutation from guanine to adenine, which is the complementary chain, the mutation derived from artifacts and the true mutation occurring in vivo can be distinguished. It is an object of the present invention to provide a simple and effective method by which this can be achieved.

本発明者らは、前記の問題点を解決すべく鋭意検討した結果、塩基配列CpGのシトシンからチミン、またはその相補鎖となるグアニンからアデニンへのトランジション変異を検出する際に、検出対象の変異点とは異なるシトシンからチミン、またはその相補鎖となるグアニンからアデニンの変異を調べ、両者を比較することにより、ターゲットとしている変異が自発的または人工的な化学修飾によるものかを区別でき、変異検出対象を高精度且つ高感度に検出できることを見出し、本発明に至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors found that when detecting a transition mutation from cytosine to thymine in the nucleotide sequence CpG, or from guanine to adenine, which is the complementary chain thereof, a mutation to be detected By examining mutations from cytosine to thymine, or from guanine to adenine, which is the complementary chain, and comparing the two, it is possible to distinguish whether the targeted mutation is due to spontaneous or artificial chemical modification. The inventors have found that the detection target can be detected with high precision and high sensitivity, and have arrived at the present invention.

前記課題は、以下の本発明により解決することができる:
[1]核酸サンプル中に存在する変異遺伝子を検出する方法であって、
第1の変異遺伝子(標的)を検出する工程、
第1の変異遺伝子とは異なる第2の変異遺伝子(アーチファクト判定用)を検出する工程、
第2の変異遺伝子の検出結果と第1の変異遺伝子の検出結果を比較し、第1の変異遺伝子の有無を決定する工程を含み、
第1および第2の変異遺伝子が、シトシンからチミン、またはグアニンからアデニンへの点変異を生じた遺伝子である、方法。
[2]核酸サンプル中に存在する変異遺伝子を検出する方法において、生体内で発生した変異とアーチファクトによる変異を区別する方法であって、
第1の変異遺伝子(標的)を検出する工程、
第1の変異遺伝子とは異なる第2の変異遺伝子(アーチファクト判定用)を検出する工程、
第2の変異遺伝子の検出結果と第1の変異遺伝子の検出結果を比較し、第1の変異遺伝子の有無を決定する工程を含み、
第1および第2の変異遺伝子が、シトシンからチミン、またはグアニンからアデニンへの点変異を生じた遺伝子である、方法。
[3]第1および第2の変異が、5-メチルシトシンのチミンへの変異、または5-メチルシトシンの相補位置にあるグアニンのアデニンへの変異である、[1]又は[2]の方法。
[4]検出方法が、核酸増幅法であり、第1および第2の変異点が同一増幅産物内にある、[1]~[3]のいずれかの方法。
[5]検出方法が、プローブを用いる核酸増幅法である、[4]の方法。
[6]プローブを用いる核酸増幅法が、デジタルPCR法、またはPNA-LNA-PCRクランプ法である、[5]の方法。
[7]検出方法が、次世代シークエンス法である、[1]~[3]のいずれかの方法。
[8]第1の変異がEGFR遺伝子のT790M変異、またはIDH1遺伝子のR132H変異である、[1]~[7]のいずれかの方法。
[9]第1の変異点を含む領域を増幅させることのできるプライマー及び第2の変異点を含む領域を増幅させることのできるプライマー、又は、第1の変異点及び第2の変異点を含む領域を増幅させることのできるプライマーと、
変異遺伝子の配列を有する第1の変異点にハイブリダイゼーションする変異プローブと、
変異遺伝子の配列を有する第2の変異点にハイブリダイゼーションする変異プローブと、
を含む、[1]~[8]のいずれかの方法のための、検出キット。
[10]野生型遺伝子の配列を有する第1の変異点にハイブリダイゼーションする野生型プローブと、
野生型遺伝子の配列を有する第2の変異点にハイブリダイゼーションする野生型プローブと、をさらに含む、[9]の検出キット。
[11]前記第1の変異点にハイブリダイゼーションする変異プローブおよび第2の変異点にハイブリダイゼーションする変異プローブは、一の末端が蛍光物質により標識され、他の末端が前記蛍光物質を抑制する消光物質により標識されている、[9]又は[10]の検出キット。
[12]前記第1の変異点にハイブリダイゼーションする野生型プローブおよび第2の変異点にハイブリダイゼーションする野生型プローブは、一の末端が対応する変異プローブとは波長の異なる蛍光物質により標識され、他の末端が前記蛍光物質を抑制する消光物質により標識されている、[11]の検出キット。
The above problems can be solved by the following inventions:
[1] A method for detecting a mutated gene present in a nucleic acid sample, comprising:
detecting the first mutated gene (target);
A step of detecting a second mutated gene (for artifact determination) that is different from the first mutated gene;
Comparing the detection result of the second mutated gene and the detection result of the first mutated gene to determine the presence or absence of the first mutated gene;
The method, wherein the first and second mutated genes are genes with point mutations from cytosine to thymine or guanine to adenine.
[2] A method of detecting a mutated gene present in a nucleic acid sample, in which a mutation occurring in vivo and a mutation due to an artifact are distinguished, comprising:
detecting the first mutated gene (target);
A step of detecting a second mutated gene (for artifact determination) that is different from the first mutated gene;
Comparing the detection result of the second mutated gene and the detection result of the first mutated gene to determine the presence or absence of the first mutated gene;
The method, wherein the first and second mutated genes are genes with point mutations from cytosine to thymine or guanine to adenine.
[3] The method of [1] or [2], wherein the first and second mutations are mutations of 5-methylcytosine to thymine, or mutations of guanine to adenine at complementary positions of 5-methylcytosine. .
[4] The method of any one of [1] to [3], wherein the detection method is a nucleic acid amplification method, and the first and second mutation points are within the same amplification product.
[5] The method of [4], wherein the detection method is a nucleic acid amplification method using a probe.
[6] The method of [5], wherein the nucleic acid amplification method using a probe is a digital PCR method or a PNA-LNA-PCR clamp method.
[7] The method according to any one of [1] to [3], wherein the detection method is a next-generation sequencing method.
[8] The method of any one of [1] to [7], wherein the first mutation is the T790M mutation of the EGFR gene or the R132H mutation of the IDH1 gene.
[9] A primer capable of amplifying a region containing a first mutation point and a primer capable of amplifying a region containing a second mutation point, or a primer capable of amplifying a region containing a first mutation point and a second mutation point primers capable of amplifying a region;
a mutation probe that hybridizes to the first mutation point having the sequence of the mutated gene;
a mutation probe that hybridizes to a second mutation point having the sequence of the mutated gene;
A detection kit for the method of any one of [1] to [8], comprising:
[10] a wild-type probe that hybridizes to the first mutation point having the sequence of the wild-type gene;
The detection kit of [9], further comprising a wild-type probe that hybridizes to the second mutation point having the sequence of the wild-type gene.
[11] The mutation probe that hybridizes to the first mutation point and the mutation probe that hybridizes to the second mutation point are labeled with a fluorescent substance at one end and quenched at the other end to suppress the fluorescent substance. The detection kit of [9] or [10], which is labeled with a substance.
[12] the wild-type probe that hybridizes to the first mutation point and the wild-type probe that hybridizes to the second mutation point are labeled with a fluorescent substance having a wavelength different from that of the corresponding mutant probe at one end; The detection kit of [11], wherein the other terminus is labeled with a quencher that suppresses the fluorescent substance.

また、本発明には、以下の発明が含まれる:
検出対象がシトシンからチミン(C>T)、グアニンからアデニン(G>A)への変異(第1の変異)である場合に、変異点とは異なるシトシン或いはグアニンの変異(第2の変異)の有無も調べることにより、検査材料の自発的または人工的化学修飾(アーチファクト)の度合いを調べ、検査対象である変異の擬陽性の程度を調べ、高精度に変異を検出する方法。
アーチファクトを調べるシトシンあるいはグアニン(第2の変異点)が検出対象の変異点(第1の変異点)の近傍であることを特徴とする検出対象の変異点を高精度に検出する方法。
アーチファクトを調べるシトシン或いはグアニン(第2の変異点)が、検出対象の変異点(第1の変異点)と同一増副産物内にあることを特徴とする高精度変異検出法。
検出対象の変異(第1の変異)とアーチファクトを調べるC>T或いはG>A変異(第2の変異)を同時に検出することを特徴とする高精度変異検出方法。
検出対象の変異(第1の変異)とアーチファクト(第2の変異)を調べる高感度な検出方法が、プローブを用いる方法又は次世代シークエンス法であることを特徴とする高精度変異検出方法。
The present invention also includes the following inventions:
When the detection target is mutation from cytosine to thymine (C>T) or guanine to adenine (G>A) (first mutation), mutation of cytosine or guanine (second mutation) different from the mutation point A method of detecting the mutation with high accuracy by examining the degree of spontaneous or artificial chemical modification (artifact) of the test material, examining the degree of false positive of the mutation to be tested, by also examining the presence or absence of the mutation.
A method for detecting a mutation point to be detected with high accuracy, characterized in that the cytosine or guanine (second mutation point) for which artifacts are examined is in the vicinity of the mutation point to be detected (first mutation point).
A high-precision mutation detection method characterized in that the cytosine or guanine (second mutation point) for which artifacts are to be examined is within the same amplification product as the mutation point (first mutation point) to be detected.
A highly accurate mutation detection method characterized by simultaneously detecting a mutation to be detected (first mutation) and a C>T or G>A mutation (second mutation) for examining artifacts.
A high-precision mutation detection method, wherein a highly sensitive detection method for examining a mutation (first mutation) and an artifact (second mutation) to be detected is a method using a probe or a next-generation sequencing method.

本発明によれば、遺伝子変異を自発的または人工的な化学修飾(所謂アーチファクト)によるものと区別して、高精度に検出できる。核酸塩基シトシンからチミン、グアニンからアデニンへの変異を検出する際に有効である。特に、塩基配列上のメチル化された5’CpGのC(5-メチルシトシン)からチミンへの変異をアーチファクトと区別して検出する上で有効な手段となる。 According to the present invention, genetic mutations can be distinguished from spontaneous or artificial chemical modifications (so-called artifacts) and detected with high accuracy. It is effective in detecting nucleobase cytosine to thymine and guanine to adenine mutations. In particular, it is an effective means for detecting a mutation from C (5-methylcytosine) to thymine in methylated 5'CpG on the nucleotide sequence while distinguishing it from artifacts.

PNA-LNA-PCRクランプ法によるヒトIDH1遺伝子R132H遺伝子変異の検出を行った結果を示すグラフである。1 is a graph showing the results of detection of human IDH1 gene R132H gene mutation by the PNA-LNA-PCR clamp method. PNA-LNA-PCRクランプ法によるヒトEGFR遺伝子T790M遺伝子変異の検出を行った結果を示すグラフである。1 is a graph showing the results of detection of human EGFR gene T790M gene mutation by the PNA-LNA-PCR clamp method. PNA-LNA-PCRクランプ法によるヒトEGFR遺伝子F795F遺伝子変異の検出を行った結果を示すグラフである。1 is a graph showing the results of detection of human EGFR gene F795F gene mutation by the PNA-LNA-PCR clamp method. PNA-LNA-PCRクランプ法によるヒトIDH1遺伝子R119Q遺伝子変異の検出を行った結果を示すグラフである。1 is a graph showing the results of detection of human IDH1 gene R119Q gene mutation by the PNA-LNA-PCR clamp method. PNA-LNA-PCRクランプ法によるヒトIDH1遺伝子コドン132アンチセンス鎖CpG変異の検出を行った結果を示すグラフである。1 is a graph showing the results of detection of human IDH1 gene codon 132 antisense strand CpG mutation by the PNA-LNA-PCR clamp method.

本発明において、DNA、RNA、核酸、遺伝子、遺伝子発現、コード、相補、鋳型、プロモーター、プローブ、プライマー、ハイブリダイゼーション、PCR等の用語の定義に関しては、現在、分子生物学、遺伝学、遺伝子工学等で広く一般的に使用されている用語と同じ意味である。 In the present invention, terms such as DNA, RNA, nucleic acid, gene, gene expression, code, complement, template, promoter, probe, primer, hybridization, PCR, etc. are currently defined in terms of molecular biology, genetics, and genetic engineering. It has the same meaning as the term widely and commonly used in

なお、本明細書において「シトシン」とは、メチル化されていないシトシンと、メチル化シトシンとを含むものとする。 As used herein, "cytosine" includes both unmethylated cytosine and methylated cytosine.

本発明において「核酸サンプル」とは、核酸を含有するサンプルであって、第1の変異点および第2の変異点を含有する可能性のあるサンプルであれば、特に限定されるものではない。例えば、血液や組織等を「試料」として試料中の全細胞から得られるDNAやRNA、RNAから調製されたcDNAが該当する。 In the present invention, the "nucleic acid sample" is a sample containing nucleic acid, and is not particularly limited as long as it is a sample that may contain the first mutation point and the second mutation point. For example, DNA or RNA obtained from all cells in a "sample" such as blood or tissue, or cDNA prepared from RNA is applicable.

本発明で扱うことのできる「試料」の由来は特に限定されるものではないが、例えばヒトであってもよいし、マウス、ラット、ウサギのような動物であってもよいし、生体組織や細胞から樹立された培養細胞であってもよい。
また、本発明で扱うことのできる「試料」の種類も特に限定されるものではないが、血液、喀痰、胸水、ブラシ洗浄液などの気管支洗浄液、組織検体、または細胞検体等の生体試料を挙げることができる。特に、ホルマリン固定パラフィン包埋した組織検体または細胞検体(FFPE組織検体又は細胞検体)では、アーチファクトが生じている可能性が高く、本発明を好適に利用することができる。これらの試料からゲノムDNAやRNAを調製する方法は、例えばアルカリ法のように広く一般に使用されているゲノムDNAやRNAの調製方法でよい。また、市販のDNA調製キットやRNA調製キットを用いてもよい。RNAからcDNAを調製する方法も、RTを用いた広く一般に使用されている方法でよく、市販のcDNA調製キットを用いてもよい。また、FFPE検体からのDNAの調製方法は、例えば、WO2020/096031号公報に開示されている方法で行ってもよい。
Although the origin of the "sample" that can be handled in the present invention is not particularly limited, it may be, for example, humans, animals such as mice, rats, and rabbits, biological tissues, Cultured cells established from cells may also be used.
In addition, the type of "sample" that can be handled in the present invention is not particularly limited, but biological samples such as blood, sputum, pleural effusion, bronchial washings such as brush washings, tissue specimens, or cell specimens can be mentioned. can be done. In particular, formalin-fixed paraffin-embedded tissue specimens or cell specimens (FFPE tissue specimens or cell specimens) are highly likely to have artifacts, and the present invention can be suitably used. A method for preparing genomic DNA or RNA from these samples may be a widely used preparation method for genomic DNA or RNA, such as an alkaline method. Alternatively, a commercially available DNA preparation kit or RNA preparation kit may be used. As a method for preparing cDNA from RNA, a widely used method using RT may be used, and a commercially available cDNA preparation kit may be used. Moreover, the method for preparing DNA from the FFPE sample may be performed by the method disclosed in WO2020/096031, for example.

本発明において「野生型遺伝子」とは、変異を生じておらず、本来の正常な機能を有する遺伝情報を含む遺伝子である。ここで言う遺伝情報とは、mRNA、tRNA、rRNA、snRNA等の情報をコードする転写領域だけでなく、プロモーター等の遺伝子発現上必要な調節領域を含むものとする。 In the present invention, a "wild-type gene" is a gene containing genetic information that is not mutated and has normal functions. The genetic information referred to here includes not only transcriptional regions encoding information such as mRNA, tRNA, rRNA and snRNA, but also regulatory regions necessary for gene expression such as promoters.

本発明において「変異」とはDNAやRNA等の核酸配列の変化であり、遺伝学等で使用される塩基置換、挿入、欠失、逆位、重複、転座等が該当する。本発明では、一塩基の置換(点変異)を検出の対象とする。本発明において「変異遺伝子」とは、シトシンからチミンまたはその相補位置にあるグアニンからアデニンへの点変異を生じた遺伝子である。当該変異遺伝子において、変異の存在する領域は転写領域だけでなく、プロモーター等の遺伝子発現上必要な調節領域を含むものとする。なお、変異により変異遺伝子が機能上の変化を有する必要はない。また、変異には先天的なものも後天的なものも含まれる。 In the present invention, "mutation" means a change in a nucleic acid sequence such as DNA or RNA, and includes base substitution, insertion, deletion, inversion, duplication, translocation and the like used in genetics and the like. In the present invention, substitution of a single base (point mutation) is targeted for detection. In the present invention, the term "mutant gene" refers to a gene with a point mutation from cytosine to thymine or from guanine to adenine at its complementary position. In the mutated gene, the mutated region includes not only the transcriptional region but also regulatory regions necessary for gene expression, such as promoters. It should be noted that the mutation does not require the mutated gene to have a functional change. Mutations include both congenital and acquired mutations.

本発明における「第1の変異(標的となる変異)」は、検出の目的となる変異であり、シトシンからチミン、またはその相補位置にあるグアニンからアデニンへのトランジション変異であり、好ましくは、CpG配列のシトシンからチミン、またはその相補位置にあるグアニンからアデニンへのトランジション変異である。検出の目的となる変異としては、例えば、がんの発生、転移、再発に関わるような遺伝子変異であり、その変異の有無を調べることで治療方針を決定するような変異が挙げられる。好ましくは変異率が低く、高感度に検出することが望まれている変異であり、腫瘍細胞特異的な体細胞変異や薬剤耐性に関わる遺伝子変異等が挙げられる。このような変異としては、例えば、IDH1遺伝子のR132H変異やEGFR遺伝子のT790M変異が挙げられる。 The "first mutation (target mutation)" in the present invention is a mutation to be detected, a transition mutation from cytosine to thymine, or from guanine to adenine at its complementary position, preferably CpG It is a transition mutation from cytosine to thymine in the sequence or from guanine to adenine at its complementary position. Mutations to be detected include, for example, gene mutations that are involved in the development, metastasis, and recurrence of cancer, and mutations that determine treatment strategies by examining the presence or absence of such mutations. Mutations that have a low mutation rate and are desired to be detected with high sensitivity are preferred, and examples thereof include tumor cell-specific somatic cell mutations and gene mutations associated with drug resistance. Such mutations include, for example, the R132H mutation in the IDH1 gene and the T790M mutation in the EGFR gene.

本発明において第1の変異は、遺伝情報をコードする配列を有する鎖(以下センス鎖とする)にあってもよいし、センス鎖に対して相補的な配列を有する鎖(以下アンチセンス鎖とする)にあってもよい。すなわちセンス鎖における標的変異はシトシンからチミンへの塩基置換であってもよいし、グアニンからアデニンへの塩基置換であってもよい。さらに、アンチセンス鎖における標的変異はシトシンからチミンへの塩基置換であってもよいし、グアニンからアデニンへの塩基置換であってもよい。 In the present invention, the first mutation may be in a strand having a sequence encoding genetic information (hereinafter referred to as a sense strand) or a strand having a sequence complementary to the sense strand (hereinafter referred to as an antisense strand). do). That is, the target mutation in the sense strand may be a base substitution from cytosine to thymine or a base substitution from guanine to adenine. Furthermore, the target mutation in the antisense strand may be a cytosine to thymine base substitution or a guanine to adenine base substitution.

本発明において、「第1の変異遺伝子」とは第1の変異を生じた遺伝子であり、「第1の変異点」とは第1の変異において置換が見られる塩基が存在する部位であり、本発明において検出の標的とする部位である。 In the present invention, the "first mutated gene" is the gene that has undergone the first mutation, and the "first mutation point" is the site where the base at which the substitution is observed in the first mutation exists, This is the site targeted for detection in the present invention.

なお、CpG配列ではないメチル化されていないシトシンのウラシルを介したチミンへの変異、またはその相補位置にあるグアニンのアデニンへの変異遺伝子を検出する場合や、ウラシルが内在するRNAを検査材料として変異遺伝子を検出する場合に、ウラシルDNAグリコシラーゼ処理法に代わる方法として本発明を利用することもできる。 In addition, when detecting a mutation of unmethylated cytosine, which is not a CpG sequence, to thymine via uracil, or a gene mutated from guanine to adenine at its complementary position, RNA containing uracil is used as a test material. The present invention can also be used as an alternative to the uracil-DNA glycosylase treatment method when detecting mutant genes.

本発明において「第2の変異(アーチファクト)」は、第1の変異点とは異なる部位におけるシトシンからチミン、またはその相補位置にあるグアニンからアデニンへのトランジション変異である。5-メチルシトシンからチミンへの変換は、シトシンからウラシルを介したチミンへの変換より発生しやすいことが知られており、好ましくは、生体内メチル化を受けるCpG配列のシトシンからチミン、またはその相補位置にあるグアニンからアデニンへのトランジション変異である。 In the present invention, the "second mutation (artifact)" is a transition mutation from cytosine to thymine at a site different from the first mutation point, or from guanine to adenine at its complementary position. The conversion of 5-methylcytosine to thymine is known to occur more readily than the conversion of cytosine to thymine via uracil, preferably from cytosine to thymine of CpG sequences that undergo in vivo methylation, or It is a guanine to adenine transition mutation at the complementary position.

第2の変異は、自発的または人工的な化学修飾によりアーチファクトとして生じる、シトシンからウラシルまたはチミンへの塩基置換であり、さらにはPCRやcDNA合成の際に、シトシンからウラシルまたはチミンへのアーチファクトが生じた変異アレルを鋳型に、ポリメラーゼや逆転写酵素による伸長反応により合成される新生鎖において形成されるアデニンへの塩基置換である。自発的な化学修飾により生じるアーチファクトとしては、例えばFFPEを室温で長期間保管した際に、組織や細胞中の核酸におけるシトシン塩基に対して加水分解的脱アミノ化が進み、ウラシルやチミンへの塩基置換が経時的に蓄積したものが挙げられ、人工的な化学修飾によるアーチファクトとしては、FFPEより核酸を抽出する際の過度な熱処理により生じるもの、あるいは新鮮組織や血液等から抽出した核酸に対して過度な熱処理により、シトシンからウラシルまたはチミンへの塩基置換を人為的に促進させたものが挙げられる。 The second mutation is a base substitution from cytosine to uracil or thymine that is caused as an artifact by spontaneous or artificial chemical modification, and furthermore, an artifact from cytosine to uracil or thymine is generated during PCR or cDNA synthesis. It is a base substitution to adenine formed in a nascent chain synthesized by elongation reaction with a polymerase or reverse transcriptase using the resulting mutant allele as a template. Artifacts caused by spontaneous chemical modification include, for example, when FFPE is stored at room temperature for a long period of time, hydrolytic deamination of cytosine bases in nucleic acids in tissues and cells proceeds, and bases to uracil and thymine are formed. Substitutions accumulate over time, and artificial chemical modification artifacts include those caused by excessive heat treatment when extracting nucleic acids from FFPE, or nucleic acids extracted from fresh tissue, blood, etc. Excessive heat treatment artificially promotes base substitution from cytosine to uracil or thymine.

すなわち、本発明は、CpG配列のシトシンまたはその相補位置にあるグアニンに生じる疾患特異的な遺伝子変異の検出において、アーチファクトが問題となりうる、長期保管したFFPE検体から調製した核酸サンプルや、FFPEの作製やFFPEからの核酸調製が適切ではなかった核酸サンプル、調製後の保管が適切ではなかった核酸サンプル中の遺伝子変異を高感度に検出する場合に利用することができる。 That is, the present invention provides nucleic acid samples prepared from FFPE specimens stored for a long period of time, in which artifacts may pose a problem in the detection of disease-specific gene mutations occurring in cytosines of CpG sequences or guanines at their complementary positions, and preparation of FFPEs. It can be used for highly sensitive detection of gene mutations in nucleic acid samples for which nucleic acid preparation from FFPE was not appropriate, and nucleic acid samples for which storage after preparation was not appropriate.

本発明において、「第2の変異遺伝子」とは第2の変異を生じた遺伝子であり、「第2の変異点」とは第2の変異において置換が見られる塩基が存在する部位であり、本発明においてアーチファクトを調べるために検出する部位である。 In the present invention, the "second mutated gene" is a gene that has undergone the second mutation, and the "second mutation point" is the site where the base at which the substitution is observed in the second mutation exists, It is a site detected to examine artifacts in the present invention.

第1の変異が5-メチルシトシンからチミンへの塩基置換、或いはその相補部位のグアニンからアデニンへの塩基置換である場合、第2の変異も第1の変異点とは異なる部位における任意の5-メチルシトシンからチミンへの塩基置換、或いはその相補部位のグアニンからアデニンへの塩基置換であることが好ましい。第1、第2の変異遺伝子を検出する鎖は、センス鎖、アンチセンス鎖のどちらからでも選択できるが、好ましくは、第2の変異点は第1の変異点と同一遺伝子領域上であり、特に好ましくは、第1の変異点の近傍から選択するとよい。第1の変異点の近傍から、第2の変異を選択することにより、第1の変異点と第2の変異点を含む領域を同一プライマーセットで同時に増幅することができる。
また、第1の変異のアンチセンス鎖CpG配列を第2の変異として選択してもよい。第1の変異がCpG配列のシトシンからチミンへの塩基置換、或いはその相補部位のグアニンからアデニンへの塩基置換である場合、第2の変異は第1の変異のCpG配列のグアニンからアデニンへの塩基置換、或いはその相補部位のシトシンからチミンへの塩基置換であることが好ましい。
If the first mutation is a 5-methylcytosine to thymine base substitution or a guanine to adenine base substitution at its complementary site, then the second mutation is also any 5 at a site different from the first mutation point. It is preferably a base substitution from -methylcytosine to thymine, or a base substitution from guanine to adenine at its complementary site. The strand for detecting the first and second mutated genes can be selected from either the sense strand or the antisense strand, but preferably the second mutation point is on the same gene region as the first mutation point, Particularly preferably, it is selected from the vicinity of the first mutation point. By selecting the second mutation from the vicinity of the first mutation point, the region containing the first mutation point and the second mutation point can be simultaneously amplified with the same primer set.
Alternatively, the antisense strand CpG sequence of the first mutation may be selected as the second mutation. If the first mutation is a base substitution from cytosine to thymine in the CpG sequence or a base substitution from guanine to adenine at its complementary site, the second mutation is a base substitution from guanine to adenine in the CpG sequence of the first mutation. It is preferably a base substitution or a base substitution from cytosine to thymine at its complementary site.

本発明における「変異遺伝子の検出方法」としては、変異遺伝子の含有率が1%以下でも検出できる高感度な検出方法が好ましい。本発明によれば、検出感度が0.5%未満の検出方法においても、5-メチルシトシンが関与する変異をアーチファクトによる遺伝子変異か区別することができる。高感度に変異遺伝子を検出することができる限り、特に限定されるものではなく、例えば、デジタルPCR法、PNA-LNA-PCRクランプ法、インベーダー法、TaqMan-PCR法、スコーピオンアームズ法、等の核酸増幅法や、次世代シークエンス法、DNAチップ法、PCR-HRM法、gFCS法等を挙げることができる。好ましくは、プローブを用いる核酸増幅法や次世代シークエンス法であり、特に好ましくは、デジタルPCR法、PNA-LNA-PCRクランプ法、次世代シークエンス法である。本発明において「核酸増幅法」とは、公知のポリメラーゼ反応を利用した鋳型核酸の増幅反応をいい、プライマーを用いて第1の変異点及び/又は第2の変異点を含む領域を増幅する方法である。 As the "method for detecting a mutant gene" in the present invention, a highly sensitive detection method capable of detecting even when the content of the mutant gene is 1% or less is preferable. According to the present invention, mutations associated with 5-methylcytosine can be distinguished from gene mutations caused by artifacts even in a detection method with a detection sensitivity of less than 0.5%. Nucleic acids such as digital PCR method, PNA-LNA-PCR clamp method, Invader method, TaqMan-PCR method, Scorpion Arms method, etc. Amplification method, next-generation sequencing method, DNA chip method, PCR-HRM method, gFCS method and the like can be mentioned. Preferred are the nucleic acid amplification method and the next-generation sequencing method using probes, and particularly preferred are the digital PCR method, the PNA-LNA-PCR clamp method, and the next-generation sequencing method. In the present invention, "nucleic acid amplification method" refers to an amplification reaction of a template nucleic acid using a known polymerase reaction, and a method of amplifying a region containing a first mutation point and/or a second mutation point using primers. is.

本発明における「プローブを用いる核酸増幅法」とは、プローブを用いて、核酸増幅反応の増幅産物から、変異遺伝子の第1の変異点及び第2の変異点を含む領域を選択的に検出する方法である。デジタルPCR法、PNA-LNA-PCRクランプ法、インベーダー法、TaqMan-PCR法、スコーピオンアームズ法等を挙げることができる。デジタルPCR法の原理は、ドロップレット方式(バイオラッド社など)でもよいし、ウエルチップ方式(サーモフィッシャーサイエンティフィック社など)でもよい。 The "nucleic acid amplification method using a probe" in the present invention is to selectively detect the region containing the first mutation point and the second mutation point of the mutated gene from the amplified product of the nucleic acid amplification reaction using the probe. The method. Digital PCR method, PNA-LNA-PCR clamp method, Invader method, TaqMan-PCR method, Scorpion Arms method and the like can be mentioned. The principle of the digital PCR method may be a droplet method (Bio-Rad, etc.) or a well-chip method (Thermo Fisher Scientific, etc.).

次世代シークエンス法を用いる場合の第1の変異遺伝子(標的)を検出する工程、および第2の変異遺伝子(アーチファクト判定用)を検出する工程は、第1の変異点および第2の変異点を含有する可能性のある核酸サンプルからライブラリーを調製する工程、第1の変異点および第2の変異点のシーケンシングを実行し、結果を出力する工程、を含む。第1の変異点および第2の変異点の塩基配列が解析できれば次世代シークエンス法の解析原理等は問わず、市販の試薬や装置を用いればよい。 The step of detecting the first mutated gene (target) when using the next-generation sequencing method, and the step of detecting the second mutated gene (for artifact determination) are performed by detecting the first mutation point and the second mutation point. Preparing a library from the nucleic acid sample that may contain it, performing sequencing of the first mutation and the second mutation, and outputting the results. As long as the base sequences of the first mutation point and the second mutation point can be analyzed, commercially available reagents and devices may be used regardless of the analysis principle of the next-generation sequencing method.

本発明における変異遺伝子の検出工程について、プローブを用いる核酸増幅法を用いる場合の態様を説明する。 An embodiment in which a nucleic acid amplification method using a probe is used for the step of detecting a mutated gene in the present invention will be described.

本実施形態において、第1の変異遺伝子(標的)を検出する工程は、
第1の変異点および第2の変異点を含有する可能性のある核酸サンプルと、
第1の変異点を含む領域を増幅させることのできるプライマーと、
変異遺伝子の配列を有する第1の変異点にハイブリダイゼーションする変異プローブと、
を反応液中に共存させ、第1の変異点を含む領域の増幅および変異遺伝子の第1の変異点を含む領域を選択的に検出することで、第1の変異遺伝子を検出する工程、を含む。
In this embodiment, the step of detecting the first mutated gene (target) is
a nucleic acid sample that may contain the first mutation point and the second mutation point;
a primer capable of amplifying a region containing the first mutation point;
a mutation probe that hybridizes to the first mutation point having the sequence of the mutated gene;
coexisting in the reaction solution, amplifying the region containing the first mutation point and selectively detecting the region containing the first mutation point of the mutated gene to detect the first mutated gene; include.

好ましくは、第1の変異点および第2の変異点を含有する可能性のある核酸サンプルと、
第1の変異点を含む領域を増幅させることのできるプライマーと、
変異遺伝子の配列を有する第1の変異点にハイブリダイゼーションする変異プローブと、
野生型遺伝子の配列を有する第1の変異点にハイブリダイゼーションする野生型プローブと、を反応液中に共存させるとよい。
Preferably, a nucleic acid sample that may contain the first mutation point and the second mutation point;
a primer capable of amplifying a region containing the first mutation point;
a mutation probe that hybridizes to the first mutation point having the sequence of the mutated gene;
A wild-type probe that hybridizes to the first mutation point having the sequence of the wild-type gene may be coexisted in the reaction solution.

さらに好ましくは、変異遺伝子の第1の変異点を含む領域とともに、野生型遺伝子の第1の変異点を含む領域も選択的に検出するとよい。 More preferably, the region containing the first mutation point of the wild-type gene is selectively detected together with the region containing the first mutation point of the mutant gene.

本実施形態に用いる「プライマー」は、変異点を含む領域を増幅し得るプライマーであり、好ましくは変異点を挟む2種類のプライマーである。例えば、変異点の上流領域と相同的なヌクレオチド配列を有するフォワードプライマーと、変異点の下流領域と相補的なヌクレオチド配列を有するリバースプライマーとからなる2種類のプライマーであってもよい。また、プライマーの配列中に変異点を含むアレル特異的プライマーであってもよい。これらのプライマーは、変異点を含むヌクレオチド配列の配列情報から常法により設計、合成することができ、DNA、RNA等の核酸、またはLNA、またはそれらの組み合わせによって構成される。プライマーの塩基数は、プライマーのTm値等を考慮して適宜決定することができるが、10塩基から40塩基の範囲であればよく、好ましくは15塩基から30塩基であり、特に好ましくは18塩基から25塩基である。 The “primers” used in this embodiment are primers capable of amplifying a region containing a mutation point, preferably two types of primers flanking the mutation point. For example, two types of primers may be used, consisting of a forward primer having a nucleotide sequence homologous to the upstream region of the mutation point and a reverse primer having a nucleotide sequence complementary to the downstream region of the mutation point. Alternatively, it may be an allele-specific primer containing a mutation point in the primer sequence. These primers can be designed and synthesized by conventional methods from sequence information of nucleotide sequences containing mutation sites, and are composed of nucleic acids such as DNA and RNA, or LNA, or a combination thereof. The number of bases of the primer can be appropriately determined in consideration of the Tm value of the primer, etc., and may be in the range of 10 to 40 bases, preferably 15 to 30 bases, and particularly preferably 18 bases. 25 bases from

本実施形態に用いる「変異プローブ」は、変異遺伝子の配列を有する変異点を含む領域に特異的にハイブリダイゼーションするプローブである。蛍光物質や消光物質で配列中の塩基を標識してもよく、好ましくは、一の末端が蛍光物質により標識され、他の末端が前記蛍光物質を抑制する消光物質により標識されている。当該変異プローブの塩基配列は変異遺伝子の変異点を含む領域の一部、または全部と特異的にハイブリダイズすれば特に限定はされず、センス、アンチセンス鎖のどちらの鎖にハイブリダイズするように設計してもよい。変異点を含むヌクレオチド配列の配列情報から常法により設計、合成することができ、DNA、RNA等の核酸から構成されていてもよいし、一部又は全部の塩基をLNAやPNA、BNA等のような人工核酸に置換したものであってもよい。変異プローブの長さは、変異のあるアレルやその相補鎖に特異的なハイブリダイゼーションが可能であれば特に限定されるものではないが、例えば、7塩基から30塩基であることが好ましく、10塩基から20塩基が特に好ましい。本実施形態において「蛍光物質」とは、特定波長の励起光を吸収することで励起状態となり、元の基底状態に戻る際に蛍光を発する性質を有する物質を言う。標識に用いる蛍光物質は、変異プローブの末端に標識可能なものであれば、特に問わない。例えば、FAM、TET、HEX、Cy3、Cy5、Texas Red、TAMRA、FITC等いずれであってもよい。 A "mutation probe" used in this embodiment is a probe that specifically hybridizes to a region containing a mutation point having a sequence of a mutated gene. The bases in the sequence may be labeled with a fluorophore or a quencher, preferably one end labeled with a fluorophore and the other end labeled with a quencher that suppresses the fluorophore. The nucleotide sequence of the mutation probe is not particularly limited as long as it specifically hybridizes with part or all of the region containing the mutation point of the mutant gene, and it may hybridize to either the sense or antisense strand. can be designed. It can be designed and synthesized by a conventional method from the sequence information of the nucleotide sequence containing the mutation point, and may be composed of nucleic acids such as DNA and RNA, and part or all of the bases may be LNA, PNA, BNA, etc. It may be substituted with such an artificial nucleic acid. The length of the mutation probe is not particularly limited as long as it allows specific hybridization to the mutated allele or its complementary strand. to 20 bases is particularly preferred. In this embodiment, the term “fluorescent substance” refers to a substance that has the property of being excited by absorbing excitation light of a specific wavelength and emitting fluorescence when returning to the original ground state. The fluorescent substance used for labeling is not particularly limited as long as it can label the end of the mutation probe. For example, FAM, TET, HEX, Cy3, Cy5, Texas Red, TAMRA, FITC, or the like may be used.

本実施形態において「消光物質」とは蛍光物質の励起エネルギー吸収物質等をいう。使用する種類はBHQ1、BHQ2、Dabcyl等いずれであってもよい。ただし、当該抑制する物質の種類によって蛍光の抑制範囲が異なるため、一の変異プローブ上で組となる蛍光物質の発光を抑制できるクエンチャーの種類を選択する必要がある。発光を抑制できる選択範囲内では特に問わない。例えば、蛍光物質がFAMやTETの場合には、抑制範囲の波長がやや短波寄り(480nm~580nm)のBHQ1を、また蛍光物質がCy3やTexas redの場合には、抑制範囲の波長がやや長波寄り(550nm~650nm)のBHQ2を、選択してもよい。 In the present embodiment, the term "quenching substance" refers to a substance that absorbs the excitation energy of a fluorescent substance, or the like. The type used may be any of BHQ1, BHQ2, Dabcyl, and the like. However, since the fluorescence suppression range differs depending on the type of the suppressing substance, it is necessary to select the type of quencher capable of suppressing the emission of the paired fluorescent substance on one mutant probe. There is no particular limitation as long as the selection range is such that light emission can be suppressed. For example, when the fluorescent substance is FAM or TET, the wavelength of the suppression range is slightly shorter (480 nm to 580 nm) BHQ1, and when the fluorescent substance is Cy3 or Texas red, the wavelength of the suppression range is slightly longer. A closer (550 nm to 650 nm) BHQ2 may be selected.

本実施形態において「末端」とは変異プローブの塩基配列における5’末端、あるいは3’末端を言う。また、本発明において「標識され」とは、前記蛍光物質及び/又は消光物質が化学結合によって変異プローブの末端部に付されていることを言う。 In this embodiment, the term “end” refers to the 5′ end or 3′ end of the base sequence of the mutation probe. In the present invention, "labeled" means that the fluorescent substance and/or quenching substance is attached to the end of the mutation probe by chemical bonding.

本実施形態において「野生型プローブ」は、野生型遺伝子の配列を有する変異点を含む領域に特異的にハイブリダイゼーションするプローブである。蛍光物質や消光物質で配列中の塩基を標識してもよく、好ましくは、変異プローブとは互いを区別できる異なる蛍光物質により一の末端が標識され、他の末端が前記蛍光物質を抑制する消光物質により標識されている。これにより、第1の変異点を含む変異遺伝子を検出するとともに、第1の変異点を含む野生型遺伝子も別個に検出することができる。野生型プローブは、野生型遺伝子の変異点を含む領域の一部、または全部と特異的にハイブリダイズすれば特に限定はされず、センス、アンチセンス鎖のどちらの鎖にハイブリダイズするように設計してもよい。好ましくは、野生型プローブと変異プローブは同じ鎖にハイブリダイズするように設計する。野生型プローブも、変異点を含むヌクレオチド配列の配列情報から常法により設計、合成することができ、DNA、RNA等の核酸から構成されていてもよいし、一部又は全部の塩基をLNAやPNA、BNA等のような人工核酸に置換したものであってもよい。野生型プローブの長さは、変異のあるアレルやその相補鎖に特異的なハイブリダイゼーションが可能であれば特に限定されるものではないが、例えば、7塩基から30塩基であることが好ましく、10塩基から20塩基が特に好ましい。 A "wild-type probe" in this embodiment is a probe that specifically hybridizes to a region containing a mutation point having a sequence of a wild-type gene. The bases in the sequence may be labeled with a fluorescent substance or a quencher, preferably one end is labeled with a different fluorescent substance that can be distinguished from the mutant probe, and the other end is quenched to suppress the fluorescent substance. labeled with a substance. As a result, the mutated gene containing the first mutation point can be detected, and the wild-type gene containing the first mutation point can also be detected separately. The wild-type probe is not particularly limited as long as it specifically hybridizes with part or all of the region containing the mutation point of the wild-type gene, and is designed to hybridize with either the sense strand or the antisense strand. You may Preferably, the wild-type and mutant probes are designed to hybridize to the same strand. Wild-type probes can also be designed and synthesized by conventional methods from sequence information of nucleotide sequences containing mutation sites, and may be composed of nucleic acids such as DNA and RNA, or may be composed of LNA or all of the bases. It may be substituted with an artificial nucleic acid such as PNA, BNA, or the like. The length of the wild-type probe is not particularly limited as long as it allows specific hybridization to the mutated allele or its complementary strand. Base to 20 bases is particularly preferred.

変異プローブおよび野生型プローブの標識は、互いを区別できる蛍光物質であればよく、それぞれ励起/蛍光スペクトルの異なる蛍光物質を組み合わせて用いればよい。例えばFAMとHEX、FAMとCy5等の組み合わせが挙げられる。また、一方を標識し、他方を未標識で使用してもよい。一例として、変異プローブは、一の末端が蛍光物質(例えばFAM)により標識され、他の末端が前記蛍光物質を抑制する消光物質により標識されており、野生型プローブは、一の末端が変異プローブとは波長の異なる蛍光物質(例えばHEXまたはCy5)により標識され、多の末端が前記蛍光物質を抑制する消光物質により標識される。これにより、例えばデジタルPCR法では、「変異型+野生型-」等ドロプレット数や変異割合を算出することが可能となる。別の例では、変異プローブは、一の末端が蛍光物質により標識され、他の末端が前記蛍光物質を抑制する消光物質により標識されており、野生型プローブは、未標識のまま使用される。また、PNA-LNA-PCRクランプ法で変異遺伝子を検出する場合は、変異プローブは、DNA配列のうち少なくとも一つ以上がLNAに置換されており、一の末端が蛍光物質(例えばFAM)により標識され、他の末端が前記蛍光物質を抑制する消光物質により標識されている。野生型プローブは全ての配列がPNAによって構成されているプローブを使用する。必要に応じて、変異遺伝子および野生型遺伝子の双方にハイブリダイゼーションするトータルプローブを併せて使用する。トータルプローブは、変異プローブとは互いを区別できる異なる蛍光物質(例えばHEXまたはCy5)により一の末端が標識され、他の末端が前記蛍光物質を抑制する消光物質により標識されているとよい。これにより、増幅産物中の変異遺伝子および野生型遺伝子の総量を知ることが可能となり、野生型プローブが蛍光物質で標識されていなくても、変異遺伝子の存在比を求めることができる。 Mutant probes and wild-type probes may be labeled with fluorescent substances that can be distinguished from each other, and fluorescent substances with different excitation/fluorescence spectra may be used in combination. Examples include combinations of FAM and HEX, FAM and Cy5, and the like. Alternatively, one may be labeled and the other may be used unlabeled. As an example, the mutant probe has one end labeled with a fluorescent substance (e.g., FAM) and the other end labeled with a quencher that suppresses the fluorescent substance, and the wild-type probe has one end labeled with the mutant probe It is labeled with a fluorescent substance with a different wavelength (eg, HEX or Cy5), and the other end is labeled with a quenching substance that inhibits the fluorescent substance. As a result, for example, in the digital PCR method, it is possible to calculate the number of droplets such as "mutant type + wild type-" and the mutation rate. In another example, the mutant probe is labeled at one end with a fluorophore and at the other end with a quencher that suppresses the fluorophore, and the wild-type probe is used unlabeled. In addition, when detecting a mutated gene by the PNA-LNA-PCR clamp method, the mutated probe has at least one or more of the DNA sequences replaced with LNA, and one end is labeled with a fluorescent substance (eg, FAM). and the other end is labeled with a quencher that inhibits the fluorophore. A wild-type probe uses a probe whose entire sequence is composed of PNA. If necessary, a total probe that hybridizes to both the mutant gene and the wild-type gene is used together. The total probe may be labeled at one end with a different fluorophore (eg HEX or Cy5) distinguishable from the mutant probes, and labeled at the other end with a quencher that inhibits said fluorophore. This makes it possible to know the total amount of the mutant gene and the wild-type gene in the amplification product, and to determine the abundance ratio of the mutant gene even if the wild-type probe is not labeled with a fluorescent substance.

本実施形態において「反応液」は、前記核酸増幅法において、核酸増幅および遺伝子検出反応を行う上で必要な試薬等を含有する溶液である。当該反応液の組成は、使用する核酸増幅法によって異なり、当該核酸増幅法に適したものを選択すればよい。 In the present embodiment, the "reaction solution" is a solution containing reagents and the like necessary for nucleic acid amplification and gene detection reaction in the nucleic acid amplification method. The composition of the reaction solution varies depending on the nucleic acid amplification method to be used, and one suitable for the nucleic acid amplification method may be selected.

本実施形態において核酸増幅反応および遺伝子検出は、第1の変異点および第2の変異点を含む領域を同時又は個別に増幅および検出できれば特に問わない。なお、遺伝子検出は、増幅反応を行いながら行ってもよく、増幅後に行ってもよい。前記核酸増幅法に適した反応条件および装置を選択すればよい。 In this embodiment, the nucleic acid amplification reaction and gene detection are not particularly limited as long as the regions containing the first mutation point and the second mutation point can be amplified and detected simultaneously or individually. Gene detection may be performed while the amplification reaction is being performed, or may be performed after the amplification. Reaction conditions and equipment suitable for the nucleic acid amplification method may be selected.

本実施形態において、第2の変異遺伝子(アーチファクト判定用)を検出する工程は、
第1の変異点および第2の変異点を含有する可能性のある核酸サンプルと
第2の変異点を含む領域を増幅させることのできるプライマーと、
変異遺伝子の配列を有する第2の変異点にハイブリダイゼーションする変異プローブと、
を反応液中に共存させ、第2の変異点を含む領域の増幅および変異遺伝子の第2の変異点を含む領域を選択的に検出することで、第2の変異遺伝子を検出する工程、を含む。
In this embodiment, the step of detecting the second mutated gene (for artifact determination) is
a nucleic acid sample that may contain a first mutation point and a second mutation point and primers capable of amplifying a region containing the second mutation point;
a mutation probe that hybridizes to a second mutation point having the sequence of the mutated gene;
coexisting in the reaction solution, amplifying the region containing the second mutation point and selectively detecting the region containing the second mutation point of the mutated gene to detect the second mutated gene; include.

好ましくは、第1の変異点および第2の変異点を含有する可能性のある核酸サンプルと
第2の変異点を含む領域を増幅させることのできるプライマーと、
変異遺伝子の配列を有する第2の変異点にハイブリダイゼーションする変異プローブと、
野生型遺伝子の配列を有する第2の変異点にハイブリダイゼーションする野生型プローブと、を反応液中に共存させるとよい。
Preferably, a nucleic acid sample that may contain the first mutation point and the second mutation point and primers capable of amplifying a region containing the second mutation point,
a mutation probe that hybridizes to a second mutation point having the sequence of the mutated gene;
A wild-type probe that hybridizes to the second mutation point having the sequence of the wild-type gene may be coexisted in the reaction solution.

さらに好ましくは、変異遺伝子の第2の変異点を含む領域とともに、野生型遺伝子の第2の変異点を含む領域も選択的に検出するとよい。 More preferably, the region containing the second mutation point of the wild-type gene is selectively detected together with the region containing the second mutation point of the mutant gene.

ここで、第2の変異点を含む領域を増幅させることのできるプライマーは、第1の変異点を含む領域を増幅させることのできるプライマーと、同じであってもよく、異なっていてもよい。フォワードプライマーまたはリバースプライマーのどちらか一方を共通で使用してもよく、どちらも共通で使用してもよい。好ましくは、同じプライマーセットで増幅させることができるとよい。 Here, the primer capable of amplifying the region containing the second mutation point may be the same as or different from the primer capable of amplifying the region containing the first mutation point. Either forward primer or reverse primer may be used in common, or both may be used in common. Preferably, they can be amplified with the same primer set.

また、第2の変異点を含む領域の核酸増幅反応は、第1の変異点を含む領域の核酸増幅反応と、同時に行ってもよいし別々に行ってもよい。また第2変異遺伝子の検出反応も、第1の変異遺伝子の検出反応と、同時に行ってもよいし別々に行ってもよい。 Further, the nucleic acid amplification reaction for the region containing the second mutation point may be carried out simultaneously with the nucleic acid amplification reaction for the region containing the first mutation point, or may be carried out separately. Moreover, the detection reaction of the second mutant gene may be performed simultaneously with the detection reaction of the first mutant gene, or may be performed separately.

多種類の蛍光プローブを検出できる核酸増幅装置を利用する場合には、第1の変異遺伝子と第2の変異遺伝子を同時に増幅すると共に検出することが可能である。第1の変異点と第2の変異点が近傍にあり、同一プライマーセットでPCRが行える場合、第1の変異遺伝子を検出するプローブと第2の変異遺伝子を検出するプローブは、お互いを区別できる異なる蛍光物質で標識されていることが好ましく、例えばFAMやHEXの組み合わせが挙げられる。第1の変異点と第2の変異点が極めて近傍の同一アレルまたはその相補鎖にある場合は、お互いの変異プローブ同士がオーバーラップまたはハイブリダイズする事を回避する為、独立した反応系でPCRを行うことが好ましい。その場合、変異プローブの蛍光物質を区別する必要はない。 When using a nucleic acid amplifier capable of detecting multiple types of fluorescent probes, it is possible to simultaneously amplify and detect the first and second mutant genes. When the first mutation point and the second mutation point are close to each other and PCR can be performed with the same primer set, the probes that detect the first and second mutant genes can be distinguished from each other. They are preferably labeled with different fluorescent substances, such as a combination of FAM and HEX. When the first mutation point and the second mutation point are in the same allele or their complementary strands that are very close to each other, PCR is performed in an independent reaction system to avoid mutual overlap or hybridization between the mutation probes. It is preferable to In that case, it is not necessary to distinguish between the fluorophores of the mutant probes.

その他の要件に関しては第1の変異遺伝子を検出する工程と同じであることからここではその説明を省略する。 Since the other requirements are the same as in the step of detecting the first mutant gene, the description thereof is omitted here.

本発明における第1の変異遺伝子と第2の変異遺伝子の「検出結果の比較」とは、両者の変異割合、あるいはデジタルPCRにおける変異型+野生型-のドロプレット数、リアルタイムPCRにおけるCt値、蛍光強度、シグナルが立ち上がるサイクル数等を比較することである。定量性のある測定方法、例えばデジタルPCR法等で検出する場合には、必要に応じて、SD値やCV値を加算した数値を閾値として設定してもよい。閾値より第1の変異遺伝子の値が大きい場合、第1の変異遺伝子は陽性と判定する。 The "comparison of detection results" of the first mutated gene and the second mutated gene in the present invention refers to the mutation ratio of both, or the number of mutant + wild type- droplets in digital PCR, the Ct value in real-time PCR, the fluorescence It is to compare the intensity, the number of cycles at which the signal rises, and the like. When detection is performed by a quantitative measurement method such as a digital PCR method, a numerical value obtained by adding an SD value or a CV value may be set as a threshold value, if necessary. If the value of the first mutant gene is greater than the threshold, the first mutant gene is determined to be positive.

例えば、ドロプレットデジタルPCR法の場合、第2の変異で得られた「変異型+野生型-」のドロプレット数の2倍の値を閾値として設定し、第1の変異で得られた同値が閾値以上の場合に変異有りと判定する。第1の変異のみ検出されるサンプルは、アーチファクトではなく、生体内で発生した変異と考えられ、変異検出と判定する。第1の変異と第2の変異の両方が検出されたサンプルは、自発的または人工的化学修飾によって誘引された変異と考えられる。生体内で発生した変異を受けたサンプルが、保存期間中に化学修飾を受ける場合もあることから、第1の変異と第2の変異の「変異型+野生型-(Ch1+Ch2-)」における相対的ドロプレット数の差異を比較するとよく、第2の変異よりも第1の変異の「変異型+野生型-」のドロプレット数が2倍未満の場合は、保管期間中に化学修飾が起きたものと判断し、検出せずと判定する。少なくとも2倍以上第2の変異よりも第1の変異の数が多い場合は、変異を有するサンプルが保管期間中に化学修飾を受けたと考えられ、検出と判定する。また、必要に応じて、事前の検討で本測定法におけるCV値を算出しておき、第2の変異の「変異型+野生型-」のドロプレット数に加えた値を閾値として設定してもよい。 For example, in the case of the droplet digital PCR method, a value twice the number of droplets of "mutant + wild type-" obtained with the second mutation is set as the threshold, and the same value obtained with the first mutation is If it is equal to or greater than the threshold, it is determined that there is a mutation. A sample in which only the first mutation is detected is considered to be an in vivo mutation rather than an artifact, and is determined to be a mutation detection. Samples in which both the first and second mutations are detected are considered mutations induced by spontaneous or artificial chemical modification. Samples that have undergone mutations that occur in vivo may undergo chemical modification during the storage period, so the relative If the number of droplets of the first mutation “mutant + wild type-” is less than twice that of the second mutation, chemical modification occurred during the storage period. , and it is determined that it is not detected. If the number of first mutations is at least two times greater than that of the second mutations, the sample with mutations is considered to have undergone chemical modification during storage and is determined to be detected. In addition, if necessary, the CV value in this measurement method is calculated in advance, and the value added to the number of droplets of the second mutation "mutant type + wild type-" can be set as a threshold value. good.

例えばPNA-LNA-PCRクランプ法等の場合には、予め、第1の変異遺伝子と第2の変異遺伝子の例えば0.1%陽性コントロールを同時に測定し、陽性コントロールを指標に陽性、陰性の判定し、核酸サンプルと対応する陽性コントロールのCt値の差異(陽性コントロールCt値-サンプルCt値)により、変異割合を調べることができる。第1の変異遺伝子と第2の変異遺伝子のそれぞれの陽性コントロールに対する差異(陽性コントロールCt値-サンプルCt値)を比較し、さらに第1の変異遺伝子のCt値差異と第2の変異遺伝子のCt値差異の差分が1以上の場合には、検出と判定し、1未満の場合は検出せずと判定することができる。次世代シークエンス法の場合は、読み取りエラーを排除したのちに、第1の変異と第2の変異の変異割合を比較し、第1の変異割合が第2の変異割合に対し十分に大きい、例えば2倍以上、第1の変異が大きい場合に検出と判断し、2倍未満では検出せずと判定することができる。また、次世代シークエンス法の場合には分子バーコードを利用し読み取りエラーを排除した後に、本法を利用することが好適である。 For example, in the case of the PNA-LNA-PCR clamp method, etc., the first mutated gene and the second mutated gene, for example, 0.1% positive control are simultaneously measured in advance, and the positive control is used as an indicator to determine positive or negative. Then, the mutation rate can be examined by the difference in Ct value between the nucleic acid sample and the corresponding positive control (positive control Ct value - sample Ct value). The difference (positive control Ct value - sample Ct value) of the first mutated gene and the second mutated gene with respect to each positive control is compared, and the Ct value difference of the first mutated gene and the Ct of the second mutated gene If the value difference is 1 or more, it can be determined to be detected, and if it is less than 1, it can be determined not to be detected. In the case of the next-generation sequencing method, after eliminating reading errors, the mutation ratio of the first mutation and the second mutation is compared, and the first mutation ratio is sufficiently large relative to the second mutation ratio, for example If the first mutation is greater than 2-fold, it can be determined to be detected, and if it is less than 2-fold, it can be determined that it is not detected. In the case of the next-generation sequencing method, it is preferable to use this method after using a molecular barcode to eliminate reading errors.

本発明の「検出キット」は、第1の変異遺伝子および第2の変異遺伝子の検出が実施できるように構成される。
本発明の検出キットは、第1の変異および第2の変異を検出するための反応構成成分であり、第1または第2の変異を含む領域を増幅させるプライマー、変異点を含むアレル特異的プライマー、変異点を検出するプローブを含む。プローブには変異点の検出に好適な人工核酸を含めることもできる。
The "detection kit" of the present invention is configured to detect the first mutated gene and the second mutated gene.
The detection kit of the present invention is a reaction component for detecting the first mutation and the second mutation, a primer for amplifying the region containing the first or second mutation, an allele-specific primer containing the mutation point , containing probes that detect mutation points. Probes can also include artificial nucleic acids suitable for detection of mutation sites.

本発明の検出キットは、少なくとも、第1の変異及び第2の変異点を含む領域を増幅するためのプライマーを含み、変異遺伝子の配列を有する第1の変異点にハイブリダイゼーションする変異プローブと、変異遺伝子の配列を有する第2の変異点にハイブリダイゼーションする変異プローブと、を含む。好ましくは、さらに野生型遺伝子の配列を有する第1の変異点にハイブリダイゼーションする野生型プローブと、野生型遺伝子の配列を有する第2の変異点にハイブリダイゼーションする野生型プローブと、を含む。第1の変異点にハイブリダイゼーションする変異プローブおよび第2の変異点にハイブリダイゼーションする変異プローブは、一の末端が蛍光物質により標識され、他の末端が前記蛍光物質を抑制する消光物質により標識されている。それぞれの蛍光物質は、同じ蛍光物質で標識されていてもよいし、励起/蛍光スペクトルの異なる蛍光物質で標識されていてもよい。 A detection kit of the present invention comprises at least primers for amplifying a region containing a first mutation and a second mutation point, and a mutation probe that hybridizes to the first mutation point having the sequence of the mutant gene; a mutation probe that hybridizes to a second mutation point having the sequence of the mutated gene. Preferably, it further comprises a wild-type probe that hybridizes to the first mutation point having the sequence of the wild-type gene and a wild-type probe that hybridizes to the second mutation point having the sequence of the wild-type gene. A mutant probe that hybridizes to the first mutation point and a mutation probe that hybridizes to the second mutation point are labeled with a fluorescent substance at one end and labeled with a quenching substance that suppresses the fluorescent substance at the other end. ing. Each fluorescent substance may be labeled with the same fluorescent substance, or may be labeled with fluorescent substances having different excitation/emission spectra.

前記第1の変異点にハイブリダイゼーションする野生型プローブおよび第2の変異点にハイブリダイゼーションする野生型プローブは、蛍光物質で標識されてもよいし、未標識のままでもよい。蛍光物質で標識する場合は、同じ変異点にハイブリダイゼーションする変異プローブとは励起/蛍光スペクトルの異なる蛍光物質により一の末端が標識され、他の末端が前記蛍光物質を抑制する消光物質により標識される。 The wild-type probe that hybridizes to the first mutation point and the wild-type probe that hybridizes to the second mutation point may be labeled with a fluorescent substance or left unlabeled. In the case of labeling with a fluorescent substance, one end is labeled with a fluorescent substance having an excitation/fluorescence spectrum different from that of the mutant probe that hybridizes to the same mutation point, and the other end is labeled with a quenching substance that suppresses the fluorescent substance. be.

本発明の検出キットには、利用する遺伝子変異の検出方法に応じて、基質、反応溶液、核酸増幅用のポリメラーゼ等を含むこともできる。当業者であれば、公知のキットの構成に応じて、適宜、選択して設計することができる。 The detection kit of the present invention can also contain a substrate, a reaction solution, a polymerase for nucleic acid amplification, etc., depending on the gene mutation detection method to be used. A person skilled in the art can appropriately select and design according to the configuration of a known kit.

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to Examples, but these are not intended to limit the scope of the present invention.

《実施例1:健常人血球細胞由来DNAにおけるアーチファクトの確認》
(1-1:DNAの調製)
インフォームドコンセントが得られた健常人末梢血より、Blood & Cell Culture DNA mini Kit(キアゲン社製)を用いて、DNAを抽出した。DNA溶液(15ng/μL)50μLにライトミネラルオイルを重層し、70℃24時間、70℃96時間、70℃7日間の加熱処理を行った。加温時間終了後は、冷蔵(4℃)で保管した。
<<Example 1: Confirmation of artifacts in DNA derived from healthy human blood cells>>
(1-1: Preparation of DNA)
DNA was extracted from the peripheral blood of healthy individuals who gave informed consent using a Blood & Cell Culture DNA mini Kit (manufactured by Qiagen). 50 μL of the DNA solution (15 ng/μL) was overlaid with light mineral oil, and heat-treated at 70° C. for 24 hours, 70° C. for 96 hours, and 70° C. for 7 days. After the heating time was over, it was stored in a refrigerator (4°C).

(1-2:ドロプレットデジタルPCR(ddPCR))
この加熱処理したDNAと加熱処理する前のDNA(冷蔵4℃保管)を鋳型に、表1に記載の組成に従って、EGFR遺伝子exon20 T790M(c.2369C>T)変異およびEGFR遺伝子exon20 F795F(c.2385C>T)変異検出用の反応液をそれぞれ調製した。反応は2重測定で実施した。
(1-2: Droplet digital PCR (ddPCR))
EGFR gene exon20 T790M (c.2369C>T) mutation and EGFR gene exon20 F795F (c. 2385C>T) Reaction solutions for mutation detection were prepared. Reactions were performed in duplicate.

Figure 2022119753000001
Figure 2022119753000001

ヒトEGFR遺伝子exon20塩基配列(配列番号1)を表2に示す。ここで、太字および下線で示すACGのCはT790M変異点であり、太字および下線で示すCGはF795F変異点を構成するCpG配列である。
プライマー及びプローブの配列を表3、表4に示す。ここで、配列の小文字はDNAを、大文字はLNA(Locked Nucleic acid)を、HEX、FAMは蛍光色素を、BHQ1は蛍光抑制物質を、それぞれ示す。太字および下線で示すg又はAは変異点である。
Table 2 shows the human EGFR gene exon 20 nucleotide sequence (SEQ ID NO: 1). Here, C of ACG shown in bold and underlined is the T790M mutation point, and CG shown in bold and underlined is the CpG sequence constituting the F795F mutation point.
The sequences of primers and probes are shown in Tables 3 and 4. Here, lower case letters in the sequence indicate DNA, upper case letters indicate LNA (Locked Nucleic Acid), HEX and FAM indicate fluorescent dyes, and BHQ1 indicates a fluorescence suppressing substance, respectively. Bold and underlined g or A are mutation points.

Figure 2022119753000002
Figure 2022119753000002

Figure 2022119753000003
Figure 2022119753000003

Figure 2022119753000004
Figure 2022119753000004

各反応液を分注した96穴プレートをバイオラッド社製Automated Droplet Generator (AutoDGTM)にセットしてドロプレットを作製し、C1000 Touchサーマルサイクラー(バイオラッド社)を用いて表5に示す温度条件にて核酸増幅を行った。その後、QX200TM Droplet Reader(バイオラッド社)を用いて、QuantaSoftTM Softwareによる解析を行った。 The 96-well plate into which each reaction solution was dispensed was set in the Bio-Rad Automated Droplet Generator (AutoDG ) to prepare droplets, and the C1000 Touch thermal cycler (Bio-Rad) was used under the temperature conditions shown in Table 5. Nucleic acid amplification was performed using After that, analysis was performed by QuantaSoft Software using QX200 Droplet Reader (Bio-Rad).

Figure 2022119753000005
Figure 2022119753000005

(1-3:ドロプレットデジタルPCR(ddPCR)解析結果)
野生型のみを鋳型とする同様の実験を行った時に、Ch1+Ch2-(変異型+野生型-)に1ケ検出されることがあるため、Ch1+Ch2-(変異型+野生型-)に1ケ検出の場合は「検出せず」とし、Ch1+Ch2-(変異型+野生型-)に2ケ以上検出された場合に「検出」と判定することにした。
(1-3: Droplet digital PCR (ddPCR) analysis results)
When performing a similar experiment using only the wild type as a template, 1 piece may be detected in Ch1 + Ch2- (mutant type + wild type-), so 1 piece is detected in Ch1 + Ch2- (mutant type + wild type-). In the case of , it was determined as "not detected", and when two or more of Ch1+Ch2- (mutant type + wild type-) were detected, it was determined as "detected".

Figure 2022119753000006
Figure 2022119753000006

未処理の健常人DNAサンプルからは、T790M変異もF795F変異も検出されなかったが、70℃で加熱したサンプルからは両方の変異が検出され、変異の割合は加熱時間と共に上昇し、両方の変異割合も略同じであることが判明した。血球細胞由来DNAのT790MとF795Fの5’CpGはどちらもメチル化されており、試料の保存状態によりアーチファクトによる5-メチルシトシンのチミンへの変異が生じること、および、5-メチルシトシンからチミンへの変換はどちらの変異点においても同等に起こることが確認された。
これにより、検出対象の変異点と、検出対象とは異なる部位のシトシンからチミン、或いはその相補鎖であるグアニンからアデニンの変異割合を調べることで、検出対象の変異点が自発的または人工的化学修飾(アーチファクト)による変異であるか、がん細胞などで起こる生体内での変異であるかを見分けられることがわかった。
Neither the T790M mutation nor the F795F mutation was detected from the untreated healthy human DNA sample, but both mutations were detected from the sample heated at 70°C, and the rate of mutation increased with heating time. It turned out that the proportions were also approximately the same. Both T790M and F795F 5'CpG of blood cell-derived DNA are methylated, and the storage state of the sample causes artifact-induced mutation of 5-methylcytosine to thymine, and 5-methylcytosine to thymine. was confirmed to occur equally at both mutation points.
As a result, by examining the mutation point to be detected and the rate of mutation from cytosine to thymine at a site different from the detection target, or from guanine to adenine, which is the complementary chain, it is possible to determine whether the mutation point to be detected is spontaneous or artificial chemical. It was found that it is possible to distinguish between mutations due to modifications (artifacts) and in vivo mutations that occur in cancer cells.

《実施例2:PCR産物におけるアーチファクトの確認》
EGFR遺伝子exon20野生型である配列番号1の遺伝子断片を包含するpGEM T Easy Vectorを作製し、大腸菌JM109に形質転換した。この大腸菌を培養し、プラスミドDNAをPlasmid Mini Kit(キアゲン社製)を利用して抽出した。抽出したEGFR遺伝子exon20野生型遺伝子配列を含むプラスミドを鋳型にして、表7に記載の組成に従って反応液を調製した。プライマーには、挿入した遺伝子断片の両末端に位置するSP6領域、およびT7領域のプライマーを用いた。表8示す温度条件でPCRを実施した。
<<Example 2: Confirmation of artifacts in PCR products>>
A pGEM T Easy Vector containing the gene fragment of SEQ ID NO: 1, which is the EGFR gene exon 20 wild type, was constructed and transformed into E. coli JM109. This E. coli was cultured, and plasmid DNA was extracted using Plasmid Mini Kit (manufactured by Qiagen). A reaction solution was prepared according to the composition shown in Table 7 using a plasmid containing the extracted EGFR gene exon20 wild-type gene sequence as a template. As primers, primers for the SP6 region and the T7 region located at both ends of the inserted gene fragment were used. PCR was performed under the temperature conditions shown in Table 8.

Figure 2022119753000007
Figure 2022119753000007

Figure 2022119753000008
Figure 2022119753000008

得られたPCR産物はMiniElute PCR Purification Kit(キアゲン社製)を用いて精製を行った後、吸光度OD260を測定し、その値と分子量からコピー数を算出した。約3000コピー/μLのEGFR遺伝子exon20野生型PCR産物溶液50μLにライトミネラルオイルを加え、70℃24時間、70℃96時間加温した。加温終了後は冷蔵4℃で保管した。加温前DNAと加温後DNAの5μLを鋳型として、実施例1-2と同様の方法、条件でddPCRを実施した。ddPCR解析条件も実施例1-3と同様に実施した。 The resulting PCR product was purified using MiniElute PCR Purification Kit (manufactured by Qiagen), the absorbance OD260 was measured, and the copy number was calculated from the value and the molecular weight. Light mineral oil was added to 50 μL of the EGFR gene exon20 wild-type PCR product solution of about 3000 copies/μL, and the mixture was heated at 70° C. for 24 hours and 70° C. for 96 hours. After the heating was completed, it was stored at refrigerated 4°C. Using 5 μL of the DNA before heating and the DNA after heating as a template, ddPCR was performed in the same manner and under the same conditions as in Example 1-2. The ddPCR analysis conditions were the same as in Example 1-3.

Figure 2022119753000009
Figure 2022119753000009

EGFR遺伝子exon20野生型PCR産物もゲノムDNAを加熱した結果と同様に、加熱時間の経過と共にT790MとF795F変異が出現し、両者の変異割合も略同じであった。
ゲノムDNAのみならず、人工的なPCR産物でも同様の結果が得られたことから、メチル化されたCpGの5-メチルシトシンにおける変異のみならず、シトシンからウラシルを経由する変異においてもアーチファクトによる変異が起き、この変異に対しても、本発明の検出方法は有効な手段となりえることがわかった。
In the EGFR gene exon 20 wild-type PCR product, T790M and F795F mutations appeared with the passage of heating time, similarly to the result of heating the genomic DNA, and the mutation ratios of both were substantially the same.
Similar results were obtained not only with genomic DNA but also with artificial PCR products, so not only mutations at 5-methylcytosine of methylated CpG but also mutations from cytosine to uracil due to artifacts It was found that the detection method of the present invention can be an effective means for this mutation as well.

《実施例3:肺がん培養細胞由来DNAにおけるアーチファクトの確認》
肺がん由来培養細胞H1975株よりBlood & Cell Culture DNA mini Kit(キアゲン社製)を用いて、DNAを抽出した。15ng/μLのDNA溶液を作製し、ライトミネラルオイルを重層して、75℃3日間、75℃6日間加温した。加温時間終了後は、冷蔵(4℃)で保管した。
この加熱処理したDNAと加熱処理する前のDNA(冷蔵4℃保管)を鋳型に実施例1-2と同条件で遺伝子増幅反応を実施した。反応は1重測定で実施した。ddPCR解析条件は実施例1-3と同様に実施した。
<<Example 3: Confirmation of artifacts in DNA derived from cultured lung cancer cells>>
DNA was extracted from lung cancer-derived cultured cell line H1975 using a Blood & Cell Culture DNA mini Kit (manufactured by Qiagen). A 15 ng/μL DNA solution was prepared, overlaid with light mineral oil, and heated at 75° C. for 3 days and 75° C. for 6 days. After the heating time was over, it was stored in a refrigerator (4°C).
A gene amplification reaction was carried out under the same conditions as in Example 1-2 using the heat-treated DNA and the DNA before heat treatment (stored in a refrigerator at 4° C.) as templates. Reactions were performed in duplicate. The ddPCR analysis conditions were the same as in Example 1-3.

Figure 2022119753000010
Figure 2022119753000010

肺がん由来培養細胞H1975株は、EGFR遺伝子L858R変異とT790M変異を有している。加熱未処理の時点で、T790M変異は約78%を有しており、一方F795F変異は全く有していなかった。加熱時間の経過と共にF795F変異が出現し、75℃6日間の加熱処理ではF795F変異の割合は、2.4%までに上昇した。
本発明の方法の有用性は、検出対象の変異点と自発的または人工的化学修飾による変異の割合を比較することにある。検査材料が適切でない、例えば初発鋳型核酸量が少ないサンプルから、核酸増幅法による変異検出を高感度で行う場合がある。この場合には、少ない量の変異型アレルからPCR法等の増幅反応により変異を検出する必要がある。この際にがん部位で発生した検出対象の変異点と検出対象とは異なる部位のシトシンからチミン或いはグアニンからアデニンの変異を調べ、変異割合を比較することが、より有用手段となる。
Lung cancer-derived cultured cell line H1975 has EGFR gene L858R mutation and T790M mutation. At the untreated time point, the T790M mutation had approximately 78%, while the F795F mutation had none. The F795F mutation appeared as the heating time progressed, and the rate of the F795F mutation increased to 2.4% after the heat treatment at 75°C for 6 days.
The usefulness of the method of the present invention lies in comparing the mutation point to be detected and the rate of mutation due to spontaneous or artificial chemical modification. Mutation detection by the nucleic acid amplification method may be carried out with high sensitivity from samples that are not suitable test materials, for example, samples with a small amount of starting template nucleic acid. In this case, it is necessary to detect the mutation from a small amount of the mutant allele by an amplification reaction such as the PCR method. In this case, it is a more useful means to examine mutations from cytosine to thymine or from guanine to adenine at sites different from the detection target mutation point occurring at the cancer site and compare the mutation rates.

《実施例4:PNA-LNA-PCRクランプ法》
変異点の高感度検出法であるPNA-LNA-PCRクランプ法によるイソクエン酸デヒドロゲナーゼ1遺伝子(IDH1遺伝子)R132H遺伝子変異の検出を行った。実施例1で作製した健常人由来の未加熱DNAと70℃7日間加熱処理したDNAを鋳型として、表11に記載の組成に従って反応液を調製し、表12に示す温度条件にて核酸増幅を行った。陽性コントロールとして、1.0%のR132変異を含むDNA、および0.1%のR132変異を含むDNAを同時に測定した。
<<Example 4: PNA-LNA-PCR clamp method>>
The isocitrate dehydrogenase 1 gene (IDH1 gene) R132H gene mutation was detected by the PNA-LNA-PCR clamp method, which is a highly sensitive detection method for mutation sites. Using the unheated DNA derived from healthy subjects prepared in Example 1 and the DNA heat-treated at 70° C. for 7 days as templates, a reaction solution was prepared according to the composition shown in Table 11, and nucleic acid amplification was carried out under the temperature conditions shown in Table 12. gone. As positive controls, DNA containing 1.0% R132 mutation and DNA containing 0.1% R132 mutation were measured simultaneously.

Figure 2022119753000011
Figure 2022119753000011

Figure 2022119753000012
Figure 2022119753000012

ヒトIDH1遺伝子塩基配列(配列番号8)を表13に示す。ここで、太字および下線で示すCGTのGはR132H変異点である。
プライマー及びプローブの配列を表14に示す。LNAプローブは、配列の一部にLNA(Locked Nucleic acid)を含むプローブであり、PNAプローブは、PNA(Peptide Nucleic acid)からなるプローブである。ここで、配列の小文字はDNAを、大文字はLNAまたはPNAを、FAM、Cy5は蛍光色素を、BHQ1、BHQ2は蛍光抑制物質を、それぞれ示す。
Table 13 shows the human IDH1 gene base sequence (SEQ ID NO: 8). Here, G in CGT shown in bold and underlined is the R132H mutation point.
The primer and probe sequences are shown in Table 14. An LNA probe is a probe containing LNA (Locked Nucleic acid) in part of its sequence, and a PNA probe is a probe composed of PNA (Peptide Nucleic acid). Here, lower case letters indicate DNA, upper case letters indicate LNA or PNA, FAM and Cy5 indicate fluorescent dyes, and BHQ1 and BHQ2 indicate fluorescent inhibitors.

Figure 2022119753000013
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Figure 2022119753000014
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結果を図1に示す。グラフの縦軸は蛍光強度であり、横軸はPCRのサイクル数を示す。「P.C.1.0%」は1.0%R132H変異含有陽性コントロール、「P.C.0.1%」は0.1%R132H変異含有陽性コントロール、「丸数字の1」は健常人DNAを70℃7日間加熱処理したもの、「丸数字の2」は健常人DNAの未加熱処理DNA(n=2)である。
ここで、1.0%R132H変異含有陽性コントロールとは、健常人ゲノムDNA10,000コピーに対し、100コピーのR132H変異PCR産物を含んでいるDNA(1.0% R132H変異含有、2×1000コピーゲノムDNA/μL)であり、0.1%R132H変異含有陽性コントロールは、健常人ゲノムDNA10,000コピーに対し、10コピーのR132H変異PCR産物を含んでいるDNA(0.1% R132H変異含有、2×1000コピーゲノムDNA/μL)である。健常人DNAは、15ng/μLゲノムDNAである。
The results are shown in FIG. The vertical axis of the graph indicates the fluorescence intensity, and the horizontal axis indicates the cycle number of PCR. "PC 1.0%" is 1.0% R132H mutation-containing positive control, "PC 0.1%" is 0.1% R132H mutation-containing positive control, "circled number 1" is healthy Human DNA was heat-treated at 70° C. for 7 days, and “circled number 2” is non-heat-treated healthy human DNA (n=2).
Here, the 1.0% R132H mutation-containing positive control is DNA containing 100 copies of the R132H mutation PCR product for 10,000 copies of healthy human genomic DNA (1.0% R132H mutation-containing, 2 × 1000 copies Genomic DNA / μL), and 0.1% R132H mutation-containing positive control is DNA containing 10 copies of R132H mutation PCR product for 10,000 copies of healthy human genomic DNA (0.1% R132H mutation-containing, 2×1000 copies of genomic DNA/μL). Healthy human DNA is 15 ng/μL genomic DNA.

P.C.1.0%、P.C.0.1%、および70℃7日間加熱処理を行ったDNAでは、Cp値が算出され、指数関数的増幅が認められ、R132H変異が検出された。一方、健常人未加熱DNAは2重測定で実施したが、何れもCp値が算出されず、指数関数的増幅も認められず、R132H変異は検出されなかった。加熱処理をしたDNAから検出されたH132H変異は、5’-CGTのグアニンがアデニン(相補鎖5’-ACG)に加水分解的脱アミノ反応した結果であり、人工的に引き起こされた変異である。このアーチファクトによる変異は、R132H変異を0.1%含有するコントロールよりも高い蛍光強度を示し、高感度変異検出法では、アーチファクトによる擬陽性が問題となることが確認された。
この加熱処理したDNAからは、実施例1で示したようにF795F変異が確認されており、人工的または自発的化学修飾に起因する変異は、特異性はなくゲノム上のシトシンに誘発される。検出対象(R132H)である変異と、検出対象とは異なる第2の変異とを調べ、比較することは、目的とする変異点を高感度且つ高精度に実施する上で有効な手段となる。
P. C. 1.0%, P.I. C. For 0.1% and DNA heat-treated at 70° C. for 7 days, the Cp value was calculated, exponential amplification was observed, and the R132H mutation was detected. On the other hand, unheated DNA from healthy subjects was measured in duplicate, but no Cp value was calculated, no exponential amplification was observed, and no R132H mutation was detected. The H132H mutation detected in heat-treated DNA is the result of hydrolytic deamination of 5'-CGT guanine to adenine (complementary strand 5'-ACG) and is an artificially induced mutation. . This artifact-induced mutation showed a higher fluorescence intensity than the control containing 0.1% of the R132H mutation, confirming that false positives due to artifacts pose a problem in highly sensitive mutation detection methods.
From this heat-treated DNA, the F795F mutation was confirmed as shown in Example 1, and the mutation caused by artificial or spontaneous chemical modification is induced in cytosine on the genome without specificity. Investigating and comparing a mutation to be detected (R132H) with a second mutation that is different from the detection target is an effective means for highly sensitive and accurate determination of the target mutation point.

《実施例5:臨床検体DNAにおけるアーチファクトの確認》
実際の臨床検体(FFPE組織検体)を用いて、アーチファクトの確認を行った。検体からのDNAの抽出には、QIAamp DNA FFPE Tissue kit(キアゲン社製)を用いた。実施例1-2と同様の方法、条件でddPCRを実施し、反応は1重測定で実施した。ddPCR解析条件は実施例1-3と同様に実施した。T790MとF795Fの変異割合を用いたT790M変異陽性の判定は、T790MとF795Fの変異割合の比が2倍以上の場合、脱アミノ化によるアーチファクトを上回る量の変異が存在すると仮定し、陽性判定とする判定基準を設定した。
比較として、コバスEGFR変異検査キットv2.0(ロシュ・ダイアグノスティックス社製)、オンコマインDx TargetマルチCDxシステム(ライフテクノロジーズジャパン社製)、PNA-LNA-PCRクランプ法のいずれかの方法で測定した。PNA-LNA-PCRクランプ法は、Canadian Respiratory Journal 2016; Volume 2016 Article ID 5297329に記載の方法により測定した。
<<Example 5: Confirmation of artifacts in clinical sample DNA>>
Artifacts were confirmed using actual clinical specimens (FFPE tissue specimens). A QIAamp DNA FFPE Tissue kit (manufactured by Qiagen) was used to extract DNA from the specimen. ddPCR was performed in the same manner and under the same conditions as in Example 1-2, and the reaction was performed in a single assay. The ddPCR analysis conditions were the same as in Example 1-3. Determination of T790M mutation positive using the mutation rate of T790M and F795F, if the ratio of the mutation rate of T790M and F795F is 2 times or more, it is assumed that there is an amount of mutation that exceeds the artifact due to deamination, positive determination and We have set the criteria for
For comparison, cobas EGFR mutation test kit v2.0 (manufactured by Roche Diagnostics), Oncomain Dx Target Multi CDx System (manufactured by Life Technologies Japan), PNA-LNA-PCR clamp method Measured by either method. did. The PNA-LNA-PCR clamp method was measured by the method described in Canadian Respiratory Journal 2016; Volume 2016 Article ID 5297329.

Figure 2022119753000015
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11症例全てでT790M変異が検出されているが、F795F変異を確認することで3症例(検体7、10、11)においてアーチファクトと判定することできた。臨床検査における結果と乖離している6検体は、いずれもコバスEGFR変異検査キットv2.0の結果であり、T790Mの最小検出感度は2~3%とされていることから感度不足による乖離と推察できる。また、オンコマインDx TargetマルチCDxシステムは次世代シークエンサーを用いる診断薬である。T790M変異について最小検出感度の明確な記載は無いが、公表されているEGFR L858Rの最小検出感度は5.3%である。従って、検体7の判定も感度以下による陰性と考えられ、本法ではアーチファクト判定により陰性となったことで判定が一致した。PNA-LNA-PCRクランプ法におけるT790Mの最小検出感度は0.5%に設定されていることから、検体8から検体11では判定の乖離が無かったと考えられる。他法ではアーチファクトを考慮してT790M変異陽性判定とする変異割合のカットオフ値を少し高く設定する場合もあり、微量なT790M変異を検出する際には本発明の検出方法が有効な手段となりえる。特に、0.5%未満の5-メチルシトシンが関与する変異を検出する場合には、有効な手法となりえることが判明した。 The T790M mutation was detected in all 11 cases, but by confirming the F795F mutation, 3 cases (specimens 7, 10, and 11) could be determined to be artifacts. The 6 specimens that differed from the results of the clinical test were all the results of the Cobas EGFR Mutation Test Kit v2.0, and the minimum detection sensitivity of T790M is said to be 2 to 3%. can. In addition, the Oncomine Dx Target multi-CDx system is a diagnostic agent using a next-generation sequencer. Although there is no clear description of the minimum detectable sensitivity for the T790M mutation, the published minimum detectable sensitivity for EGFR L858R is 5.3%. Therefore, the determination of specimen 7 was also considered to be negative because it was below the sensitivity, and in this method, the determination was consistent because it was negative due to the artifact determination. Since the minimum detection sensitivity of T790M in the PNA-LNA-PCR clamp method is set at 0.5%, it is considered that there was no discrepancy in the determination of specimens 8 to 11. In other methods, the cut-off value of the mutation rate for T790M mutation positive determination may be set slightly higher in consideration of artifacts, and the detection method of the present invention can be an effective means when detecting a trace amount of T790M mutation. . In particular, it has been found to be an effective technique when detecting mutations involving less than 0.5% 5-methylcytosine.

《実施例6:PNA-LNA-PCRクランプ法 EGFR遺伝子変異検出》
変異点の高感度検出法であるPNA-LNA-PCRクランプ法によるEGFR T790M遺伝子変異およびF795F遺伝子変異の検出を行った。実施例4と同様に健常人由来の未加熱DNAと70℃7日間加熱処理したDNAを鋳型として、表16、表17に記載の組成に従ってT790M変異およびF795F変異検出用の反応液をそれぞれ調製し、表18、表19に示す温度条件にて核酸増幅を行った。
<<Example 6: PNA-LNA-PCR clamp method EGFR gene mutation detection>>
EGFR T790M gene mutation and F795F gene mutation were detected by the PNA-LNA-PCR clamp method, which is a highly sensitive detection method for mutation sites. In the same manner as in Example 4, reaction solutions for detecting the T790M mutation and the F795F mutation were prepared according to the compositions shown in Tables 16 and 17, using unheated DNA from a healthy subject and DNA heat-treated at 70°C for 7 days as templates. , Tables 18 and 19, nucleic acid amplification was performed.

Figure 2022119753000016
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Figure 2022119753000017
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Figure 2022119753000018
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Figure 2022119753000019
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陽性コントロールとして、1.0%のT790M変異またはF795変異を含むDNA、および0.1%のT790M変異またはF795変異を含むDNAを同時に測定した。
プライマー及びプローブの配列を表20、表21に示す。LNAプローブは、配列の一部にLNA(Locked Nucleic acid)を含むプローブであり、PNAプローブは、PNA(Peptide Nucleic acid)からなるプローブである。ここで、配列の小文字はDNAを、大文字はLNAまたはPNAを、FAM、Cy5は蛍光色素を、BHQ1、BHQ2は蛍光抑制物質を、それぞれ示す。
As positive controls, DNA containing 1.0% T790M or F795 mutation and DNA containing 0.1% T790M or F795 mutation were measured simultaneously.
The sequences of primers and probes are shown in Tables 20 and 21. An LNA probe is a probe containing LNA (Locked Nucleic acid) in part of its sequence, and a PNA probe is a probe composed of PNA (Peptide Nucleic acid). Here, lower case letters indicate DNA, upper case letters indicate LNA or PNA, FAM and Cy5 indicate fluorescent dyes, and BHQ1 and BHQ2 indicate fluorescent inhibitors.

Figure 2022119753000020
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Figure 2022119753000021
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T790M変異の測定結果を図2、F795F変異の測定結果を図3に示す。図の表記は実施例4と同様である。P.C.1.0%、P.C.0.1%、および70℃7日間加熱処理を行ったDNAでは、Cp値が算出され、指数関数的増幅が認められ、T790M変異およびF795F変異の両方が検出された。一方、健常人未加熱DNAは2重測定で実施したが、何れもCp値が算出されず、指数関数的増幅も認められず、どちらの変異も検出されなかった。T790M変異では、0.1%陽性コントロールのCt値(38.85)と70℃7日間加熱処理を行ったDNAのCt値(36.05)の差異は2.8であり、F795F変異では、0.1%陽性コントロールのCt値(35.95)と70℃7日間加熱処理を行ったDNAのCt値(33.52)の差異は2.43であった。T790M変異のCt値差異とF795F変異のCt値差異の差分(0.37)が1未満であったことから、検出されたT790M変異は擬陽性であると判定した。この結果からPNA-LNA-PCRクランプ法においてもT790M変異とともにF795F変異を確認することで、アーチファクトを判定できることが示された。 FIG. 2 shows the measurement results of the T790M mutation, and FIG. 3 shows the measurement results of the F795F mutation. The notations in the figure are the same as those in the fourth embodiment. P. C. 1.0%, P.I. C. Cp values were calculated for 0.1% and DNA heat-treated at 70° C. for 7 days, exponential amplification was observed, and both the T790M and F795F mutations were detected. On the other hand, unheated DNA from healthy subjects was measured in duplicate, but no Cp value was calculated, no exponential amplification was observed, and neither mutation was detected. In the T790M mutation, the difference between the Ct value (38.85) of the 0.1% positive control and the Ct value (36.05) of DNA heat-treated at 70 ° C. for 7 days is 2.8, and in the F795F mutation, The difference between the Ct value (35.95) of the 0.1% positive control and the Ct value (33.52) of DNA heat-treated at 70°C for 7 days was 2.43. Since the difference (0.37) between the Ct value difference of the T790M mutation and the Ct value difference of the F795F mutation was less than 1, the detected T790M mutation was determined to be false positive. From this result, it was shown that the PNA-LNA-PCR clamp method can also determine artifacts by confirming the F795F mutation together with the T790M mutation.

《実施例7:PNA-LNA-PCRクランプ法 IDH1 R119Q遺伝子変異検出(アーチファクト検出)》
実施例4の結果から、変異点の高感度検出法であるPNA-LNA-PCRクランプ法によるIDH1 R132H(c.395G>A)遺伝子変異の検出において、アーチファクトによる擬陽性が問題となることが確認された。そこで、検出対象であるR132H変異とは異なる第2の変異として、IDH1 R119Q(c.356G>A)遺伝子変異の検出を行った。実施例4と同様に健常人由来の未加熱DNAと70℃7日間加熱処理したDNAを鋳型として、表22に記載の組成に従って反応液を調製し、表12に示す温度条件にて核酸増幅を行った。陽性コントロールとして、1.0%のR119変異を含むDNA、および0.1%のR119変異を含むDNAを同時に測定した。
<<Example 7: PNA-LNA-PCR clamp method IDH1 R119Q gene mutation detection (artifact detection)>>
From the results of Example 4, it was confirmed that false positives due to artifacts pose a problem in the detection of IDH1 R132H (c.395G>A) gene mutations by the PNA-LNA-PCR clamp method, which is a highly sensitive detection method for mutation sites. rice field. Therefore, the IDH1 R119Q (c.356G>A) gene mutation was detected as a second mutation different from the R132H mutation to be detected. In the same manner as in Example 4, using unheated DNA from a healthy individual and DNA heat-treated at 70°C for 7 days as templates, a reaction solution was prepared according to the composition shown in Table 22, and nucleic acid amplification was carried out under the temperature conditions shown in Table 12. gone. As positive controls, DNA containing 1.0% R119 mutation and DNA containing 0.1% R119 mutation were measured simultaneously.

Figure 2022119753000022
Figure 2022119753000022

ヒトIDH1遺伝子塩基配列(配列番号8)を表23に示す。ここで、太字および下線で示すCGはR119Q変異点を構成するCpG配列である。
プライマー及びプローブの配列を表24に示す。LNAプローブは、配列の一部にLNA(Locked Nucleic acid)を含むプローブであり、PNAプローブは、PNA(Peptide Nucleic acid)からなるプローブである。ここで、配列の小文字はDNAを、大文字はLNAまたはPNAを、FAM、Cy5は蛍光色素を、BHQ1、BHQ2は蛍光抑制物質を、それぞれ示す。
Table 23 shows the human IDH1 gene base sequence (SEQ ID NO: 8). Here, the CG shown in bold and underlined is the CpG sequence that constitutes the R119Q mutation point.
The primer and probe sequences are shown in Table 24. An LNA probe is a probe containing LNA (Locked Nucleic acid) in part of its sequence, and a PNA probe is a probe composed of PNA (Peptide Nucleic acid). Here, lower case letters indicate DNA, upper case letters indicate LNA or PNA, FAM and Cy5 indicate fluorescent dyes, and BHQ1 and BHQ2 indicate fluorescent inhibitors.

Figure 2022119753000023
Figure 2022119753000023

Figure 2022119753000024
Figure 2022119753000024

結果を図4に示す。図の表記は実施例4と同様である。P.C.1.0%、P.C.0.1%、および70℃7日間加熱処理を行ったDNAでは、Cp値が算出され、指数関数的増幅が認められ、R119Q変異が検出された。一方、健常人未加熱DNAは2重測定で実施したが、何れもCp値が算出されず、指数関数的増幅も認められず、R119Q変異は検出されなかった。加熱処理をしたDNAから検出されたR119Q変異は、5’-CGGのCpGグアニンがアデニンに加水分解的脱アミノ反応した結果であり、人工的に引き起こされた変異である。実施例4(第1の変異)における0.1%陽性コントロールのCt値(36.6)と70℃7日間加熱処理を行ったDNAのCt値(35.12)の差異は1.48であり、本実施例(第2の変異)では、0.1%陽性コントロールのCt値(36.94)と70℃7日間加熱処理を行ったDNAのCt値(34.94)の差異は2であった。それぞれのCt値差異の差分(0.52)が1未満となることから、実施例4で検出されたR132H変異は擬陽性と判定できることが示された。 The results are shown in FIG. The notations in the figure are the same as those in the fourth embodiment. P. C. 1.0%, P.I. C. For 0.1% and DNA heat-treated at 70° C. for 7 days, the Cp value was calculated, exponential amplification was observed, and the R119Q mutation was detected. On the other hand, unheated DNA from healthy subjects was measured in duplicate, but no Cp value was calculated, no exponential amplification was observed, and no R119Q mutation was detected. The R119Q mutation detected in heat-treated DNA is the result of hydrolytic deamination of CpG guanine of 5'-CGG to adenine, and is an artificially induced mutation. The difference between the Ct value (36.6) of the 0.1% positive control in Example 4 (first mutation) and the Ct value (35.12) of DNA heat-treated at 70°C for 7 days was 1.48. In this example (second mutation), the difference between the Ct value (36.94) of the 0.1% positive control and the Ct value (34.94) of DNA heat-treated at 70°C for 7 days was 2 Met. Since the difference (0.52) of each Ct value difference was less than 1, it was shown that the R132H mutation detected in Example 4 can be determined as false positive.

《実施例8:PNA-LNA-PCRクランプ法 IDH1遺伝子コドン132アンチセンス鎖CpGアーチファクトの確認》
PNA-LNA-PCRクランプ法によるIDH1遺伝子のコドン132アンチセンス鎖上のCpGアーチファクト検出を行った。R132H変異5’-CGTのグアニンからアデニンへの変異を第1の変異とした場合、相補鎖5’-ACGのグアニンからアデニンへの変異を第2の変異と考えて、アーチファクト判定に用いた。
実施例4と同様に健常人由来の未加熱DNAと70℃7日間加熱処理したDNAを鋳型として、表22に記載の組成に従って反応液を調製し、表12に示す温度条件にて核酸増幅を行った。陽性コントロールとして、1.0%のR132C(c.394C>T:アンチセンス鎖5’-ACGのグアニンがアデニンへ)変異を含むDNA、および0.1%のR132C変異を含むDNAを同時に測定した。
<<Example 8: PNA-LNA-PCR clamp method Confirmation of IDH1 gene codon 132 antisense strand CpG artifact>>
CpG artifact detection on the codon 132 antisense strand of the IDH1 gene was performed by the PNA-LNA-PCR clamp method. When the guanine to adenine mutation of the R132H mutation 5'-CGT was regarded as the first mutation, the guanine to adenine mutation of the complementary strand 5'-ACG was considered to be the second mutation and used for artifact determination.
In the same manner as in Example 4, using unheated DNA from a healthy individual and DNA heat-treated at 70°C for 7 days as templates, a reaction solution was prepared according to the composition shown in Table 22, and nucleic acid amplification was carried out under the temperature conditions shown in Table 12. gone. As a positive control, DNA containing 1.0% R132C (c.394C>T: guanine of antisense strand 5'-ACG to adenine) mutation and DNA containing 0.1% R132C mutation were measured simultaneously. .

ヒトIDH1遺伝子塩基配列(配列番号8)を表25に示す。ここで、太字および下線で示すCGは相補鎖のCGがR132H遺伝子変異のアーチファクトになりうるCpG配列である。
プライマー及びプローブの配列を表26に示す。LNAプローブは、配列の一部にLNA(Locked Nucleic acid)を含むプローブであり、PNAプローブは、PNA(Peptide Nucleic acid)からなるプローブである。ここで、配列の小文字はDNAを、大文字はLNAまたはPNAを、FAM、Cy5は蛍光色素を、BHQ1、BHQ2は蛍光抑制物質を、それぞれ示す。
Table 25 shows the human IDH1 gene base sequence (SEQ ID NO: 8). Here, the CG shown in bold and underlined is a CpG sequence in which the CG of the complementary strand can be an artifact of the R132H gene mutation.
The primer and probe sequences are shown in Table 26. An LNA probe is a probe containing LNA (Locked Nucleic acid) in part of its sequence, and a PNA probe is a probe composed of PNA (Peptide Nucleic acid). Here, lower case letters indicate DNA, upper case letters indicate LNA or PNA, FAM and Cy5 indicate fluorescent dyes, and BHQ1 and BHQ2 indicate fluorescent inhibitors.

Figure 2022119753000025
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Figure 2022119753000026
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結果を図5に示す。図の表記は実施例4と同様である。P.C.1.0%、P.C.0.1%、および70℃7日間加熱処理を行ったDNAでは、Cp値が算出され、指数関数的増幅が認められ、R132C変異が検出された。一方、健常人未加熱DNAは2重測定で実施したが、何れもCp値が算出されず、指数関数的増幅も認められず、R132C変異は検出されなかった。
このことから第1の変異の相補鎖CpGにおいてもメチル化シトシンの加水分解的脱アミノ化によるアーチファクトが検出されることが示された。実施例4(第1の変異)における0.1%陽性コントロールのCt値(36.6)と70℃7日間加熱処理を行ったDNAのCt値(35.12)の差異は1.48であり、本実施例(第2の変異)では、0.1%陽性コントロールのCt値(37.31)と70℃7日間加熱処理を行ったDNAのCt値(35.31)の差異は2であった。それぞれのCt値差異の差分(0.52)が1未満となることから、実施例4で検出されたR132H変異は擬陽性と判定できることが示された。
The results are shown in FIG. The notations in the figure are the same as those in the fourth embodiment. P. C. 1.0%, P.I. C. For 0.1% DNA and DNA heat-treated for 7 days at 70° C., the Cp value was calculated, exponential amplification was observed, and the R132C mutation was detected. On the other hand, unheated DNA from healthy subjects was measured in duplicate, but no Cp value was calculated, no exponential amplification was observed, and no R132C mutation was detected.
This indicated that an artifact due to hydrolytic deamination of methylated cytosine was also detected in the complementary strand CpG of the first mutation. The difference between the Ct value (36.6) of the 0.1% positive control in Example 4 (first mutation) and the Ct value (35.12) of DNA heat-treated at 70°C for 7 days was 1.48. In this example (second mutation), the difference between the Ct value (37.31) of the 0.1% positive control and the Ct value (35.31) of DNA heat-treated at 70°C for 7 days was 2. Met. Since the difference (0.52) of each Ct value difference was less than 1, it was shown that the R132H mutation detected in Example 4 can be determined as false positive.

《実施例9:ドロプレットデジタルPCR EGFR遺伝子コドン790アンチセンス鎖CpGアーチファクトの確認》
T790M変異5’-ACGのシトシンからチミンへの変異を第1の変異とした場合、相補鎖5’-CGTのシトシンからチミンへの変異を第2の変異と考えて、アーチファクト判定に用いた。
実施例1と同様に健常人由来の未加熱DNAと70℃24時間、70℃96時間、70℃7日間加熱処理したDNAを鋳型に用いて、表1に記載の組成に従って、ドロプレットデジタルPCRによる測定を実施した。
<<Example 9: Confirmation of droplet digital PCR EGFR gene codon 790 antisense strand CpG artifact>>
When the mutation from cytosine to thymine in the T790M mutation 5'-ACG was regarded as the first mutation, the mutation from cytosine to thymine in the complementary strand 5'-CGT was regarded as the second mutation and used for artifact determination.
Droplet digital PCR was performed according to the composition shown in Table 1 using as templates unheated DNA derived from healthy subjects and DNA heat-treated at 70°C for 24 hours, 70°C for 96 hours, and 70°C for 7 days in the same manner as in Example 1. was measured by

プライマー及びプローブの配列を表3、表27に示す。ここで、配列の小文字はDNAを、大文字はLNA(Locked Nucleic acid)を、HEX、FAMは蛍光色素を、BHQ1は蛍光抑制物質を、それぞれ示す。 The sequences of primers and probes are shown in Tables 3 and 27. Here, lower case letters in the sequence indicate DNA, upper case letters indicate LNA (Locked Nucleic Acid), HEX and FAM indicate fluorescent dyes, and BHQ1 indicates a fluorescence suppressing substance, respectively.

Figure 2022119753000027
Figure 2022119753000027

各反応液を分注した96穴プレートをバイオラッド社製Automated Droplet Generator (AutoDGTM)にセットしてドロプレットを作製し、C1000 Touchサーマルサイクラー(バイオラッド社)を用いて表5に示す温度条件にて核酸増幅を行った。その後、QX200TM Droplet Reader(バイオラッド社)を用いて、QuantaSoftTM Softwareによる解析を行った。
野生型のみを鋳型とする同様の実験を行った時に、Ch1+Ch2-(変異型+野生型-)に1ケ検出されることがあるため、Ch1+Ch2-(変異型+野生型-)に1ケ検出の場合は「検出せず」とし、Ch1+Ch2-(変異型+野生型-)に2ケ以上検出された場合に「検出」と判定することにした。
The 96-well plate into which each reaction solution was dispensed was set in the Bio-Rad Automated Droplet Generator (AutoDG ) to prepare droplets, and the C1000 Touch thermal cycler (Bio-Rad) was used under the temperature conditions shown in Table 5. Nucleic acid amplification was performed using After that, analysis was performed by QuantaSoft Software using QX200 Droplet Reader (Bio-Rad).
When performing a similar experiment using only the wild type as a template, 1 piece may be detected in Ch1 + Ch2- (mutant type + wild type-), so 1 piece is detected in Ch1 + Ch2- (mutant type + wild type-). In the case of , it was determined as "not detected", and when two or more of Ch1+Ch2- (mutant type + wild type-) were detected, it was determined as "detected".

Figure 2022119753000028
Figure 2022119753000028

未処理の健常人DNAサンプルからは、T790M変異もコドン790アンチセンス鎖のCpGにアーチファクトが検出されず、加熱時間の上昇と共に変異の割合は増加した。変異の割合は加熱時間と共に上昇し、両方の変異割合も略同じであることが判明した。
このことから実施例1の結果と同様に、第2の変異としてアンチセンス鎖のメチル化シトシンのアーチファクトを調べることで、第1の変異の擬陽性を判定できることが示された。
Neither the T790M mutation nor the CpG artifact in the codon 790 antisense strand was detected from the untreated healthy human DNA sample, and the rate of mutation increased with increasing heating time. It was found that the mutation rate increased with heating time and both mutation rates were almost the same.
From this, it was shown that, similarly to the results of Example 1, by examining the artifact of methylated cytosine in the antisense strand as the second mutation, it is possible to determine the false positive of the first mutation.

《実施例10:次世代シークエンス法によるアーチファクトの確認》
実施例5にてオンコマインDx TargetマルチCDxシステム(ライフテクノロジーズジャパン社製)で測定された臨床検体(FFPE組織検体由来のDNA:症例7)のシークエンスデータを、読み取りエラーを排除したのちにIntegrative Genomics Viewer(Broad Institute社製)を用いて解析した。Integrative Genomics Viewerを用いて解析することにより、次世代シークエンサーで読み取った増幅対象領域内の全リード数中、変異のあったリード数を数えることが可能となり、およその変異割合を計算することができる。例えば検出したい第1の変異をEGFR遺伝子T790M変異、第2の変異をF795F変異として、それぞれの変異割合を計算したところ、T790M変異が0.22%、F795Fが0.44%であった。第1の変異割合が第2の変異割合よりも低かったことから、T790M変異は擬陽性と判定することが可能であった。また次世代シークエンサーを使用することで、増幅対象領域内であれば、任意の他のCpG配列を第2の変異としてアーチファクトの判定に用いることができることも確認された。
<<Example 10: Confirmation of artifacts by next-generation sequencing>>
The sequence data of the clinical sample (DNA derived from FFPE tissue sample: case 7) measured with the Oncomine Dx Target multi-CDx system (manufactured by Life Technologies Japan) in Example 5 was analyzed with the Integrative Genomics Viewer after reading errors were eliminated. (manufactured by Broad Institute). By analyzing using Integrative Genomics Viewer, it is possible to count the number of reads with mutations in the total number of reads in the amplification target region read by the next-generation sequencer, and to calculate the approximate mutation rate. . For example, when the first mutation to be detected is the EGFR gene T790M mutation and the second mutation is the F795F mutation, the ratio of each mutation was calculated to be 0.22% for the T790M mutation and 0.44% for the F795F mutation. Since the first mutation rate was lower than the second mutation rate, the T790M mutation could be determined as a false positive. It was also confirmed that by using a next-generation sequencer, any other CpG sequence can be used as a second mutation for artifact determination as long as it is within the region to be amplified.

本発明は、遺伝子検査の分野で利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in the field of genetic testing.

配列表の配列番号13、16、19、21の配列で表される各塩基配列は、PNAプローブである。 Each base sequence represented by SEQ ID NOs: 13, 16, 19 and 21 in the sequence listing is a PNA probe.

Claims (12)

核酸サンプル中に存在する変異遺伝子を検出する方法であって、
第1の変異遺伝子を検出する工程、
第1の変異遺伝子とは異なる第2の変異遺伝子を検出する工程、
第2の変異遺伝子の検出結果と第1の変異遺伝子の検出結果を比較し、第1の変異遺伝子の有無を決定する工程を含み、
第1および第2の変異遺伝子が、シトシンからチミン、またはグアニンからアデニンへの点変異を生じた遺伝子である、方法。
A method of detecting a mutated gene present in a nucleic acid sample, comprising:
detecting the first mutated gene;
detecting a second mutated gene that is different from the first mutated gene;
Comparing the detection result of the second mutated gene and the detection result of the first mutated gene to determine the presence or absence of the first mutated gene;
The method, wherein the first and second mutated genes are genes with point mutations from cytosine to thymine or guanine to adenine.
核酸サンプル中に存在する変異遺伝子を検出する方法において、生体内で発生した変異とアーチファクトによる変異を区別する方法であって、
第1の変異遺伝子を検出する工程、
第1の変異遺伝子とは異なる第2の変異遺伝子を検出する工程、
第2の変異遺伝子の検出結果と第1の変異遺伝子の検出結果を比較し、第1の変異遺伝子の有無を決定する工程を含み、
第1および第2の変異遺伝子が、シトシンからチミン、またはグアニンからアデニンへの点変異を生じた遺伝子である、方法。
A method for detecting a mutated gene present in a nucleic acid sample, in which a mutation occurring in vivo and a mutation due to an artifact are distinguished, comprising:
detecting the first mutated gene;
detecting a second mutated gene that is different from the first mutated gene;
Comparing the detection result of the second mutated gene and the detection result of the first mutated gene to determine the presence or absence of the first mutated gene;
The method, wherein the first and second mutated genes are genes with point mutations from cytosine to thymine or guanine to adenine.
第1および第2の変異が、5-メチルシトシンのチミンへの変異、または5-メチルシトシンの相補位置にあるグアニンのアデニンへの変異である、請求項1又は2に記載の方法。 3. The method of claim 1 or 2, wherein the first and second mutations are mutations of 5-methylcytosine to thymine or guanine to adenine at the complementary position of 5-methylcytosine. 検出方法が、核酸増幅法であり、第1および第2の変異点が同一増幅産物内にある、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the detection method is a nucleic acid amplification method and the first and second mutation points are within the same amplification product. 検出方法が、プローブを用いる核酸増幅法である、請求項4に記載の方法。 5. The method according to claim 4, wherein the detection method is a nucleic acid amplification method using probes. プローブを用いる核酸増幅法が、デジタルPCR法、またはPNA-LNA-PCRクランプ法である、請求項5に記載の方法。 The method according to claim 5, wherein the nucleic acid amplification method using probes is digital PCR method or PNA-LNA-PCR clamp method. 検出方法が、次世代シークエンス法である、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the detection method is a next-generation sequencing method. 第1の変異がEGFR遺伝子のT790M変異、またはIDH1遺伝子のR132H変異である、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。 The method of any one of claims 1-7, wherein the first mutation is the T790M mutation of the EGFR gene or the R132H mutation of the IDH1 gene. 第1の変異点を含む領域を増幅させることのできるプライマー及び第2の変異点を含む領域を増幅させることのできるプライマー、又は、第1の変異点及び第2の変異点を含む領域を増幅させることのできるプライマーと、
変異遺伝子の配列を有する第1の変異点にハイブリダイゼーションする変異プローブと、
変異遺伝子の配列を有する第2の変異点にハイブリダイゼーションする変異プローブと、
を含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法のための、検出キット。
Primer capable of amplifying the region containing the first mutation point and the primer capable of amplifying the region containing the second mutation point, or amplifying the region containing the first mutation point and the second mutation point a primer capable of
a mutation probe that hybridizes to the first mutation point having the sequence of the mutated gene;
a mutation probe that hybridizes to a second mutation point having the sequence of the mutated gene;
A detection kit for the method according to any one of claims 1 to 8, comprising
野生型遺伝子の配列を有する第1の変異点にハイブリダイゼーションする野生型プローブと、
野生型遺伝子の配列を有する第2の変異点にハイブリダイゼーションする野生型プローブと、をさらに含む、請求項9に記載の検出キット。
a wild-type probe that hybridizes to the first mutation point having the sequence of the wild-type gene;
10. The detection kit of claim 9, further comprising a wild-type probe that hybridizes to the second mutation point having the sequence of the wild-type gene.
前記第1の変異点にハイブリダイゼーションする変異プローブおよび第2の変異点にハイブリダイゼーションする変異プローブは、一の末端が蛍光物質により標識され、他の末端が前記蛍光物質を抑制する消光物質により標識されている、請求項9又は10に記載の検出キット。 The mutant probe that hybridizes to the first mutation point and the mutation probe that hybridizes to the second mutation point are labeled with a fluorescent substance at one end and labeled with a quenching substance that suppresses the fluorescent substance at the other end. The detection kit according to claim 9 or 10, wherein 前記第1の変異点にハイブリダイゼーションする野生型プローブおよび第2の変異点にハイブリダイゼーションする野生型プローブは、一の末端が対応する変異プローブとは波長の異なる蛍光物質により標識され、他の末端が前記蛍光物質を抑制する消光物質により標識されている、請求項11に記載の検出キット。 The wild-type probe that hybridizes to the first mutation point and the wild-type probe that hybridizes to the second mutation point are labeled with a fluorescent substance having a wavelength different from that of the corresponding mutant probe at one end, and the other end is is labeled with a quencher that inhibits said fluorescent substance.
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