JP2651483B2 - ポリメラーゼ連鎖反応によるヒト乳頭腫ウイルスの検出 - Google Patents

ポリメラーゼ連鎖反応によるヒト乳頭腫ウイルスの検出

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JP2651483B2 JP1510640A JP51064089A JP2651483B2 JP 2651483 B2 JP2651483 B2 JP 2651483B2 JP 1510640 A JP1510640 A JP 1510640A JP 51064089 A JP51064089 A JP 51064089A JP 2651483 B2 JP2651483 B2 JP 2651483B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、HPVを検出し、そしてHPVの型を検出するた
めの医学的研究及び診断方法を提供する。この方法は分
子生物学及び遺伝子工学の分野において広く使用される
PCR、すなわちDNA増幅技法を利用する。この方法はま
た、これまで知られていないHPVの株に関する情報を付
与するためにも使用され得、そして従って、ウィルス学
の分野にも適用される。
乳頭腫ウィルスは、広範囲の重度のヒト疾患、特に生
殖器及び口内粘膜の癌に関係して来た。生殖器のHPV感
染は主に女性における癌に関連しているけれども、最近
の出来事は、HPVが男性における前立腺癌の進行に役割
を演じていることを示唆する。Brokerなど.,1986,Cance
r Cells :17〜36は、乳頭腫ウィルスの分子、細胞及
び臨床学的観点及びHPVと癌との関係を論じている。HPV
タイプ6,11,16,18及び33はヒトにおいて既知の生殖器HP
Vタイプであり、そしてBrokerなど.,1986,Cancer Cells
:589〜594は、HPVタイプ6,11,16,18及び33がDNAレ
ベルで、特にL1読み取り枠で有意な相同性を共有するこ
とを開示する。
HPVの同定及び型の検出は、種々のタイプのHPVが影響
を受けた個人に対して種々の危険性を付与するので、ひ
じょうに重要である。たとえば、HPV 16及びHPV 18は、
他のHPVタイプよりも頚部異形成及び癌により高い頻度
で確実に確認されて来た。Webbなど.,1987年12月、J.In
f.Disease 156(6):912〜919は、逆−ブロッティン
グ方法を用いる、HPV DNAタイプを検出するための方法
を報告する。その方法は、4種の異なったHPVタイプか
らのゲノムDNAが結合される膜を形成し、そして次に生
物学的サンプルからのラベルされたDNAを前記膜に結合
されるDNAにハイブリダイズせしめることを包含する。C
ausseyなど.,1988年2月、J.Clin.Microbiol26
(2):236〜243は類似するHPV検出法を記載する。
Shibataなど.,1988年1月、J.Exp.Med. 167:225〜23
0は、HPV 16及びHPV 18 DNAの存在を増幅し、そして検
出するためにPCRの使用を開示する。アメリカ特許第4,6
83,195号及び第4,683,202号は、PCR及びサンプルにおけ
る核酸配列の存在又は不在を検出するためにPCRの使用
を開示する。ヨーロッパ特許第229,701号及び第269,445
号は、広範囲の種類のウィルス、たとえばAIDSウィル
ス、HTLV I及びHTLV IIに関連するDNA配列を増幅し、そ
して検出するためにPCRの使用を開示する。
Maitlandなど.,1988年5月、Seventh International
Papillomavirus Workshop,Abstract、5ページは、タイ
プ1a,5,6a,6b,8,11,16,18及び33におけるHPV配列のPCR
による特異的増幅のためのプライマーの混合物の使用を
報告する。多くの他の研究者は、Seventh Internationa
l Papillomavirus WorkshopでHPV配列を増幅し、そして
検出するためにPCRの使用を開示する。
HPV配列を増幅し、そして検出するためにPCRの使用に
もかかわらず、生物学的サンプルにおけるHPVを検出
し、そしてその型を検出するための単純且つ急速な方法
のための必要性がまだ残る。本発明はその必要性を満た
す方法を提供する。
本発明は、サンプルにおけるHPVを検出し、そしてそ
の型を検出するための方法を提供する。その方法は、サ
ンプルに存在するHPV DNAの配列を増幅し、増幅が生じ
たかどうかを決定し、そして次にその増幅されたDNAにH
PVタイプ特異的プローブをハイブリダイズせしめること
を含んで成る。本発明はまた、前記方法に使用するため
の新規プライマー及びプローブを供給する。
本発明は、サンプル中のHPVを検出し、そして存在す
る場合、そのHPVの型を検出するための方法を提供し、
ここで前記方法は: (a)コンセンサスプライマーの延長生成物が合成され
得るような条件下でコンセンサスHPVプライマー、重合
剤及びデオキシヌクレオシド5′−トリホスフェートに
よりサンプルを処理し、ここで前記コンセンサスプライ
マーは、一対のプライマーの1つのメンバーから合成さ
れる延長生成物が、その相補的鎖から分離された場合に
前記対の他のメンバーの延長生成物の合成のための鋳型
として作用することができるように、HPV DNAの鎖を分
離してそれらにハイブリダイズするために十分に相補的
な少なくとも1対のプライマーを含んで成るオリゴヌク
レオチドの混合物であり; (b)もし存在するなら、その上で延長生成物が合成さ
れる鋳型からプライマー延長生成物を分離して一本鎖分
子を形成せしめ; (c)もし存在するなら、段階(b)で生成された一本
鎖分子のそれぞれを鋳型として使用してプライマー延長
生成物が合成される条件下で、段階(b)において生成
した一本鎖分子を(a)のコンセンサスプライマーによ
り処理し; (d)段階(b)及び(c)を少なくとも1度くり返
し; (e)増幅が生じたかどうかを決定し;そして増幅が生
じた場合、 (f)前記増幅されたDNAにHPVタイプ特異的DNAプロー
ブをハイブリダイズせしめ;そして (g)ハイブリダイゼーションが生じたかどうかを決定
する; ことを含んで成る。
本発明の方法における第1段階は、サンプルに存在す
るHPV DNAからDNAの別の領域を増幅するであろうコンセ
ンサスプライマーの使用を必要とする。これらのコンセ
ンサスプライマー対はオリゴヌクレオチドであり、そし
てコンセンサスプライマーはプライマー対の混合物であ
る。この方法に使用される混合物は、サンプルに存在す
るHPVのタイプにかかわらず、“コンセンサス”配列間
の領域に対応するHPV DNAは増幅されるであろうことを
保証する。HPVがサンプルに存在する場合、コンセンサ
スプライマーから生成されるPCR生成物は、次に、存在
するHPVタイプを決定するためにタイプ特異的プローブ
とのハイブリダイゼーションにより分析される。
ポリメラーゼ鎖反応(PCR)によるDNAの増幅は、アメ
リカ特許第4,683,202号及び第4,683,195号並びに上記ク
ロス−リファレンスに引用により導入されている関連出
願に開示されている。DNAのPCR増幅は、DNAの熱変性
し、増幅されるべきDNAセグメントを端に有する配列に
2種のオリゴヌクレオチドプライマーをアニールし、そ
してそのアニールされたプライマーをDNAポリメラーゼ
により拡張する反復サイクルを包含する。プライマーは
標的配列の反対の鎖にハイブリダイズし、そしてポリメ
ラーゼによるDNA合成がプライマー間の領域を横ぎって
進行するように配向され、DNAセグメントの量を効果的
に2倍にする。さらに、拡張生成物はプライマーに相補
的であり、そしてプライマーを結合することができるの
で、個々の連続的なサイクルは実質的に、これまでのサ
イクルで合成されるDNAの量を2倍にする。これは、サ
イクル当たり約2n(ここでnはサイクル回数である)の
割合で、特異的な標的フラグメントの指数的な蓄積をも
たらす。
PCRに使用するためのプライマーの選択は、増幅反応
の特異性を決定する。本発明の方法の増幅段階において
は、タイプに関係なく、サンプルに存在する生殖器HPV
配列を増幅するであろう“コンセンサス”プライマーが
使用される。本発明のコンセンサスプライマーは、分解
プライマー、すなわちいくつかのヌクレオチドのいづれ
か1つが、合成の間、選択された位置でプライマー中に
導入され得るように合成されたオリゴヌクレオチドの混
合物を包含することができる。コンセンサスプライマー
は、サンプルに存在するいづれかのHPVのDNA配列を増幅
するためにすべてのタイプのHPVに対して十分に相補的
である。コンセンサスプライマーはまた、個々の主要ウ
ィルスタイプに対して特異的である配列を含むDNAの領
域を増幅するようにも企画されており、その結果、増幅
されたDNAはサンプルに存在するHPVの型を検出するため
に使用され得る。
いづれのHPVにも適用されるが、本発明は、生殖器HPV
鎖に関して下記に例示される。さらに、本発明のプライ
マー及びプローブは、下記に記載される部分以外のHPV
ゲノムの部分に標的が向けられており、但し、標的が向
けられている特定の部分はコンセンサスプライマーを用
いて増幅され得、そしてその増幅されたDNAはタイプ特
異的プローブを用いて型を検出され得る。
本発明の方法の第1段階は、HPV配列がサンプルに存
在する場合、コンセンサスプライマーを用いてPCRによ
るその配列の増幅を包含する。本発明の例示的なコンセ
ンサスプライマーは、プライマーが増幅するために使用
されるHPVゲノムの領域により言及される。HPVゲノムは
環状である。生殖器HPVのゲノムは次の通りに配向され
る:E6,E7,E1,E2,E4,E5a,E5b,L2,L1及びURR.“E"及び
“L"は、読み取り枠を示すが、しかし多くの読み取り枠
はオーバーラップしている。たとえば、E4はE2読み取り
枠内に完全に含まれる。URRは転写調節領域である。プ
ライマーは、HPV領域の1又は複数の領域に及ぶ配列を
増幅するために使用され得る。
たとえば、本発明のL1/E6のコンセンサスプライマー
の組合せは、いづれかの生殖器HPVからのDNAの配列を増
幅するように企画されている。増幅された配列は、URR
を横ぎってL1からE6中に延長し、そして従ってL1及びE6
領域及びそのL1及びE6の間にサンドイッチされているUR
R領域の部分を含む。従って、コンセンサスプライマー
対は、L1領域における配列に対して特異的な第1プライ
マー及びE6領域における配列に対して特異的な第2プラ
イマーから成る。第1表に示されるように、第1のL1−
特異的プライマーは、FS10,FS17又はMY01のいづれかで
あり、そして第2のE6−特異的プライマーは、JS15及び
JS16の少なくとも1:1混合物である(但し、その混合物
はまたJS16よりもJS15を含むこともできる)。第1表は
また、個々のプライマー配列及びその対応する配列(及
びその配列のヌクレオチド位置)が良く知られていたい
くつかの生殖器HPV(タイプ6,11,16,18及び33)のゲノ
ムに存在する場合、それらの配列を示す。配列における
点線は、ゲノム配列がプライマー配列と同一であること
を示す。ヌクレオチドは次の通りに略される: 第1表に示されるように、FS10は、3個がHPV 16とミ
スマッチし、そして1個がHPV 18及びHPV 33とミスマッ
チする25−マーのものである。FS17は種々のHPVと1又
は2個のミスマッチを有する劣化プライマーである。MY
01はFS17に類似し、ミスマッチを減じ、そして広範囲の
HPVを実質的に包含するために1以上の劣化塩基を含
む。JS15は、HPV 6,11,16及び33のE6における陰性鎖の
ための劣化18−マーのものであり、ところがJS16はHPV
18と同じ機能を有する19−マーのものである。
サンプルがPCRのために適切な条件下で上記に示され
るL1/E6プライマーにより処理された後、本発明の方法
は、増幅が生じたかどうかの決定を必要とする。増幅が
L1/E6プライマーにより生ぜしめられる場合、HPV配列は
サンプルに存在する。PCRのためのサンプルの能力を確
保するために内部増幅制御の使用は、本発明の範囲内で
あり、そして誤った陰性結果の可能性を減じる。増幅が
生じたかどうかを決定するためには、種々の方法が存在
する。反応混合物の一部をゲル電気泳動にかけ、そして
その得られたゲルを臭化エチジウムにより染色し、そし
て予測されるサイズの生成物が存在するかどうかを観察
するために紫外線に照射する。ラベルされたプライマー
又はデオキシリボヌクレオチド5′−トリホスフェート
がPCR反応混合物に添加され、そして増幅されてDNA中へ
のラベルの導入が、増幅が生じたかどうを決定するため
に測定される。増幅が生じたかどうかを決定するための
もう1つの方法は、増幅されたDNAにのみハイブリダイ
ズするように企画されたラベルされたオリゴヌクレオチ
ドプローブにハイブリダイズする能力についてPCR反応
混合物の一部を試験することである。そのプローブは、
いづれかHPVかの増幅されたDNAが検出され得るようなコ
ンセンサスプローブであるべきである。たとえば、L1/E
6コンセンサスプライマーFS10,JS15及びJS16を用いての
HPV DNAの増幅は、L1/E6コンセンサスプライマーFS17又
はMY01を用いて検出され得る。他方、増幅の決定及びHP
Vタイプの同定は、1又は複数のタイプ特異的プローブ
にハイブリダイズするその能力についてPCR反応混合物
の一部を試験することによって1段階で行なわれる得
る。
本発明の重要な観点は、本発明の方法に使用するため
に提供された新規のプローブに関する。これらのプロー
ブが、増幅が生じたかどうかを決定するためのコンセン
サスプローブであろうと又はこれらのプローブがタイプ
特異的プローブであろうと、それらのプローブは種々の
異なったハイブリダイゼーション型な使用され得る。相
補的な標的配列への核酸プローブの溶液ハイブリダイゼ
ーションは、明らかに本発明の範囲内であるが、本発明
の商品化は固定されたプローブの使用及び従って、疑似
“固相”ハイブリダイゼーションをもたらす傾向があ
る。この型においては、プローブは固体支持体に共有結
合され、そして次に標的配列がそのプローブによりハイ
ブリダイズされる。この方法においては、プローブは長
いストレッチのT残基により固体支持体に結合され;こ
れらのT残基は、ハイブリダイズする配列が合成された
後、自動合成機上でのプローブの合成の間、プローブに
付加される。種々の染料及びクロモゲン並びに対応する
ラベルが核酸検出システムのために利用できる。
本発明はひじょうに多くのこれまで知られていない
(又は少なくとも特徴化されていない)HPVタイプの発
見を誘導し、そして誘導し続けているが、しかしながら
コンセンサスプローブが、増幅が生じたかどうかを決定
するために使用される本発明の態様は重要性が衰退し続
けるであろう。これは、発見されたHPVの個々の新規タ
イプに関して、その新規タイプが検出されるであろうこ
とを確保するためのコンセンサスプローブをより一般的
にする相当する必要性が存在するからである。この問題
を克服するためには、本発明は新規タイプのコンセンサ
スプローブを供給する。この新規タイプのプローブは、
増幅に使用されるプライマーに対応するHPVゲノム上の
2種の配列間に存在するDNA配列のすべて又はほとんど
を含んで成る、1又は複数のHPVウィルスからのDNAの配
列から実質的に成る。しかしながら、そのコンセンサス
プローブは、サンプルにおけるHPV DNAを増幅するため
に使用されるいづれかのプライマーに相補的な配列を含
むべきでない。この新タイプのコンセンサスプローブ
は、それが本発明の他のコンセンサスプローブよりもハ
イブリダイゼーションのために利用できるより多くの配
列を有することでより高い多様性を有する。さらに、そ
のコンセンサスプローブは、サンプルに存在するHPV DN
A配列を増幅するために使用されるプライマーにより定
義されるDNAの領域内に存在する配列にハイブリダイズ
するプライマーと共にPCRにより生成され得る。
本発明は、本発明のL1/E6コンセンサスプライマーと
共に使用するための多くのタイプ特異的プローブを供給
する。これらのプローブは下記第2表に示される。当業
者は、本明細書に例示される本発明の特定のプライマー
及びプローブは一定数のヌクレオチド残基を有するけれ
ども、1又は複数のヌクレオチド残基は、本発明の方法
におけるそのプライマー又はプローブの適合性に高い衝
撃を典型的には伴わないで、付与されたプライマー又は
プローブに付加され、又はそれから欠失され得ることを
理解するであろう。
FS19及びJS17は、それぞれHPV 11及びHPV 16を特異的
に検出することができる。FS18は、HPV 11 PCR生成物と
のあるハイブリダイゼーションを示す。FS18配列及びHP
V 11配列を含んで成るUWGCGGAPプログラム分析は、増幅
された領域においてHPV 11に対してFS18の73%の相同性
を示す。クロス−ハイブリダイゼーションは洗浄の強さ
を高めることによって最少にされ得る。FS21はHPV 18に
対して特異的であった。
上記に開示されるL1/E6プライマーは、HPV DNAの比較
的大きなセグメントの増幅を提供する。しかしながら、
より短いPCR生成物をもたらすプライマーの使用は、い
くつかの利点、たとえば減じられた拡張及び変性時間及
び低められた変性温度を有することができる。本発明の
L1コンセンサスプライマーは、そのような利点を達成す
るためにHPVゲノムの比較的小さなセグメントを増幅す
るように企画される発明のプライマーの例示である。L1
コンセンサスプライマーは、L1読み取り枠における配列
に対応するPCR生成物を生成し、そして下記第3表に示
される。
生殖器HPVについての本発明の方法の好ましい態様
は、サンプルに存在する場合、L1コンセンサスプライマ
ーMY09及びMY11によるHPV配列の増幅;一般的な生殖器H
PVプローブとPCR反応混合物の一部のハイブリダイゼー
ションによる増幅の決定;及び最後に、タイプ特異的プ
ローブによるタイプ決定を含んで成る。HPV DNA配列の
増幅が、本発明のL1コンセンサスプライマーにより処理
されたサンプルに生じたかどうかを決定するためには、
PCR反応混合物の一部が第4表に示されるL1コンセンサ
スプローブとハイブリダイズすることができる。
PCR反応混合物の一部がL1コンセンサスプローブ混合
物に含まれるプローブにハイブリダイズするDNAを含む
場合、サンプルはHPV DNAを含む。プローブがサンプル
に含まれるDNA配列にハイブリダイズしたかどうかを決
定するためには多くの手段が存在する。典型的には、プ
ローブは検出できる方法でラベルされ、標的DNA(すな
わちPCR反応緩衝液における増幅されたDNA)は固体支持
体に結合され、そしてハイブリダイゼーションが生じた
かどうかの決定はラベルがその固体支持体上に存在する
かどうかを決定することを包含する。しかしながら、こ
の方法は多様であり、そして標的がラベルされ、そして
プローブが固体支持体に結合される場合、作動する。プ
ローブ又は標的であれ、核酸をラベルするための多くの
方法は、当業界において既知であり、そして本発明の目
的のために適切である。本発明の実施を減じることにお
いて包含される実験作業においては、プローブは、放射
性ラベルされたATPの存在下でポリヌクレオチドキナー
ゼによりプローブを処理することによって放射性リン32
Pにより典型的にはラベルされた。しかしながら、商業
目的のためには、他の非放射性ラベリングシステム、す
なわちホースラディシュペルオキシダーゼ−アビジン−
ビオチンシステムが好ましい。
ラベルシステムが使用される場合、L1コンセンサスプ
ローブがサンプルに存在するDNAを増幅するためにハイ
ブリダイズした決定が行なわれたすぐ後、その増幅され
たDNAはサンプルに存在するHPVタイプを決定するために
型を検出される。本発明の実施は、多くのこれまで特徴
づけされていないHPVタイプの発見を導びいて来た。た
とえば、本発明の方法により試験される3種の臨床サン
プルは、HPVについて公開された配列よりも著しく異な
った配列を有する5種の異なったHPVタイプを含んだ。
これらの新規配列は、タイプ特異的態様でこれらの配列
にハイブリダイズするであろうプローブが存在するの
で、本発明の重要な観点である。これらの新規配列は下
記に示される。劣化ヌクレオチドは上記に定義された通
りであり、そしてその領域を増幅するために使用される
プライマーにおける劣化ヌクレオチド及びそのタイプ内
の変種に対応する。
HPV単離体36A,36B,88,238A及び238BのL1増幅された領域
のDNA配列 当業者は、前記配列情報に関して、新規HPV単離体を
増幅し、そして検出するためのプライマー及びプローブ
は容易に得られることを理解するであろう。さらに、こ
れらの配列は、ウィルスを含むサンプルから完全なウィ
ルスの単離を可能にする。単離体238Bは文献に記載され
るHPV 31タイプに対応する。頚部癌単離体C14はHPV 45
の変異体である。これらの新規HPV単離体の発見は、FS1
0,MY18及びMY19と共に使用するための追加のL1コンセン
サスプローブの創造を導びく。これらのL1コンセンサス
プローブは、FS10配列への類似性を示すためにFS10プロ
ーブ配列として下記に示される。L1コンセンサスプロー
ブWD147はHPV 45 DNAにハイブリダイズするであろう。
FS10 5′ C T G T G G T A G A T A C C A C A C G C A G T A C MY66 − A − − T − − − − − − − − T − − T − −
− − − C − − MY55 − − − − − − − T − − − − − T − − C −
− T − − − − − MY39 − − − − T − − G − − − − − T − − C A − A
− − C − − MY56 − − − − T − − − − − − − − T − − T A −
A − − C − − MY57 − − − − − − − − − − − − − − − −
− − − T − − − − − MY147 − − − − A − − G − − C − − T − − C − − −
− − − − − 上記に示されるように、HPVタイプの変化は、増幅さ
れた配列のほとんどすべて(但し、本発明の方法の増幅
段階に使用されるプライマー対応する部分を除く)を含
む長いコンセンサスプローブの使用を必要とする。この
HPVタイプにおける変化はまた、本発明により供給され
るタイプ特異的プローブのための必要性を示す。
本発明は、L1コンセンサスプライマーから生成される
増幅されたDNAの型を検出するための多くのプローブを
供給する。これらのプローブは、下記第5表に示され
る。
本発明はまた、コンセンサスプライマー及び生殖器HP
VのE6領域に対して特異的なDNA配列の検出のためのHPV
タイプのプローブを提供する。これらのプローブは、何
人かのHPV−感染された個人において、HPVゲノムは、E6
−及びE7−関連配列のみが存在するように部分的に欠失
され、又は再配列されているので、特に好ましい。本発
明のE6コンセンサスプライマー対は、1つのプライマー
がURR及びE6領域の境界近くの配列に相補的であり、そ
して他のプライマーがE6−E7境界(E6及びE7の読み取り
枠がオーバーラップする)近くのE7領域又はE6領域のい
づれかにおける配列に相補的であるプライマー対を含ん
で成る。これらのE6コンセンサスプライマーは下記第6
表に示される。
遺伝子の異なった領域に位置する追加のE6コンセンサ
ス陰性鎖プライマーは、下記に示されるように対で使用
される。3組のプライマー、WD157及びWD160;WD158及び
WD161;及びWD159及びWD162が示され、それぞれは同じゲ
ノムHPV領域に対応するが、しかし長さで異なる。プラ
イマーWD160,WD161,WD162はHPV 18特異性である。
当業者は、本発明のE6コンセンサスプライマーがE7 D
NAの部分を含んで成る配列を増幅することを理解するで
あろう。E6コンセンサスプライマーが本発明の方法に使
用される場合、増幅が存在したかどうかを決定するため
には、E6コンセンサスプローブが供給される。E6コンセ
ンサスプローブWD134及びWD135は小さなE6増幅生成物に
向けられ、そして混合物として一緒に使用される。E6コ
ンセンサスプローブはまた、E6コンセンサス陽性鎖プラ
イマーとしても使用され得る。E6コンセンサスプライマ
ーとして使用される場合、E6コンセンサスプローブは次
の組合せで使用される:WD65及びWD64;WD83及びWD64;及
びWD84およびWD64、E6コンセンサスプローブは第7表に
示される。
E6コンセンサスプライマーが本発明の方法に使用され
る場合、サンプルに存在するHPVのタイプを決定するた
めには、E6タイプ特異的プローブが供給される。これら
のプローブは第8表に示される。第6表の陽性鎖プライ
マー及びWD70及びWD71又はWD68及びWD69を含んで成るUR
R/E6コンセンサスプライマーを用いれば、第8表又は第
8A表のHPVタイプのプローブのいづれかが有効であろ
う。これらのタイプのプローブはまた、E1陰性鎖プライ
マーがURR/E6陽性鎖コンセンサスプライマーと共に増幅
のために使用される場合、有用である。
第8A表のタイプのプローブは、WD76,WD66及びWD154;W
D157及びWD160;WD158及びWD161;WD159及びWD162;WD66及
びWD155;WD66及びWD163;及びWD66及びWD164から選択さ
れた陽性鎖URR/E6コンセンサスプライマーと共に有用で
ある。これらのプライマーは、長さ約250個の塩基対の
小さなE6増幅生成物を生成する。
本発明はまた、HPV E1領域における配列に対して相補
的であるプライマーを供給する。これらのE1プライマー
は、E1領域の配列のみを増幅するために使用され得、又
はE6,E7,E1からの配列及びこれらの3種の領域の組合せ
からの配列を増幅するためにE6/E7プライマーと共に使
用され得る。これらのE1プライマーは下記第9表に示さ
れる。
E1プライマーは、本発明の種々の態様に使用され得
る。たとえば、E1領域内の完全な増幅は、次のプライマ
ー対を用いて行なわれ得る:(1)TYP01,TYP02,TPY03
及びTYN07,TYN08;又は(2)TYP04,TYP05,TYP06及びTYN
07,TYN08。TYP03はTYP02及びTYP01の両者に類似し、そ
して増幅から削除され得ることを注目すること。E1領域
はHPV間に高く保存され、そしてサンプルの型の分類はE
1増幅により可能であるが、型の分類は、E1プライマー
が次の通りにE6又はE7プライマーと共に使用される場
合、より一層容易に達成される。たとえば、次のE1及び
E6/E7プライマー対を用いて、だれでもE6/E7領域を増幅
することができる:(1)WD72,WD76及びTYN01,TYN02,T
YN03;(2)WD64,WD65及びTYN01,TYN02,TYN03;(3)WD
72,WD76及びTYN04,TYN05,TYN06;(4)WD64,WD65及びTY
N04,TYN05,TYN06;(5)WD72,WD76及びTYN07,TYN08;及
び(6)WD64,WD65及びTYN07,TYN08。これらの後者の増
幅においては、完全なE7領域が増幅される。従って、こ
れらの増幅生成物は、下記に示されるE7コンセンサスプ
ローブにより検出され得る: 当業者は、本明細書に開示される特定のプライマー及
びプローブは本発明の単なる例示であることを理解す
る。たとえば、本発明のプライマー及びプローブは一本
鎖DNA分子であり、そして標的DNA(サンプルにおけるHP
V DNA)は二本鎖DNAであるので、本発明の有用なプライ
マー及びプローブは、本明細書に特異的に開示されるプ
ライマー及びプローブに相補的なプライマー及びプロー
ブを合成することによって単に構成され得るに過ぎな
い。本発明のプライマー及びプローブはまた、本明細書
に特別に例示されるHPVゲノム以外のHPVゲノムの領域内
で配列変種を増幅し、そして検出するために調製され得
る。
本発明のプライマーは一般的に長さ18〜21個のヌクレ
オチドのものであり、そしてHPV配列と高い程度の相同
性を有するように企画される。たとえば、本発明の生殖
器HPVコンセンサスプライマーの構成においては、すべ
ての主要な生殖器HPV(HPVタイプ6,11,16,18及び33)と
の高い程度の相同性が必要とされた。増幅されるべき個
々の領域のためには、2つの相同領域が必要とされ、こ
こでは1つは陰性鎖プライマーのためであり、そしても
う1つは陽性鎖プライマーのためである。相同領域を同
定するためには、ウィルスの配列が比較される。相同領
域が同定された後するに、コンセンサスプライマーが企
画される。劣化塩基は、個々のウィルスが相同配列から
順に変化する位置を調節するための企画に使用され得
る。必要なだけ多くの劣化位置が製造され、その結果、
すべてのウィルスの配列はコンセンサスプライマーとの
3個よりも少ないミスマッチを有する。その劣化位置
は、最少数の劣化塩基が可能性ある最大数のウィルスの
配列を調節するように選択される。
特定のウィルスの配列がコンセンサス配列との多数の
ミスマッチを有する場合、タイプ特異的プライマーがそ
のウィルスのために製造される。タイプ特異的プライマ
ーは、コンセンサスプライマーを製造するために他のウ
ィルスのために企画された劣化プライマーと混合され
る。プライマーにおける劣化位置により調節されないい
づれかのミスマッチは、そのプライマーの3′末端から
3個以上の塩基を一般的に配置されるべきである。同様
に、いづれかの劣化位置は、プライマーの3′末端から
3個以上の塩基を配置されるべきである。
劣化プライマーのための評価された最小及び最大Tms
は、54〜64℃の間であるべきである。Tmsは非実験的な
公式により評価され:個々のG又はCはTmに4℃寄与
し;個々のA又はTmに2℃寄与し;そしてTmは計算さ
れた値の合計である。最後に、プライマーはパリンドロ
ーム又は反復配列を補うように企画されるべきでない。
コンセンサスプローブ企画はコンセンサスプライマー
企画に類似するが、但し、コンセンサスプローブは一般
的にコンセンサスプライマーほど多くのミスマッチを含
まない。結果として、プローブのためのTmは、プライ
マーのためのTmよりも高い。しかしながら、ミスマッ
チ又は劣化位置が3′末端で生じることは、それがコン
センサスプライマーのために存在するほどコンセンサス
プローブのためには臨界ではない。
タイプ特異的プローブは、与えられたプローブがその
プローブにより認識されるHPVタイプとは異なるHPVタイ
プからの配列と75%以下の相同性を一般的に有するであ
ろうように企画される。そのタイプ特異的プローブは長
さ18〜20個のヌクレオチドのものであり、そして58〜64
℃の範囲での推定Tmsを有する。
当業者はまた、本発明の方法は種々の手段により行な
われ得ることを本発明の開示から認識するであろう。本
発明の方法は、いづれかヒト乳頭腫ウィルスに適用で
き、そして特に生殖器HPVを検出し、そしてその型を検
出するために好ましい。その方法は特定のHPVタイプ内
で単離体から単離体の変種を検出するために使用され
得、そしてまた、患者に存在するHPVにおける有意な変
化をスクリーンするためにも使用され得る。本発明の1
つの態様において、HPVゲノムのいづれかの部分が欠失
されている場合、他の領域もまた欠失され得ることを確
保する、HPV DNAの1以上の領域に対するコンセンサス
プライマーが使用されるであろう。類似する態様におい
て、増幅されたDNAの型の分類は、その増幅されたDNAの
種々の領域を認識する種々のタイプ特異的プローブを用
いて行なわれ得る。
当業者は、本発明がサンプル存在するHPV mRNAを検出
するためにもまた使用され得ることを認識するであろ
う。あるHPV mRNA種、特にE6及びE7 mRNAの発現は、HPV
感染が癌に進行するであろう傾向の表示であることがで
きる。本発明の方法によりHPV mRNAを検出するために
は、mRNAは、cDNA分子を合成するために適切な反応混合
物において逆転写酵素により処理され得る。逆転写反応
に使用されるプライマーは本発明のコンセンサスプライ
マーであることができ、又はmRNAの3′末端近くでハイ
ブリダイズする異なったオリゴヌクレオチドであること
ができる。次に、このcDNAのコピーが二本鎖DNA分子中
に生成され、そしてこれが本発明の方法に従って検出さ
れ、そして型の分類を行なわれ得る。
本発明のコンセンサスプライマーはまた、ごれまで特
徴化されていないHPVタイプを検出するためにも使用さ
れ得る。たとえば、上記第4表に示されたHPV単離体36
及び88はこれまで決して特徴づけられたことはなかっ
た。従って、本発明のコンセンサスプライマーは、これ
まで未知のHPVタイプのDNA配列を増幅するために使用さ
れ得る。次に、その増幅されたDNAは配列決定され、そ
してその配列データは本発明の方法に使用するためのタ
イプ特異的プローブを生成するために使用され得る。
下記に与えられる例は本発明を単に例示するに過ぎ
ず、そして請求の範囲を限定するものではない。
例1 ポリメラーゼ鎖反応による増幅のための臨床サンプルの
調製 頚部及び外陰部のスワブ及び陰茎の切屑は典型的には
103〜105個の細胞を含む。細胞をリン酸緩衝溶液2mlに
懸濁し、遠心分離によりペレット化し、そして上清液を
すてた。細胞懸濁液が試験の前、ある期間貯蔵される場
合、抗生物質がその懸濁液に一般的に添加された(市販
の抗生物質、たとえば2×Fungi Bact Solutionがこの
目的のために適切である)。細胞数を評価し、そして血
液がサンプルに存在する場合、細胞をTE緩衝液(10mMの
トリス−HCl、pH7.5及び1mMのEDTA)1mlに懸濁し、赤血
球細胞を溶解し、そして次に再ペレット化した。約102
〜104個の細胞をPCR反応当たりに使用した。細胞をまず
初めに、50mMのトリス、pH8.5:1mMのEDTA;1%のLaureth
−12;及び200μg/mlのプロテイナーゼKを含む緩衝液10
0μに懸濁した。この混合物を55℃で約1時間インキ
ュベートし、そして次にプロテイナーゼKを、95℃で10
分間、前記混合物をインキュベートすることによって熱
不活性化した。次に、そのサンフルを、標準のPCR法に
従って、本発明のコンセンサスプライマーにより処理
し、存在するいづれかのHPV配列を増幅した。102〜104
個の細胞を含むアリコートを、PCR反応混合物100μ当
たりに使用した。
PCRのための細胞懸濁液を調製するためのもう1つの
方法は、脱イオン水10μに細胞を懸濁し、そしてその
得られた懸濁液を100℃で10〜15分間インキュベートす
ることを包含する。
例2 パラフィンから組織の抽出 本発明の方法はしばしば、パラフィンにおける組織切
片がHPVを含むかどうかを決定するために使用されるで
あろう。本発明に使用するために、典型的には5〜10μ
Mの幅の組織切片を調製するためには、次の方法が使用
された。
組織切片をキシレン又はアルカン、たとえばオクタン
1mlにより2度抽出し、パラフィンを除去した。個々の
抽出は約30分間行なわれた。次に組織切片を100%エタ
ノールにより2度すすぎ、抽出剤を除去し、そして回転
蒸発器により乾燥せしめた。次に切片を、界面活性剤及
びプロテイナーゼKを含むTaq緩衝液に懸濁し、そして
例1に記載しているようにして処理した。但し、55℃で
のインキュベーションが2〜4時間行なわれた。
プロテイナーゼKの熱不活性化の後、懸濁液を遠心分
離し、残骸をペレット化し、そして上清液約1〜20μ
を個々のPCR反応のために使用した。
例3 PCR法 すべてのPCR法を、Perkin−Elmer/Cetus Instruments
Thermal Cycler装置を用いて行なった。典型的な反応
混合物は、50ピコモルのコンセンサス陽性鎖プライマ
ー;50ピコモルのコンセンサス陰性鎖プライマー;2.5単
位のTaqポリメラーゼ;10μの10×PCR緩衝液(0.5Mの
KCl;100mMのトリス、pH=8.5;20〜40mMのMgCl2;0.2mMの
個々のdNTP;約10μの臨床的又はパラフィンサンプ
ル;及び脱イオン水100μまで)を含んだ。
臨床的サンプルと共に使用するためのPCR反応時間は
次の通りであった。機械を、サンプルを機械に配置する
前、72℃に加熱した。次にその機械を、次の温度変化を
実施するようにプログラムした:95℃で30秒、55℃で30
秒及び72℃で60秒の30サイクル;72℃で5分間;そして1
5℃で維持される。
パラフィン切片のためには、機械は次の通りに温度変
化を実施するようにプログラムされた:95℃で50秒、55
℃で50秒及び72℃で2分間の40サイクル;72℃で5分
間;及び15℃で維持される。
PCR生成物が600bpよりも長いことが予測される場合、
機械は次の通りに温度変化を行なうようにプログラムさ
れた:72℃で1分;95℃への50秒間のランプ;95℃で20
秒、55℃への90秒間のランプ、55℃で30秒、72℃への50
秒間のランプ及び72℃で3分の40サイクル;72℃で5
分;及び15℃で維持された。
増幅が生じたかどうかをコンセンサスプローブの使用
により決定するためには、約10μの反応混合物が、14
0μの脱イオン水及び50μの4×変性溶液(1.6MのN
aOH及び100mMのEDTA)に添加された。この変性された溶
液約100μを、BioRadドット−ブロット装置を用いて
正に荷電されたナイロンGenetrans膜上にスポットを付
けた。得られたドットを200μの20×SSCにより1度す
すいだ。次に、その膜をブロッターから除き、空気乾燥
せしめ、そして紫外線に照射し(光に直面するDNAを有
する)、膜にDNAを共有結合せしめた。
前記膜を、水槽中において68℃で少なくとも45分間、
プレ−ハイブリダイズせしめ。そのプレ−ハイブリダイ
ゼーション溶液は、6×SSC、×Denhard溶液及び0.5%
のSDSを含んだ。他方では、膜をプレ−ハイブリダイゼ
ーション溶液により単にすすぐことができる。プレ−ハ
イブリダイゼーション溶液をデカントした。約10mlのプ
レ−ハイブリダイゼーション溶液を、10mg/mlの変性さ
れたサケ精子DNA100μ及びコンセンサスプローブ1ml
当たり約1×106個のCherenkov計数(0.2ピコモル)に
添加した。この溶液を膜の裏に添加し、そしてコンセン
サスプローブを55℃で少なくとも1時間ハイブリダイズ
せしめた。ハイブリダイゼーションの後、そのハイブリ
ダイゼーション混合物をデカントし、そして膜を30〜55
℃の洗浄溶液によりすばやくすすぎ、過剰のプローブを
除いた。前記洗浄溶液は2×SSC及び0.1%のSDSから成
った。次に膜を、55℃に加熱された新しい洗浄溶液によ
り洗浄した。この洗浄段階のためには、膜は加熱された
洗浄溶液を含むトレーに置かれ、そしてそのトレは55℃
の水槽に10分間置いた。この洗浄工程を1度くり返し、
そして膜を55〜60℃に加熱された2×SSC及び0.1%SDS
の溶液によりすすいだ。他の洗浄方法は同じ工程を包含
するが、しかし異なった温度での洗浄溶液、すなわち55
℃での洗浄溶液が初めの2回の洗浄で使用され、そして
最終のすすぎでは、室温洗浄溶液が使用された。次に膜
は空気乾燥せしめられ、そしてX−線への7〜48時間の
照射をされた。
増幅されたDNAのHPVタイプを決定するためには、PCR
反応混合物を、上記のようにしてタイプ特異的プローブ
にハイブリダイズした。その方法において唯一の有意な
差異は、フィルターの最終洗浄が特定のタイプ特異的プ
ローブのTmにひじょうに近い温度で行なわれることで
あった。異なったタイプ特異的プローブにハイブリダイ
ズされたフィルターは一緒に洗浄されなかった。
分子生物学、医学的な診断技法、生化学、ウィルス
学、遺伝学及び関連する学問の分野の当業者に明らかで
ある上記本発明の態様の1つの変法は、請求の範囲内に
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ティン,イ アメリカ合衆国,カリフォルニア 94709,バークレー,オクスフォード ストリート 1436 (72)発明者 ブローカー,トーマス アール. アメリカ合衆国,ニューヨーク 14618, ロチェスター,ノース カントリー ク ラブ ドライブ 20 (72)発明者 ウォリンスキ,スティーブン エム. アメリカ合衆国,イリノイ 60611,シ カゴ,イースト シカゴ アベニュ 215

Claims (32)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】存在する場合、サンプル中のヒト乳頭腫ウ
    イルス(HPV)を検出し、そしてそのHPVのタイプを分類
    するための方法であって: (a)HPVが存在する場合コンセンサスプライマーの延
    長生成物が合成され得るような条件下でコンセンサスHP
    Vプライマー、重合剤及びデオキシヌクレオシド5′−
    トリホスフェートによりサンプルを処理し、ここで前記
    コンセンサスプライマーは、一対のプライマーの1つの
    メンバーから合成された延長生成物が、その相補鎖から
    分離された場合に前記対の他のメンバーの延長生成物の
    合成のための鋳型として作用することができるように、
    HPV DNAの個々の鎖にハイブリダイズするために十分な
    程相補的な少なくとも1対のプライマーを含んで成るオ
    リゴヌクレオチドの混合物であり; (b)もし存在するなら、その上で延長生成物が合成さ
    れる鋳型からプライマー延長生成物を分離して一本鎖分
    子を形成せしめ; (c)もし存在するなら、段階(b)で生成された一本
    鎖分子のそれぞれを鋳型として使用してプライマー延長
    生成物が合成される条件下で、段階(b)において生成
    した一本鎖分子を段階(a)のコンセンサスプライマー
    により処理し; (d)段階(b)及び(c)を少なくとも度くり返し; (e)増幅が生じたかどうかを決定し;そして増幅が生
    じた場合、 (f)前記増幅されたDNAにタイプ特異的DNAプローブを
    ハイブリダイズせしめ;そして (g)ハイブリダイゼーションが生じたかどうかを決定
    する; ことを含んで成る方法。
  2. 【請求項2】前記HPVが生殖器HPVである請求の範囲第1
    項記載の方法。
  3. 【請求項3】前記段階(e)が、ハイブリダイゼーショ
    ン条件下で段階(d)において調製された反応混合物を
    コンセンサスプローブにより処理し、そしてハイブリダ
    イゼーションが生じたかどうかを決定することを含んで
    成る請求の範囲第2項記載の方法。
  4. 【請求項4】前記コンセンサスプライマーが前記生殖器
    HPVの転写調節領域の配列を増幅することができる請求
    の範囲第2項記載の方法。
  5. 【請求項5】前記コンセンサスプライマーが前記生殖器
    HPVのL1読み取り枠配列を増幅することができる請求の
    範囲第2項記載の方法。
  6. 【請求項6】前記コンセンサスプライマーが前記生殖器
    HPVのE6読み取り枠配列を増幅することができる請求の
    範囲第2項記載の方法。
  7. 【請求項7】前記コンセンサスプライマーが前記生殖器
    HPVのE1読み取り枠配列を増幅することができる請求の
    範囲第2項記載の方法。
  8. 【請求項8】前記コンセンサスプライマーが前記生殖器
    HPVのE7読み取り枠配列を増幅することができる請求の
    範囲第2項記載の方法。
  9. 【請求項9】前記コンセンサスプライマーが前記生殖器
    HPVのE1,E6及びE7読み取り枠配列を増幅することができ
    る請求の範囲第2項記載の方法。
  10. 【請求項10】前記タイプ特異的プローブが前記生殖器
    HPVの転写調節領域の配列にハイブリダイズすることが
    できる請求の範囲第2項記載の方法。
  11. 【請求項11】前記タイプ特異的プローブが前記生殖器
    HPVのL1読み取り枠配列にハイブリダイズすることがで
    きる請求の範囲第2項記載の方法。
  12. 【請求項12】前記タイプ特異的プローブが前記生殖器
    HPVのE6及びE7配列から成る群から選択されたE6読み取
    り枠配列にハイブリダイズすることができる請求の範囲
    第2項記載の方法。
  13. 【請求項13】前記コンセンサスプローブが前記生殖器
    HPVの転写調節領域の配列にハイブリダイズすることが
    できる請求の範囲第3項記載の方法。
  14. 【請求項14】前記コンセンサスプローブが前記生殖器
    HPVのL1読み取り枠配列にハイブリダイズすることがで
    きる請求の範囲第3項記載の方法。
  15. 【請求項15】前記コンセンサスプローブが前記生殖器
    HPVのE6読み取り枠配列にハイブリダイズすることがで
    きる請求の範囲第3項記載の方法。
  16. 【請求項16】前記コンセンサスプローブが前記生殖器
    HPVのE1読み取り枠配列にハイブリダイズすることがで
    きる請求の範囲第3項記載の方法。
  17. 【請求項17】前記コンセンサスプローブが前記生殖器
    HPVのE7読み取り枠配列にハイブリダイズすることがで
    きる請求の範囲第3項記載の方法。
  18. 【請求項18】前記生殖器HPVの完全なURR領域の配列が
    増幅される請求の範囲第4項記載の方法。
  19. 【請求項19】前記プライマーがFS10,JS15,JS16,FS17
    及びMY01から成る群から選択される請求の範囲第4項記
    載の方法。
  20. 【請求項20】前記プライマーがMY11及びMY09である請
    求の範囲第5項記載の方法。
  21. 【請求項21】前記プライマーがWD64,WD65,WD66,WD67,
    WD68,WD69,WD70,WD71,WD72,WD73,WD76,WD77,WD83,WD84,
    WD154,WD155,WD157,WD158,WD159,WD160,WD161,WD162,WD
    163、及びWD164から成る群から選択される請求の範囲第
    6項記載の方法。
  22. 【請求項22】前記プライマーがTYN01,TYN02,TYN03,TY
    N04,TYN05,TYN06,TYN07,TYN08,TYP01,TYP02,TYP03,TYP0
    4,TYP05、及びTYP06から成る群から選択される請求の範
    囲第7項記載の方法。
  23. 【請求項23】前記生殖器HPVの完全なE7領域の配列が
    増幅される請求の範囲第9項記載の方法。
  24. 【請求項24】前記プローブがMY12,MY13,MY14,MY16,MY
    58,MY59,MY60,MY61,MY62,MY63,MY64,MY65,MY69,MY70,WD
    74,WD126,WD127,WD128,WD150,WD151,WD152、及びWD153
    から成る群から選択される請求の範囲第11項記載の方
    法。
  25. 【請求項25】前記プローブがWD78,WD79,WD80,WD81,WD
    82,WD102,WD103,WD104,WD132,WD133,WD134,WD165,WD16
    6,WD167,WD168、及びWD169から成る群から選択される請
    求の範囲第12項記載の方法。
  26. 【請求項26】前記プライマーが少なくとも1つのE1プ
    ライマー及び少なくとも1つのE6プライマーを含んで成
    る請求の範囲第13項記載の方法。
  27. 【請求項27】前記コンセンサスプローブがFS10,MY18,
    MY19,MY39,MY55,MY56,MY57,MY66,MYXX、及びWD147から
    成る群から選択されたプローブを含んで成る請求の範囲
    第14項記載の方法。
  28. 【請求項28】前記コンセンサスプローブがWD64,WD65,
    WD83及びWD84から成る群から選択されたプローブを含ん
    で成る請求の範囲第15項記載の方法。
  29. 【請求項29】前記コンセンサスプローブがTYP09及びT
    YP12から成る群から選択されたプローブを含んで成る請
    求の範囲第17項記載の方法。
  30. 【請求項30】サンプル中のヒト乳頭腫ウイルス(HP
    V)を検出し、そしてそのHPVの型を分類するための試薬
    であって、少なくとも1対のコンセンサスHPVプライマ
    ー及び少なくとも1つのHPVタイプ特異的DNAプローブを
    含んで成り、該コンセンサスプライマーは、1対のプラ
    イマーの1つのメンバーから合成された延長生成物が、
    その相補鎖から分離された場合に前記対の他のメンバー
    の延長生成物の合成のための鋳型として作用することが
    できるように、HPV DNAの個々の鎖にハイブリダイズす
    るために十分な程該鎖に対して相補的な少なくとも1対
    のプライマーを含んで成るオリゴヌクレオチドの混合物
    であることを特徴とする試薬。
  31. 【請求項31】前記プライマーがMY11及びMY09である、
    請求の範囲第30項に記載の試薬。
  32. 【請求項32】前記HPV型特異的DNAプローブが、FS10,J
    S15,JS16,FS17,MY01,MY11,MY09,WD64,WD65,WD66,WD67,W
    D68,WD69,WD70,WD71,WD72,WD73,WD76,WD77,WD83,WD84,W
    D154,WD155,WD157,WD158,WD159,WD160,WD161,WD162,WD1
    63,WD164,TYN01,TYN02,TYN03,TYN04,TYN05,TYN06,TYN0
    7,TYN08,TYP01,TYP02,TYP03,TYP04,TYP05,TYP06,MY12,M
    Y13,MY14,MY16,MY58,MY59,MY60,MY61,MY62,MY63,MY64,M
    Y65,MY69,MY70,WD74,WD126,WD127,WD128,WD150,WD151,W
    D152,WD153,WD78,WD79,WD80,WD81,WD82,WD102,WD103,WD
    104,WD132,WD133,WD134,WD165,WD166,WD167,WD168,WD16
    9,MY18,MY19,MY39,MY55,MY56,MY57,MY66,MYXX,WD147,WD
    64,WD65,WD83,WD84,YTP09、及びTYP12から成る群から選
    択される、請求の範囲第30項又は第31項に記載の試薬。
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