JP3289347B2 - 核酸塩基配列の変異検出方法 - Google Patents

核酸塩基配列の変異検出方法

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克二 村川
和子 川本
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は核酸の塩基配列の変異、
例えば、遺伝子の突然変異や多型を検出する方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】核酸の塩基配列の変異、例えば突然変異
や挿入欠失などの遺伝子異常や、遺伝子の多型を検出す
る方法として、ピーシアール−エスエスシーピー(PC
R−SSCP;ポリメラーゼ チェイン リアクション
−シングル ストランド コンフォメーション ポリモ
ルフィズム(Polymerase Chain Reaction−SingleStrand
Conformation Polymorphism))法が用いられている。
この手法は、実験医学Vol.8 No.9(増刊)(199
0)第68頁−第73頁,第155頁−第162頁に記
載されている。この報告によると、既に塩基配列の知ら
れている特定の遺伝子部分を標識されたプライマを用い
ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)で増幅し、得られたD
NA断片を変性して1本鎖DNAとしポリアクリルアミ
ドゲル電気泳動で分離,検出を行う。1本鎖DNAは塩
基配列によって異なる高次構造をとるため電気泳動にお
ける移動度が異なる。そこで、正常遺伝子と変異のある
遺伝子を1本鎖にして電気泳動を行うと、変異の有無に
応じて異なる泳動パターンが得られ、塩基配列の変異を
検出する方法である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】PCR−SSCP法で
は、1塩基の変異に起因する1本鎖DNAの高次構造の
変化を電気泳動の移動速度の変化として検出するため、
塩基長が200〜300位に存在する変異は分離が十分
なので検出しやすいが、1キロ塩基長を超えると分離が
不十分なので変異の有無を検出することが困難となる。
しかし、塩基配列の変異を調べる対象となる領域、例え
ば、癌化に関与する塩基配列の変異を含むと思われる遺
伝子領域は数キロ塩基で成り立っていることが多い。ま
た、筋ジストロフィなどの場合は十数キロ塩基の遺伝子
中の変異の有無が問題となる。このような長いDNAに
対して従来のPCR−SSCPでは、その領域を互いに
一部重複する300塩基長前後のDNA断片をPCR増
幅することで、全領域をカバーする手法を用いている
が、全領域の塩基配列が既知の場合にしか適用できず新
しい手法が望まれていた。
【0004】本発明の目的は、調べる対象の核酸試料が
1キロ塩基長以上でも変異の有無を検出できる核酸塩基
配列の変異検出方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、調べる対象となる未知配列の変異部
含む1キロ塩基長以上の核酸試料を制限酵素で切断する
工程と、その切断された部分に蛍光標識DNAオリゴマ
を結合する工程を有し、得られた各断片を1本鎖として
電気泳動分離し、そのパターンにより核酸領域中の変異
を検出する。
【0006】すなわち、検査すべき核酸試料を制限酵素
で切断し、切断された核酸断片の両末端に2本鎖DNA
オリゴマの片側鎖が第1の標識物で標識された標識リン
カを結合した第1のDNA断片群と、核酸試料と比較す
るための標準核酸試料を上記制限酵素で切断し、切断さ
れた核酸断片の両末端に2本鎖DNAオリゴマの片側鎖
が第2の標識物で標識された標識リンカを結合した第2
のDNA断片群とを調製し、第1のDNA断片群および
第2のDNA断片群を1本鎖状態としたのちゲル電気泳
動し、得られた電気泳動パターンの比較により核酸試料
の変異を判定する。検査すべき核酸試料の塩基長が1キ
ロ塩基以上であることに特徴があり、第1および第2の
標識物が同一の蛍光体である場合には、上記第1のDN
A断片群と上記第2のDNA断片群とを別個にゲル電気
泳動させ、上記蛍光体からの蛍光を検出する。また、上
記第1および第2の標識物が発光波長の異なる蛍光体で
ある場合には、1本鎖状態とした上記第1のDNA断片
群と第2のDNA断片群を混合して電気泳動させ、蛍光
体からの異なる波長の蛍光をそれぞれ検出する。
【0007】
【作用】本発明によれば、核酸試料を制限酵素で切断し
て200〜300塩基長の多数の断片を得て、その断片
に蛍光標識DNAオリゴマを結合して得られた標識断片
を全て同時に分離計測するので、高精度に変異を検出で
きる利点がある。また本発明は、調べる対象の核酸の塩
基配列にとらわれずあらゆる核酸試料に適用できる。
【0008】
【実施例】以下の実施例において標識は蛍光体スルフォ
ローダミン101アシッドクロライド(モレキュラプロ
ーブ社,製品名テキサスレッド),テトラメチルローダ
ミンイソチオシアネート(TRITC)を用いるが、こ
れに限るものではない。
【0009】〈実施例1〉本発明の試料調製プロセスを
図1に示す。まず、標準とする正常な塩基配列をもった
2本鎖の遺伝子1と、遺伝子1と同じ領域に変異をもっ
た検査すべき遺伝子2を用意する。遺伝子2は変異部3
を含む。調べる対象の核酸が1本鎖、例えばmRNAの
場合は、2本鎖のcDNAにしておく。2本鎖cDNA
の合成法は、クローニングとシークエンス(1989)
第74頁−第86頁に記載されており、周知の方法であ
る。調べようとする2本鎖DNAをベクタ4に挿入し、
クローニングによりそのコピー数を増やし検出に十分な
量をコピー入手する(核酸試料増幅反応)。目的DNA
の長さがPCR増幅可能ならばPCRによりコピー数を
増やしてもよい。この場合、目的DNAの少なくとも両
末端部の配列が既知であればそこに相補的なプライマを
用意してもよいし、あるいは配列が未知であっても、目
的DNAの両末端に既知配列のDNAオリゴマを結合す
ることでそこに相補的なプライマを用意できる。
【0010】上記の方法で得た遺伝子1,2のコピー断
片5−1,5−2を200〜300塩基長ごとに切断す
る制限酵素を選択し、制限酵素認識部位6でコピー断片
を消化する(制限酵素切断反応)。制限酵素は前記条件
を満たすものであれば平滑末端,相補末端いずれを生ず
るものでもよいが、後のライゲーション反応の効率等を
考慮し、ここでは例えば4塩基の相補末端を生ずる制限
酵素Sau3A Iを選択する。Sau3A Iで消化
することでコピー断片5−1,5−2が変異検出に都合
のよい塩基長の断片群7−1,7−2になる。
【0011】断片群7−1,7−2の両末端に蛍光標識
リンカ11を結合させる(蛍光標識リンカ結合反応)。
図2は蛍光標識リンカの構造を示した。蛍光標識リンカ
の構造は上記で選択した制限酵素による。Sau3A
I酵素で切断すると塩基配列が5′GATC3′の相補
末端を生ずるので、この配列に相補な3′CTAG5′配列を
5′末端にもつ1本鎖DNAオリゴマ8と、DNAオリ
ゴマ8のCTAG配列以外の配列部分に相補な配列をも
つ1本鎖DNAオリゴマの5′末端をアミノ化し蛍光体
テキサスレッド9を付着したDNAオリゴマ10をアニ
ールすることで制限酵素Sau3A I用の標識リンカ
11が得られる。断片群7−1,7−2と標識リンカ1
1を酵素反応でライゲーションする。以上の操作で標識
2本鎖断片群12−1,12−2が調製される。
【0012】調製によって得られた標識2本鎖断片群1
2−1,12−2をそれぞれ熱変性で1本鎖にし、4−
6%ポリアクリルアミドゲルで温度制御しながら電気泳
動分離する。断片群12−1,12−2はそれぞれ別個
の電気泳動路にて電気泳動分離し、断片群の検出は光学
的に行う。泳動始点から30cm内外の所をレーザで照射
し、そこを通過していくDNA断片の発する蛍光を受光
し、DNA断片の通過時間から移動度の違いを検出す
る。
【0013】図3は上記検出結果を示す。遺伝子1由来
のDNA断片試料の電気泳動パターン15と、遺伝子2
由来のDNA断片試料の電気泳動パターン16の違いが
認められる。ピーク13と14は断片12−1−a,1
2−1−bの信号であり、ピーク13′と14′は遺伝
子2上の変異部3を含む断片12−2−a,12−2−
bの信号であり、遺伝子2は変異があることがわかる。
【0014】〈実施例2〉蛍光体テトラメチルローダミ
ンイソチオシアネート(TRITC)を実施例1のテキ
サスレッド標識リンカと同様に付着する。
【0015】実施例1と同様に遺伝子1,2のコピーを
作り、制限酵素で切断し、断片群7−1,7−2を得
る。ここで、遺伝子1由来の断片群7−1にはテキサス
レッド標識リンカを、遺伝子2由来の断片群7−2には
TRITC標識リンカをそれぞれライゲーションする。
これにより、標識蛍光体の違う2本鎖断片群12−1と
12−2が得られる。この2本鎖断片群12−1と12
−2を混合して熱変性で1本鎖にし、一つの電気泳動路
で泳動する。テキサスレッドとTRITCは発光波長が
違うのでレーザで照射して発する蛍光の波長を選別する
ことで蛍光を区別して受光できる。
【0016】図4はこのようにして得た電気泳動パター
ンを示す。テキサスレッドからの蛍光を検出して得た電
気泳動パターン17と、TRITCからの蛍光を検出し
て得た電気泳動パターン18の違いが認められる。遺伝
子1由来のDNA断片試料の電気泳動パターン17と、
遺伝子2由来のDNA断片試料の電気泳動パターン18
の違いが認められる。実施例1と同様に、ピーク13と
14は断片12−1−a,12−1−bの信号であり、
ピーク13′と14′は遺伝子2上の変異部3を含む断
片12−2−a,12−2−bの信号であり、遺伝子2
は変異があることがわかる。遺伝子1,2が数十キロ塩
基長と長い場合などは2本鎖断片の数が増えるため、得
られるスペクトルが複雑になるが、一つの泳動路で泳動
すると変異のない断片部分のピークは重なって出て来る
ので比較が容易に行え、精度よく変異を検出することが
できる。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、調べようとする核酸の
長さが1キロ塩基以上で通常のSSCPでは変異検出が困難
な場合でも、それらを断片化して得た断片のSSCPを
同時に測定することにより1塩基の変異でも高精度に検
出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の試料調製プロセスを示す説明図。
【図2】蛍光標識リンカの構造を示す説明図。
【図3】本発明の実施例1によるDNA断片群の電気泳
動結果のパターンを示す説明図。
【図4】本発明の実施例2によるDNA断片群の電気泳
動結果のパターンを示す説明図。
【符号の説明】
1…正常な配列の遺伝子、2…変異のある遺伝子、3…
変異部、4…ベクタDNA、5−1…遺伝子1を増幅し
てできたコピー、5−2…遺伝子2を増幅してできたコ
ピー、6…制限酵素認識部位、7−1…コピー5−1を
制限酵素で切断してできた断片群、7−2…コピー5−
2を制限酵素で切断してできた断片群、11…蛍光標識
リンカ、12−1,12−2…両末端が蛍光標識された
DNA断片群、12−1−a,12−1−b…正常な配
列の遺伝子由来のDNA断片、12−2−a,12−2
−b…変異部のある遺伝子由来のDNA断片。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G01N 27/26 315Z (72)発明者 川本 和子 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社 日立製作所 中央研究所内 (72)発明者 永井 啓一 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社 日立製作所 中央研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12Q 1/68 C12N 15/09 G01N 27/447 G01N 33/58 BIOSIS(DIALOG) MEDLINE(STN)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】核酸試料を制限酵素で切断して得られる核
    酸断片の切断部位に,第1の標識物で標識された既知の
    塩基配列を持つ2本鎖DNAオリゴマが結合された第1
    の核酸断片群と,前記核酸試料と比較するための標準と
    する塩基配列を持つ標準核酸試料を前記制限酵素で切断
    して得られる核酸断片の切断部位に,第2の標識物で標
    識された前記2本鎖DNAオリゴマが結合された第2の
    核酸断片群とを調製し,前記第1及び第2の核酸断片群
    の核酸断片を1本鎖にし電気泳動して得られる前記第1
    及び第2の核酸断片群の電気泳動パターンの比較によ
    り,前記核酸試料の塩基配列の変異の有無を検出するこ
    とを特徴とする核酸塩基配列の変異検出方法。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の核酸塩基配列の変異検出
    方法に於いて,前記核酸試料の塩基長が1キロ塩基長以
    上であることを特徴とする核酸塩基配列の変異検出方
    法。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の核酸塩基配列の変異検出
    方法に於いて,前記第1及び第2の標識物が蛍光体であ
    ることを特徴とする核酸塩基配列の変異検出方法。
  4. 【請求項4】請求項1に記載の核酸塩基配列の変異検出
    方法に於いて,前記第1及び第2の標識物が,発光波長
    の異なる蛍光体であり,前記第1及び第2の核酸断片群
    の核酸断片を混合し1本鎖にした後に同一の電気泳動路
    で電気泳動することを特徴とする核酸塩基配列の変異検
    出方法。
  5. 【請求項5】請求項1に記載の核酸塩基配列の変異検出
    方法に於いて,前記第1及び第2の標識物が,同一種類
    の蛍光体であり,前記第1及び第2の核酸断片群の核酸
    断片を1本鎖にした後に異なる電気泳動路で電気泳動す
    ることを特徴とする核酸塩基配列の変異検出方法。
  6. 【請求項6】 塩基長が1キロ塩基長以上である2本鎖核
    酸試料を制限酵素で切断して得られ る2本鎖核酸断片の
    切断部位に,第1の蛍光体で片側の鎖が標識された既知
    の塩基配列を持つ2本鎖DNAオリゴマが結合された第
    1の核酸断片群と,前記2本鎖核酸試料と比較するため
    の標準とする塩基配列を持つ標準2本鎖核酸試料を前記
    制限酵素で切断して得られる2本鎖核酸断片の切断部位
    に,前記第1の蛍光体と異なる種類の第2の蛍光体で片
    側の鎖が標識された前記2本鎖DNAオリゴマが結合さ
    れた第2の核酸断片群とを調製し,前記第1及び第2の
    核酸断片群の2本鎖核酸断片を混合して1本鎖核酸断片
    にし同一の電気泳動路で電気泳動して得られる前記第1
    及び第2の核酸断片群の電気泳動パターンの比較によ
    り,前記核酸試料の塩基配列の変異の有無を検出するこ
    とを特徴とする核酸塩基配列の変異検出方法。
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