JP4101810B2 - Microarray regeneration method and microarray regeneration reagent kit - Google Patents

Microarray regeneration method and microarray regeneration reagent kit Download PDF

Info

Publication number
JP4101810B2
JP4101810B2 JP2004570128A JP2004570128A JP4101810B2 JP 4101810 B2 JP4101810 B2 JP 4101810B2 JP 2004570128 A JP2004570128 A JP 2004570128A JP 2004570128 A JP2004570128 A JP 2004570128A JP 4101810 B2 JP4101810 B2 JP 4101810B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
microarray
dna
regeneration
reagent
probe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004570128A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2004087908A1 (en
Inventor
拓也 松井
裕二 宮原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi High Technologies Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi High Technologies Corp filed Critical Hitachi High Technologies Corp
Publication of JPWO2004087908A1 publication Critical patent/JPWO2004087908A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4101810B2 publication Critical patent/JP4101810B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813Hybridisation assays
    • C12Q1/6834Enzymatic or biochemical coupling of nucleic acids to a solid phase
    • C12Q1/6837Enzymatic or biochemical coupling of nucleic acids to a solid phase using probe arrays or probe chips

Description

本発明は、遺伝子診断、DNA配列解析、あるいは遺伝子多型解析など、バイオテクノロジーの分野、特に遺伝子検査分野に利用されるマイクロアレイの再生方法及び再生試薬キットに関する。  The present invention relates to a microarray regeneration method and a regeneration reagent kit used in the field of biotechnology such as gene diagnosis, DNA sequence analysis, or gene polymorphism analysis, particularly in the field of genetic testing.

DNAチップ/マイクロアレイ(以下マイクロアレイと総称)とは、スライドガラスやシリコン等の基板上にプローブとなるDNAを数百〜数万スポット並べたものである。マイクロアレイによれば、従来の方法では数百〜数万回の実験を必要としていた作業を、一括して並列的に処理できる技術を提供することができる。したがって、マイクロアレイは、特に、医薬品などのライフサイエンス分野等、疾病関連遺伝子の探索などのハイスループットが要求される分野において重要な技術となっている。
現在使用されている主要なマイクロアレイにおいては、PCR法などにより増幅した核酸を含む溶液サンプルをマイクロアレイ上に流し、マイクロアレイ上のプローブと増幅した核酸とのハイブリダイゼーションを検出することで、遺伝子診断、遺伝子多型解析、DNA配列解析などを行っている。
一方、固相上でプローブが伸長することを利用したマイクロアレイは、プローブとのハイブリダイゼーションと核酸増幅を同時に行うことできるため、リアルタイムの検出が可能である。
しかしながら、これらのマイクロアレイは、プローブからの核酸増幅を行うため、使用前後においてプローブの長さが変化することとなり、再利用することはできない。しかも、これらのマイクロアレイは、1回の使い切りにもかかわらず高価である。低コストなマイクロアレイとするためには、繰返し使用することが有用であり、特に核酸増幅・検出一体型のマイクロアレイを繰返し使用できることは検出時間の大幅な減少の点からみても非常に有用であると言える。しかしながら核酸増幅・検出一体型のマイクロアレイでは、固定化したプローブが伸長することから、次に利用する際には伸長したプローブを元の長さに戻す工程が、ハイブリダイゼーション温度の制御などの点から不可欠である。
この問題点を解決するために、ペプチド核酸(PNA:Peptide Nucleic Acid)をプローブとして利用する方法がある。ペプチド核酸は、DNAの骨格構造である糖−リン酸部分を(2−アミノエチル)グリシンに置換したペプチド結合を基本骨格とした物質で、立体構造や化学的性質が核酸に類似しているために核酸の代用品となり得る。PNAは、ペプチドの固相合成法を応用して化学合成するが、DNAとの間で強固な相補鎖結合を形成するためにプローブに利用できる。また、PNA分子は、不斉中心が無く、溶解性に優れた中性物質で、核酸分解酵素に対しても耐性を持つ。従ってPNAをプローブとしたマイクロアレイにおいては、基質であるdNTPを用いてプローブからの伸長反応を行った後に、核酸分解酵素をマイクロアレイ上に流すことで伸長した領域(dNTP部分)のみを切断・除去し、プローブであるPNAを基板上に保持することが可能である。
しかしながら、PNAをプローブとして使用したマイクロアレイにおいては、PNAプローブのプリン含量(アデニンとグアニン)が60%を超える場合にはアグリゲーションを起こすことが知られている。したがって、PNAをプローブとして使用したマイクロアレイにおいては、プローブの配列が制限されることになり、検出対象とできる範囲が限定されてしまうという問題がある。
一方、DNAプローブを固定したマイクロアレイにおいて、制限酵素を用いて、伸長鎖を切除する方法も考案されている。しかしながら、このマイクロアレイにおいては、それぞれのプローブに対して適当な制限酵素を選択する必要があり画一的な処理で伸長鎖を切除することはできない。したがって、このマイクロアレイにおいては、低コスト化を図ることができないという問題がある。
また、DNAプローブを固定したマイクロアレイにおいて、基質のうちdTTPの代わりにdUTPを用いて伸長させ、ウラシルNグリコシラーゼを用いてdUTPを含む伸長鎖を切除する方法もある。しかしながら、このマイクロアレイにおいては、伸長鎖を望む部位で切断できないという問題がある。
そこで本発明は、DNAプローブからの伸長反応により増幅した伸長鎖を低コストで切除できるマイクロアレイ再生方法及びマイクロアレイ再生試薬キットを提供することを目的とする。
A DNA chip / microarray (hereinafter referred to as a microarray) is a DNA in which several hundred to tens of thousands of spots of DNA serving as a probe are arranged on a substrate such as a glass slide or silicon. According to the microarray, it is possible to provide a technique capable of collectively and collectively processing operations that require hundreds to tens of thousands of experiments in the conventional method. Therefore, microarrays have become an important technology especially in fields requiring high throughput such as searching for disease-related genes, such as life science fields such as pharmaceuticals.
In major microarrays currently in use, a solution sample containing nucleic acids amplified by the PCR method or the like is flowed on the microarray, and hybridization between the probe on the microarray and the amplified nucleic acid is detected, thereby allowing genetic diagnosis, gene We perform polymorphism analysis and DNA sequence analysis.
On the other hand, a microarray using the extension of a probe on a solid phase can simultaneously perform hybridization with the probe and amplify the nucleic acid, so that real-time detection is possible.
However, since these microarrays perform nucleic acid amplification from the probe, the length of the probe changes before and after use and cannot be reused. Moreover, these microarrays are expensive despite being used up once. In order to make a low-cost microarray, it is useful to use it repeatedly. Especially, the ability to repeatedly use a microarray integrated with nucleic acid amplification and detection is very useful from the viewpoint of greatly reducing the detection time. I can say that. However, in the microarray integrated with nucleic acid amplification / detection, the immobilized probe is extended, so that the process of returning the extended probe to its original length when used next time is from the viewpoint of control of the hybridization temperature. It is essential.
In order to solve this problem, there is a method of using a peptide nucleic acid (PNA) as a probe. Peptide nucleic acid is a substance with a peptide backbone in which the sugar-phosphate part of the DNA backbone structure is replaced with (2-aminoethyl) glycine, and has a three-dimensional structure and chemical properties similar to nucleic acid. It can be a substitute for nucleic acid. PNA is chemically synthesized by applying a solid phase synthesis method for peptides, but can be used as a probe to form a strong complementary chain bond with DNA. PNA molecules are neutral substances with no chiral centers and excellent solubility, and are resistant to nucleolytic enzymes. Therefore, in a microarray using PNA as a probe, after the extension reaction from the probe is performed using dNTP as a substrate, only the extended region (dNTP portion) is cleaved and removed by flowing a nucleolytic enzyme on the microarray. It is possible to hold the PNA as a probe on the substrate.
However, in a microarray using PNA as a probe, it is known that aggregation occurs when the purine content (adenine and guanine) of the PNA probe exceeds 60%. Therefore, in a microarray using PNA as a probe, the arrangement of the probe is limited, and there is a problem that the range that can be detected is limited.
On the other hand, in a microarray to which a DNA probe is immobilized, a method of excising an extended strand using a restriction enzyme has been devised. However, in this microarray, it is necessary to select an appropriate restriction enzyme for each probe, and the extended strand cannot be excised by a uniform treatment. Therefore, this microarray has a problem that the cost cannot be reduced.
There is also a method in which in a microarray to which a DNA probe is immobilized, the substrate is extended using dUTP instead of dTTP, and the extended strand containing dUTP is excised using uracil N glycosylase. However, this microarray has a problem that the extended chain cannot be cleaved at a desired site.
Therefore, an object of the present invention is to provide a microarray regeneration method and a microarray regeneration reagent kit that can excise an extended chain amplified by an extension reaction from a DNA probe at a low cost.

上述した目的を達成した本発明に係るマイクロアレイ再生方法は、基板に5’末端を固定化したDNAプローブを有するマイクロアレイ上で当該DNAプローブの3’末端からの伸長反応を行った後、当該伸長反応により増幅した伸長鎖に相補的な配列であってEDTA(エチレンジアミン4酢酸)を結合したチミジンを有するオリゴヌクレオチドと、二価金属と、クリーランド試薬とを含む試薬を作用させる工程、上記二価金属と上記クリーランド試薬とによって、ハイブリダイズした上記オリゴヌクレオチドと上記伸長鎖とをともに切断する工程とを含む。
また、本発明に係るマイクロアレイ再生試薬キットは、5’末端が基板に固定化されたDNAプローブを有するマイクロアレイの当該DNAプローブの3’末端からの伸長反応により増幅した伸長鎖に相補的な配列であってEDTAを結合したチミジンを有するオリゴヌクレオチドと、二価金属と、クリーランド試薬とを含む。
本発明によれば、DNAプローブの3’末端からの伸長反応により増幅した伸長鎖に上記オリゴヌクレオチドをハイブリダイズさせた状態で、二価金属とクリーランド試薬とを作用させる。クリーランド試薬は、二価金属の存在下で、EDTAを結合したチミジンを含む二本鎖及び/又は一本鎖DNAを、当該EDTAを結合したチミジン近傍で切断する。これにより、伸長鎖をDNAプローブから切除することができる。伸長鎖を切除したマイクロアレイは、再び使用することが可能となる。
以下、上記及びその他の本発明の新規な特徴と効果について、図面を参酌して詳細に説明する。しかしながら、本発明の技術的範囲は以下の説明に限定されるものではない。なお、説明に用いる図において、同じ機能部分には同じ符号をつけて説明する。
The microarray regeneration method according to the present invention that achieves the above-described object is the method of carrying out the extension reaction from the 3 ′ end of the DNA probe on the microarray having the DNA probe having the 5 ′ end immobilized on the substrate. A step of reacting an oligonucleotide having a thymidine complementary to the extended strand amplified by EDTA and bound with EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), a divalent metal, and a Cleland reagent, the divalent metal And cleaving the hybridized oligonucleotide and the extended strand together with the Cleland reagent.
The microarray regeneration reagent kit according to the present invention is a sequence complementary to an extended strand amplified by an extension reaction from the 3 ′ end of the DNA probe of a microarray having a DNA probe having a 5 ′ end immobilized on a substrate. An oligonucleotide having thymidine to which EDTA is bound, a divalent metal, and a Cleland reagent.
According to the present invention, the divalent metal and the Cleland reagent are allowed to act in a state where the oligonucleotide is hybridized to the extended strand amplified by the extension reaction from the 3 ′ end of the DNA probe. In the presence of a divalent metal, the Cleland reagent cleaves double-stranded and / or single-stranded DNA containing thymidine bound to EDTA in the vicinity of thymidine bound to the EDTA. Thereby, the extended strand can be excised from the DNA probe. The microarray from which the extended strand has been excised can be used again.
Hereinafter, the above and other novel features and effects of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to the following description. In the drawings used for description, the same functional parts are denoted by the same reference numerals.

図1は、固相増幅型マイクロアレイを示す模式図である
図2は、マイクロアレイの核酸プローブ伸長の様子を示す模式図である。
図3は、マイクロアレイの核酸プローブ切断の様子を示す模式図である。
図4は、マイクロアレイの核酸増幅の様子を示す模式図である。
図5は、マイクロアレイのDNAプローブとオリゴヌクレオチドのハイブリダイゼーションの様子を示す模式図である。
図6は、マイクロアレイの核酸プローブ再生の様子を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a solid phase amplification type microarray. FIG. 2 is a schematic diagram showing a state of nucleic acid probe extension of the microarray.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state of nucleic acid probe cleavage of the microarray.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a state of nucleic acid amplification of the microarray.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a state of hybridization between the DNA probe of the microarray and the oligonucleotide.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a state of nucleic acid probe regeneration of the microarray.

本発明に適用されるマイクロアアレイは、図1に示すように、基板1と、基板1上に固定化された複数のDNAプローブ2とを備えている。
基板1は、特に限定されず、例えば、スライドガラス、金属、ナイロン又はニトロセルロースメンブレン等からなる。また、基板1は、表面の一部或いは全部に対して、表面処理が施されたものであっても良いし、アミノシランからなる被膜が形成されてものであってもよい。
DNAプローブは、核酸断片からなり、当該核酸断片を所定の密度で基板1の一主面に固定化することで形成される。ここで、固定化とは、共有結合のみならず、イオン結合等の如何なる結合態様も含む意味であり、また、リンカーを介する結合及びリンカーを介しない結合の両方を含む意味である。固定化する核酸断片としては、特に限定されないが、検体から抽出され、増幅や精製などの過程により調製されたDNA断片や、合成されたオリゴDNAを挙げることができる。また、核酸断片の固定化に際しては、いわゆるスポッター(アレイヤー)を用いることができる。
また、図1に示したDNAプローブにおいては、核酸断片の5’末端側が基板1に固定化されており、3’末端側に検出対象のDNAとハイブリダイズできる領域3、4を有している。例えば、領域3及び領域4は、それぞれ異なるDNAとハイブリダイズできるように設計することができる。具体的に、SNPを検出する場合、一方のSNPに対応する領域3と他方のSNPに対応する領域4とを設計し、異なる部位に固定化する。
このように構成されたマイクロアレイを用いる場合、先ず、固定化されたDNAプローブ2にハイブリダイズしたDNA6を鋳型とし、当該DNAプローブの3’末端から核酸を伸長反応させる。このとき、いわゆる鎖置換型酵素により伸長反応を行うことによって、常温条件下でハイブリダイズしたDNAを鋳型として順次伸長反応させることができ、所望のDNAを増幅することができる(図1〜図4)。
具体的には、先ず、図1に示すように、フローセルにマイクロアレイを載置した後、試薬注入口7より反応試薬をマイクロアレイ上に作用させる。ここで、反応試薬は、検出対象のDNA6を含むサンプル、DNA伸長酵素(例えば、鎖置換型酵素)、dNTP、DNA切断酵素を含んた溶液である。マイクロアレイに反応試薬を作用させるとは、DNAプローブ2を固定化した基板1表面に反応試薬を接触させることを意味する。反応試薬を基板1表面に接触させることによって、図1に示すように、反応試薬に含まれるDNA6とDNAプローブ2とが特異的にハイブリダイズすることとなる。
このとき、所定のSNPを検出するために領域3,4を設計した場合には、サンプルに含まれる検出対象のDNA6におけるSNPに対応して、領域3及び領域4のいずれか一方或いは両方に対して、検出対象のDNAがハイブリダイズする。
また、この状態で反応試薬に含まれるDNA伸長酵素は、図2に示すように、DNAプローブ2にハイブリダイズしたDNA6を鋳型とし、基質となるdNTPを用いて当該DNAプローブ2の3’末端から核酸を伸長させる。例えば、DNA伸長酵素としては、市販されているTaq polymerase、Bst polymerase、Bac polymerase等を使用することができる。
DNA切断酵素は、図3に示すように、DNA伸長酵素によって伸長したDNA鎖にニックを入れることができる酵素である。例えば、DNA切断酵素としては、特定の配列を認識して、伸長鎖側に対してニックを入れることができる制限酵素を使用することができる。この制限酵素としては、市販されている、EcoRI polymerase、HindIII polymerase等を使用することができる。
本例では、DNA伸長酵素として、鎖置換型DNA伸長酵素を使用することによって、図4に示すように、DNA切断酵素によって形成されたニックから再びDNAの伸長反応が開始され、既に形成された相補鎖を鋳型となるDNAから剥離しながら、新たな伸長鎖を合成することができる。
このように、マイクロアレイを用いることによって、いわゆる鎖置換型酵素により伸長反応を行い、常温条件下でハイブリダイズしたDNAを鋳型として、図3及び図4に示した順次伸長反応させることができ、所望のDNAを増幅することができる。以上の工程が終了した後、マイクロアレイ上に残存する反応試薬やDNAプローブ2にハイブリダイズしたDNA6を除去した後、以下のようにして、マイクロアレイを再生することができる。
実験終了後、マイクロアレイの次の実験へのコンディショニングとして、ハイブリダイゼーション温度(Tm)の制御の意味からも、伸長核酸プローブ2,3の長さを元に戻す必要がある。そこで、本発明においては、試薬注入口7からマイクロアレイ再生用試薬を注入する。
ここで、マイクロアレイ再生用試薬は、DNAプローブ2の3’末端からの伸長反応により増幅した伸長鎖に相補的な配列であってEDTA(エチレンジアミン4酢酸)を結合したチミジンを有するオリゴヌクレオチドと、二価金属と、クリーランド試薬とを含むものである。ここで、オリゴヌクレオチドは、DNAプローブ2の3’側に残った伸長鎖に対して特異的にハイブリダイズできるように設計され、且つ少なくとも1箇所にEDTAを結合したチミジンを含むものである。
二価金属としては、好ましくは二価鉄〔Fe(II)〕を使用するが、これに限定されず、例えばMg2+やMn2+を使用しても良い。また、クリーランド試薬としては、例えば、ジチオスレイトール(dithiothreitol)を使用できるが、これに限らず、ジチオエリスリトール(dithioerythritol)やメルカプトエタノール(mercaptoethanol)を使用することができる。
マイクロアレイ再生用試薬を試料注入口7から注入すると、当該試薬を、DNAプローブ2を固定化した基板1表面に接触させることができる。これにより、マイクロアレイ再生用試薬に含まれるオリゴヌクレオチド10、11が、図5に示すように、DNAプローブ2の3’側に残った伸長鎖に対して特異的にハイブリダイズする。
この状態で、クリーランド試薬は、二価金属の存在下で、EDTAを結合したチミジン近傍で伸長鎖の側のDNAを切断することができる。クリーランド試薬による伸長鎖の切断の後、94〜95℃の熱処理によって熱変性し、その後、オリゴヌクレオチド10、11を含むマイクロアレイ再生用試薬をマイクロアレイの基板1表面から除去することによって、図6に示すように、マイクロアレイに代おけるDNAプローブ2を再生することができる。
なお、本工程においては、オリゴヌクレオチド、二価金属及びクリーランド試薬を同時にマイクロアレイに作用させても良いが、先ず、オリゴヌクレオチド10、11のみを作用させてDNAプローブ2とオリゴヌクレオチド10、11とをハイブリダイズさせた後、二価金属及びクリーランド試薬を作用させても良い。或いは、オリゴヌクレオチド10、11と、二価金属及びクリーランド試薬のいずれか一方とを同時に作用させ、その後、二価金属及びクリーランド試薬のいずれか他方を作用させても良い。
また、本例において、オリゴヌクレオチド10、11は、伸長鎖における、DNAプローブ2の3’末端から5塩基以上離間した位置に相補的な配列とすることが好ましい。クリーランド試薬によれば、EDTAを結合したチミジン近傍で伸長鎖の側のDNAを切断するため、当該EDTAを結合したチミジンから5塩基以内を切除することがある。したがって、オリゴヌクレオチド10、11を、伸長鎖における、DNAプローブ2の3’末端から5塩基以上離間した位置に相補的な配列とすることによって、クリーランド試薬による伸長鎖DNAの切断に際してDNAプローブ2を切除することを防止できる。
ところで、本発明が適用されるマイクロアレイは、上述したように、鎖置換型のDNA伸長酵素によってDNAプローブからの伸長反応を行うものに限定されず、例えば、耐熱性DNAポリメラーゼを用い、温度制御によってDNAプローブからの伸長反応を行うものであってもよい。
As shown in FIG. 1, the microarray applied to the present invention includes a substrate 1 and a plurality of DNA probes 2 immobilized on the substrate 1.
The board | substrate 1 is not specifically limited, For example, it consists of a glass slide, a metal, nylon, or a nitrocellulose membrane. In addition, the substrate 1 may be one in which a part or all of the surface is subjected to surface treatment, or a film made of aminosilane may be formed.
The DNA probe is composed of nucleic acid fragments, and is formed by immobilizing the nucleic acid fragments on one main surface of the substrate 1 at a predetermined density. Here, immobilization means not only a covalent bond but also any bonding mode such as an ionic bond, and also includes both a bond via a linker and a bond not via a linker. The nucleic acid fragment to be immobilized is not particularly limited, and examples thereof include a DNA fragment extracted from a specimen and prepared by a process such as amplification and purification, and a synthesized oligo DNA. In addition, a so-called spotter (arrayer) can be used for immobilizing nucleic acid fragments.
Further, in the DNA probe shown in FIG. 1, the 5 ′ end side of the nucleic acid fragment is immobilized on the substrate 1, and the 3 ′ end side has regions 3 and 4 capable of hybridizing with the DNA to be detected. . For example, the region 3 and the region 4 can be designed so that they can hybridize with different DNAs. Specifically, when detecting the SNP, the region 3 corresponding to one SNP and the region 4 corresponding to the other SNP are designed and immobilized at different sites.
When using the microarray configured as described above, first, a DNA 6 hybridized to the immobilized DNA probe 2 is used as a template, and a nucleic acid is subjected to an extension reaction from the 3 ′ end of the DNA probe. At this time, by performing an extension reaction with a so-called strand displacement enzyme, it is possible to sequentially perform an extension reaction using the DNA hybridized under normal temperature conditions as a template, and amplify the desired DNA (FIGS. 1 to 4). ).
Specifically, first, as shown in FIG. 1, after placing the microarray on the flow cell, the reaction reagent is allowed to act on the microarray from the reagent injection port 7. Here, the reaction reagent is a sample containing DNA 6 to be detected, a DNA elongation enzyme (for example, a strand displacement enzyme), dNTP, and a DNA cleavage enzyme. Making the reaction reagent act on the microarray means bringing the reaction reagent into contact with the surface of the substrate 1 on which the DNA probe 2 is immobilized. By bringing the reaction reagent into contact with the surface of the substrate 1, the DNA 6 and the DNA probe 2 contained in the reaction reagent are specifically hybridized as shown in FIG.
At this time, when the regions 3 and 4 are designed to detect a predetermined SNP, one or both of the region 3 and the region 4 are corresponding to the SNP in the detection target DNA 6 included in the sample. Thus, the DNA to be detected is hybridized.
Further, in this state, as shown in FIG. 2, the DNA extender contained in the reaction reagent uses DNA 6 hybridized with the DNA probe 2 as a template, and uses dNTP as a substrate from the 3 ′ end of the DNA probe 2. Extend the nucleic acid. For example, commercially available Taq polymerase, Bst polymerase, Bac polymerase, etc. can be used as the DNA elongation enzyme.
As shown in FIG. 3, the DNA-cleaving enzyme is an enzyme that can nick a DNA strand extended by a DNA extending enzyme. For example, as a DNA cleaving enzyme, a restriction enzyme that can recognize a specific sequence and can nick the extended strand side can be used. As this restriction enzyme, commercially available EcoRI polymerase, HindIII polymerase and the like can be used.
In this example, by using a strand displacement type DNA extender as the DNA extender, as shown in FIG. 4, the DNA extension reaction is started again from the nick formed by the DNA cleaving enzyme, and it has already been formed. A new extension strand can be synthesized while peeling the complementary strand from the template DNA.
Thus, by using a microarray, an extension reaction can be performed with a so-called strand displacement enzyme, and the DNA can be sequentially extended as shown in FIGS. 3 and 4 using a DNA hybridized at room temperature as a template. Can be amplified. After the above steps are completed, the reaction reagent remaining on the microarray and the DNA 6 hybridized to the DNA probe 2 are removed, and then the microarray can be regenerated as follows.
After the experiment is completed, the length of the extended nucleic acid probes 2 and 3 needs to be restored to the next experiment of the microarray in order to control the hybridization temperature (Tm). Therefore, in the present invention, the reagent for microarray regeneration is injected from the reagent injection port 7.
Here, the reagent for microarray regeneration includes an oligonucleotide having a thymidine complementary to an extended strand amplified by an extension reaction from the 3 ′ end of the DNA probe 2 and having EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) bound thereto, A valent metal and a Cleland reagent are included. Here, the oligonucleotide is designed to specifically hybridize with the extended strand remaining on the 3 ′ side of the DNA probe 2 and contains thymidine bound with EDTA in at least one position.
As the divalent metal, divalent iron [Fe (II)] is preferably used, but is not limited thereto, and for example, Mg 2+ or Mn 2+ may be used. Further, as the Cleland reagent, for example, dithiothreitol can be used, but not limited thereto, dithioerythritol and mercaptoethanol can be used.
When a reagent for microarray regeneration is injected from the sample injection port 7, the reagent can be brought into contact with the surface of the substrate 1 on which the DNA probe 2 is immobilized. Thereby, the oligonucleotides 10 and 11 contained in the reagent for microarray regeneration specifically hybridize to the extended strand remaining on the 3 ′ side of the DNA probe 2 as shown in FIG.
In this state, the Creeland reagent can cleave DNA on the extended strand side in the vicinity of thymidine to which EDTA is bound in the presence of a divalent metal. After the extension strand is cleaved by the Cleland reagent, heat denaturation is performed by heat treatment at 94 to 95 ° C., and then the microarray regeneration reagent containing the oligonucleotides 10 and 11 is removed from the surface of the substrate 1 of the microarray to obtain FIG. As shown, the DNA probe 2 in place of the microarray can be regenerated.
In this step, the oligonucleotide, the divalent metal, and the Cleland reagent may be allowed to act on the microarray at the same time, but first, only the oligonucleotides 10 and 11 are allowed to act on the DNA probe 2 and the oligonucleotides 10 and 11. After hybridizing, a divalent metal and a Cleland reagent may be allowed to act. Alternatively, the oligonucleotides 10 and 11 and one of the divalent metal and the Cleland reagent may be allowed to act simultaneously, and then either the other of the divalent metal and the Cleland reagent may be allowed to act.
In this example, it is preferable that the oligonucleotides 10 and 11 have a complementary sequence at a position 5 or more bases away from the 3 ′ end of the DNA probe 2 in the extended strand. According to the Cleland reagent, DNA on the extended strand side is cleaved in the vicinity of thymidine to which EDTA is bound, and therefore within 5 bases may be excised from thymidine to which the EDTA is bound. Therefore, by making the oligonucleotides 10 and 11 complementary sequences in the extended strand at a position 5 bases or more away from the 3 ′ end of the DNA probe 2, the DNA probe 2 is cut when the extended strand DNA is cleaved by the Cleland reagent. Can be prevented from being excised.
By the way, as described above, the microarray to which the present invention is applied is not limited to the one in which an extension reaction from a DNA probe is performed by a strand displacement type DNA extension enzyme. For example, a heat-resistant DNA polymerase is used and temperature control is performed. An extension reaction from a DNA probe may be performed.

産業上の利用の可能性Industrial applicability

以上詳細に説明したように、本発明では、固相上でプローブが伸長することを利用したマイクロアレイを繰返し使用することができるマイクロアレイ再生方法及び再生用試薬キットを提供できる。本発明によれば、DNA配列解析、あるいは遺伝子多型解析など、バイオテクノロジーの分野、特に標的核酸の検出が必要とされる診断・治療などの遺伝子検査分野の技術に際して低コスト化を図ることができる。  As described above in detail, the present invention can provide a microarray regeneration method and a regeneration reagent kit that can repeatedly use a microarray utilizing the extension of a probe on a solid phase. According to the present invention, it is possible to reduce costs in the field of biotechnology such as DNA sequence analysis or gene polymorphism analysis, particularly in the field of genetic testing such as diagnosis and treatment that requires detection of a target nucleic acid. it can.

Claims (9)

基板に5’末端を固定化したDNAプローブを有するマイクロアレイ上で当該DNAプローブの3’末端からの伸長反応を行った後、当該伸長反応により増幅した伸長鎖に相補的な配列であってEDTA(エチレンジアミン4酢酸)を結合したチミジンを有するオリゴヌクレオチドと、二価金属と、クリーランド試薬とを含む試薬を作用させる工程、
上記二価金属と上記クリーランド試薬とによって、ハイブリダイズした上記オリゴヌクレオチドと上記伸長鎖とをともに切断する工程と、
を含むマイクロアレイ再生方法。
After performing an extension reaction from the 3 ′ end of the DNA probe on a microarray having a DNA probe having the 5 ′ end immobilized on the substrate, the sequence is complementary to the extended strand amplified by the extension reaction, and is an EDTA ( A step of reacting an oligonucleotide having thymidine bound with ethylenediaminetetraacetic acid), a divalent metal, and a Cleland reagent,
Cleaving the hybridized oligonucleotide and the extended strand together with the divalent metal and the Cleland reagent;
A microarray regeneration method comprising:
マイクロアレイ上を洗浄する工程を更に含むことを特徴とする請求の範囲1記載のマイクロアレイ再生方法。The microarray regeneration method according to claim 1, further comprising a step of washing the microarray. 上記クリーランド試薬はジチオスレイトール(dithiothreitol)であり、上記二価金属は二価鉄であることを特徴とする請求の範囲1記載のマイクロアレイ再生方法。2. The microarray regeneration method according to claim 1, wherein the Cleland reagent is dithiothreitol, and the divalent metal is divalent iron. 上記オリゴヌクレオチドは、上記伸長鎖における上記DNAプローブの3’末端から5塩基以上離間した塩基から数えて5〜10塩基の領域で且つアデニンを含む配列に相補的な配列とすることを特徴とする請求の範囲1記載のマイクロアレイ再生方法。The oligonucleotide is a region complementary to a sequence containing 5 to 10 bases from a base that is 5 or more bases away from the 3 ′ end of the DNA probe in the extended strand and containing adenine. The microarray reproduction method according to claim 1. 上記オリゴヌクレオチドは、多型を含まない領域に相補的な配列とすることを特徴とする請求の範囲1記載のマイクロアレイ再生方法。2. The microarray regeneration method according to claim 1, wherein the oligonucleotide has a sequence complementary to a region not containing a polymorphism. 5’末端が基板に固定化されたDNAプローブを有するマイクロアレイの当該DNAプローブの3’末端からの伸長反応により増幅した伸長鎖に相補的な配列であってEDTA(エチレンジアミン4酢酸)を結合したチミジンを有するオリゴヌクレオチドと、
二価金属と、
クリーランド試薬と
を含むマイクロアレイ再生用試薬キット。
A thymidine that is complementary to an extended strand amplified by an extension reaction from the 3 ′ end of the DNA probe of a microarray having a DNA probe immobilized on the substrate at the 5 ′ end, and to which EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) is bound An oligonucleotide having
Bivalent metals,
A reagent kit for microarray regeneration, comprising Cleland reagent.
上記クリーランド試薬はジチオスレイトール(dithiothreitol)であり、上記二価金属は二価鉄であることを特徴とする請求の範囲6記載のマイクロアレイ再生試薬キット。The microarray regeneration reagent kit according to claim 6, wherein the Cleland reagent is dithiothreitol, and the divalent metal is divalent iron. 上記オリゴヌクレオチドは、上記伸長鎖における上記DNAプローブの3’末端から5塩基以上離間した塩基から数えて5〜10塩基の領域で且つアデニンを含む配列に相補的な配列とすることを特徴とする請求の範囲6記載のマイクロアレイ再生試薬キット。The oligonucleotide is a region complementary to a sequence containing 5 to 10 bases from a base that is 5 or more bases away from the 3 ′ end of the DNA probe in the extended strand and containing adenine. The microarray regeneration reagent kit according to claim 6. 上記オリゴヌクレオチドは、多型を含まない領域に相補的な配列とすることを特徴とする請求の範囲6記載のマイクロアレイ再生試薬キット。The microarray regeneration reagent kit according to claim 6, wherein the oligonucleotide has a sequence complementary to a region not containing a polymorphism.
JP2004570128A 2003-03-28 2003-03-28 Microarray regeneration method and microarray regeneration reagent kit Expired - Fee Related JP4101810B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2003/003984 WO2004087908A1 (en) 2003-03-28 2003-03-28 Method of regenerating microarray and reagent kit for regenerating microarray

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2004087908A1 JPWO2004087908A1 (en) 2006-07-06
JP4101810B2 true JP4101810B2 (en) 2008-06-18

Family

ID=33105309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004570128A Expired - Fee Related JP4101810B2 (en) 2003-03-28 2003-03-28 Microarray regeneration method and microarray regeneration reagent kit

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP4101810B2 (en)
WO (1) WO2004087908A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3927580B2 (en) * 2004-12-09 2007-06-13 住友ベークライト株式会社 DNA chain extension method, DNA chain amplification method, and DNA array extension microarray

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3612092B2 (en) * 1994-09-07 2005-01-19 株式会社日立製作所 DNA separation / sorting method and analysis method
EP1207209A3 (en) * 2000-11-09 2002-09-11 Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) Methods using arrays for detection of single nucleotide polymorphisms

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004087908A1 (en) 2004-10-14
JPWO2004087908A1 (en) 2006-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20070141604A1 (en) Method of target enrichment
US20080274904A1 (en) Method of target enrichment
US20080242554A1 (en) Nucleotide primer set and nucleotide probe for detecting genotype of methylene tetrahydrofolate reductase (mthfr)
JP2003527867A (en) Microarray-based analysis of polynucleotide sequence alterations
CA2528577A1 (en) Methods and compositions for whole genome amplification and genotyping
JP2004532026A (en) P450 single nucleotide polymorphism biochip analysis
EP1687445A2 (en) Polymeric nucleic acid hybridization probes
CA3162326A1 (en) Systems and methods for detecting multiple analytes
EP3971282A1 (en) Array and method for detecting spatial information of nucleic acids
AU2015243130A1 (en) Systems and methods for clonal replication and amplification of nucleic acid molecules for genomic and therapeutic applications
US20060099615A1 (en) Method of detecting target nucleotide sequence, structure and preparation of the detection target used for working the detection method, and assay kit for detecting the target nucleotide sequence
US7919611B2 (en) Nucleotide primer set and nucleotide probe for detecting genotype of N-acetyltransferase-2 (NAT2)
US6852494B2 (en) Nucleic acid amplification
US20050064432A1 (en) Nucleic acid amplification and detection
KR100482718B1 (en) Nucleic Acid Probe-Immobilized Substrate and Method of Detecting the Presence of Target Nucleic Acid by Using the Same
JP4101810B2 (en) Microarray regeneration method and microarray regeneration reagent kit
JP2008079604A (en) Primer set, probe set, method and kit each for predicting alcoholysis ability and resistance to overnight drunkenness
JP2014518639A (en) Apparatus and method for efficiently capturing nucleic acids
JP4508632B2 (en) Nucleic acid detection method and liquid composition
CN114207146A (en) Combined liquid and solid phase DNA amplification
WO2001006008A2 (en) Multiplexed strand displacement for nucleic acid determinations
JP5590757B2 (en) Stable hybrid body
JP2006304810A (en) Nucleic acid probe-immobilized substrate and method for detecting the presence of target nucleic acid by using the same
JP2002171992A (en) Method and kit for detecting target nucleic acid
JP2007014266A (en) Method for analysis of nucleic acid

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080311

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080319

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110328

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110328

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120328

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130328

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130328

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees