JP4291143B2 - 分析物ポリヌクレオチドを定量するためのアフィニティーシフトしたプローブ - Google Patents
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Description
本願は、2001年8月31日に出願された、米国仮出願番号60/316,770、および2002年3月26日に出願された米国仮出願番号60/368,072の利益を主張する。これらの先の出願の全開示は、本明細書中に参考として援用される。
本発明は、分析物の検出および定量の分野に関する。より具体的には、本発明は、拡張したダイナミックレンジにわたって分析物を定量するための、複数のプローブの使用に関する。
インビトロでポリヌクレオチドテンプレートを増幅する能力は、機会と挑戦との両方を代表する。初期のアッセイは、多量のアンプリコンを合成する増幅反応の能力を利用したが、ポリヌクレオチドテンプレートの最初の量を、その反応において生成するアンプリコンの量に関連付け得なかった。増幅反応が指数関数的増幅の初期期間によって特徴付けられ得るという事実は、反応効率の小さな変化が、その反応において生成される特定の生成物の量の、比例しない大きな変化として反映され得ることを意味する。このことは、2つの反応の効率が異なる場合、投入した出発物質の量と、合成される特定の生成物の量との間の関係を混乱させる。
本発明の第1の局面は、分析物ポリヌクレオチドの量を定量するために、少なくとも3つの可能な形態の1つをとり得るプローブ試薬に関する。第1の実施形態において、このプローブ試薬は、分析物ポリヌクレオチド内に含まれる第1の分析物配列に相補的な第1のプローブ(この第1のプローブは、第1のオリゴヌクレオチド配列を有する)、および分析物ポリヌクレオチド内に含まれる第2の分析物配列に相補的な第2のプローブ(この第2のプローブは、第2のオリゴヌクレオチド配列を有する)を含む。この第1の実施形態に従って、第1の分析物配列および第2の分析物配列は、互いに隣接しており、そして少なくとも1つのヌクレオチド位置を共通で共有している。さらに、第1のプローブは、第1の親和性で分析物ポリヌクレオチドにハイブリダイズし、そして第2のプローブは、第2の親和性(これは、第1の親和性とは異なる)で分析物ポリヌクレオチドにハイブリダイズする。第2の実施形態において、このプローブ試薬は、分析物ポリヌクレオチド中に含まれる第1の分析物配列に相補的な、ある量の第1のプローブ(この第1のプローブは、第1のオリゴヌクレオチド配列を有する)、および分析物ポリヌクレオチド中に含まれる第2の分析物配列に相補的な、ある量の第2のプローブ(この第2のプローブは、第2のオリゴヌクレオチド配列を有する)を含む。この第2の実施形態に従って、第1のプローブは、第1の親和性で分析物ポリヌクレオチドにハイブリダイズし、そして第2のプローブは、第2の親和性で分析物ポリヌクレオチドにハイブリダイズし、ここで、第1の親和性は、第2の親和性より大きく、そして第1のプローブの量は、第2のプローブの量以上である。第3の実施形態において、このプローブ試薬は、分析物ポリヌクレオチド中に含まれる第1の分析物配列に相補的な、ある量の第1のプローブ(この第1のプローブは、第1のオリゴヌクレオチド配列および第1の比活性を有する)、ならびに分析物ポリヌクレオチド中に含まれる第2の分析物配列に相補的な、ある量の第2のプローブ(この第2のプローブは、第2のオリゴヌクレオチド配列および第2の比活性を有する)を含む。この第3の実施形態に従って、第1のプローブは、第1の親和性で分析物ポリヌクレオチドにハイブリダイズし、第2のプローブは、第2の親和性(これは、第1のプローブの第1の親和性とは異なる)で分析物ポリヌクレオチドにハイブリダイズする。さらに、第1のプローブの量が第2のプローブの量以上である場合、第1のプローブの比活性は、第2のプローブの比活性以上である。
本開示の目的の上で、以下の用語は、本明細書中にそうではないと明白に述べられない限り、以下の意味を有する。
本発明は、臨床試験研究施設の必要性のために適切な様式で分析物ポリヌクレオチドを定量するための組成物、方法およびデバイスを提供する。本発明は、必要に応じて、1つの特徴を組み込み、これにより定量的アッセイのダイナミックレンジ(このアッセイにおいて確実に測定され得る分析物濃度または分析物量の範囲を意味する)は、有利に改良または「拡張」される。本発明は、可溶性プローブまたは固定されたプローブのいずれかを使用して実施され得る。1つの実施形態において、このプローブは、本明細書中で「定量的プローブアレイ」と呼ばれるものを製造するために、アレイ形式またはマイクロアレイ形式で固定される。
可溶性プローブかまたは固定プローブのいずれかを用いて行ったアッセイのダイナミックレンジは、複数のハイブリダイゼーションプローブ(異なるプローブの各々は、同じ分析物ポリヌクレオチドとの、異なる測定可能な相互作用を有する)の使用を通して拡張される。本発明の状況において、異なる測定可能な相互作用は、2つの異なるプローブが、分析物量または分析物濃度の範囲にわたって分析物ポリヌクレオチドスタンダードとハイブリダイズされる場合に、異なるハイブリダイゼーションプロフィールを有するようにする任意の特徴である。これらのハイブリダイゼーションプロフィールは、高レベルの分析物ポリヌクレオチドでの飽和を示す、特徴的なシグモイド形状を有する。
本発明に従って、プローブのために好ましい検出可能な標識は、同種アッセイ系において検出可能である。これらの標識の例としては、化学発光部分、蛍光部分、発光部分、および電子検出法に受け入れられるレドックス活性部分が挙げられる。定量的プローブアレイにおける使用に特に好ましいプローブは、自己レポーティングハイブリダイゼーションプローブである。
広く種々の検出可能な標識は、可溶性プローブの標識形態を使用する本発明の実施形態において首尾よく使用され得る。例えば、本発明の実施のために使用される複数のプローブは、放射性同位体、化学発光部分、蛍光部分、酵素、ハプテン、またはさらに独特のオリゴヌクレオチド配列で標識され得る。拡張されたダイナミックレンジのハイブリダイゼーションアッセイにおいて使用される可溶性プローブを標識するために使用される他の非常に好ましい検出可能な標識は、標識プローブのハイブリダイズ型および非ハイブリダイズ型を物理的に分離することなく検出され得る、一様な検出可能なプローブを含む。自己レポーティングプローブ(発蛍光団およびクエンチャー部分を含む分子ビーコンのようなプローブを含む)は、本明細書中に開示される本発明の可溶性プローブ形態および固定化プローブ形態の両方について非常に好ましい。
拡張されたダイナミックレンジを有する定量的プローブアッセイは、少なくとも2つのプローブ(好ましくは、自己レポーティングプローブ(例えば、分子ビーコン))を使用し、これらのプローブは、同種の分析物ポリヌクレオチドにハイブリダイズし得、そして分析物ポリヌクレオチドとの異なる測定可能な相互作用を有する。上記されるように、これらの異なる測定可能な相互作用は、1つのプローブの構造を他のプローブに対して改変することから生じる。例えば、アレイにおける異なる分子ビーコン種は、これらの標的相補性ループ領域またはこれらのステム領域が異なり得る。アレイにおける1つの分子ビーコンの標的相補的ループ領域は、同じアレイにおける第2の分子ビーコンの標的相補的ループ領域によって示されるより大きな配列内に含まれる連続塩基のサブセットであり得る。定量的プローブアレイにおける少なくとも2つの分子ビーコンは、これらの標的領域が同じポリヌクレオチド内に含まれる限り、重複標的領域または非重複標的領域にハイブリダイズすることがまた、可能である。本発明の背景において、そして上記されるように、2つの分子ビーコンが、重複する標的相補的配列を有する場合、2つの配列が、同じ標的ポリヌクレオチドの全長にわたって同時にハイブリダイズし得ないことを意味する。実際、2つのプローブの標的相補的配列は、共通して1つの核酸位置程度共有し得るが、「重複」すると考えられるこれらの全長にわたって同一であり得る。定量的プローブアレイを使用して実施するハイブリダイゼーションアッセイのダイナミックレンジを拡張するために有用な分子ビーコンは、異なる標的相補的ループ配列を有することが必要とされない。
可溶性プローブまたは固定化プローブを結合し、それからの検出可能な応答を刺激し得る、分析物ポリヌクレオチドは、本明細書中に記載される手順を使用して定量され得る。分析物ポリヌクレオチドは、試験サンプルが検出可能なシグナルを生成する十分に大きい数のこれらの分子を含む場合、直接定量され得る。あるいは、非常に低いレベルで試験サンプル中に存在する分析物ポリヌクレオチドは、分析物のアンプリコンを産生する核酸増幅反応におけるテンプレートを提供し得る。次いで、得られたアンプリコンは、可溶性プローブまたは固定化プローブ(定量的プローブアレイに固定化されたプローブ)のいずれかを使用して検出され得、そして試験サンプル中の分析物ポリヌクレオチドの前増幅量についての情報は、定量的結果から決定される。
アフィニティーシフトプローブ試薬を用いて得た測定結果(定量的プローブアレイを含む)を、従来通り、1つ以上の「標準曲線」と比較し、その結果、試験サンプルに存在する分析ポリヌクレオチド標的の量を、決定し得る。可溶性プローブまたは固定プローブを既知の量の分析ポリヌクレオチドに接触させることによって標準曲線を作成する。これらのプローブが固定プローブである場合、固定プローブが自己レポーティングプローブ(self−reporting probe)(例えば、分子ビーコン)であることが好ましい。可溶性プローブまたは固定プローブのいずれを用いるかに関わらず、これらの手順は、試験サンプル(非増幅)に対して直接的に実行され得るか、または核酸増幅反応において生成される単位複製配列を用いて実行され得る。
マイクロアレイ製造技術は、現在、十分に進歩しており、予め形成された核酸の沈着によってアレイを作製するのに有用なデバイスが市販されている。例えば、機械マイクロスポットデバイスまたはロボットマイクロスポットデバイスを、GeneMachines(San Carlos,CA)、BioRobotics Ltd.(Cambridge,UK)、Cartesian Technologies,Inc.(Irvine,CA)、およびPackard BioScience Co.(Meriden,CT)から購入し得る。これらのデバイスは、平面な表面上に分子ビーコンまたは他のポリヌクレオチドのアレイスポットを作製することが可能である。
本明細書中で開示した方法に従って分析ポリヌクレオチドまたは分析単位複製配列を検出および定量するデバイスは、互いの特定の構造的関連および機能的関連によって特徴付けられる多数のハイブリダイゼーションプローブを含む。便利な形式において、このプローブは、固体支持体上に固定したアレイとして配置される。最も単純な形態において、定量的プローブアレイデバイスの1つの実施形態は、同じ分析ポリヌクレオチドに異なる測定可能な相互作用でハイブリダイズする、固定した2つの異なるプローブを有する。重要なことに、定量的プローブアレイに含まれる任意のプローブの量を、ハイブリダイゼーションの手順において検出される分析ポリヌクレオチドの上限の量より低くし得る。例えば、本明細書中の実施例4では、2,000pmol相当の合成分析ポリヌクレオチドの量を測定するために、5つの異なるプローブの、各々20pmolの使用が記載される。これは、アッセイで使用されるプローブ量よりも、100倍多い分析ポリヌクレオチドの量を表す。このデバイスを、増幅手順の後の分析ポリヌクレオチドの定量のために使用する場合、アレイ中に陽性コントロールプローブを含むことが好ましい。必要に応じて、陰性コントロールプローブがまた、アレイに含まれ得る。アレイ中の異なるプローブは、固体支持体上に固定され、そして固定プローブは、好ましくは、互いに流体連絡している。単一の分析ポリヌクレオチドに対して相補的である異なる量のハイブリダイゼーションプローブの数(この構造的特徴が、定量的プローブと分析ポリヌクレオチドとの間の異なる測定可能な相互作用を与え得る)、ならびに検出および定量し得る異なる分析ポリヌクレオチドの数は、全て本発明の局面である。
広範なダイナミックレンジによって特徴付けられるアッセイを行うのに有用な特定の定量的プローブアレイは、分析物ポリヌクレオチドにハイブリダイズする1より多いプローブ種を、アレイ内の単一位置にて固定化している。例えば、2つのプローブ(これらの各々は、他のものとは異なるハイブリダイゼージョンプロフィールを有する)を、定量的プローブアレイ内の単一スポットにて固定化することが望ましくあり得る。もちろん、これらの異なるハイブリダイゼーションプロフィールは、同じ分析物ポリヌクレオチドとの測定可能な異なる結合相互作用から生じる。プローブ:分析物の相互作用を特徴付けする異なるTmは、測定可能な異なる結合相互作用の例である。分析物ポリヌクレオチドと固定化プローブとの結合を示す検出可能な標識は、同時固定化プローブについて同じであっても異なっていてもよい。この同時固定化プローブが分子ビーコンである場合、異なる分子ビーコンは、同じ発光蛍−クエンチャー対を有し得る。好ましくは、この同時固定化プローブは、ハイブリダイゼーションシグナルを検出および測定するための工程において識別不可能であるか、または互いに識別されない、検出可能な標識を共有する。
定量的プローブアレイは、未標識の固定化ポリヌクレオチドプローブを使用して構築され得る。これらの定量的プローブアレイ(これらは、インビトロでの核酸増幅反応において合成される標識されたアンプリコンの量を検出および測定するために使用され得る)は、測定可能な異なる結合相互作用で単一の分析物ポリヌクレオチドにハイブリダイズする2つ以上の固定化ポリヌクレオチドプローブを含む。これらの固定化プローブは、分析物ポリヌクレオチドとハイブリダイズされる場合、一貫して、異なるハイブリダイゼーションプロフィールを示す。標識化ポリヌクレオチド(例えば、標識化ヌクレオチド三リン酸もしくはデオキシリボヌクレオチド三リン酸(triphosptate)、または標識化プライマーを使用して合成されるアンプリコン)と接触される場合、定量的プローブアレイの固定化プローブは、標識化分析物に結合する。そのアレイ中の異なるプローブについて測定されるハイブリダイゼーションシグナルは、標準曲線と比較され得る。このように、検出可能に標識されたアンプリコンを合成した増幅反応中でテンプレートとしての役割を果たすポリヌクレオチドの開始量を定量することは可能である。もちろん、偽標的のようなポジティブコントロールテンプレートもまた、増幅反応に含まれ得、そして偽標的アンプリコンをハイブリダイズするが、テンプレートとして分析物ポリヌクレオチドを使用して合成されたアンプリコンはハイブリダイズしない固定化プローブを使用して検出され得る。これらの実施形態において、ハイブリダイゼージョンの程度を定量するために使用される検出可能標識は、定量的プローブアレイ中の固定化プローブによるよりむしろ、定量されるべきポリヌクレオチドによって提供される。
アフィニティーシフトプローブ試薬および定量的プローブアレイは、選択されたプローブが、異なる選択可能結合相互作用で分析物ポリヌクレオチドにハイブリダイズすることを条件として、まず定量化されるべき分析物ポリヌクレオチドにハイブリダイズする2つ以上のプローブを選択することにより作製される。例えば、これらの2つのプローブは、分析物ポリヌクレオチドとハイブリダイズされる場合、異なる親和性または異なるTmを示し得る。慣習的に、これらのプローブのうちの1つは、より高い親和性で分析物ポリヌクレオチドとハイブリダイズする一方、他方のプローブは、より低い親和性で分析物ポリヌクレオチドをハイブリダイズする。結果として、これらの2つのプローブは、分析物ポリヌクレオチドを結合するための異なるハイブリダイゼージョンプロフィールを有する。可溶性試薬中で使用され得るプローブおよび定量的プローブアレイの一般的な特徴は、上記されている。
可溶性アフィニティーシフトプローブ試薬を使用して分析物ポリヌクレオチドを定量化するためのキットは、測定可能な異なる結合相互作用によって分析物ポリヌクレオチドにハイブリダイズし得る、少なくとも2つのプローブを含む。好ましい実施形態において、これらの測定可能な異なる結合相互作用は、分析物とこれらのプローブのいずれかとの間に形成される独立したハイブリッド二重鎖についての異なるTmによって検出可能な、異なる親和性によって示される。別の好ましい実施形態において、異なる測定可能結合相互作用は、異なる結合動力学によって示され、これはプローブの1つが別のプローブよりも早く分析物ポリヌクレオチドに結合することを意味する。これらのプローブは、少なくとも1つの構造特徴がプローブを互いに区別する限り、重複しないか、重複するか、または同一でさえある核酸塩基配列を有し得る。例えば、これらのプローブは、ヌクレオチドアナログの存在または非存在によって区別され得るか、または異なるプローブ中の異なる第2の構造の形成を促進する配列の存在によって区別され得る。さらに、可溶性アフィニティーシフトプローブの各々が、検出可能標識で標識されることが好ましい。特定の好ましい実施形態において、これらの検出可能標識は、互いに同一である。しかし、他の好ましい実施形態において、これらの検出可能標識は、互いに異なるが、異なる標識から生じるシグナルを区別しない様式において、検出され得る。なお他の好ましい実施形態において、異なる可溶性プローブ上の標識は、互いに区別可能である。このキットは、定量化されるべき分析物ポリヌクレオチドを増幅するためのオリゴヌクレオチドプライマーをさらに含み得る。必要に応じて、このキットはまた、増幅反応においてテンプレートとして作用し得、そして偽標的であり得る、ポジティブコントロールポリヌクレオチドを含み得る。ポジティブコントロールアンプリコンは、好ましくは、分析物ポリヌクレオチドを定量化するために使用されるプローブとは異なるハイブリダイゼージョンプローブによって検出可能である。あるいは、ポジティブコントロールポリヌクレオチドを含むよりもむしろ、このキットは、代わりに、増幅反応中に含まれ得るポリヌクレオチド標準を含み得る。ポリヌクレオチド標準から作製されるアンプリコンは、分析物ポリヌクレオチドを定量化するために使用される同一のプローブによって検出可能である。さらに別の代替手段において、このキットは、ポジティブコントロールポリヌクレオチドとポリヌクレオチド標準の両方を含み得る。また、必要に応じて、このキットは、ポリヌクレオチド増幅反応を実施するための試薬をさらに含み得る。例えば、これらの試薬は、デオキシリボヌクレオチド三リン酸を含み得る。DNA重合化酵素は、逆転写酵素であり得、これもまた、含まれ得る。ヌクレオチドトリホスフェートおよびRNAポリメラーゼは、キットに含まれ得る、さらに他の試薬である。
以下の実施例は、本発明を実施するためのいくつかの方法を示す。実施例1は、分析物を検出するためにプローブを使用する定量的アッセイのダイナミックレンジを延長するための一般的な手段を記載する。この例において、化学発光標識をつないだ可溶性ハイブリダイゼージョンプローブは、モデル分析物ポリヌクレオチドを定量するために使用された。実施例2は、どのような手段が、広い範囲にわたる分析物ポリヌクレオチドの増幅前の量を定量するために、核酸増幅と組み合わせて使用されるかを示す。実施例3および4において、固定化プローブは、マイクロタイタープレートの異なるウェル中に間隔を空けて分けられ、これらは互いに流体連絡しなかった。その後の実施例は、アレイ形式中のマイクロタイタープレートの同じウェル内に固定化された異なるプローブを使用する手順を記載する。これらの手順において、間隔をあけて分けられ、固定化されたプローブは、互いに流体連絡した。分子ビーコンプローブは、アレイ形式中の手順を開示する実施例において使用されたが、他の型のプローブが等しく良好な結果で使用され得ることが理解され、そしてこれら分子ビーコンプローブは、本発明の範囲内に包含される。例えば、上記の分子トーチは、その種々の実施形態において本発明を実施するために使用され得る代替の自己レポーティングプローブを示す。
(検出可能標識を有する、区別不可能な複数の標識されたプローブを使用する、定量的アッセイのダイナミックレンジの延長)
本発明の根底にある定量的アプローチとの基礎を示すために、3つの型のハイブリダイゼージョン反応(各反応は、それ自身のダイナミックレンジによって特徴付けられている)を使用して実験を行なった。この手順においてモデルポリヌクレオチドを表す標的RNAは、以下の配列を有した:
(核酸増幅および拡張されたダイナミックレンジのハイブリダイゼーションアッセイを使用した、HCVの定量)
HCVゲノム配列を含むHCV−1a ARMORED RNA(Ambion,Inc.;Austin,TX)は、この手順において増幅されるテンプレート核酸として役立った。ARMORED RNA(登録商標)技術を、特異的RNA配列とウイルスコートタンパク質とを擬似ウイルス粒子に組み立てることによって、リボヌクレアーゼ耐性RNAコントロールおよび標準品を生成するために使用した。テンプレート核酸は、テンプレートがHIV特異的オリゴヌクレオチドよりもむしろHCV特異的オリゴヌクレオチドを使用して捕捉されたこと以外は、本質的に、公開された国際特許出願第PCT/US2000/18685に開示された手順に従って、標本処理および標的捕捉を受けた。これらの手順を、5コピー/ml〜5×107コピー/mlまでにわたるHCVテンプレート濃度を有する、500μlのアリコートのストックサンプルを使用して行った。増幅プライマー結合部位および標的捕捉オリゴヌクレオチド結合部位に対応する配列を含むHCV偽標的はまた、米国特許第6,294,338号に従うプローブ結合部位に対応するスクランブル(scrambled)配列と一緒に、サンプルの処理および標的捕捉処理の間に含まれた。HCV偽標的もここから生じるアンプリコンのいずれも、プローブAやプローブBのいずれにもハイブリダイズできなかった。TMA反応を行うための試薬(HCV配列に特異的なアンプリコンプライマーを含む)を、HCVテンプレート/偽標的の混合物と合わせ、そして60℃で10分間プレインキュベートしてプライマーアニーリングさせた。次いで、この混合物を、本質的にKacianらによる米国特許第5,399,491号および同5,554,516号に記載されるように、41.5℃で10分間冷まし、その後MMLV逆転写酵素およびT7 RNAポリメラーゼ酵素を添加した。TMA反応を41.5℃で60分間進行させた。増幅したHCV標的配列を、実質的に以前に記載されるように、AE標識化プローブ試薬を使用して検出および定量した(米国特許第5,658,737号の25カラム27〜46行目;Nelsonら、Biochem.35:8429(1996))。より具体的には、アンプリコン生成物を、3つのプローブ試薬のうちの1つと60℃で15分間ハイブリダイズさせた。全ての場合において、デオキシプローブAを標準的なアクリジニウムエステルで標識し、一方、メトキシプローブB上の標識はアクリジニウム環の2位にメトキシ基を有した(2−メチル−AE)。最初の例において、この反応混合物を、1.5×108rlu/pmoleの比活性まで標識した、4pmoleのデオキシプローブAとハイブリダイズさせた。反応混合物の平行した組を、1.4×108rlu/pmoleの比活性に標識した、0.1pmoleのメトキシプローブBとハイブリダイズさせた。反応混合物の対応する別の組を、4pmoleの標識化デオキシプローブAおよび0.1pmoleの標識化メトキシプローブBを含む拡張されたダイナミックレンジの試薬とハイブリダイズさせた。ハイブリダイゼーションの後、本質的にArnoldら、米国特許第5,283,174号(この開示は本明細書により参考として援用される)に示された手順に従って、非ハイブリダイズプローブに結合した標識を不活性化させ、そして特異的にハイブリダイズしたプローブを、発光検出法によって定量した。非ハイブリダイズプローブに結合した任意のAE標識を不活性化するための選択工程の後、このサンプルを10〜60分間室温まで冷まし、そして総相対光単位(RLU)を、当業者に良く知られた標準的手順に従って、LEADER HCルミノメーター(Gen−Probe Incorporated;San Diego、CA)および2秒間の読み取り時間を使用して決定した。
(単一標的ポリヌクレオチドに対して異なる親和性を有する分子ビーコンは、異なる標的濃度で差示的な結合を示す)
配列番号4〜8の配列を有する分子ビーコンプローブを、Perkin−Elmer(Foster City,CA)EXPEDITEモデル8909自動合成機で、3’DABCYLが連結した、規定孔(controlled pore)のガラス、および5’フルオレセイン標識ホスロラミダイトを使用して、固相亜リン酸3エステル化学反応によって、独立して合成した。分子ビーコンの全てを、2’−メトキシヌクレオチドアナログを使用して構築した。ビオチン部分を、Glen Research Corporation(Sterling,VA)から購入したビオチンホスホラミダイトを使用して、分子ビーコン配列のループ部分(図5に示される)に導入した。合成後、これらのプローブを脱保護し、そして60℃で2時間の濃水酸化アンモニウム(30%)での処理によって、固体支持体マトリクスから切断した。次に、これらのプローブを、当業者に良く知られた標準的手順を使用して、ポリアクリルアミドゲル電気泳動、その後HPLCを使用して精製した。
(一定レベルの分析物ポリヌクレオチドでのシグナル定量)
(試験サンプル中に存在する分析物ポリヌクレオチドの定量)
ウェルの平坦な内表面に一様に固定された分子ビーコンプローブを有するマイクロタイタープレートを、本質的に実施例3に記載されるように調製した。より具体的には、マイクロタイターウェルプレートの35ウェルを、1組あたり7ウェルの5組に分割した。各ウェルのセットは、実施例3に記載される手順を使用して、図5に示される分子ビーコンの1つを受容した。洗浄し、固定化されなかったプローブを除去した後、マイクロタイターウェルプレートの各ウェルを、結合緩衝液単独、または、緩衝液中に溶解した配列番号9の配列を有する、0.02pmol、0.2pmol、2pmol、20pmol、200pmolおよび2,000pmolのモデル分析物ポリヌクレオチドのいずれかを含む、100μlのアリコートと接触させた。既知量の分析物ポリヌクレオチドを使用して行われた試験は「標準品」を表し、これは、試験サンプルを使用して得られた結果との比較のための基準を提供した。これらの標準試験に加え、異なる分子ビーコンプローブの各々についての1ウェルを、試験サンプルを表す100μlアリコートと接触させた。このプレートを、室温で1時間、2時間、3時間、5時間および7時間の間インキュベートして、分析物ポリヌクレオチドと固定化プローブとのハイブリダイゼーションを可能にした。蛍光測定は、これらの時間の各点で行った。蛍光測定から計算されたクエンチング比(分子ビーコンプローブと分析物ポリヌクレオチドとの間のハイブリダイゼーションの程度を示す)を、全ての標準試験について、図6に図示する。表2は、1時間の時点での全ての標準品および1回の試験サンプルについての多くの結果を示す。表に列挙された分子ビーコンプローブを、括弧で示される標的配列−相補ループ配列の長さを有する配列識別物(identifier)によって識別した。
(1時間の時点で測定したクエンチング比)
(定量的分子ビーコンアレイを使用する、核酸アンプリコンの検出および定量化)
3分子ビーコンプローブは、基本的に、実施例3に記載されるように調製される。3つのプローブは、以下である:
(2つのプローブ種を有する定量的プローブアレイ)
2つの分子ビーコンプローブを、基本的に、実施例3に記載されるように調製した。2つのプローブは、以下であった:
(定量的プローブアレイの存在下での増幅による、分析物ポリヌクレオチドの定量)
未知量のHIV−1ポリヌクレオチドを含む試験サンプルを最初に得る。アレイ化分子ビーコンプローブを含むマイクロタイタープレートは、実施例6に記載されるように調製される。増幅反応は、実施例6にも記載されるように、1〜1.5μlの容量で分配されるHIV−1 RNA標準の0、300、3000または30000コピーを使用して、マイクロタイタープレートの別々のアレイしたウェルにおいて調製される。マイクロタイタープレート内の1つのアレイしたウェルを、1〜1.5μlの試験サンプルを使用して調製する。MMLV逆転写酵素およびT7 RNAポリメラーゼを含む酵素試薬混合物の追加に続いて、マイクロタイタープレートをシールし、次いで、温度制御シェーカーにおいて42℃で1時間インキュベートした。反応の終わりに、マイクロタイタープレートを、任意の加熱/冷却工程に供し、次いで、アレイの各スポットから発せられる蛍光シグナルを定量化するためにTYPHOON 8600イメージャーを使用して走査した。シグナル対ノイズ比を、イメージから得られたデータを使用して各試行について計算した。
(2つより多くの種の分子ビーコンを有する定量的プローブアレイ)
配列
Claims (18)
- 試験サンプル中に存在する分析物ポリヌクレオチドの量を、分析物ポリヌクレオチドの下限量から分析物ポリヌクレオチドの上限量にわたる範囲にわたって定量する方法であって、以下の工程:
(a)該分析物ポリヌクレオチド中に含まれる第1の分析物配列に相補的な、第1のプローブであって、該第1のプローブは、第1のオリゴヌクレオチド配列を含む、第1のプローブ;および
該分析物ポリヌクレオチド中に含まれる第2の分析物配列に相補的な、第2のプローブであって、該第2のプローブは、第2のオリゴヌクレオチド配列を含む、第2のプローブ、
を含み、
ここで、該第1の分析物配列および該第2の分析物配列は、互いに隣接しており、そして少なくとも1つのヌクレオチド位置を共通して共有しており、そして
該第1のプローブは、第1の親和性で該分析物ポリヌクレオチドにハイブリダイズし、そして該第2のプローブは、第2の親和性で該分析物ポリヌクレオチドにハイブリダイズし、該第1の親和性および第2の親和性は、互いに異なる、プローブ試薬を提供する工程;
(b)該プローブ試薬を、該試験サンプル中に存在し得る該分析物ポリヌクレオチドのいずれかにハイブリダイズさせる工程;
(c)工程(b)におけるハイブリッド二重鎖形成の程度を示すシグナルを測定する工程;および
(d)工程(c)において測定されたシグナルから、該試験サンプル中に存在する該分析物ポリヌクレオチドの量を定量する工程、
を包含する、方法。 - 前記測定する工程が、光学的に測定する工程を包含する、請求項1に記載の方法。
- 前記測定する工程が、発光定量法を実施する工程を包含する、請求項2に記載の方法。
- 前記測定する工程が、蛍光定量法によって測定する工程を包含する、請求項2に記載の方法。
- 前記第1のプローブおよび前記第2のプローブが、可溶性プローブであるか、または前記第1のプローブおよび前記第2のプローブが、固定されたプローブである、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のオリゴヌクレオチド配列および前記第2のオリゴヌクレオチド配列が、互いに同一である、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のプローブおよび前記第2のプローブのうちの少なくとも一方が、ヌクレオチドアナログを含む、請求項6に記載の方法。
- 前記第1のプローブが、第1の検出可能な標識をさらに含み、そして前記第2のプローブが、第2の検出可能な標識をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の検出可能な標識および前記第2の検出可能な標識の各々が、化学発光部分を含む、請求項8に記載の方法。
- 前記第1の検出可能な標識および前記第2の検出可能な標識の各々が、発蛍光団を含む、請求項8に記載の方法。
- 前記第1の検出可能な標識の前記化学発光部分および前記第2の検出可能部分の前記化学発光部分が、同一の化学発光部分である、請求項9に記載の方法。
- 前記同一の化学発光部分が、アクリジニウムエステルを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記第1のプローブおよび前記第2のプローブ試薬が、第1の直鎖プローブおよび第2の直鎖プローブである、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のプローブおよび前記第2のプローブが、第1の自己レポーティングプローブおよび第2の自己レポーティングプローブである、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の自己レポーティングプローブおよび第2の自己レポーティングプローブが、第1の分子ビーコンおよび第2の分子ビーコンである、請求項14に記載の方法。
- 前記第1の分子ビーコンおよび第2の分子ビーコンの各々が、ステム部分およびループ部分を含み、そして該第1の分子ビーコンおよび第2の分子ビーコンが、それらのそれぞれのステム部分の長さが互いに異なる、請求項15に記載の方法。
- 前記第1の分子ビーコンおよび第2の分子ビーコンの各々が、ステム部分およびループ部分を含み、そして該第1の分子ビーコンおよび第2の分子ビーコンが、それらのそれぞれのループ部分の長さが互いに異なる、請求項15に記載の方法。
- 前記第1の分子ビーコンおよび第2の分子ビーコンのうちの少なくとも一方が、少なくとも1つのヌクレオチドアナログを含む、請求項15に記載の方法。
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