JP4445611B2 - Equipment for polymorphism analysis of repetitive sequences - Google Patents

Equipment for polymorphism analysis of repetitive sequences Download PDF

Info

Publication number
JP4445611B2
JP4445611B2 JP27128899A JP27128899A JP4445611B2 JP 4445611 B2 JP4445611 B2 JP 4445611B2 JP 27128899 A JP27128899 A JP 27128899A JP 27128899 A JP27128899 A JP 27128899A JP 4445611 B2 JP4445611 B2 JP 4445611B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nucleic acid
dissociation
target nucleic
repetitive sequence
polymorphism
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
JP27128899A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001086993A (en
Inventor
威夫 高橋
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.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus 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 Olympus Corp filed Critical Olympus Corp
Priority to JP27128899A priority Critical patent/JP4445611B2/en
Publication of JP2001086993A publication Critical patent/JP2001086993A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4445611B2 publication Critical patent/JP4445611B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、標的核酸中の反復配列の多型を分析するための装置及び方法に関する。本発明は、反復配列の多型の有無等を確認するために有用である。
【0002】
【従来の技術】
分子生物学・遺伝学の進歩により、多数の遺伝性神経疾患の原因遺伝子が同定されてきた(1)(かっこ内の数字は、本発明の属する分野における現状をより的確に把握し得るように、本明細書に引用した参照文献の番号を示す。これらの参照文献のリストは、図面の簡単な説明の前に記載されている)。その中には、塩基の置換、欠失、挿入、重複等の遺伝子変異ではなく、トリプレットリピート(3塩基反復配列)の異常な伸長が原因で発症する疾患(トリプレットリピート病)(2,3)が新たに見出されている。これらの疾患では、同一家系内においても症状が異なる臨床的多様性、世代を経るごとに若年化する表現促進現象、疾患を伝えた親の性によって次世代の重症度が異なる等の現象が観察され、臨床遺伝学的な観点から興味が持たれている。
【0003】
トリプレットリピートの存在する遺伝子上の領域に基づいて、今日までに見出されたトリプレットリピート病を整理すると、トリプレットリピートの伸長が、▲1▼5'末端の非翻訳領域に存在する脆弱X症候群、脆弱XE精神遅滞症、▲2▼翻訳領域に存在する球脊髄性筋萎縮症、ハンチントン病、脊髄小脳失調症1型、歯状核赤核・淡蒼球ルイ体萎縮症、マチャド・ジョセフ病、脊髄小脳失調症2型、脊髄小脳失調症6型、▲3▼3'末端の非翻訳領域に存在する筋緊張性ジストロフィー、▲4▼イントロン内に存在するフリートライヒ失調症がある。
【0004】
これらの疾患の原因遺伝子におけるリピート数は、健常者ではおよそ40リピート以下の一定の範囲に分布し、この範囲の中で著しい多型を示すことが多い。一方、患者におけるリピート数の増大の程度は、タンパク質の翻訳領域に存在するトリプレットリピートの場合は、約40〜100リピート程度であるのに対して、非翻訳部位やイントロンに存在するトリプレットリピートの場合は、約200〜1000リピート以上という著しい増大を示す。これら原因遺伝子の生理的機能については、球脊髄性筋萎縮症がアンドロゲン受容体を、脊髄小脳失調症6型が電位依存性Ca2+チャネルのα1Aサブユニットをコードしていることが分かっている以外は不明である。
【0005】
これらの疾患の原因遺伝子の反復配列の反復回数を測定する方法には、以下のような方法がある。
【0006】
まず、最も古典的な方法は、サザンブロットを利用する方法であり、概略は以下のとおりである。
【0007】
(1) 既知の制限酵素でゲノムDNA切片を切断して、多くのDNA断片を作製する。
【0008】
(2) 該DNA断片をゲル電気泳動にかけて分画した後、得られた電気泳動パターンをナイロン膜上にサザンブロットする(4)。
【0009】
(3) 目的遺伝子と特異的にハイブリダイズできる標識DNAプローブと前記サザンブロットされたDNA断片とのハイブリダイゼーションを行う。
【0010】
(4) 標識プローブが結合した電気泳動パターン上のバンドを検出することによ
って、上記の目的遺伝子の反復配列の反復回数を決定する(5)。
【0011】
また、PCRによる多型分析の一態様として、反復配列の反復回数を決定する方法も盛んに行われている。該方法では、検出すべき反復配列を増幅し得るプライマーを用いて該配列を増幅した後、増幅産物を電気泳動し、染色又はオートラジオグラフィー等を用いて該産物を検出している(6)。
【0012】
しかし、両分析方法は何れも、電気泳動法やブロッティング法のように、複雑な実験操作を必要とするので、多大な労力及び時間を要する。また、ブロッティング法、PCR法とも電気泳動を用いるため、多検体・多項目を処理するのが困難であるのみならず、反復回数を正確に測定するためには、1塩基の差異を検出し得る極めて精度の高い電気泳動を行わなければならない。さらに、目的の遺伝子を検出するための標識として、32P等の放射性アイソトープを用いる場合には、関係法令によって取扱者が限定されるという問題もある。
【0013】
一方、これらの分析法とは全く異なる方法として、近年、ジーンチップ(マイクロアレイ)と呼ばれる基板上にオリゴヌクレオチドを合成する方法と(7)、スライドグラス等にPCR産物やプラスミドDNAをスポットする方法(8)が開発された。これらの方法では、約1万個のクローンがアレイ化され、遺伝子の塩基配列決定、単塩基多型、ジーンハンティング、遺伝子発現モニタリング等の遺伝子解析への適用が試みられている。これらの方法は、多種類のDNAプローブによって効率よく測定できるために、多数の検体を同時に検出することが可能であるという利点を有している。
【0014】
しかしながら、塩基配列に大きな差違がある核酸群から特定の核酸を検出する場合とは異なり、各反復配列の多型は反復回数のみが異なるにすぎないので、各反復配列を識別するためには、各反復配列とプローブとの会合・解離状態を微妙に調整するための複雑な手段が必要であるが、上述の方法では、このような精密な制御は不可能である。また測定が、乾燥状態で行われるために、ハイブリダイゼーションの変化をリアルタイムで検出し得ないという欠点も有している。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、多数の反復配列の多型分析を簡易に行い得る装置及び方法を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、
反復配列の多型を分析するための装置であって、
所定の反復配列を有する標的核酸を含む液体試料と接触可能な反応部が設けられた基板と、
前記反応部の所定領域表面に固相化され、前記所定の反復配列と相補的な配列を有する核酸を含む核酸プローブと、
前記核酸プローブに前記標的核酸をハイブリダイズ可能な条件下でハイブリダイズさせた後、前記核酸プローブから前記標的核酸を解離させるために前記液体試料に対して解離処理を施する解離処理手段と、前記解離処理手段による解離条件を変更する制御手段とを具備し、
前記標的核酸中の反復単位の個数に応じた解離条件の差に基いて、前記反復配列の多型の有無等を確認することを特徴とする装置を提供する。
【0017】
ここで、「反復配列」とは、AGTAGTAGTのごとく、同一、あるいは極めて類似した「反復単位」(右の例ではAGT)が繰り返して存在する核酸配列を意味する。反復配列には、反復単位の間にスペーサー領域が介在している縦列反復配列と、反復単位の間にスペーサー領域が介在せずに、反復単位同士が直接隣接している直列反復配列があるが、本明細書にいう「反復配列」には両者が含まれる。
【0018】
また、「多型」とは、遺伝的多型、すなわち一つの遺伝子座に複数の対立遺伝子が存在することを意味し、「多型を分析する」及び「多型分析」とは、所望の遺伝子座に存在する対立遺伝子の遺伝子型を決定するための分析を行うこと、及びその分析を意味する。それ故、反復配列における「多型分析」とは、反復単位の反復回数を決定するための分析を意味する。
【0019】
また、「ハイブリダイズ」とは、いわゆる核酸(DNA、RNA等)の相補的配列間で起こる相補的結合を意味する。また、「解離」とは、ハイブリダイズに係る相補的結合が解けることで、一旦ハイブリダイズした標的核酸と核酸プローブが互いに分離可能な状態に離れることを意味する。また、「解離処理」とは、解離するために必要な処理を意味し、例えば、加温、アルカリ化処理等である。また、「解離条件の変更」とは、標的核酸中の反復配列の個数に応じて解離の可否が異なるように解離処理の強度を変化させることを意味する。解離処理の強度は、解離に必要な物質の濃度を変更させたり、温度変化させる方法が有る。解離条件の変更は、解離処理の強度を減らして比較する方法もあるが、逆に強度を増加させた方が条件変更による結果を測定し易いので好ましい。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を説明する。
【0021】
[実施例1]
本実施例では、液体試料の温度を微妙に制御することが可能な高密度DNAキャピラリーアレイモジュールを使用して、反復配列の多型を分析するための装置について説明する。
【0022】
図1及び図2に示されているように、本実施例の装置は、基板1、該基板1の表面に設けられた液体試料を流すための細溝2、各細溝2の一端に配設された試料注入口3、試料注入口3が配設された末端とは反対側に位置する各細溝の末端が合流してなる合流路に連設された試料排出口4、細溝2の所定領域に固相化された核酸プローブ5、基板1の底に設置された薄膜6、該薄膜に埋設された加熱手段7及び温度制御手段8を具備する。
【0023】
基板1は、微細加工に適した材質、好ましくは、ガラス、シリコン単結晶板、石英、パイレックス等の非晶質、アルミニウム、ステンレス等の金属、フッ素樹脂、ポリプロピレン等のプラスチックであり得る。シリコン単結晶板は、周知の半導体プロセス技術により容易に加工できるので最も好ましい。
【0024】
基板1は、加工の容易さから矩形状であることが好ましいが、例えば、菱形、六角形及び八角形等の多角形、円形、楕円形のような任意の形状であり得る。
【0025】
基板1は、任意の大きさであり得るが、基板1の形状が長方形である場合、長辺が0.1〜15cm、短辺が0.1〜15cmであることが好ましい。
【0026】
基板1の厚さは、0.01〜0.5cmであり得る。
【0027】
細溝2は基板1の表面に設けられており、細溝2には所定の反復配列を含有する液体試料が流し込まれる。
【0028】
基板がシリコン単結晶板の場合には、細溝2は半導体製造プロセスにおいて周知のエッチング加工によって形成し得る。ガラスを基板として使用する場合、細溝2は、フッ化水素酸を用いたエッチングによって形成し得る。その他の材質を基板として使用する場合も、エッチング等の周知技術を用いて細溝2を形成し得る。細溝2に流し込んだ液体試料を効率的に回収し得るように、各細溝の一端は合流させ、合流路を形成することが好ましい。
【0029】
細溝2の寸法は、測定する液体試料の容量や流動性に応じて任意の寸法であり得るが、長さ5〜100mm、幅1μm〜10mm、深さ0.1〜50mmであることが好ましい。
【0030】
大量の検体を同時に測定し得るように、細溝2は、0.01〜50mmの間隔で、10〜10000本形成することが好ましい。
【0031】
試料注入口3は、手動又は自動の適切な分注手段によって、細溝2に前記液体試料を注入するための開口部として設けられており、試料排出口4は、所望の吸引手段によって、各細溝2に流し込まれた各液体試料を排出せしめるための開口部として設けられている。
【0032】
細溝2は非常に細いものであり得るので、試料注入口3及び試料排出口4を具備すれば、液体試料の注入及び排出を容易に行うことができる。
【0033】
試料注入口3及び試料排出口4は、核酸等の試料中の物質を非特異的に吸着しにくい材料であることが好ましい。テフロンチューブ、ポリプロピレンチューブは、非特異的吸着が少ないので好適な材料である。
【0034】
核酸プローブ5は、液体試料中に含まれる所定の反復配列と相補的な配列を有する核酸を含む核酸群である。なお、本明細書において、「核酸」には、DNAとRNAの両者が含まれる。
【0035】
細溝2に核酸プローブを固相化する方法は、例えばScience 251:767-773(1991)に開示されている。該方法の概略は、▲1▼シリコン基板上にシラン処理を施すことにより、該基板上にアミノ基を形成し、各アミノ基に光保護分子を結合させる、
▲2▼マスクを用いることにより、所望の位置に選択的に紫外線を照射し、該所望の位置の光保護分子を外して、該位置のアミノ基のみを露出せしめる、▲3▼露出したアミノ基のみに、光保護分子を連結させた所望の核酸塩基を結合させる、▲4▼ ▲2▼及び▲3▼の工程を繰り返し、核酸プローブを伸長させる、というものである。
【0036】
また、国際公開WO93/09668号(特表平7-506561号)、国際公開WO99/11754号にも核酸プローブを固相化するための他の改良法が開示されている。
【0037】
核酸プローブは、注入する液体試料の容量、液体試料の核酸含量に応じた適切な密度で細溝の所定領域に固相化される。図1に示されているように、核酸プローブは、必要に応じて、約1μm〜50mmの間隔で、細溝中の複数の箇所に固相化してもよい。
【0038】
多型分析を実施すべき所定の反復配列の反復単位が3塩基であれば、核酸プローブ5には、図3に記載した20種類の組み合わせからなる群を使用すればよい。
【0039】
例えば、反復単位がTTG、TGT、GTT(TTGを反復単位とするTTG/TTG/TTG/TTG/TTGなる配列は、TGTを反復単位とするT/TGT/TGT/TGT/TGT/TG及びGTTを反復単位とするTT/GTT/GTT/GTT/GTT/Gという反復配列と同一であることに注意されたい)である反復配列に対して相補的な配列は、反復単位がAAC、ACA、CAAの反復配列なので、3塩基の反復単位は、4種類の塩基の組み合わせ43=64から、AAA、TTT、CCC、GGGの4つの組み合わせを差し引いた60の組み合わせをさらに3で除した20種類存在することになる。従って、多型分析を実施すべき所定の反復配列の反復単位が3塩基であれば、最高に20種類の核酸プローブを固相化することによって、任意の反復配列の多型を分析することが可能となる。同様の計算により、反復単位が4塩基の反復配列に対しては60種類、5塩基の反復配列に対しては204種類の核酸プローブを細溝2に固相化すれば、任意の反復配列の多型を分析し得ることが明らかである。すなわち、多型分析を行うべき配列が反復配列であれば、無秩序な塩基配列の組み合わせからなる一般的な配列の分析に比べて、固相化すべき核酸プローブの種類が著しく少ないという大きな利点が存する。
【0040】
このように、反復単位が3塩基の反復配列の多型分析を行う装置では、1つの細溝に20種類の核酸を固相化すればよいが、図に示されているように、20種類の核酸が固相化された領域を複数設けることもできる。1つの装置の各細溝に反復単位の塩基数が異なる核酸プローブを固相化してもよい。あるいは、1つの細溝の異なる領域に、反復単位の塩基数が異なる核酸プローブを固相化してもよい。
【0041】
核酸プローブ中の反復単位の個数、すなわち反復回数は2以上の任意の回数であり得るが、生体中に存在する反復配列の反復回数が、通常2〜6であることに鑑みれば、適切な分析を実施するためには、2〜6であることが好ましい。
【0042】
薄膜6は、基板1の底部に配置されており、加熱手段7及び温度制御手段8が埋設されている。薄層6の素材は、優れた耐熱性を有し、且つ強度の高い任意の物質であり得る。本発明の装置においては、100℃程度までの耐熱性を備えていることが好ましい。薄層6に用いるのに好適な素材は、ポリイミド、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂などであるが、耐熱性及び強度の観点からとりわけポリイミドが好適である。
【0043】
加熱手段7は、細溝に注入された液体試料を加熱する機能を有する。従って、加熱手段は、細溝中の液体試料を加熱し得るように薄膜に埋設されることを要する。加熱手段は、液体試料を加熱するという機能を達し得る任意の部材であり得る。一例としては、ニッケルクロム、チタン等の金属と該金属に通電するための電圧負荷手段を有するものが挙げられる。細溝中の液体試料が一様に加熱されるように、加熱手段は、薄膜中に均等な間隔で複数個配置することが好ましい。
【0044】
温度制御手段8は、温度検出部と温度制御部とを有し、加熱手段7によって加熱された液体試料の温度を検出して、所望の温度に達した時点で、さらなる加熱が行われないように加熱手段7による加熱を停止せしめる機能を有する。従って、温度制御手段は、細溝中の液温を検出して液温を制御し得るように薄膜に埋設されることを要する。
【0045】
温度制御手段は、温度とともに抵抗値が直線的に変化する金属と前記抵抗値を温度に変換して、液体試料の温度が所望の温度になるように加熱手段への電圧を制御するためのマイクロコンピューターとを有する一般的なものであり得る。
【0046】
細溝中の液体試料が一様な温度に保たれるように、温度制御手段は、均等な間隔で複数個配置することが好ましい。
【0047】
本実施例には、液体試料中に含まれる所定の反復配列の多型を分析する方法も開示される。具体的には、上述した装置を用いた場合、以下の操作を行うようにすることができる。
【0048】
▲1▼所定の反復配列を有する標的核酸を含有する液体試料を調製する。
【0049】
▲2▼必要に応じて、前記標的核酸を標識する。
【0050】
▲3▼試料注入口3から液体試料を注入して、標識した標的核酸を核酸プローブにハイブリダイズさせる。この装置では、温度制御によって、標的核酸の二本鎖構造を一本鎖図津に解離させた後に二本鎖構造に戻す段階で核酸プローブ3との相補的結合が生じるものである。ハイブリダイズさせた直後に、好ましくは、ハイブリダイズしなかった標的核酸を除去するために、ハイブリダイズに影響を与えない組成の洗浄液(例えば、生理食塩水、緩衝液、イオン交換水等)をさらに注入して、試料排出口5から排出させる。但し、洗浄液は、温度制御を長引かせることの無いように、予め温度制御手段9による温度条件と同等の温度に加温されたものであることが好ましい。
【0051】
▲4▼液体試料を所望の温度に加熱する。ここで、好ましくは、反復配列の個数に応じた解離条件に相当する温度に到達して解離した標的核酸を除去するために、上記の洗浄液をさらに注入して、試料排出口5から排出させる。解離条件を複数設定する場合には、異なる加熱温度毎に上記の洗浄除去してもよいし、断続的ないし連続的に上記洗浄液を注入し続けながら連続的に温度を上昇させるようにして効率化を図ってもよい。
【0052】
▲5▼前記反復配列の反復単位の個数に応じた解離温度の差に基づいて、前記反復配列の多型を分析する
「液体試料」は、それ自身液状である生物学的材料、又は適切な液体に生物学的材料を溶解若しくは懸濁したものであって、多型分析をなすべき所望の反復配列を含有していると考えられる試料である。液体試料には、血液、唾液、精液などの体液、血球成分、生検組織、培養細胞等を溶解又は懸濁したものであり得るが、これらに限定されない。
【0053】
「標的核酸」は、反復配列を有することが知られている任意の核酸であり得るが、とりわけ反復配列の多型が、疾病の有無若しくは疾病確率のマーカー、又は遺伝解析のマーカーとなることが明らかとなっている核酸であることが好ましい。反復配列は著しい多型を示すものが多く、疾病マーカー、遺伝解析のマーカーとしての有用性が高いので、このような反復配列を有する核酸は多数存在する。反復配列が疾病マーカーであれば、該反復配列の多型が疾病の有無又は疾病確率の指標となり得る疾病を診断するためのデータを取得することができる。
【0054】
前述したようなトリプレットリピート病の各原因遺伝子は、特に好ましい標的核酸である。また、マイクロサテライトDNAは、遺伝分析や個体識別に用いるのに、とりわけ有用である。トリプレットリピート病の各原因遺伝子では反復単位は3塩基であり、マイクロサテライトDNAでは反復単位は1〜5塩基である。
【0055】
標的核酸は、必要に応じて、蛍光標識、放射性標識などで標識する。
【0056】
標的核酸を含有する液体試料は、試料注入口から細溝に注入され、標的核酸は、該核酸中の反復配列と相補的な配列を有する核酸プローブとハイブリダイズする。
【0057】
核酸プローブに標的核酸をハイブリダイズさせた後に、液体試料を所望の温度に加熱する。反復配列中の反復単位の個数が多い核酸ほど核酸プローブと強固に結合するので、反復単位の個数が多い核酸は、反復単位の個数が少ない核酸に比べて解離しにくい。従って、このような解離温度の差を利用することによって、標的核酸中の反復配列の多型を分析すること、及び該反復配列の多型が発症の有無又は発症確率の指標となり得る疾病を診断するためのデータを取得し得る。すなわち、「解離温度の差に基づいて」反復配列の多型を分析するとは、反復単位の個数が異なる反復配列の解離温度の差を利用した操作によって多型分析を行うことを意味し、具体的には、図4〜6のような操作が考えられるが、これらの操作には限定されない。
【0058】
以下、図4〜6を参照しながら、解離温度の差を利用して反復単位の個数を測定するための操作について説明を加える。
【0059】
図4は、最も基本的な操作であり、標識した異常な標的核酸11及び正常な標的核酸12(図中、標識はFと表記)を核酸プローブ13に結合させた後に加熱して、正常な標的核酸12のみを特異的に解離させる。このように正常な標的核酸12のみを解離させるとバックグラウンドレベルが低下するので測定感度が顕著に増加し、液体試料中に異常な標的核酸11が含まれているか否かを容易に測定することが可能となる。
【0060】
なお、1mM Na(0.006×SSC)の溶液中では、解離温度は、以下の式により決定される。
【0061】
解離温度=81.5℃+16.6log(Na濃度(M))+0.41×(%GC含量)−675/配列長−0.65×(%ホルムアミド)−(%ミスマッチ)
図5の操作では、異常な標的核酸1及び正常な標的核酸2と標識したプライマー3とのハイブリッドを核酸プローブ4に結合させた後、加熱して正常な標的核酸2と標識したプライマー3とのハイブリッドのみを特異的に、核酸プローブ4から解離せしめる。
【0062】
図から明らかなように、プライマー23が正常な標的核酸22より長くなるように設定しておけば、正常な標的核酸22の配列の全部又は大部分がプライマー23とハイブリダイズして、固相化されたプローブ24とは結合し得ないが、結合したとしても、プライマー23と対合していない短い突出部が弱い結合を形成しているにすぎない。これに対して、異常な標的核酸1はプライマー23よりも長いので、プライマー23と対合していない突出が長く、プライマー23と強固に結合することができる。従って、正常な核酸22とプライマー23とのハイブリッドは、異常な核酸21とプライマー23とのハイブリッドに比べて、低い温度で解離する。
【0063】
図6の操作では、異常な標的核酸31及び正常な標的核酸32より短い核酸プローブ33に、異常な標的核酸31又は正常な標的核酸32の一部をハイブリダイズさせた後、標識核酸34を加え、核酸プローブ33とハイブリダイズしなかった異常な標的核酸31又は正常な標的核酸32の残部に、標識された核酸33をハイブリダイズさせる。図に示されているように、異常な標的核酸31は、正常な標的核酸32に比べて長いので、より多くの標識核酸34がハイブリダイズすることができる。続いて、標識核酸34が解離する温度付近に加温することによって、バックグラウンド値を低下させれば、異常な標的核酸31と正常な標的核酸32の反復回数の差が僅かであっても両者を識別し、両者の反復回数を決定することが可能となる。
【0064】
以上のようにして、被験者から採取した検体(血液、組織抽出液等)中の反復配列の多型の有無等を確認することにより、反復配列の多型に起因する各種病態、遺伝的性格等の遺伝学的特徴の有無又はこの遺伝学的特徴の発生ないし発症の確率の指標となり得るような、疾病ないし性格診断可能なデータを取得することができる。なお、本発明は、上述した実施例に限定されることなく、公知の遺伝子工学技術を適用して、種々の自明な変更が可能である。例えば、上述した実施例は、所定量の核酸プローブを基板表面に固相化したが、基板に固相化せずにハイブリダイズさせて分子の運動状態又は分布状態を画像解析したり観察評価することによって、分析を実行させることもできる。また、ハイブリダイズの後及び解離工程の後で、それぞれ上述したような洗浄工程を実行する場合には、標識を用いない測定(例えば、エリプソメーター、走査型原子顕微鏡等)によって分析を実行してもよい。
【0065】
本発明による反復配列の多型分析用装置及び方法を用いれば、反復回数が異なる反復配列を有する標的核酸の多型を簡易に識別し、決定することができる。本装置及び方法は、標的核酸に含まれる反復配列の反復回数が異なれば、相補的な核酸との間で形成されたハイブリッドから前記標的核酸が解離する温度が異なることを利用して標的核酸の多型を決定するものであるが、本装置及び方法は、溶液状態の試料を使用できるので、反復回数の僅かな差も検出し得るように、試料の温度を精密に制御できる。
【0066】
また、本発明の装置及び方法を用いる反復配列の多型分析法は、電気泳動、ブロッティング法、及びPCR法を用いる従来の方法に比べて、操作が非常に簡便であり、且つ多くの検体を一度に測定できるという極めて顕著な効果を有している。
【0067】
【発明の効果】
本発明による装置及び方法によれば、反復配列を有する標的核酸について、反復回数が異なる多型を簡易に分析することができる。また、解離条件を変更させながら、反復回数に応じたハイブリダイゼーションの変化をリアルタイムで検出することが可能であり、操作性に優れる。更に、反復回数の差が僅かであっても有無および反復数を確認できる。
【0068】
[参考文献]
(1) Martin, J.B.:Ann. Neurol., 34, 757-773 (1993)
(2) La Spada, A.R.:Ann. Neurol., 36, 814-822 (1994)
(3) Ross, C.A.:Neurol., 36, 814-822 (1994)
(4) Southern E.M.:J. Mol. Biol., 98, 503 (1975)
(5) Verkerk, A.J.M.H.:Cell, 65, 905-914 (1991)
(6) Fu, T.:Cell, 67, 1047-1058 (1991)
(7) Fordor, S.P.A.:Science, 251, 767-773 (1991)
(8) Schena, M.:Science, 270, 460-470 (1995)
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の装置の斜視図。
【図2】図1の線l-l'で切断した本発明の装置の縦断面図。
【図3】3塩基の反復単位からなる反復配列を有する標的核酸の多型を分析するために、本発明の装置に固相化すべき核酸プローブの組み合わせを示す図。
【図4】本発明の装置を用いた反復配列の多型分析法の一態様を示す図。
【図5】本発明の装置を用いた反復配列の多型分析法のさらなる態様を示す図。
【図6】本発明の装置を用いた反復配列の多型分析法のさらなる態様を示す図。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus and method for analyzing a polymorphism of a repetitive sequence in a target nucleic acid. The present invention is useful for confirming the presence or absence of a polymorphism in a repetitive sequence.
[0002]
[Prior art]
Due to advances in molecular biology and genetics, a number of genes responsible for hereditary neurological diseases have been identified (1) (numbers in parentheses are for better understanding of the current situation in the field to which the present invention belongs. , Indicates the number of references cited herein, a list of these references is given before the brief description of the drawings). Among them, diseases caused by abnormal extension of triplet repeats (triple repeats), not gene mutations such as base substitutions, deletions, insertions, duplications, etc. (triplet repeat diseases) (2,3) Is newly found. In these diseases, clinical diversity with different symptoms even within the same family, expression promotion phenomenon that becomes younger with each generation, phenomena such as the severity of the next generation depending on the sex of the parent who transmitted the disease are observed And is of interest from a clinical genetic point of view.
[0003]
Based on the region on the gene where the triplet repeat exists, the triplet repeat disease found to date is arranged, and the extension of the triplet repeat is as follows: (1) Fragile X syndrome existing in the untranslated region at the 5 ′ end, Fragile XE mental retardation, (2) bulbar spinal muscular atrophy present in the translation domain, Huntington's disease, spinocerebellar ataxia type 1, dentate nucleus red nucleus, pallidal Louis atrophy, Machado-Joseph disease, There are spinocerebellar ataxia type 2, spinocerebellar ataxia type 6, {circle over (3)} myotonic dystrophy present in the untranslated region at the 3 ′ end, and {circle over (4)} freetrich ataxia present in the intron.
[0004]
The number of repeats in the causative genes of these diseases is distributed in a certain range of about 40 repeats or less in healthy individuals, and often exhibits a remarkable polymorphism within this range. On the other hand, the increase in the number of repeats in patients is about 40 to 100 repeats in the case of triplet repeats existing in the translation region of the protein, whereas in the case of triplet repeats existing in the untranslated region or intron Shows a marked increase of about 200 to 1000 repeats or more. Regarding the physiological functions of these causative genes, bulbar spinal muscular atrophy is an androgen receptor, and spinocerebellar ataxia type 6 is voltage-dependent Ca.2+Channel alpha1AUnknown except that it is known to encode a subunit.
[0005]
There are the following methods for measuring the number of repetitions of repetitive sequences of genes causing these diseases.
[0006]
First, the most classic method is a method using Southern blot, and the outline is as follows.
[0007]
(1) Cleave genomic DNA sections with known restriction enzymes to produce many DNA fragments.
[0008]
(2) After the DNA fragment is fractionated by gel electrophoresis, the obtained electrophoresis pattern is Southern blotted on a nylon membrane (4).
[0009]
(3) A labeled DNA probe capable of specifically hybridizing with the target gene is hybridized with the Southern blotted DNA fragment.
[0010]
(4) By detecting the band on the electrophoresis pattern to which the labeled probe is bound
Thus, the number of repetitions of the repetitive sequence of the target gene is determined (5).
[0011]
In addition, as one aspect of polymorphism analysis by PCR, methods for determining the number of repetitions of repetitive sequences are also actively performed. In this method, after amplifying the sequence using a primer capable of amplifying the repetitive sequence to be detected, the amplified product is electrophoresed, and the product is detected using staining or autoradiography (6) .
[0012]
However, since both analytical methods require complicated experimental operations like the electrophoresis method and the blotting method, much labor and time are required. In addition, since both blotting and PCR methods use electrophoresis, it is difficult to process multiple samples and multiple items, and it is possible to detect a single base difference in order to accurately measure the number of repetitions. Electrophoresis with extremely high accuracy must be performed. Furthermore, as a label for detecting the gene of interest,32In the case of using a radioactive isotope such as P, there is also a problem that the number of operators is limited by related laws and regulations.
[0013]
On the other hand, as a completely different method from these analytical methods, in recent years, a method of synthesizing oligonucleotides on a substrate called a gene chip (microarray) (7), a method of spotting PCR products or plasmid DNA on a slide glass ( 8) was developed. In these methods, about 10,000 clones are arrayed, and application to gene analysis such as determination of gene nucleotide sequence, single nucleotide polymorphism, gene hunting, gene expression monitoring and the like has been attempted. These methods have the advantage that a large number of specimens can be detected at the same time because they can be measured efficiently with many types of DNA probes.
[0014]
However, unlike the case of detecting a specific nucleic acid from a group of nucleic acids having a large difference in base sequence, the polymorphism of each repetitive sequence is different only in the number of repeats. A complicated means for finely adjusting the association / dissociation state between each repetitive sequence and the probe is necessary, but such precise control is not possible with the above-described method. Further, since the measurement is performed in a dry state, there is a disadvantage that a change in hybridization cannot be detected in real time.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the apparatus and method which can perform the polymorphism analysis of many repetitive sequences easily.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides:
An apparatus for analyzing a polymorphism of a repetitive sequence,
A substrate provided with a reaction part capable of contacting a liquid sample containing a target nucleic acid having a predetermined repetitive sequence;
A nucleic acid probe comprising a nucleic acid immobilized on the surface of a predetermined region of the reaction part and having a sequence complementary to the predetermined repetitive sequence;
A dissociation processing means for performing a dissociation process on the liquid sample in order to dissociate the target nucleic acid from the nucleic acid probe after hybridizing the nucleic acid probe under a condition capable of hybridizing the target nucleic acid; And a control means for changing the dissociation conditions by the dissociation processing means,
Provided is an apparatus for confirming the presence or absence of a polymorphism of the repetitive sequence based on a difference in dissociation conditions according to the number of repetitive units in the target nucleic acid.
[0017]
Here, the “repetitive sequence” means a nucleic acid sequence in which the same or very similar “repeating unit” (AGT in the right example) is present repeatedly as in AGTAGTAGT. The repetitive sequence includes a tandem repetitive sequence in which a spacer region is interposed between repetitive units and a tandem repetitive sequence in which the repetitive units are directly adjacent to each other without interposing a spacer region between the repetitive units. In the present specification, the “repetitive sequence” includes both.
[0018]
In addition, “polymorphism” means a genetic polymorphism, that is, a plurality of alleles at one locus, and “analyze polymorphism” and “polymorphism analysis” It means performing an analysis to determine the genotype of an allele present at a locus, and that analysis. Therefore, “polymorphism analysis” in a repetitive sequence means analysis to determine the number of repeats of a repeat unit.
[0019]
“Hybridization” means complementary binding that occurs between complementary sequences of so-called nucleic acids (DNA, RNA, etc.). Further, “dissociation” means that a target nucleic acid and a nucleic acid probe which have been once hybridized are separated from each other by releasing complementary binding related to hybridization. Further, the “dissociation treatment” means a treatment necessary for dissociation, for example, heating, alkalinization treatment or the like. In addition, “changing the dissociation conditions” means changing the strength of the dissociation treatment so that the possibility of dissociation varies depending on the number of repetitive sequences in the target nucleic acid. The strength of the dissociation treatment includes a method of changing the concentration of a substance necessary for dissociation or changing the temperature. The dissociation conditions can be changed by reducing the intensity of the dissociation treatment and comparing them, but conversely, increasing the intensity is preferable because the result of changing the conditions can be easily measured.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Examples of the present invention will be described below.
[0021]
[Example 1]
In this example, an apparatus for analyzing a polymorphism of a repetitive sequence using a high-density DNA capillary array module capable of delicately controlling the temperature of a liquid sample will be described.
[0022]
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the apparatus of this embodiment is arranged on a substrate 1, a narrow groove 2 for flowing a liquid sample provided on the surface of the substrate 1, and one end of each narrow groove 2. The sample inlet 3 provided, the sample outlet 4 connected to the joint channel formed by joining the ends of the narrow grooves located on the side opposite to the end where the sample inlet 3 is disposed, and the narrow groove 2 A nucleic acid probe 5 solid-phased in a predetermined region, a thin film 6 placed on the bottom of the substrate 1, a heating means 7 and a temperature control means 8 embedded in the thin film.
[0023]
The substrate 1 can be made of a material suitable for microfabrication, preferably glass, silicon single crystal plate, amorphous such as quartz and pyrex, metal such as aluminum and stainless steel, plastic such as fluororesin and polypropylene. A silicon single crystal plate is most preferable because it can be easily processed by a known semiconductor process technology.
[0024]
The substrate 1 is preferably rectangular from the viewpoint of ease of processing, but may be any shape such as polygons such as rhombus, hexagon, and octagon, circle, and ellipse.
[0025]
The substrate 1 can have any size, but when the shape of the substrate 1 is a rectangle, the long side is preferably 0.1 to 15 cm and the short side is preferably 0.1 to 15 cm.
[0026]
The thickness of the substrate 1 can be 0.01-0.5 cm.
[0027]
The narrow groove 2 is provided on the surface of the substrate 1, and a liquid sample containing a predetermined repetitive arrangement is poured into the narrow groove 2.
[0028]
When the substrate is a silicon single crystal plate, the narrow groove 2 can be formed by a well-known etching process in the semiconductor manufacturing process. When glass is used as the substrate, the narrow groove 2 can be formed by etching using hydrofluoric acid. Even when other materials are used as the substrate, the narrow groove 2 can be formed using a known technique such as etching. It is preferable to join one end of each narrow groove to form a combined flow path so that the liquid sample poured into the narrow groove 2 can be efficiently recovered.
[0029]
The dimensions of the narrow groove 2 may be any dimensions depending on the volume and fluidity of the liquid sample to be measured, but are preferably 5 to 100 mm in length, 1 μm to 10 mm in width, and 0.1 to 50 mm in depth.
[0030]
It is preferable to form 10 to 10,000 narrow grooves 2 at intervals of 0.01 to 50 mm so that a large amount of specimen can be measured simultaneously.
[0031]
The sample inlet 3 is provided as an opening for injecting the liquid sample into the narrow groove 2 by manual or automatic appropriate dispensing means, and the sample outlet 4 is provided by a desired suction means. It is provided as an opening for discharging each liquid sample poured into the narrow groove 2.
[0032]
Since the narrow groove 2 can be very thin, if the sample inlet 3 and the sample outlet 4 are provided, the liquid sample can be easily injected and discharged.
[0033]
The sample inlet 3 and the sample outlet 4 are preferably made of materials that are difficult to nonspecifically adsorb substances in the sample such as nucleic acids. Teflon tubes and polypropylene tubes are suitable materials because of less non-specific adsorption.
[0034]
The nucleic acid probe 5 is a group of nucleic acids containing a nucleic acid having a sequence complementary to a predetermined repetitive sequence contained in a liquid sample. In the present specification, “nucleic acid” includes both DNA and RNA.
[0035]
A method for immobilizing a nucleic acid probe in the narrow groove 2 is disclosed in, for example, Science 251: 767-773 (1991). The outline of the method is as follows: (1) A silicon substrate is subjected to silane treatment to form an amino group on the substrate, and a photoprotective molecule is bonded to each amino group.
(2) Use a mask to selectively irradiate the desired position with ultraviolet rays, remove the photoprotective molecule at the desired position, and expose only the amino group at the position. (3) Exposed amino group Only the desired nucleobase linked to the photoprotective molecule is bound, and the steps (4), (2) and (3) are repeated to extend the nucleic acid probe.
[0036]
Also, other improved methods for immobilizing nucleic acid probes are disclosed in International Publication No. WO93 / 09668 (Japanese Patent Publication No. 7-506561) and International Publication No. WO99 / 11754.
[0037]
The nucleic acid probe is immobilized on a predetermined region of the narrow groove at an appropriate density according to the volume of the liquid sample to be injected and the nucleic acid content of the liquid sample. As shown in FIG. 1, the nucleic acid probe may be immobilized on a plurality of locations in the narrow groove at intervals of about 1 μm to 50 mm as necessary.
[0038]
If the repeat unit of the predetermined repetitive sequence to be subjected to polymorphism analysis is 3 bases, the nucleic acid probe 5 may be a group consisting of 20 types of combinations described in FIG.
[0039]
For example, TTG / TTG / TTG / TTG / TTG repeat units are TTG, TGT, GTT Note that the repeat unit is identical to the repeat unit TT / GTT / GTT / GTT / GTT / G as the repeat unit), and the sequence complementary to the repeat unit is AAC, ACA, CAA. Since it is a repetitive sequence, the repeat unit of 3 bases is a combination of 4 bases 4Three= 64, there are 20 types obtained by dividing 60 combinations obtained by subtracting 4 combinations of AAA, TTT, CCC, and GGG and dividing by 3. Therefore, if the repeat unit of a predetermined repetitive sequence to be subjected to polymorphism analysis is 3 bases, it is possible to analyze polymorphism of any repetitive sequence by immobilizing up to 20 kinds of nucleic acid probes. It becomes possible. According to the same calculation, if a nucleic acid probe of 60 types for a repeating sequence having 4 bases and 204 types for a repeating sequence of 5 bases is immobilized on the narrow groove 2, any repetitive sequence can be obtained. It is clear that polymorphisms can be analyzed. That is, if the sequence to be subjected to polymorphism analysis is a repetitive sequence, there is a great advantage that the number of nucleic acid probes to be immobilized is significantly less than the analysis of a general sequence consisting of a disordered base sequence combination. .
[0040]
As described above, in an apparatus for performing polymorphism analysis of a repetitive sequence having 3 bases as a repeating unit, 20 types of nucleic acids may be immobilized on one narrow groove, but as shown in FIG. It is also possible to provide a plurality of regions where the nucleic acid is immobilized. Nucleic acid probes with different numbers of bases of repeating units may be immobilized on each narrow groove of one apparatus. Alternatively, nucleic acid probes having different numbers of bases of repeating units may be immobilized on different regions of one fine groove.
[0041]
The number of repeating units in the nucleic acid probe, that is, the number of repetitions may be any number of 2 or more, but in view of the fact that the number of repetitions of the repetitive sequence present in the living body is usually 2 to 6, appropriate analysis In order to implement, it is preferable that it is 2-6.
[0042]
The thin film 6 is disposed at the bottom of the substrate 1 and has heating means 7 and temperature control means 8 embedded therein. The material of the thin layer 6 can be any material having excellent heat resistance and high strength. The apparatus of the present invention preferably has heat resistance up to about 100 ° C. Materials suitable for use in the thin layer 6 are polyimide, polypropylene resin, vinyl chloride resin, fluororesin and the like, and polyimide is particularly preferable from the viewpoint of heat resistance and strength.
[0043]
The heating means 7 has a function of heating the liquid sample injected into the narrow groove. Therefore, the heating means needs to be embedded in the thin film so that the liquid sample in the narrow groove can be heated. The heating means may be any member that can achieve the function of heating the liquid sample. As an example, there may be mentioned one having a metal such as nickel chrome or titanium and a voltage load means for energizing the metal. It is preferable to arrange a plurality of heating means at equal intervals in the thin film so that the liquid sample in the narrow groove is uniformly heated.
[0044]
The temperature control unit 8 includes a temperature detection unit and a temperature control unit, detects the temperature of the liquid sample heated by the heating unit 7, and prevents further heating when the temperature reaches a desired temperature. Has a function of stopping heating by the heating means 7. Therefore, the temperature control means needs to be embedded in the thin film so that the liquid temperature in the narrow groove can be detected and the liquid temperature can be controlled.
[0045]
The temperature control means is a micro for controlling the voltage to the heating means so that the temperature of the liquid sample becomes a desired temperature by converting the resistance value into a temperature and a metal whose resistance value linearly changes with temperature. It can be a general one with a computer.
[0046]
It is preferable to arrange a plurality of temperature control means at equal intervals so that the liquid sample in the narrow groove is kept at a uniform temperature.
[0047]
This example also discloses a method for analyzing a polymorphism of a predetermined repetitive sequence contained in a liquid sample. Specifically, when the above-described apparatus is used, the following operation can be performed.
[0048]
(1) A liquid sample containing a target nucleic acid having a predetermined repetitive sequence is prepared.
[0049]
(2) The target nucleic acid is labeled as necessary.
[0050]
(3) A liquid sample is injected from the sample injection port 3 and the labeled target nucleic acid is hybridized to the nucleic acid probe. In this apparatus, complementary binding to the nucleic acid probe 3 occurs at a stage where the double-stranded structure of the target nucleic acid is dissociated into a single-stranded figure after returning to a double-stranded structure by temperature control. Immediately after the hybridization, preferably, in order to remove the non-hybridized target nucleic acid, a washing solution (eg, physiological saline, buffer solution, ion-exchanged water, etc.) having a composition that does not affect hybridization is further added. The sample is injected and discharged from the sample discharge port 5. However, it is preferable that the cleaning liquid is preheated to a temperature equivalent to the temperature condition by the temperature control means 9 so as not to prolong the temperature control.
[0051]
(4) Heat the liquid sample to a desired temperature. Here, preferably, in order to remove the target nucleic acid that has dissociated upon reaching a temperature corresponding to the dissociation condition according to the number of repetitive sequences, the above-described washing solution is further injected and discharged from the sample discharge port 5. When multiple dissociation conditions are set, the above-mentioned washing may be removed at each different heating temperature, or the temperature is continuously increased while continuously injecting the above-mentioned washing solution to improve efficiency. You may plan.
[0052]
(5) Analyzing polymorphisms of the repetitive sequence based on the difference in dissociation temperature according to the number of repetitive units of the repetitive sequence
A “liquid sample” is a biological material that is itself liquid, or a biological material dissolved or suspended in a suitable liquid, containing the desired repetitive sequence to be subjected to polymorphic analysis. It is a sample considered to be. The liquid sample may be one obtained by dissolving or suspending body fluid such as blood, saliva or semen, blood cell components, biopsy tissue, cultured cells, etc., but is not limited thereto.
[0053]
A “target nucleic acid” can be any nucleic acid known to have a repetitive sequence, but in particular, a polymorphism of the repetitive sequence can be a marker for the presence or absence of disease or a disease probability, or a marker for genetic analysis. It is preferred that the nucleic acid is clear. Many repetitive sequences exhibit significant polymorphism, and are highly useful as disease markers and genetic analysis markers. Therefore, there are many nucleic acids having such repetitive sequences. If the repetitive sequence is a disease marker, data for diagnosing a disease whose polymorphism of the repetitive sequence can be an indicator of the presence or absence of a disease or a disease probability can be acquired.
[0054]
Each causative gene of triplet repeat disease as described above is a particularly preferred target nucleic acid. Microsatellite DNA is particularly useful for use in genetic analysis and individual identification. Each causative gene of triplet repeat disease has 3 bases, and microsatellite DNA has 1 to 5 bases.
[0055]
The target nucleic acid is labeled with a fluorescent label, a radioactive label or the like as necessary.
[0056]
A liquid sample containing the target nucleic acid is injected into the narrow groove from the sample injection port, and the target nucleic acid is hybridized with a nucleic acid probe having a sequence complementary to a repetitive sequence in the nucleic acid.
[0057]
After hybridizing the target nucleic acid to the nucleic acid probe, the liquid sample is heated to the desired temperature. Since a nucleic acid having a larger number of repeating units in a repetitive sequence binds more strongly to a nucleic acid probe, a nucleic acid having a larger number of repeating units is less likely to dissociate than a nucleic acid having a smaller number of repeating units. Therefore, by using such a difference in dissociation temperature, it is possible to analyze a polymorphism of a repetitive sequence in a target nucleic acid, and to diagnose a disease that can be used as an indicator of the onset presence probability or the probability of occurrence. You can get data to do. That is, “analyzing a polymorphism of a repetitive sequence” “based on the difference in dissociation temperature” means that polymorphism analysis is performed by an operation using a difference in dissociation temperature of repetitive sequences having different numbers of repeating units. Specifically, operations as shown in FIGS. 4 to 6 can be considered, but the present invention is not limited to these operations.
[0058]
Hereinafter, an operation for measuring the number of repeating units using the difference in dissociation temperature will be described with reference to FIGS.
[0059]
  Figure 4 shows the most basic operation, labeled abnormal target nucleic acid.11And normal target nucleic acid12(In the figure, the label is indicated as F)13After binding to normal target nucleic acid12Only specifically dissociate. Thus normal target nucleic acid12Dissociation of only the target level decreases the background level, so the sensitivity of the measurement increases significantly.11It is possible to easily measure whether or not is included.
[0060]
In a 1 mM Na (0.006 × SSC) solution, the dissociation temperature is determined by the following equation.
[0061]
Dissociation temperature = 81.5 ° C. + 16.6 logs (Na concentration (M)) + 0.41 × (% GC content) −675 / sequence length−0.65 × (% formamide) − (% mismatch)
In the operation of FIG. 5, a hybrid of an abnormal target nucleic acid 1 and a normal target nucleic acid 2 and a labeled primer 3 is bound to the nucleic acid probe 4, and then heated to form a normal target nucleic acid 2 and a labeled primer 3. Only the hybrid is specifically dissociated from the nucleic acid probe 4.
[0062]
  As is clear from the figure, the primer23Normal target nucleic acid22If set to be longer, normal target nucleic acid22All or most of the sequence of23Probe that hybridized with and immobilized24Cannot bind to the primer, but even if bound, the primer23Short protrusions that are not paired with only form a weak bond. In contrast, the abnormal target nucleic acid 1 is a primer.23Longer than the primer23Long protrusions that do not mate with the primer23And can be firmly bonded. Therefore, normal nucleic acid22And primer23Hybrids with abnormal nucleic acids21And primer23Dissociates at a lower temperature than the hybrid.
[0063]
  In the operation of FIG. 6, the abnormal target nucleic acid31And normal target nucleic acid32Shorter nucleic acid probes33In addition, abnormal target nucleic acid31Or normal target nucleic acid32After hybridizing a part of the labeled nucleic acid34Add a nucleic acid probe33Target nucleic acid that did not hybridize with31Or normal target nucleic acid32Labeled nucleic acid in the remainder of33Is hybridized. As shown in the figure, abnormal target nucleic acid31Is the normal target nucleic acid32More labeled nucleic acid because it is longer than34Can hybridize. Subsequently, labeled nucleic acid34If the background value is lowered by heating near the temperature at which dissociation occurs, abnormal target nucleic acid31And normal target nucleic acid32Even if the difference in the number of iterations is small, both can be identified and the number of iterations can be determined.
[0064]
As described above, by confirming the presence or absence of a polymorphism of a repetitive sequence in a specimen (blood, tissue extract, etc.) collected from a subject, various pathological conditions, genetic character, etc. resulting from the polymorphism of the repetitive sequence It is possible to obtain data capable of diagnosing a disease or personality that can be used as an index of the presence or absence of the genetic feature of the present invention or the probability of occurrence or onset of the genetic feature. In addition, this invention is not limited to the Example mentioned above, A various obvious change is possible by applying a well-known genetic engineering technique. For example, in the above-described embodiment, a predetermined amount of the nucleic acid probe is immobilized on the surface of the substrate, but it is hybridized without immobilizing it on the substrate, and image analysis or observation evaluation of the movement state or distribution state of the molecule is performed. By doing so, the analysis can be executed. In addition, when the washing step as described above is performed after the hybridization and the dissociation step, the analysis is performed by measurement without using a label (for example, ellipsometer, scanning atomic microscope, etc.). Also good.
[0065]
By using the apparatus and method for repetitive sequence polymorphism analysis according to the present invention, a polymorphism of a target nucleic acid having a repetitive sequence having a different number of repetitions can be easily identified and determined. This apparatus and method uses the fact that the temperature at which the target nucleic acid is dissociated from the hybrid formed with the complementary nucleic acid differs if the number of repeats of the repetitive sequence contained in the target nucleic acid is different. Although the polymorphism is determined, since the present apparatus and method can use a sample in a solution state, the temperature of the sample can be precisely controlled so that a slight difference in the number of repetitions can be detected.
[0066]
In addition, the polymorphism analysis of repetitive sequences using the apparatus and method of the present invention is much easier to operate than conventional methods using electrophoresis, blotting, and PCR, and many samples can be obtained. It has a very remarkable effect that it can be measured at once.
[0067]
【The invention's effect】
  According to the apparatus and method of the present invention, polymorphisms having different numbers of repetitions can be easily analyzed for target nucleic acids having repetitive sequences. Moreover, it is possible to detect a change in hybridization according to the number of repetitions in real time while changing the dissociation conditions, and the operability is excellent.Furthermore, the presence and the number of iterations can be confirmed even if the difference in the number of iterations is small.
[0068]
[References]
(1) Martin, J.B .: Ann. Neurol., 34, 757-773 (1993)
(2) La Spada, A.R .: Ann. Neurol., 36, 814-822 (1994)
(3) Ross, C.A.:Neurol., 36, 814-822 (1994)
(4) Southern E.M .: J. Mol. Biol., 98, 503 (1975)
(5) Verkerk, A.J.M.H.:Cell, 65, 905-914 (1991)
(6) Fu, T.:Cell, 67, 1047-1058 (1991)
(7) Fordor, S.P.A.:Science, 251, 767-773 (1991)
(8) Schena, M .: Science, 270, 460-470 (1995)
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an apparatus of the present invention.
2 is a longitudinal sectional view of the device of the present invention taken along line l-l ′ in FIG. 1;
FIG. 3 is a view showing combinations of nucleic acid probes to be immobilized on the apparatus of the present invention in order to analyze a polymorphism of a target nucleic acid having a repetitive sequence consisting of a repeating unit of 3 bases.
FIG. 4 is a diagram showing one embodiment of a method for analyzing polymorphisms of repetitive sequences using the apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a view showing a further embodiment of a polymorphism analysis method for repetitive sequences using the apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a further embodiment of a method for analyzing polymorphisms of repetitive sequences using the apparatus of the present invention.

Claims (3)

反復数が正常な場合よりも増大した反復配列に関する多型を分析する方法であって、
(1)分析すべき所定の反復配列を有する標的核酸を含有する液体試料を、前記所定の反復配列と相補的な配列を有し且つ反復数が正常な標的核酸よりも少ない核酸である固相化された核酸プローブとハイブリダイズ可能な条件下で混合することにより、ハイブリダイズさせることと、
(2)前記ハイブリダイズ後に、標識され、且つ反復数に応じて標的核酸に対して結合する標識核酸を加えることで前記核酸プローブとハイブリダイズしていない標的核酸の1本鎖部分に当該標識核酸をハイブリダイズさせた前記混合物について解離処理を施すことと、
(3)解離処理した混合物について、前記解離処理を異なる解離条件に変更して繰り返すことと、
(4)前記解離条件の差と前記標識核酸からの信号とに基づいて、前記反復配列の多型の有無および反復数を決定することを具備する方法。
A method of analyzing polymorphisms for repeated sequences with an increased number of repeats than normal ,
(1) Solid phase containing a target nucleic acid having a predetermined repetitive sequence to be analyzed, which is a nucleic acid having a sequence complementary to the predetermined repetitive sequence and having a smaller number of repeats than a normal target nucleic acid Hybridizing by mixing under the conditions capable of hybridizing with the activated nucleic acid probe ;
(2) After the hybridization, a labeled nucleic acid that is labeled and binds to the target nucleic acid according to the number of repetitions is added to the single-stranded portion of the target nucleic acid that is not hybridized with the nucleic acid probe. Applying a dissociation treatment to the mixture hybridized with
(3) For the dissociated mixture, repeating the dissociation process with different dissociation conditions; and
(4) A method comprising determining the presence / absence of a polymorphism in the repetitive sequence and the number of repeats based on the difference in the dissociation conditions and a signal from the labeled nucleic acid .
前記解離条件が解離温度であることを特徴とする請求項1に記載の方法。  The method according to claim 1, wherein the dissociation condition is a dissociation temperature. 前記解離条件の変更が、解離条件の強度を高めることであることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。  The method according to claim 1 or 2, wherein the change of the dissociation condition is to increase the strength of the dissociation condition.
JP27128899A 1999-09-24 1999-09-24 Equipment for polymorphism analysis of repetitive sequences Expired - Fee Related JP4445611B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27128899A JP4445611B2 (en) 1999-09-24 1999-09-24 Equipment for polymorphism analysis of repetitive sequences

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27128899A JP4445611B2 (en) 1999-09-24 1999-09-24 Equipment for polymorphism analysis of repetitive sequences

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001086993A JP2001086993A (en) 2001-04-03
JP4445611B2 true JP4445611B2 (en) 2010-04-07

Family

ID=17497977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27128899A Expired - Fee Related JP4445611B2 (en) 1999-09-24 1999-09-24 Equipment for polymorphism analysis of repetitive sequences

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4445611B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003149252A (en) * 2001-11-16 2003-05-21 Starlite Co Ltd Chemical micro-device
WO2006054690A1 (en) * 2004-11-19 2006-05-26 Shimadzu Corporation Method of detecting gene polymorphism, method of diagnosing, apparatus therefor and test reagent kit
CN103484354B (en) * 2013-07-16 2015-04-29 中国航天员科研训练中心 Nucleic acid extraction chip capable of extracting nucleic acid of gram-positive bacteria and gram-negative bacteria

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001086993A (en) 2001-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8784623B2 (en) Nanopore device and a method for nucleic acid analysis
CN110577990B (en) Kit for detecting thalassemia gene mutation
US20060127907A1 (en) Method of detecting gene mutation
JP2002537781A (en) Biochemical purification device with immobilized capture probe and its use
CA2407141A1 (en) Detection of nucleic acid hybridization by fluorescence polarization
AU2001261523A1 (en) Detection of nucleic acid hybridization by fluorescence polarization
JPH02104299A (en) Detection of genetic mutation
JP3124969B2 (en) Method and apparatus for separating and detecting mixture components by temperature gradient gel electrophoresis
US20040005584A1 (en) Biallelic markers for use in constructing a high density disequilibrium map of the human genome
KR20160080165A (en) Neurodegenerative disease diagnostic composition and method using the same
KR101086611B1 (en) Apparatus for polynucleotide detection and quantitation
Cosso et al. Validation of the AmpliFLP™ D1S80 PCR amplification kit for forensic casework analysis according to TWGDAM guidelines
CN106755399B (en) A kind of I type neurofibromatosis pathogenic mutation gene and the Etiologic reagent based on this mutated gene
Malbec et al. µLAS: Sizing of expanded trinucleotide repeats with femtomolar sensitivity in less than 5 minutes
JP4445611B2 (en) Equipment for polymorphism analysis of repetitive sequences
EP0647278B1 (en) Method and system for molecular-biological diagnostics
CN116479103B (en) Kit for detecting spinal muscular atrophy related genes
Schrijver et al. Diagnostic Single Nucleotide Polymorphism Analysis of Factor V Leiden and Prothrombin 20210G> A: A Comparison of the Nanogen Electronic Microarray With Restriction Enzyme Digestion and the Roche LightCycler
EP3447154A1 (en) Method for detection of mutations, polymorphisms and specific dna sequences on dna matrices with dna imaging techniques for the use in medical diagnostics and forensic genetics
den Dunnen et al. Multiplex PCR for identifying DMD gene deletions
JP2007202552A (en) Method and composition for assaying point mutation and/or large-scale alteration in nucleic acid and use thereof in diagnosis of genetic disease and cancer
US20090085588A1 (en) Method and Apparatus for Detecting Molecules
EP4036233A1 (en) Method for detecting brain tumor
CN105316350B (en) Mycobacterium tuberculosis EmbB mutators and application thereof
Day et al. Microplate array diagonal gel electrophoresis for mutation research in DNA banks

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060925

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090901

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091102

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: 20091222

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100118

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130122

Year of fee payment: 3

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140122

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees