JP5024784B2 - 被検体生物の同定方法、この方法に使用する内部標準用dna組成物及びその製造方法 - Google Patents
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Description
[1](1)被検体生物のゲノムを鋳型として調製した2本鎖DNAを温度勾配ゲル電気泳動(TGGE)または変性剤濃度勾配ゲル電気泳動(DGGE)に付し、
(2)得られた前記2本鎖DNAの電気泳動パターンから、前記2本鎖DNAの特徴点を抽出し、
(3)抽出された特徴点に基づいて被検体生物の同定を行う方法であって、
(4)前記2本鎖DNAのゲル電気泳動を、前記2本鎖DNAに添加した、配列表に示す配列番号2の配列を有するDNA及び配列番号3の配列を有するDNAの組み合わせ、または配列表に示す配列番号4の配列を有するDNA及び配列番号5の配列を有するDNAの組み合わせである2種類の内部標準DNAとともに行い、
(5)前記2種類の内部標準DNAの電気泳動パターンから各内部標準DNAの融解開始点を抽出し、これらの融解開始点を基準点として、前記特徴点を規格化し、かつ
(6)規格化した特徴点に基づいて被検体生物の同定を行う
ことを特徴とする前記方法。
[2](1)前記2本鎖DNAの調製は、ランダムPCRにより行われ、1種又は2種以上の2本鎖DNAが調製される、[1]に記載の方法。
[3]ランダムPCRが、熱変性、アニーリング及び鎖伸長を繰り返し行うPCRであって、アニーリングを25℃〜35℃で1〜2分で行い、かつ鎖伸長を42℃〜47℃で1〜2分で行う[2]に記載の方法。
[4]前記2本鎖DNAの特徴点が、各2本鎖DNAの融解開始点である[1]〜[3]のいずれかに記載の方法。
[5](5)で得られた規格化した特徴点群からPaSS及び/又はゲノム準距離を求め、得られたPaSS及び/又はゲノム準距離に基づいて、被検体生物の同定を行う[1]〜[4]のいずれか1項に記載の方法。
[6]生物の同定が、生物の種同定又は類縁性同定である[1]〜[5]のいずれかに記載の方法。
[7]被検体生物が微生物である[1]〜[6]のいずれかに記載の方法。
[8]配列表に示す配列番号2の配列を有するDNA及び配列番号3の配列を有するDNAの組み合わせ、または配列表に示す配列番号4の配列を有するDNA及び配列番号5の配列を有するDNAの組み合わせを含む、[1]に記載の被検体生物の同定方法に用いるための内部標準用DNA組成物。
[9]配列表に示す配列番号4の配列を有するDNA及び配列番号5の配列を有するDNAを含む、[1]に記載の被検体生物同定方法に用いるための内部標準用DNA組成物の製造方法であって、
pBR322DNAを鋳型DNAとし、配列番号4の配列を有するDNA増幅用のプライマーセット及び配列番号5の配列を有するDNA増幅用のプライマーセットを用いてPCR反応を行うことを特徴とする方法。
[10]配列番号4の配列を有するDNA増幅用のプライマーセットが、配列番号12及び配列番号13の配列を有するDNAからなり、配列番号5の配列を有するDNA増幅用のプライマーセットが、配列番号14及び配列番号15からなる[9]に記載の方法。
[11]PCRサイクル条件として、
a前熱変性(95℃,2分)、
b熱変性(94℃,15秒)、
cアニーリング(55℃,30秒)、
d鎖伸長(72℃,30秒)、
eポスト鎖伸長(72℃,30秒)
を用い、かつb〜dを25回繰り返す[9]または[10]に記載の方法。
[12]配列表に示す配列番号2の配列を有するDNAおよび配列番号3の配列を有するDNAを含む、[1]に記載の被検体生物同定方法に用いるための内部標準DNA組成物の製造方法であって、fd(M13)ファージDNAを鋳型DNAとし、配列番号2の配列を有するDNA増幅用のプライマーセット及び配列番号3の配列を有するDNA増幅用プライマーセットを用いてPCR反応を行うことを特徴とする方法。
[13]配列番号2の配列を有するDNA増幅用のプライマーセットが、配列番号8及び配列番号9の配列を有するDNAからなり、配列番号3の配列を有するDNA増幅用のプライマーセットが、配列番号10及び配列番号11の配列を有するDNAからなる[12]に記載の方法。
[14]PCRサイクル条件として、
a前熱変性(94℃,5分)、
b熱変性(94℃,30秒)
cアニーリング(64℃〜65℃,30秒)
d鎖伸長(74℃,30秒)
eポスト鎖伸長(74℃,5分)
を用い、かつb〜dを30回繰り返す[12]または[13]に記載の方法。
[15]
[8]に記載の内部標準用DNA組成物を含む、[1]に記載の被検体生物同定方法に用いるための被検体生物同定用キット。
本発明は、(1) 被検体生物のゲノムを鋳型として調製した2本鎖DNAを温度勾配ゲル電気泳動(TGGE)または変性剤濃度勾配ゲル電気泳動(DGGE)に付し、(2)得られた前記2本鎖DNAの電気泳動パターンから、前記2本鎖DNAの特徴点を抽出し、(3)抽出された特徴点に基づいて被検体生物の同定を行う方法である。上記(1)、(2)及び(3)の工程を含む被検体生物の同定方法は、前述の特許文献1に記載されている。従って、上記(1)、(2)及び(3)の工程については、特許文献1の記載に従って、実施することができる。
本発明は、上記被検体生物の同定方法に用いられる内部標準用DNA組成物を包含する。この内部標準用DNA組成物は、配列表に示す配列番号1〜5のいずれかの配列を有する2つのDNAを含む。本発明の内部標準用DNA組成物は、より具体的には、配列番号2と配列番号3の組み合わせ、配列番号2と配列番号5の組み合わせ、配列表に示す配列番号1の配列を有するDNA及び配列番号3の配列を有するDNAの組み合わせ、または配列表に示す配列番号4の配列を有するDNA及び配列番号5の配列を有するDNAの組み合わせ含むことができる。なかでも、配列表に示す配列番号1の配列を有するDNA及び配列番号3の配列を有するDNAの組み合わせ、または配列表に示す配列番号4の配列を有するDNA及び配列番号5の配列を有するDNAの組み合わせ含むことが好ましい。
本発明は、配列表に示す配列番号4の配列を有するDNA及び配列番号5の配列を有するDNAを含む内部標準用DNA組成物の製造方法を包含する。この製造方法は、pBR322DNAを鋳型DNAとし、配列番号4の配列を有するDNA増幅用のプライマーセット及び配列番号5の配列を有するDNA増幅用のプライマーセットを用いてPCR反応を行うことを特徴とする。
b熱変性(94℃,15秒)、
cアニーリング(55℃,30秒)、
d鎖伸長(72℃,30秒)、
eポスト鎖伸長(72℃,30秒)
b〜dを25回繰り返す。
但し、c アニーリングは、55℃〜65℃、15秒〜30秒の範囲で変更することもできる。
例えば、配列表に示す配列番号4の配列を有するDNAは、pBR322DNAを鋳型とし、上記DNA増幅用のプライマーセットを用いてPCR反応を行うことで、合成できる。同様に、配列番号5の配列を有するDNAも、pBR322DNAを鋳型とし、上記DNA増幅用のプライマーセットを用いてPCR反応を行うことで合成できる。
b熱変性(94℃,30秒)
cアニーリング(64℃〜65℃,30秒)
d鎖伸長(74℃,30秒)
eポスト鎖伸長(74℃,5分)
b〜dを30回繰り返す。
実施例1
内部標準用DNAの調製方法(1)
鋳型DNA fd(M13)DNAを用いたレファレンス1(ref1)、レファレンス3(ref3)、レファレンス4(ref4)の調製法
プライマーMA1: 5'-CTACGTCTCTTCCGATGCTGT-3(配列番号6)とプライマーMA2: 5'-TTGAATTCTATCGGTTTATCA-3(配列番号7)を用い、以下のPCRサイクル条件により、DNA塩基長200bpのref1を増幅する。
具体的な実験は以下のように行った。
PCR反応液組成として、Tris-HCl 10mM、KCl 50mM、MgCl2 1.5mM、dNTP 200μM、プライマー 各120nM、fd(M13)ファージDNA 3.6pM、Taqポリメラーゼ0.03U/μlを調製する。
PCRサイクル条件として、a前熱変性(95℃,5分)、b熱変性(94℃,30秒)、cアニーリング(50℃,30秒)、d鎖伸長(72℃,30秒)、eポスト鎖伸長(72℃,5分)のb〜dを30回繰り返す。
プライマーRef3-F:ACCTCCTGTCAATGC(配列番号8)とプライマーRef3-R (cy3): TCACCGGAAC(配列番号9)を用い、以下のPCRサイクル条件により、DNA塩基長135bpのref3を増幅する。
具体的な実験は以下のように行った。
PCR反応液組成として、Tris-HCl 10mM、KCl 50mM、MgCl2 1.5mM、dNTP 200μM、プライマー 各120nM、fd(M13)ファージDNA 3.6pM、Taqポリメラーゼ0.03U/μl を調製する。
PCRサイクル条件として、a前熱変性(95℃,5分)、b熱変性(94℃,30秒)、cアニーリング(60℃,30秒)、d鎖伸長(74℃,30秒)、eポスト鎖伸長(74℃,5分)のb〜dを30回繰り返す。
プライマーRef4-F:AAATGCCGATGA(配列番号10)とプライマーRef4-R:TAATTGTGCGCT(配列番号11)を用い、以下のPCRサイクル条件により、DNA塩基長600bpのref4を増幅する。
具体的な実験は以下のように行った。
PCR反応液組成として、Tris-HCl 10mM、KCl 50mM、MgCl2 1.5mM、dNTP 200μM、プライマー 各120nM、fd(M13)ファージDNA 3.6pM、Taqポリメラーゼ0.03U/μlを調製する。
PCRサイクル条件として、a前熱変性(95℃,5分)、b熱変性(94℃,30秒)、cアニーリング(67.5℃,30秒)、d鎖伸長(74℃,30秒)、eポスト鎖伸長(74℃,5分)のb〜dを25回繰り返す。
100V (100mA)
泳動時間 10分
4%ゲル、8M尿素
1xTBE バッファー溶液
温度 20〜60℃
内部標準用DNAの調製方法(2)
鋳型DNA pBR322DNAを用いたレファレンス5(ref5(塩基配列:配列番号4))、レファレンス6(ref6(塩基配列:配列番号5))の調製法
プライマーRef5F:AGTGGTCCTGCAACTTTATC(配列番号12)とプライマーRef5R:AACATGGGGGATCATGTAAC(配列番号13)を用いてDNA塩基長200bpを、プライマーRef6F:GCCGGCATCACCGGCGCCACAGGTGCGGTTG(配列番号14)とプライマーRef6R:TAGCGAGGTGCCGCCGGCTTCCATTCAGGTC(配列番号15)を用いて900bpの以下の配列を一括増幅した。
PCR反応液組成として、Tris-HCl 10mM、KCl 50mM、MgCl2 1.5mM、dNTP 200μM、プライマー 各120nM、pBR322 DNA 3.6pM、Taqポリメラーゼ0.03U/μlを調製する。
PCRサイクル条件として、a前熱変性(95℃,2分)、b熱変性(94℃,15秒)、cアニーリング(55℃,30秒)、d鎖伸長(72℃,30秒)、eポスト鎖伸長(72℃,30秒)のb〜dを25回繰り返す。
100V
泳動時間 8分
6%(19:1)アクリルアミドゲル、6.5M尿素
1xTBE バッファー溶液
温度 15〜55℃
ダブル内部標準試料とシングル内部標準試料の座標補正における安定性の比較テスト
(テストの目的)
TGGEにおけるDNA断片の変性過程は、泳動毎で第一変性(特徴)点に安定性あり、第二変性(特徴)点は不安定であることが経験的にわかっていた。しかし従来のシングル内部標準試料を用いた座標補正における2点の特徴点の取り方は、安定な第一特徴点と不安定な第二特徴点をとっていた。そのため泳動毎の座標補正の不安定性が問題であった。
今回完成したダブル内部標準試料を使用することで、従来型のシングル内部標準試料に比べ、どの程度安定性が改善されたかを定量的に調べることを目的とした。
テストの方法は、実際に適当なランダムPCR産物を内部標準試料と共にTGGEを行う。そのときに使用した内部標準試料で規格化によるPaSS計算を行う際、ランダムPCR産物の特徴点の選択はあらかじめ同一の特徴点群を選ぶように決めておく。選択すべき特徴点群が決まったら、PaSS計算用ソフトを用いて計算を実行する。同一のランダムPCR産物で数回TGGEを行い、すべての組み合わせでPaSS値のバラツキ度をみていく。この一連の操作を従来の1種類のみの内部標準試料と今回開発した2種類の内部標準試料について行い、PaSSの平均値と標準偏差で安定性の比較を行う。
標準偏差 0.003438
標準偏差 0.007727
ダブル内部標準試料とシングル内部標準試料の標準偏差を比較すると、ダブル内部標準試料はシングル内部標準試料の半分以下の値を示し、泳動毎のデータ処理におけるバラツキが減少して、データの精度が上昇したことが明らかになった。
(テスト方法)
実施例3と同様にして、同一ランダムPCR産物に対して、ダブル内部標準試料(ref3、ref4混合)とシングル内部標準試料(ref5)それぞれ用いてTGGEを行った。泳動後、解析ソフトを使用してランダムPCR産物の明瞭な特徴点(一定)を打点し、座標補正をダブル内部標準試料についてはref3、ref4のそれぞれの第一特徴点を対角形にとり、シングル内部標準試料についてはref5の第一特徴点と第二特徴点を対角形にとった。
標準偏差 0.005581
標準偏差 0.02099
まずダブル内部標準試料とシングル内部標準試料の平均値を比較すると、前実施例同様ダブルのほうが大きく、同一サンプルを使用したときの一致度が高い。一方標準偏差を比較すると、ダブル内部標準試料はシングル内部標準試料の約1/4の値を示し、泳動毎のデータ処理におけるバラツキが減少して、データの精度が上昇したことが明らかになった。
Claims (15)
- (1)被検体生物のゲノムを鋳型として調製した2本鎖DNAを温度勾配ゲル電気泳動(TGGE)または変性剤濃度勾配ゲル電気泳動(DGGE)に付し、
(2)得られた前記2本鎖DNAの電気泳動パターンから、前記2本鎖DNAの特徴点を抽出し、
(3)抽出された特徴点に基づいて被検体生物の同定を行う方法であって、
(4)前記2本鎖DNAのゲル電気泳動を、前記2本鎖DNAに添加した、配列表に示す配列番号2の配列を有するDNA及び配列番号3の配列を有するDNAの組み合わせ、または配列表に示す配列番号4の配列を有するDNA及び配列番号5の配列を有するDNAの組み合わせである2種類の内部標準DNAとともに行い、
(5)前記2種類の内部標準DNAの電気泳動パターンから各内部標準DNAの融解開始点を抽出し、これらの融解開始点を基準点として、前記特徴点を規格化し、かつ
(6)規格化した特徴点に基づいて被検体生物の同定を行う
ことを特徴とする前記方法。 - (1)前記2本鎖DNAの調製は、ランダムPCRにより行われ、1種又は2種以上の2本鎖DNAが調製される、請求項1に記載の方法。
- ランダムPCRが、熱変性、アニーリング及び鎖伸長を繰り返し行うPCRであって、アニーリングを25℃〜35℃で1〜2分で行い、かつ鎖伸長を42℃〜47℃で1〜2分で行う請求項2に記載の方法。
- 前記2本鎖DNAの特徴点が、各2本鎖DNAの融解開始点である請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- (5)で得られた規格化した特徴点群からPaSS及び/又はゲノム準距離を求め、得られたPaSS及び/又はゲノム準距離に基づいて、被検体生物の同定を行う請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 生物の同定が、生物の種同定又は類縁性同定である請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 被検体生物が微生物である請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 配列表に示す配列番号2の配列を有するDNA及び配列番号3の配列を有するDNAの組み合わせ、または配列表に示す配列番号4の配列を有するDNA及び配列番号5の配列を有するDNAの組み合わせを含む、請求項1に記載の被検体生物の同定方法に用いるための内部標準用DNA組成物。
- 配列表に示す配列番号4の配列を有するDNA及び配列番号5の配列を有するDNAを含む、請求項1に記載の被検体生物同定方法に用いるための内部標準用DNA組成物の製造方法であって、
pBR322DNAを鋳型DNAとし、配列番号4の配列を有するDNA増幅用のプライマーセット及び配列番号5の配列を有するDNA増幅用のプライマーセットを用いてPCR反応を行うことを特徴とする方法。 - 配列番号4の配列を有するDNA増幅用のプライマーセットが、配列番号12及び配列番号13の配列を有するDNAからなり、配列番号5の配列を有するDNA増幅用のプライマーセットが、配列番号14及び配列番号15の配列を有するDNAからなる請求項9に記載の方法。
- PCRサイクル条件として、
a前熱変性(95℃,2分)、
b熱変性(94℃,15秒)、
cアニーリング(55℃,30秒)、
d鎖伸長(72℃,30秒)、
eポスト鎖伸長(72℃,30秒)
を用い、かつb〜dを25回繰り返す請求項9または10に記載の方法。 - 配列表に示す配列番号2の配列を有するDNAおよび配列番号3の配列を有するDNAを含む、請求項1に記載の被検体生物同定方法に用いるための内部標準DNA組成物の製造方法であって、fd(M13)ファージDNAを鋳型DNAとし、配列番号2の配列を有するDNA増幅用のプライマーセット及び配列番号3の配列を有するDNA増幅用プライマーセットを用いてPCR反応を行うことを特徴とする方法。
- 配列番号2の配列を有するDNA増幅用のプライマーセットが、配列番号8及び配列番号9の配列を有するDNAからなり、配列番号3の配列を有するDNA増幅用のプライマーセットが、配列番号10及び配列番号11の配列を有するDNAからなる請求項12に記載の方法。
- PCRサイクル条件として、
a前熱変性(94℃,5分)、
b熱変性(94℃,30秒)
cアニーリング(64℃〜65℃,30秒)
d鎖伸長(74℃,30秒)
eポスト鎖伸長(74℃,5分)
を用い、かつb〜dを30回繰り返す請求項12または13に記載の方法。 - 請求項8に記載の内部標準用DNA組成物を含む、請求項1に記載の被検体生物同定方法に用いるための被検体生物同定用キット。
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