JP5197661B2 - Probe carrier for nucleic acid detection - Google Patents

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本発明は、検出対象となる核酸を検出する為の複数のプローブから構成されるプローブセット固定された核酸検出用のプローブ担体及びそれを用いた検出方法に関する。 The present invention relates to a detecting method using a probe carrier for nucleic acid detection probe set composed is fixed a plurality of probes for detecting a nucleic acid to be detected and the same.

ヒトゲノム計画に代表されるように各種の生物の遺伝子が解明され、生命活動のメカニズム、病気、体質等と遺伝子との関連が次々と調べられている。そして、遺伝子の有無やその存在量(発現量)を知ることで、例えば病気などのより詳細な特徴やタイピング、あるいは効果的な治療方法の選択などが可能となることがわかってきた。   As represented by the Human Genome Project, genes of various organisms have been elucidated, and the relationship between genes of life activity mechanisms, diseases, constitutions, and the like has been investigated one after another. It has been found that knowing the presence or absence of a gene and its abundance (expression level) makes it possible to select, for example, more detailed features such as illness, typing, or effective treatment methods.

検体に含まれている特定の遺伝子の有無やその存在量を調べる方法は、昔から多くの方法が考案されているが、その中でも応用範囲が広く検出対象によらず適用可能な方法として、検出対象とする遺伝子あるいは核酸の特徴的な部分配列を選び、その部分配列の有無あるいは存在量を調べる方法が広く用いられている。具体的には選び出された部分配列の相補鎖に相当する核酸配列(プローブ)を用意し、検体とプローブとがハイブリダイゼーションすることを何らかの手段で検出することにより、検体中の核酸配列の有無を調べる方法である。   Many methods have been devised since the past to determine the presence or abundance of a specific gene contained in a specimen, but among these methods, detection is possible because it has a wide range of applications and can be applied regardless of the detection target. A method is widely used in which a characteristic partial sequence of a target gene or nucleic acid is selected and the presence or abundance of the partial sequence is examined. Specifically, a nucleic acid sequence (probe) corresponding to the complementary strand of the selected partial sequence is prepared, and the presence of the nucleic acid sequence in the sample is detected by detecting the hybridization between the sample and the probe by some means. It is a method to check.

ハイブリダイゼーションを利用した特定の核酸の検出方法は、固相、液相を問わず用いることが可能である。例えば液相中で行う場合には、二本鎖形成時に分光特性が変化する標識物質を結合させたプローブ溶液を準備し、これを検体に添加し、その分光特性の変化を測定することで検体中の特定核酸の有無を調べる方法がその一例である。   A method for detecting a specific nucleic acid using hybridization can be used regardless of a solid phase or a liquid phase. For example, when performed in the liquid phase, prepare a probe solution to which a labeling substance that changes in spectral characteristics during double strand formation is bound, add it to the specimen, and measure the change in the spectral characteristics. One example is a method for examining the presence or absence of a specific nucleic acid therein.

固相上でハイブリダイゼーションを行う場合には、プローブを固相上に固定または吸着させておき、その固相上に何らかの検出可能な標識物質により標識した検体を添加し、固相上からの標識物質の信号を測定することにより検出する方法が代表的である。中でもプローブをガラスや金属などの平面基板上に固定したチップ、あるいは微少粒子表面へ固定したビーズ等は代表的な固相ハイブリダイゼーションの形態である。固相上のハイブリダイゼーションが好まれる理由は、B/F分離が容易であること、検出領域を物理的に微小化でき高感度化が期待できること、複数種のプローブを物理的に隔離することにより同時多項目の検出が可能であること、固相ゆえにその取り扱いや応用が容易に出来るからである。   When hybridization is performed on a solid phase, the probe is fixed or adsorbed on the solid phase, a sample labeled with some detectable labeling substance is added to the solid phase, and the label from the solid phase is added. A typical method is detection by measuring a signal of a substance. Among them, a chip in which a probe is fixed on a flat substrate such as glass or metal, or a bead fixed on the surface of a minute particle is a typical form of solid-phase hybridization. The reason why hybridization on a solid phase is preferred is that B / F separation is easy, the detection area can be physically miniaturized and high sensitivity can be expected, and multiple types of probes are physically isolated. This is because simultaneous detection of multiple items is possible and the handling and application can be facilitated because of the solid phase.

固相ハイブリダイゼーションの長所のうち、同時多項目の検出が出来るという特徴は、様々な検出方式を可能にしている。例えば、部分的に同じ配列を有するファミリー遺伝子の検出を行う場合、ファミリー遺伝子間で共通の配列を有する領域に1つのプローブを設定し、反対にファミリー遺伝子間で異なる配列を有する固有の領域にそれぞれ1つのプローブを設定すれば、複数の検体間で遺伝子発現量の比較や、どのタイプのファミリー遺伝子が発現しているのかを正確に識別することが可能となる。また、感染症の起炎菌の判別を行う場合、一般的には菌の遺伝子のうち16SリボソーマルRNAをコードする配列部分を検出し、その検出された配列により菌種の判別を行うことが多いが、その場合、菌種、株、属のレベルに応じて特異的な配列あるいは共通の配列を選び出すことにより、目的とするレベルの判別を行うことが可能となる。例えば、同じ菌種内では共通し他の菌種とは異なる領域からプローブを設定し、それと同時に、同じ菌種内で株によって異なる領域からプローブを設定すれば、これら複数のプローブにより菌種と株の判別が同時に出来ること
になる。
Among the advantages of solid-phase hybridization, the feature that multiple items can be detected simultaneously enables various detection methods. For example, when detecting a family gene having the same sequence partially, one probe is set in a region having a common sequence between family genes, and conversely, in a unique region having a sequence different between family genes. If one probe is set, it becomes possible to compare gene expression levels among a plurality of specimens and accurately identify which type of family gene is expressed. Further, when distinguishing infectious disease-causing fungi, generally, a sequence portion encoding 16S ribosomal RNA is detected from the genes of the fungus, and the bacterial species is often discriminated based on the detected sequence. In this case, however, it is possible to discriminate the target level by selecting a specific sequence or a common sequence according to the bacterial species, strain, and genus levels. For example, if a probe is set from a region that is common within the same bacterial species and different from the other bacterial species, and at the same time, a probe is set from a different region depending on the strain within the same bacterial species, the bacterial species is identified by these multiple probes. The stock can be discriminated at the same time.

同一の検出対象核酸に対して、複数のプローブを設定しているDNAアレイとしては、たとえば米国アフィメトリックス社のGeneChipがある。アフィメトリックス社製のDNAアレイを用いた検出方法では、平面基板上に合成されたオリゴDNAに対し、標識された核酸を作用させ、そのハイブリダイゼーションを蛍光検出により測定することで、検体中に含まれる特定の核酸の有無や量を検出している(特許文献1参照)。そして同一の検出対象核酸に対して、約10から20種のプローブを設定し、それらのプローブから得られる信号を総合的に判定し、遺伝子の発現量を測定している。   An example of a DNA array in which a plurality of probes are set for the same nucleic acid to be detected is GeneChip of Affymetrix, USA. In the detection method using DNA arrays manufactured by Affymetrix, labeled nucleic acid is allowed to act on oligo DNA synthesized on a flat substrate, and its hybridization is measured by fluorescence detection, so that it is included in the sample. The presence or amount of a specific nucleic acid to be detected is detected (see Patent Document 1). Then, about 10 to 20 types of probes are set for the same nucleic acid to be detected, the signals obtained from these probes are comprehensively determined, and the expression level of the gene is measured.

一方、液相、固相を問わず、プローブ核酸を用いて、ハイブリダイゼーションによる検出対象核酸の検出方法は様々な改良が重ねられ、以前に比べて大幅に感度は上昇した。しかし、検出対象核酸を直接ハイブリダイゼーションにより検出するためには、非常に大量の検体量を必要とし非現実的である場合が多く、一般的に得られる検体量では感度的には不充分である。また、一般的には蛍光物質等により検出対象核酸を標識する必要があるため、多くの場合、検出対象核酸をPCR法やRNAポリメレース反応により増幅して標識し、用意したプローブ核酸とハイブリダイゼーションすることが行なわれている。   On the other hand, regardless of the liquid phase or the solid phase, various improvements have been made in the method of detecting a nucleic acid to be detected by hybridization using a probe nucleic acid, and the sensitivity has greatly increased compared to the previous method. However, in order to detect a nucleic acid to be detected by direct hybridization, a very large amount of sample is required and often unrealistic, and the sample amount obtained in general is insufficient in sensitivity. . In general, it is necessary to label the nucleic acid to be detected with a fluorescent substance or the like. In many cases, the nucleic acid to be detected is amplified and labeled by a PCR method or RNA polymerase reaction, and then hybridized with the prepared probe nucleic acid. Has been done.

これら増幅された検出対象核酸とプローブ核酸とはハイブリッド体を形成する。プローブは一般的に人工的に化学合成された核酸であるため、その塩基長は約15merから80merであることが多い。また、PCR法等によって増幅された検出対象核酸は100mer以上であることが一般的である。したがって、プローブと検出対象核酸とで形成されるハイブリッド体は、プローブ結合領域が二本鎖構造をとり、その少なくとも一方の側に検出対象核酸の一本鎖部分が張り出した構造をしている。   These amplified nucleic acids to be detected and probe nucleic acids form a hybrid. Since probes are generally artificially chemically synthesized nucleic acids, their base length is often about 15 mer to 80 mer. In addition, the nucleic acid to be detected amplified by the PCR method or the like is generally 100 mer or more. Therefore, the hybrid formed by the probe and the nucleic acid to be detected has a structure in which the probe binding region has a double-stranded structure and a single-stranded portion of the nucleic acid to be detected protrudes on at least one side thereof.

米国特許第6410229号明細書US Pat. No. 6,410,229

先に例示した、ファミリー遺伝子の検出や菌種の判別などの場合、標的一本鎖核酸の異なる複数の領域を検出する複数の異なるプローブの設定が有効であるが、たとえばTm値やGC%だけに着目して同レベルの結合力の複数の異なるプローブを設定をすると、各プローブの固定領域に形成されたハイブリッド体の安定性に大きなバラツキが生じる場合があり、そのような場合は同量の検体量があるにもかかわらず、各プローブ固定領域間で蛍光輝度値が大きく異なるという問題が生じる。DNAマイクロアレイなどの測定においては、その測定に際しては蛍光輝度を精細に測定できるスキャナーが使用されるが、ほとんどがマイクロアレイ全面を一括してスキャンする方式を取っており、プローブによって検出感度を変えるといった調整は出来ないのが一般的である。   In the case of family gene detection and bacterial species discrimination as exemplified above, it is effective to set multiple different probes that detect multiple different regions of the target single-stranded nucleic acid, but only for example Tm value or GC% If a plurality of different probes having the same level of binding force are set with a focus on the above, there may be a large variation in the stability of the hybrid formed in the fixed region of each probe. In spite of the amount of the specimen, there is a problem that the fluorescence luminance value varies greatly between the probe fixing regions. In the measurement of DNA microarrays, a scanner that can measure the fluorescence brightness precisely is used for the measurement, but most of them use a method that scans the entire surface of the microarray at once, and adjusts the detection sensitivity by changing the probe. In general it is not possible.

従って、同一の検出対象核酸における異なる領域を検出できるプローブセットにおいても、異なるプローブの固定領域に形成される各ハイブリッド体の安定性にバラツキが少なく、各ハイブリッド体で同じレベルの検出感度が得られるプローブセットの提供が望まれていた。   Accordingly, even in a probe set that can detect different regions in the same nucleic acid to be detected, there is little variation in the stability of each hybrid formed in the fixed region of different probes, and the same level of detection sensitivity can be obtained in each hybrid. It has been desired to provide a probe set.

従って、本発明の目的は、プローブと検出対象となる一本鎖核酸とのハイブリッド体の安定性に起因する検出値のバラツキを排除した高感度でのプローブによる一本鎖核酸の検出を可能とするプローブセット用いて形成されたプローブ担体を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to enable detection of single-stranded nucleic acid by a probe with high sensitivity that eliminates variations in detection values caused by the stability of the hybrid of the probe and single-stranded nucleic acid to be detected. to provide a probe carrier which is formed by using a probe set that.

上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、検出対象核酸とプローブとのハイブリッド体の安定性を考慮したプローブ設計を行い、同じレベルのハイブリッド体安定性を有するプローブから構成されるプローブセットを供給することで、上記、複数のプローブ間での不均一性を解消できることを見出した。   As a result of intensive research to solve the above problems, probe design that considers the stability of the hybrid of the nucleic acid to be detected and the probe is performed, and a probe set composed of probes having the same level of hybrid stability is obtained. It has been found that the above-described non-uniformity among a plurality of probes can be eliminated by supplying.

本発明のプローブ担体は、
検出対象となる一本鎖核酸の増幅産物、およびその相補的な配列を有する一本鎖核酸の増幅産物の検出のためのプローブセットが、各プローブごとに固相上の識別可能な異なる領域に固定されているプローブ担体であって、
該プローブセットは検出対象となる各一本鎖核酸のそれぞれ少なくとも1つの異なる領域を検出するためのプローブを有しており、
前記検出対象となる各一本鎖と前記各プローブとがハイブリッド体を形成したときに、ハイブリッド体がそれぞれ有する一本鎖部分のうち検出対象鎖の5'末端を含む部分の塩基数をそれぞれL1、3'末端を含む部分の塩基数をそれぞれL2と表わすと、
各ハイブリッド体がそれぞれ
L2≧L1
の関係を満たすように各プローブが構成されていることを特徴とする
The probe carrier of the present invention comprises
Probe sets for detection of amplification products of single-stranded nucleic acids to be detected and single-stranded nucleic acid amplification products having complementary sequences thereof are provided in different regions on the solid phase that can be distinguished for each probe. A fixed probe carrier ,
The probe set has probes for detecting at least one different region of each single-stranded nucleic acid to be detected,
When each single strand to be detected and each probe form a hybrid, the number of bases of the portion including the 5 ′ end of the detection target strand among the single-stranded portions each of the hybrid has respectively L1 When the number of bases in the portion including the 3 ′ end is represented as L2,
Each hybrid body
L2 ≧ L1
Each probe is configured to satisfy the above relationship .

また、本発明にかかる核酸の検出方法の一態様は、上記構成のプローブ担体に、検出対象となる一本鎖核酸及びその相補鎖を反応させて、該プローブ担体に固定されたプローブの上に形成された二本鎖のハイブリッド体を検出する工程を有する核酸の検出方法である。
更に、本発明にかかる核酸の検出方法の他の態様は、上記構成のプローブ担体を用いて標的一本鎖核酸を検出する検出方法であって、前記標的一本鎖核酸とその相補的な配列を有する相補一本鎖核酸とを含む試料を前記プローブ担体と反応させることを特徴とする検出方法である
In addition, according to one aspect of the method for detecting a nucleic acid according to the present invention, a probe carrier configured as described above is reacted with a single-stranded nucleic acid to be detected and its complementary strand, and the probe is immobilized on the probe carrier. It is a nucleic acid detection method comprising a step of detecting a formed double-stranded hybrid .
Furthermore, another aspect of the method for detecting a nucleic acid according to the present invention is a detection method for detecting a target single-stranded nucleic acid using the probe carrier having the above-described configuration, wherein the target single-stranded nucleic acid and its complementary sequence are detected. A detection method comprising reacting a sample containing a complementary single-stranded nucleic acid having a probe carrier with the probe carrier .

本発明により、検出対象核酸及びその相補鎖に対してそれぞれ1つ以上設定されたプローブセットにより、同じレベルのハイブリッド体安定性を有するプローブセットをも得ることができる。また、これらプローブセットが結合したプローブ担体も得ることができる。これにより、ハイブリッド体の安定性によらず必要とされる任意のプローブ設定が可能となる。 According to the present invention, a probe set having the same level of hybrid stability can be obtained by using one or more probe sets for the nucleic acid to be detected and its complementary strand. A probe carrier to which these probe sets are bound can also be obtained. As a result, any probe setting required regardless of the stability of the hybrid body is possible.

検出対象核酸に対しプローブを設定したときのL1,L2、Pを示す図である。It is a figure which shows L1, L2, and P when a probe is set with respect to the detection target nucleic acid. 検出対象核酸に対し塩基長の異なる2種のプローブを設定したときの図である。It is a figure when two types of probes from which a base length differs are set with respect to the detection target nucleic acid. 検出対象核酸およびその相補鎖に対し2種のプローブを設定したときの図である。It is a figure when two types of probes are set to the nucleic acid to be detected and its complementary strand.

部分的二本鎖構造を有するハイブリッド体に関しては、その安定性に関して研究がなされており、本願出願人は、この安定性に着目した発明を特願2003−324647号として出願している。それらの研究によれば、ハイブリッド体の二本鎖構造部の両側に存在する検出対象核酸からなる一本鎖部分のうち、5’側と3’側の塩基長の比率により安定性が異なることが明記されている。さらに詳しくは、2つの一本鎖部分のうち検出対象鎖の5’末端を含む部分の塩基数をL1、3’末端を含む部分の塩基数をL2と表わしたときに、
L2≧L1
の関係を有する場合にハイブリッド体が安定することが明記されている。さらには、その相対比であるL2/L1の大きさが大きいほど、よりハイブリッド体が安定することがわかっている。
Research has been conducted on the stability of hybrids having a partial double-stranded structure, and the applicant of the present application has applied for an invention focusing on this stability as Japanese Patent Application No. 2003-324647. According to those studies, the stability differs depending on the ratio of the base lengths of the 5 ′ side and the 3 ′ side of the single-stranded portion consisting of the nucleic acid to be detected present on both sides of the double-stranded structure part of the hybrid. Is clearly stated. More specifically, when the number of bases of the portion containing the 5 ′ end of the target strand of the two single-stranded portions is represented by L1, the number of bases of the portion containing the 3 ′ end is represented by L2,
L2 ≧ L1
It is specified that the hybrid is stable when it has the following relationship. Furthermore, it is known that the greater the magnitude of the relative ratio L2 / L1, the more stable the hybrid body.

このハイブリッド体の安定性に関する知見は、同一検出対象核酸に対して複数のプローブを設定し各プローブのTm値を同一にしたとしても、固相ハイブリダイゼーションなどで得られる蛍光輝度値がプローブにより異なることを示している。   The knowledge about the stability of this hybrid is that even if multiple probes are set for the same nucleic acid to be detected and the Tm value of each probe is the same, the fluorescence intensity value obtained by solid-phase hybridization differs depending on the probe. It is shown that.

プローブの検出対象核酸に対する結合力プローブ設計のファクターの一つである。2本鎖核酸を互いに結合して形成している相補鎖、例えばプローブ配列と検出対象の相補鎖から形成される二本鎖の結合力を示す尺度としては、これが解離し一本鎖状態になる温度、すなわちTm値が一般に用いられる。Tm値は、実際にプローブ配列とその相補鎖を用意し、サンプル核酸とプローブとをハイブリダイゼーションさせるときと同じ環境下で、実際に測定することで得ることができる。また、プローブのTm値は計算により算出することも可能である。Tm値の計算方法は、ハイブリダイゼーションにおける塩濃度等をパラメーターにして各種の計算方法が考案されている。一般的に良く用いられる計算方法としては、最近接塩基対法などを用いることができ、これにより計算されたTm値をもとに配列を設定したプローブセットを設定することができる。また、その他の計算手法としてWallace(ワーレス)法も用いることができ、これにより計算されたTm値をもとに配列を設定したプローブセットを設定することができる。さらには、GC%法も用いることができ、これにより計算されたTm値をもとに配列を設定したプローブセットを設定することができる。 The binding force of the probe to the nucleic acid to be detected is one of the factors of probe design. As a measure of the binding strength of a complementary strand formed by binding double-stranded nucleic acids to each other, for example, a double strand formed from a probe sequence and a complementary strand to be detected, this dissociates into a single-stranded state Temperature, or Tm value, is generally used. The Tm value can be obtained by actually preparing a probe sequence and its complementary strand and actually measuring it in the same environment as when the sample nucleic acid and the probe are hybridized. The Tm value of the probe can also be calculated. Various calculation methods have been devised for calculating the Tm value using the salt concentration in hybridization as a parameter. As a calculation method that is generally used frequently, a nearest neighbor base pair method or the like can be used, and a probe set in which a sequence is set based on the Tm value calculated thereby can be set. As another calculation method, a Wallace (Wallace) method can also be used, and a probe set in which an array is set based on the calculated Tm value can be set. Furthermore, the GC% method can also be used, and a probe set in which the sequence is set based on the calculated Tm value can be set.

プローブの結合力を最適にするためのTm値の調整方法としては、プローブの塩基長を変更する方法や、GC%を変更する方法もあり、それによって結合力を調整したプローブから構成されたプローブセットを設定することができる。   As a method of adjusting the Tm value for optimizing the binding force of the probe, there are a method of changing the base length of the probe and a method of changing the GC%, and a probe constituted by a probe whose binding force is adjusted thereby. Set can be set.

本発明では、各プローブの結合力を、各プローブの検出位置の検出対象核酸の5’末端からの塩基数に応じて設定して、詳しくは、5’末端からのプローブの検出位置までの塩基数の大きさに応じて調整し、プローブの設計を行う。   In the present invention, the binding force of each probe is set according to the number of bases from the 5 ′ end of the nucleic acid to be detected at the detection position of each probe, and more specifically, the base from the 5 ′ end to the detection position of the probe. Adjust the probe according to the size of the number.

核酸を検出対象としたプローブとしては、合成の容易性からDNAを用いることが一般的であるが、近年注目されているPNA(peptidenucleic acids)なども用いることができ、DNAと同様に、結合力を適切に設定することで、本発明のプローブセットを構成することが可能である。また必要であれば、DNA、PNAが混在したプローブセットとすることも可能である。   As a probe for detecting nucleic acid, DNA is generally used because of its ease of synthesis, but PNA (peptide nucleic acids) that have been attracting attention in recent years can also be used. It is possible to configure the probe set of the present invention by appropriately setting. If necessary, a probe set in which DNA and PNA are mixed may be used.

プローブセット及びプローブ担体についてさらに詳しく説明する。
(第1のプローブセットについて)
第1のプローブセットは、検出対象核酸の配列において、複数箇所のプローブが望まれる場合に特に有効である。検出対象核酸とプローブから構成される、部分的に二本鎖構造を有するハイブリッド体は、二本鎖構造部の両側に一本鎖部分が存在する。このうち検出対象核酸の5’末端側に存在する部分をA鎖、反対に3’末端側に存在する部分をB鎖としたときに、A鎖とB鎖の長さの比に応じて、そのハイブリッド体の安定性は大きく異なる。A鎖の塩基数をL1、B鎖の塩基数をL2としたときに、
L2≧L1
の関係を満たすときにハイブリッド体は安定し、また、その安定性はL2/L1の値が大きいほど高まることが知られている。検出対象核酸において各プローブが結合する領域の位置を、検出対象核酸の5’末端からの塩基数Pで表したとき、Pの値が小さくなれば、すなわちL2/L1が大きくなれば、そのハイブリッド体の安定性は高まり、客観的にプローブの結合力は高くなる。
The probe set and probe carrier will be described in more detail.
(About the first probe set)
The first probe set is particularly effective when a plurality of probes are desired in the sequence of the nucleic acid to be detected. A hybrid body having a partially double-stranded structure composed of a nucleic acid to be detected and a probe has single-stranded portions on both sides of the double-stranded structure portion. Of these, when the portion present on the 5 ′ end side of the nucleic acid to be detected is the A chain, and the portion present on the 3 ′ end side is the B chain, depending on the ratio of the length of the A chain to the B chain, The stability of the hybrid is very different. When the number of bases of the A chain is L1, and the number of bases of the B chain is L2,
L2 ≧ L1
It is known that the hybrid body is stable when the relationship is satisfied, and that the stability increases as the value of L2 / L1 increases. When the position of the region to which each probe binds in the detection target nucleic acid is expressed by the number of bases P from the 5 ′ end of the detection target nucleic acid, if the value of P decreases, that is, if L2 / L1 increases, the hybrid The stability of the body increases and the binding force of the probe increases objectively.

従って検出対象核酸に対して複数のプローブを設定する場合において、Pの大きさに応じてプローブの結合力を調整したプローブセットを供給することで、それらのハイブリッド体の安定性を同じレベルとすることができる。参考として、L1とL2およびPの関係を図1に簡単に示す。   Therefore, when setting a plurality of probes for the nucleic acid to be detected, supplying a probe set in which the binding force of the probe is adjusted according to the size of P makes the stability of the hybrids the same level. be able to. As a reference, the relationship between L1, L2, and P is simply shown in FIG.

プローブセットを構成するプローブがD N Aである場合、その結合力を評価、表記する方法として最も一般的な方法は、二本鎖から一本鎖に解離する温度であるTm値である。Tm値の求め方は、前述のようにプローブとその相補鎖を用意し、定法に従って吸収測定をすることにより直接測定することができる。測定する際には、なるべく実際のハイブリダイゼーション条件、すなわちプローブセットと検出対象核酸を含むサンプル核酸をハイブリダイゼーションする条件下に置くことが望ましい。同じ条件下での測定が困難な場合には、必ずしもこの限りではなく、近似の条件下で測定を行えばよい。   When the probe constituting the probe set is DNA, the most common method for evaluating and expressing the binding force is the Tm value, which is the temperature at which the double strand is dissociated into a single strand. The Tm value can be determined directly by preparing a probe and its complementary strand as described above and measuring the absorption according to a conventional method. When measuring, it is desirable to put it under actual hybridization conditions as much as possible, that is, conditions for hybridization between the probe set and the sample nucleic acid containing the nucleic acid to be detected. When measurement under the same conditions is difficult, this is not necessarily the case, and the measurement may be performed under approximate conditions.

また、Tm値を実測しない場合には、計算により求めることも可能である。Tm値の計算手法としては、様々な手法が考案されており、どの手法も特に制限無く用いることが可能だが、なかでも最近接塩基対法、Wallace法、GC%法などは特に本発明に含まれるプローブに好適に用いられる。 If the Tm value is not actually measured, it can also be obtained by calculation. Various methods for calculating the Tm value have been devised, and any method can be used without any particular limitation, but the closest base pair method, the Wallace method, the GC% method, etc. are particularly included in the present invention. It is suitably used for probes.

なお、最近接塩基対法に関しては、Breslauer K.J.,Frank R.,Blocker H.,Markey L.A.(1986)Predicting DNA duplex stability from the basese quence-Proc.Natl.Acad.Sci.USA 83,3746-3750、Freier S.M.,Kierzek R.,Jaeger J.A.,Sugimoto N.,Caruthers M.H.,Nielson T.,Turner D.H.(1986)Improved free-energy parameters for predictions of RNA duplex stabilit.-Proc.Natl.Acad.Sci.USA 83,9373-9377、Schildkraut C.,Lifson S.(1965)Dependence of the melting temperature of DNA on salt concentration-Biopolymers 3,195-208などを参照し、Wallace法に関しては、Wallace,R.B.;Shaffer,J.;Murphy.F.;Bonner,J.;Hirose,T.;Itakura,K.;(1979)Nucelic AcidRes.6,3543などを参照し、GC%法に関しては、Dependence of the Melting Temperature of DNA on Salt Concentration、Schildkraut C.,Lifson S.(1965)BIOPOLYMERS 3.195-208、Optimization of the annealing temperature for DNA amplification in vitro、W.Rychlik、Nucl.AcidsRes.(1990)18(21)6409-6412などを参照する。   As for the closest base pairing method, Breslauer KJ, Frank R., Blocker H., Markey LA (1986) Predicting DNA duplex stability from the base sequence quence-Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83, 3746-3750, Freier SM, Kierzek R., Jaeger JA, Sugimoto N., Caruthers MH, Nielson T., Turner DH (1986) Improved free-energy parameters for predictions of RNA duplex stabilit.-Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83, 9373-9377, Schildkraut C., Lifson S. (1965) Dependence of the melting temperature of DNA on salt concentration-Biopolymers 3,195-208, etc., for the Wallace method, Wallace, RB; Shaffer, J .; Murphy. F.; Bonner, J .; Hirose, T .; Itakura, K .; (1979) Nucelic Acid Res. 6,3543, etc., and the GC% method, Dependence of the Melting Temperature of DNA on Salt Concentration, Schildkraut C., Lifson S. (1965) BIOPOLYMERS 3.195-208, Optimization of the annealing temperature for DNA amplification in vitro, W. Rychlik, Nucl. Acids Res. (1990) 18 (21) 6409-6412, and the like.

プローブセットを構成するプローブのTm値が所望の値にならなかった場合には、プローブごとに配列等の設計を変更し、Tm値を調整することが必要になるが、その調製方法としては、プローブの塩基長を変更する方法や、GC%を変更する方法があり、それ以外にも配列認識における特異性を大幅に低下させない範囲で、なんらかの化学的な修飾を加える方法も利用できる。   When the Tm value of the probe constituting the probe set does not reach the desired value, it is necessary to change the design of the sequence and the like for each probe and adjust the Tm value. There are a method for changing the base length of the probe and a method for changing the GC%. In addition, a method for adding some chemical modification can be used as long as the specificity in sequence recognition is not significantly reduced.

プローブとしてはDNAが一般的に用いられるが、PNAもDNAと同様の機能があることが知られており、DNAのプローブと同様にTm値を調整し、プローブとして使用することが可能である。   Although DNA is generally used as a probe, PNA is known to have the same function as DNA, and can be used as a probe by adjusting the Tm value in the same manner as a DNA probe.

本発明により検出対象核酸に対し複数のプローブを設定した例を図2に示す。図1に示されるプローブセットは、5’側に設定したプローブAが25bpであるのに対し、3’側に設定したプローブBは、結合力を上げるため、60bpのプローブとしている。   An example in which a plurality of probes are set for the nucleic acid to be detected according to the present invention is shown in FIG. In the probe set shown in FIG. 1, the probe A set on the 5 'side is 25 bp, while the probe B set on the 3' side is a 60 bp probe in order to increase the binding force.

(第2のプローブセットについて)
第2のプローブセットは、本発明にかかるプローブセットであり、検出対象となる一本鎖核酸、および相補的な配列を有する相補鎖のそれぞれ少なくとも1つの異なる領域を検出するためのプローブを有することを特徴とするプローブセットである。
(About the second probe set)
The second probe set is a probe set according to the present invention , and has a probe for detecting at least one different region of each of a single-stranded nucleic acid to be detected and a complementary strand having a complementary sequence. Is a probe set characterized by

検出を必要とする配列領域が、検出対象核酸の3 ’ 末端側に存在する場合、すなわちL2/L1の値が小さい場合、プローブと検出対象核酸が形成するハイブリッド体は、極めて安定性が低いものとなる。その場合、結果的に他のプローブに比較して感度が大幅に低下してしまうだけでなく、場合によっては検出感度を下回り検出不可能になることもある。第2のプローブセットにおいてはこれを回避するため、検出対象とする核酸の相補鎖を検出対象とすることとしたものである。すなわち、検出対象配列をその相補鎖とすることで、L1とL2の値が逆転し、結果的にL2/L1の値が大きくなり、プローブと検出対象鎖が安定したハイブリッド体を形成することが可能となるものである。   When the sequence region that requires detection is present at the 3 ′ end of the nucleic acid to be detected, that is, when the value of L2 / L1 is small, the hybrid formed by the probe and the nucleic acid to be detected is extremely low in stability. It becomes. In that case, as a result, not only the sensitivity is greatly lowered compared to other probes, but also the detection sensitivity may be lowered and impossible to detect in some cases. In order to avoid this in the second probe set, the complementary strand of the nucleic acid to be detected is to be detected. That is, by making the detection target sequence its complementary strand, the values of L1 and L2 are reversed, and as a result, the value of L2 / L1 is increased, and a probe and the detection target strand can form a stable hybrid. It is possible.

相補鎖に対するプローブ設定は、PCRによりサンプル核酸を調製したときに特に好適に適用できる。通常の対称PCR法では検出対象核酸と同じ程度の量の相補鎖核酸が調製されており、特に調製方法を変更することなくサンプル核酸を調製しても、相補鎖に対応するプローブで検出可能である。従って、第2 のプローブセットでは、ハイブリッド体安定性を考慮し、検出対象鎖およびその相補鎖からそれぞれ少なくとも1つのプローブを設定したプローブセットとなる。   The probe setting for the complementary strand can be particularly preferably applied when a sample nucleic acid is prepared by PCR. In the normal symmetric PCR method, the same amount of complementary strand nucleic acid as the target nucleic acid is prepared, and even if sample nucleic acid is prepared without changing the preparation method, it can be detected with a probe corresponding to the complementary strand. is there. Therefore, the second probe set is a probe set in which at least one probe is set from each of the detection target strand and its complementary strand in consideration of hybrid stability.

検出対象となる一本鎖核酸は、多くの場合、増幅及び標識化が必要であるため、PCR法により事前に増幅調製されることが多いが、その際、検出対象となる一本鎖核酸の相補鎖も同時に合成される。従って、特にPCR産物を検出対象とする場合に第2 のプローブセットは好適に用いることができる。第2のプローブセットのプローブは、検出対象核酸、その相補鎖ともにそれぞれ少なくとも1つ設定されていればよく、同一の検出対象鎖に対し2つ以上のプローブを設定することも可能である。プローブセットを構成する各プローブの結合力は、各プローブの検出対象核酸の5’末端からの塩基数に応じて決定したもので
あり、詳しくは、5’末端からの塩基数が大きくなるのに応じて高くなる関係を有するプローブ構成である。
Since the single-stranded nucleic acid to be detected often needs to be amplified and labeled, it is often amplified and prepared in advance by a PCR method. The complementary strand is also synthesized at the same time. Therefore, the second probe set can be preferably used particularly when PCR products are to be detected. The probe of the second probe set only needs to be set for each of the detection target nucleic acid and its complementary strand, and it is possible to set two or more probes for the same detection target strand. The binding force of each probe constituting the probe set is determined according to the number of bases from the 5 ′ end of the nucleic acid to be detected of each probe. Specifically, the number of bases from the 5 ′ end increases. The probe configuration has a relationship that increases accordingly.

第2のプローブセットにおいて検出対象核酸に対し複数のプローブを設定した例を図3に示す。図3に示されるプローブセットは、検出対象鎖の異なる2つの領域を検出するためのプローブC及びDからなるもので、5’側に設定したプローブCが25bpであるのに対し、3’側に設定したプローブDも25bpとしてあり、これらの結合力はほど同一に設定されている。なお、第2のプローブセットにおけるプローブ設計においても第1のプローブセットにおける場合と同様にTm値に基づいて一本鎖核酸への結合力を設定することができる。   An example in which a plurality of probes are set for the nucleic acid to be detected in the second probe set is shown in FIG. The probe set shown in FIG. 3 is composed of probes C and D for detecting two regions having different detection target strands. The probe C set on the 5 ′ side is 25 bp, whereas the probe set is on the 3 ′ side. The probe D set to 25 is also set to 25 bp, and these binding forces are set to be almost the same. In the probe design in the second probe set, the binding force to the single-stranded nucleic acid can be set based on the Tm value as in the case of the first probe set.

ここで、検出対象鎖のプローブD の認識領域に対応する部分に結合するプローブを設定すると、L1≧L2となり、ハイブリッド体が形成された際の安定性が低下する。そこで、プローブで認識する領域を図3に示す相補鎖に設定し、プローブDを選択することで、相補鎖とプローブDとが結合したハイブリッド体ではL2≧L1となり安定性を確保することができる。従って、第2 のプローブセットによれば、検出対象鎖の異なる領域を認識する異なるプローブを設定する際に、検出対象鎖の3’側の領域にプローブでの認識領域を設定する場合に、その相補鎖側にプローブの結合位置を設定することでプローブの結合力を上げることなく3’側の領域を認識するプローブとのハイブリッド体の安定性を確保でき、プローブ設計における要件を緩和することができる。なお、相補鎖側に設定するプローブは、L1/L2が0〜1.5となる範囲から、更には、0〜1となる範囲からプローブが認識する位置を設定することが好ましい。   Here, when a probe that binds to a portion corresponding to the recognition region of the probe D 1 of the detection target strand is set, L1 ≧ L2, and stability when the hybrid is formed is lowered. Therefore, by setting the region recognized by the probe to the complementary strand shown in FIG. 3 and selecting the probe D, in the hybrid body in which the complementary strand and the probe D are combined, L2 ≧ L1 and stability can be ensured. . Therefore, according to the second probe set, when setting different probes for recognizing different regions of the detection target strand, when setting the recognition region for the probe in the region on the 3 ′ side of the detection target strand, By setting the probe binding position on the complementary strand side, the stability of the hybrid body with the probe that recognizes the 3 ′ side region can be ensured without increasing the probe binding force, and the requirements for probe design can be relaxed. it can. In addition, it is preferable to set the position which a probe recognizes from the range from which L1 / L2 is set to 0-1.5, and also from the range from 0 to 1 for the probe set to the complementary strand side.

(プローブ担体について)
上記の第1及び第2のプローブセットの少なくとも一方を構成する各プローブをそれぞれ個々に固相上に結合してプローブ担体を形成することができる。例えば、先に挙げたファミリー遺伝子間で共通の配列を有する領域に1つのプローブを設定し、反対にファミリー遺伝子間で異なる配列を有する固有の領域にそれぞれ1つのプローブを設定して、ファミリー遺伝子の解析を行なう場合などに好適に利用できる。従って、各プローブセットを構成するプローブの種類は分析の用途に応じて2以上の所定数となる。
(About probe carrier)
Each probe constituting at least one of the first and second probe sets can be individually bonded onto a solid phase to form a probe carrier. For example, one probe is set in a region having a common sequence among the family genes listed above, and conversely, one probe is set in each unique region having a sequence different between the family genes. It can be suitably used for analysis. Therefore, the number of types of probes constituting each probe set is a predetermined number of 2 or more depending on the purpose of analysis.

プローブセットを構成する各プローブの担体への固定にあたっては、各プローブの種類が識別できる必要があるが、その識別方法は、空間的、光学的、時間的、あらゆる手法を用いることが可能である。たとえば同一平面上の分離された異なる領域に、種類ごとにプローブが固定されたDNAマイクロアレイなどは、本発明のプローブ結合担体の好適な代表例である。   In order to fix each probe constituting the probe set to the carrier, it is necessary to be able to identify the type of each probe, and any method of spatial, optical, temporal, etc. can be used as the identification method. . For example, a DNA microarray in which probes are immobilized for different types in different areas separated on the same plane is a suitable representative example of the probe-binding carrier of the present invention.

プローブの結合方法としては、吸着、イオン結合、水素結合、共有結合等、様々な結合方式が適用可能である。プローブを好ましい方式により結合するためには、プローブに所望の官能基を導入しそれを介して結合することが望ましい。プローブ核酸の5’末端に固定用部位としての官能基を導入することは比較的容易かつ一般的である。同様に3’末端に固定用部位としての官能基を導入することも比較的容易かつ一般的である。また、それ以外にも、プローブ配列中に導入された固定用部位としての官能基などを介して、プローブを固定化することもできる。   As a probe binding method, various bonding methods such as adsorption, ionic bonding, hydrogen bonding, and covalent bonding can be applied. In order to bind the probe in a preferable manner, it is desirable to introduce a desired functional group into the probe and bond it via it. It is relatively easy and common to introduce a functional group as a fixing site at the 5 'end of the probe nucleic acid. Similarly, it is relatively easy and common to introduce a functional group as a fixing site at the 3 'end. In addition, the probe can also be immobilized via a functional group as a site for immobilization introduced into the probe sequence.

固相担体の材質としては、金属、ガラス、プラスチック、金属薄膜、繊維等、プローブが固定できるものは特に制限無く使用できる。形態についても、平面状、ビーズ、ストランド等、特に制限無く使用できる。   As the material of the solid phase carrier, any material that can fix the probe, such as metal, glass, plastic, metal thin film, fiber, etc., can be used without particular limitation. Regarding the form, it can be used without particular limitation, such as a flat shape, a bead, and a strand.

プローブDNAの固定化方法の好適な一例としては、特開平11−187900に開示されている方法が挙げられる。この公開特許公報により開示されている固定化方法は、ガラス基板上にマレイミド基を導入し、5’末端にチオール基を結合したプローブDNAを結合させる手法であり、この結合様式により、共有結合でプローブD N Aを固相担体であるガラス基板に固定化している。また、プローブごとに異なるエリアに固定化することで、プローブの識別を行なっている。   A preferred example of the method for immobilizing probe DNA is the method disclosed in JP-A-11-187900. The immobilization method disclosed in this published patent publication is a technique in which a maleimide group is introduced onto a glass substrate and a probe DNA having a thiol group bonded to the 5 ′ end is bonded. Probe DNA is immobilized on a glass substrate which is a solid phase carrier. Moreover, the probe is identified by immobilizing it in a different area for each probe.

以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。ただし、以下に述べる実施例は、本発明にかかる最良の実施形態の一例で、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。
参考例1)
I.pUC118 EcoRI/BAPのPCR
(1)プライマーの設計
検査対象の配列を有する検体のモデルとして、市販のTakara社製ベクター pUC118 EcoRI/BAP( 全長3162bp) を選択し、その塩基配列中より、下記の配列を有するフォワードプライマーF1とリバースプライマーR1の計2種を設計した。なお、pUC118 EcoRI/BAPの全塩基配列情報に関しては、Takara社より提供されており、また、公開されているデータベース等からも入手可能である。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the examples described below are examples of the best mode according to the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited to these examples.
( Reference Example 1)
I. pUC118 EcoRI / BAP PCR
(1) Primer design As a model of a specimen having a sequence to be examined, a commercially available vector pUC118 EcoRI / BAP (full length 3162 bp) manufactured by Takara is selected. From the base sequence, forward primer F1 having the following sequence and Two types of reverse primer R1 were designed. In addition, pUC118 EcoRI / BAP base sequence information is provided by Takara and is also available from public databases.

プライマーの設計にあたっては、pUC118 EcoRI/BAPの中の、所望の部分塩基配列がPCR増幅により特異的かつ効率的に増幅されるよう、配列、GC% 、融解温度(Tm値)に充分配慮して設計を行った。なお、Tm値の計算条件は、Na+が5 0mM、Mg2+が1.5mM、プライマー濃度が0.5μMとした。 In designing the primer, pay careful attention to the sequence, GC%, and melting temperature (Tm value) so that the desired partial nucleotide sequence in pUC118 EcoRI / BAP is specifically and efficiently amplified by PCR amplification. Designed. The calculation conditions for the Tm value were 50 mM Na +, 1.5 mM Mg2 + , and 0.5 μM primer concentration.

Figure 0005197661
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設計した上記プライマーを用い、pUC118 EcoRI/BAPをテンプレートとしてPCR増幅することにより、1324bp(PCR産物1)のPCR産物が増幅されることになる。   A PCR product of 1324 bp (PCR product 1) is amplified by PCR amplification using the designed primer and pUC118 EcoRI / BAP as a template.

(2)プライマーの合成
参考例1の(1)で設計した2 種のプライマーを合成した。各プライマーの合成は、それぞれの塩基配列を有するDNA鎖を定法に従ってDNA合成機で合成した。精製は、カートリッジ精製により行い、2種のプライマーを得た。得られたプライマーは、TEバッファーにて10μMの濃度に希釈した。
(2) Primer synthesis
Two types of primers designed in (1) of Reference Example 1 were synthesized. For synthesis of each primer, DNA strands having the respective base sequences were synthesized with a DNA synthesizer according to a standard method. Purification was performed by cartridge purification to obtain two kinds of primers. The obtained primer was diluted with TE buffer to a concentration of 10 μM.

(3)PCR増幅反応
参考例1の(2)で合成した3種のプライマー、鋳型遺伝子DNAとするTakara社製ベクター pUC118 EcoRI/BAP、およびQIAGEN社製PCRキット HotStarTaq Master Mix を用いて、PCR増幅反応を行った。Master Mix中にはdATP、dCTP、dTTP、dGTPの4 種のデオキシヌクレオチドが含まれているが、PCR産物を蛍光標識により標識するため、アマシャムファルマシア社製のCy3dUTPを加えて、PCR産物をCy3により標識した。
(3) PCR amplification reaction
PCR amplification reaction was carried out using the three primers synthesized in (2) of Reference Example 1, Takara vector pUC118 EcoRI / BAP as template gene DNA, and QIAGEN PCR kit HotStarTaq Master Mix. Master Mix contains four types of deoxynucleotides, dATP, dCTP, dTTP, and dGTP. In order to label the PCR product with a fluorescent label, Cy3dUTP manufactured by Amersham Pharmacia is added, and the PCR product is added with Cy3. Labeled.

PCRの反応条件は、下記のプロトコルによって、下記表2に示す組成の反応液の調製を行った。   PCR reaction conditions were as follows. A reaction solution having the composition shown in Table 2 below was prepared according to the following protocol.

Figure 0005197661
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調製された反応液について、市販のサーマルサイクラーを用いて、下記表3の温度サイクル・プロトコルに従って、PCR増幅反応を行った。すなわち、95℃/15分の保持(酵素の活性化のため)の後、92℃(変性)/15秒、55℃(アニーリング)/30秒および72℃(伸長)/60秒を1サイクルとして25サイクル、最後に72℃/10分保持した。   About the prepared reaction liquid, PCR amplification reaction was performed according to the temperature cycle protocol of the following Table 3 using the commercially available thermal cycler. That is, after holding at 95 ° C./15 minutes (for enzyme activation), 92 ° C. (denaturation) / 15 seconds, 55 ° C. (annealing) / 30 seconds, and 72 ° C. (extension) / 60 seconds as one cycle 25 cycles, finally 72 ° C./10 min hold.

Figure 0005197661
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増幅反応終了後、PCR増幅産物1は精製用カラム(Qiagen QI Aquick PCR Purification Kit)を用いて精製した。精製後、PCR増幅産物溶液の液量は、50μlとなるよう調製した。得られた精製済PCR増幅産物1溶液の一部を取り、定法に従って電気泳動を行い、目的のPCR産物が合成されていることを確認した。   After the amplification reaction, the PCR amplification product 1 was purified using a purification column (Qiagen QI Aquick PCR Purification Kit). After purification, the volume of the PCR amplification product solution was adjusted to 50 μl. A portion of the resulting purified PCR amplification product 1 solution was taken and subjected to electrophoresis according to a conventional method to confirm that the target PCR product was synthesized.

II.DNAマイクロアレイの作製
(1)プローブの設計
上記、PCR産物1に対して、3種のプローブを設計した。設計はプライマーの設計と同様、各プローブが設計した部分塩基配列を特異的に認識できるように充分配慮して設計を行った。このプローブ設計においては、プローブとハイブリダイゼーションし、プローブとハイブリッド体を形成するのは、R1のプライマーから伸長したDNA鎖である。各プローブの配列はハイブリッド体の安定性に考慮し、塩基長を調整するなどして充分配慮して設計を行った。
II. Preparation of DNA microarray (1) Probe design Three types of probes were designed for the PCR product 1 described above. As with the primer design, the design was performed with due consideration so that the partial base sequence designed by each probe could be specifically recognized. In this probe design, it is the DNA strand extended from the R1 primer that hybridizes with the probe to form a hybrid with the probe. The sequence of each probe was designed with due consideration to the stability of the hybrid and adjusting the base length.

設計されたプローブの塩基配列およびTm値を表4に示す。   Table 4 shows the nucleotide sequences and Tm values of the designed probes.

Figure 0005197661
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PCR産物1における検出対象鎖(R1からの伸長鎖)と各プローブとのハイブリッド体において、ハイブリッド部よりも5’側に存在するターゲット鎖の鎖長をL1とし、3’側に存在する鎖長をL2として、各PCR産物に対する各プローブのL1、L2の値を表5に示す。   In the hybrid of the target strand for detection (extended strand from R1) in PCR product 1 and each probe, the chain length of the target strand 5 ′ from the hybrid portion is L1, and the strand length is 3 ′. Table 5 shows the values of L1 and L2 of each probe for each PCR product.

Figure 0005197661
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(2)プローブの合成及びDNAマイクロアレイの作製
プローブの合成およびDNAマイクロアレイの作製は、キヤノン社から開示されているDNAマイクロアレイの作製法に従って行なった。すなわち、基板プロセスに関しては、石英ガラスにシランカップリング剤処理及びEMCSを結合し、それにより表面にマレイミド基を導入した。またプローブ合成に関しては、5’末端にチオール基が導入されたプローブを合成しHPLC精製した。DNAマイクロアレイ作製にあたっては、バブルジェットプリンター(商品名:BJF−850キヤノン社製)の改造機を使用し、ガラス基板(サイズ(W×L×T):25mm×75mm×1mm)の基板上に、各プローブが16ずつスポットされたDNAマイクロアレイを作製した。
(2) Probe synthesis and DNA microarray production Probe synthesis and DNA microarray production were performed according to the DNA microarray production method disclosed by Canon Inc. That is, with respect to the substrate process, silane coupling agent treatment and EMCS were bonded to quartz glass, thereby introducing maleimide groups on the surface. As for probe synthesis, a probe having a thiol group introduced at the 5 ′ end was synthesized and purified by HPLC. In preparing the DNA microarray, a bubble jet printer (trade name: manufactured by BJF-850 Canon Inc.) is used and a glass substrate (size (W × L × T): 25 mm × 75 mm × 1 mm) is used. A DNA microarray in which 16 probes were spotted was prepared.

III.ハイブリダイゼーション反応
IIで作製したDNAマイクロアレイと、サンプル核酸検体としてIで作製したPCR増幅産物1 を用いて、マイクロアレイ上でのハイブリダイゼーションを行った。
III. Hybridization reaction
Hybridization on the microarray was performed using the DNA microarray prepared in II and the PCR amplification product 1 prepared in I as the sample nucleic acid specimen.

(1)DNAマイクロアレイのブロッキング
BSA(牛血清アルブミンFraction V:Sigma社製)を1重量%となるように、100mM NaCl/10mM リン酸バッファーに溶解し、この溶液にIIで作製したDNAマイクロアレイを室温で2時間浸し、ガラス基板面のブロッキングを行った。ブロッキング終了後、0.1重量%SDS(ドデシル硫酸ナトリウム)を含む2×SSC溶液(NaCl 300mM、Sodium Citrate(trisodium citrate dihydrate,C65Na3・2H2O) 30mM、pH7.0)で洗浄を行った後、純水でリンスした。その後、スピン・ドライ装置でDNAマイクロアレイの水切りを行った。
(1) Blocking of DNA microarray BSA (bovine serum albumin Fraction V: manufactured by Sigma) was dissolved in 100 mM NaCl / 10 mM phosphate buffer so as to be 1% by weight, and the DNA microarray prepared in II was added to this solution at room temperature. And soaking for 2 hours to block the glass substrate surface. After completion of blocking, in 2 × SSC solution (NaCl 300 mM, sodium citrate (trisodium citrate dihydrate, C 6 H 5 Na 3 .2H 2 O) 30 mM, pH 7.0) containing 0.1 wt% SDS (sodium dodecyl sulfate) After washing, rinsing with pure water was performed. Thereafter, the DNA microarray was drained with a spin dry apparatus.

(2)ハイブリダイゼーション溶液の調製
各PCR産物は互いに等モルとなるよう調製したうえで、PCR増幅産物溶液2マイクロリットルを用いて最終濃度が下記の構成となるよう、ハイブリダイゼーション溶液を調製した。
(2) Preparation of hybridization solution Each PCR product was prepared to be equimolar to each other, and then a hybridization solution was prepared using 2 microliters of the PCR amplification product solution so that the final concentration was as follows.

<ハイブリダイゼーション溶液の組成>
6×SSPE/10% Formamide/PCR増幅産物溶液(6×SSPE: NaCl 900mM、NaH2PO4・H2O 60mM、EDTA 6 mM、pH7.4)
(3)ハイブリダイゼーション
水切りしたDNAチップを、ハイブリダイゼーション装置(Genomic Solutions Inc. Hybridization Station)にセットし、上記組成のハイブリダイゼーション溶液を用いて、下記手順および条件でハイブリダイゼーション反応を行った。
<Composition of hybridization solution>
6 × SSPE / 10% Formamide / PCR amplification product solution (6 × SSPE: NaCl 900 mM, NaH 2 PO 4 .H 2 O 60 mM, EDTA 6 mM, pH 7.4)
(3) Hybridization The drained DNA chip was set in a hybridization apparatus (Genomic Solutions Inc. Hybridization Station), and a hybridization reaction was performed using the hybridization solution having the above composition according to the following procedure and conditions.

<ハイブリダイゼーション条件・手順>
上記ハイブリダイゼーション溶液を、65℃に加温し3分間保持したあと、さらに92℃で2分間、続いて55℃で4時間保持した。そのあと、その後、2×SSCおよび0.1%SDSを用いて、25℃で洗浄をした。さらに2×SSCを用いて20℃で洗浄を行い、必要に応じて通常のマニュアルに従い純水でリンスして、最後にスピン・ドライ装置で水切りを行い乾燥させた。
<Hybridization conditions and procedures>
The hybridization solution was heated to 65 ° C. and held for 3 minutes, then further maintained at 92 ° C. for 2 minutes and then at 55 ° C. for 4 hours. Thereafter, washing was performed at 25 ° C. using 2 × SSC and 0.1% SDS. Further, the plate was washed with 2 × SSC at 20 ° C., rinsed with pure water according to a normal manual as required, and finally drained with a spin dryer to dry.

Figure 0005197661
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(4)蛍光測定
ハイブリダイゼーション反応終了後、スピン・ドライ乾燥したDNAチップについて、DNAマイクロアレイ用蛍光検出装置(Axon社製、Genepix 4000B)を用いで、ハイブリッド体に由来する蛍光測定を行った。各プローブごとに測定した結果を下記の表7に示す。
(4) Fluorescence measurement After the completion of the hybridization reaction, the fluorescence measurement derived from the hybrid was performed on the spin-dried DNA chip using a fluorescence detection device for DNA microarray (Genepix 4000B, manufactured by Axon). The results measured for each probe are shown in Table 7 below.

輝度の算出にあたっては、DNAチップ上、プローブDNAのスポットの無い部分において観測される蛍光強度をバックグランド値として、各スポットからの見掛けの蛍光強度より、バックグランド値を差し引いた値を、蛍光強度の実測値とした。また測定は2回実施し、その平均値を示す。   In calculating the luminance, the fluorescence intensity observed in the portion of the DNA chip where there is no probe DNA spot is used as the background value, and the value obtained by subtracting the background value from the apparent fluorescence intensity from each spot is the fluorescence intensity. It was set as the actual measurement value. Moreover, a measurement is implemented twice and the average value is shown.

Figure 0005197661
Figure 0005197661

本実施例においては、ハイブリッド体の安定性が異なる検出対象領域に3つのプローブを設定したが、各プローブごとにL1とL2の比を考慮してプローブ配列を設計したため、ハイブリッド体の安定性が異なるにも関わらず、2423から4054のほぼ同じ桁数のレベルの蛍光輝度値が得られた。   In this example, three probes are set in the detection target regions having different hybrid stability. However, since the probe sequence is designed for each probe in consideration of the ratio of L1 and L2, the stability of the hybrid is improved. In spite of the difference, fluorescence luminance values of approximately the same number of levels from 2423 to 4054 were obtained.

(実施例
(1)プローブの設計
参考例1で合成したPCR産物1に対して、新たに1種のプローブを設計した。新たに設計したプローブは、参考例1のP1領域に相当する部分で、F1プライマーからの伸長鎖を検出するよう設定したプローブである。プローブの設計においては、設計した部分塩基配列を特異的に認識できるように充分配慮して設計を行った。設計したプローブの塩基配列およびTm値を表8に示す。
(Example 1 )
(1) Probe design
One kind of probe was newly designed for the PCR product 1 synthesized in Reference Example 1. The newly designed probe is a probe set to detect the extended chain from the F1 primer at the portion corresponding to the P1 region of Reference Example 1. In designing the probe, the design was performed with sufficient consideration so that the designed partial base sequence could be specifically recognized. Table 8 shows the nucleotide sequences and Tm values of the designed probes.

Figure 0005197661
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参考例1と同様L1とL2の比を表9に示す。 The ratio of L1 and L2 is shown in Table 9 as in Reference Example 1.

Figure 0005197661
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(2)DNAマイクロアレイ作製からハイブリダイゼーションまで
参考例1と同様、プローブ合成、チップ作製、同一のPCR産物1を用いてのハイブリダイゼーションまで行なった。DNAマイクロアレイにはP4のほかに参考例1で設計、使用したP3もスポッティングし、他は全て参考例1と同様に行なった。
(2) From DNA microarray production to hybridization
As in Reference Example 1, probe synthesis, chip preparation, and hybridization using the same PCR product 1 were performed. In addition to P4, P3 designed and used in Reference Example 1 was spotted on the DNA microarray, and everything else was performed in the same manner as Reference Example 1.

(3)蛍光測定
参考例1と同様に蛍光輝度を測定した結果を下記表10に示す。
(3) Fluorescence measurement
The results of measuring the fluorescence brightness in the same manner as in Reference Example 1 are shown in Table 10 below.

Figure 0005197661
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本実施例においては、ハイブリッド体の安定性が異なる検出対象領域に2つのプローブを設定した。安定性の低い領域のプローブP4は相補鎖に対してプローブを設定したため、安定性が高くなり、P1に比べてTm値の低いプローブにもかかわらずP3とほぼ同じレベルの蛍光輝度値が得られた。   In this example, two probes were set in the detection target regions having different hybrid stability. Probe P4 in the region with low stability is set to the complementary strand, so the stability is high, and the fluorescence luminance value is almost the same level as P3 despite the probe having a lower Tm value than P1. It was.

(比較例1)
(1)プローブの設計
参考例1で合成したPCR産物1に対して、新たに2種のプローブP5,P6を設計した。新たに設計したプローブは、参考例1のP1、P2領域に相当する部分で、R1プライマーからの伸長鎖を検出するよう設定したプローブである。2つのプローブはいずれもP3と同じ結合力(Tm値)を有するようにプローブを設計してある。設計したプローブの塩基配列およびTm値を表11に示す。
(Comparative Example 1)
(1) Probe design
Two types of probes P5 and P6 were newly designed for the PCR product 1 synthesized in Reference Example 1. The newly designed probe is a probe set to detect the extended chain from the R1 primer in the portion corresponding to the P1 and P2 regions of Reference Example 1. The probes are designed so that both probes have the same binding force (Tm value) as P3. Table 11 shows the base sequence and Tm value of the designed probe.

Figure 0005197661
Figure 0005197661

参考例1と同様L1とL2の比を表12に示す。 The ratio of L1 and L2 is shown in Table 12 as in Reference Example 1.

Figure 0005197661
Figure 0005197661

(2)DNAマイクロアレイ作製からハイブリダイゼーションまで
参考例1と同様、プローブ合成、チップ作製、同一のPCR産物1を用いてのハイブリダイゼーションまで行なった。DNAマイクロアレイにはP5、P6のほかに参考例1で設計、使用したP3もスポッティングし、他は全て参考例1と同様に行なった。
(2) From DNA microarray production to hybridization
As in Reference Example 1, probe synthesis, chip preparation, and hybridization using the same PCR product 1 were performed. In addition to P5 and P6, P3 which was designed and used in Reference Example 1 was spotted on the DNA microarray, and everything else was performed in the same manner as Reference Example 1.

(3)蛍光測定
参考例1と同様に蛍光輝度を測定した結果を下記表13に示す。
(3) Fluorescence measurement
The results of measuring the fluorescence brightness in the same manner as in Reference Example 1 are shown in Table 13 below.

Figure 0005197661
Figure 0005197661

本実施例においては、ハイブリッド体の安定性が異なる検出対象領域に3つのプローブを設定した。安定性に配慮することなく、各プローブとも同一レベルの結合力(Tm値)とした。その結果、各プローブから得られる輝度値は、ハイブリッド体の安定性を反映し、同一の検体にも関わらず大きな差が生じた。   In this example, three probes were set in the detection target regions having different hybrid stability. Without considering the stability, each probe had the same level of binding force (Tm value). As a result, the luminance value obtained from each probe reflected the stability of the hybrid, and a large difference occurred despite the same specimen.

Claims (8)

検出対象となる一本鎖核酸の増幅産物、およびその相補的な配列を有する一本鎖核酸の増幅産物の検出のためのプローブセットが、各プローブごとに固相上の識別可能な異なる領域に固定されているプローブ担体であって、
該プローブセットは検出対象となる各一本鎖核酸のそれぞれ少なくとも1つの異なる領域を検出するためのプローブを有しており、
前記検出対象となる各一本鎖と前記各プローブとがハイブリッド体を形成したときに、ハイブリッド体がそれぞれ有する一本鎖部分のうち検出対象鎖の5'末端を含む部分の塩基数をそれぞれL1、3'末端を含む部分の塩基数をそれぞれL2と表わすと、
各ハイブリッド体がそれぞれ
L2≧L1
の関係を満たすように各プローブが構成されていることを特徴とするプローブ担体
Probe sets for detection of amplification products of single-stranded nucleic acids to be detected and single-stranded nucleic acid amplification products having complementary sequences thereof are provided in different regions on the solid phase that can be distinguished for each probe. A fixed probe carrier ,
The probe set is have a probe for detecting at least one different regions each of the single-stranded nucleic acid to be detected,
When each single strand to be detected and each probe form a hybrid, the number of bases of the portion including the 5 ′ end of the detection target strand among the single-stranded portions each of the hybrid has respectively L1 When the number of bases in the portion including the 3 ′ end is represented as L2,
Each hybrid body
L2 ≧ L1
Probe carrier, characterized in that each probe so as to satisfy the relation is constructed.
前記プローブがDNAである請求項1に記載のプローブ担体The probe carrier according to claim 1, wherein the probe is DNA. 前記プローブがPNAである請求項1に記載のプローブ担体The probe carrier according to claim 1, wherein the probe is PNA. 前記プローブセットを構成する各プローブが、5'側の末端に導入された固定用部位を介して前記固相に固定されている、請求項1から3のいずれか1項に記載のプローブ担体。 Wherein each probe constituting the probe set is immobilized on the solid phase via a fixing site introduced at the end of 5 'end, the probe carrier according to any one of claims 1 to 3. 前記プローブセットを構成する各プローブが、3'側の末端に導入された固定用部位を介して前記固相に固定されている、請求項1から3のいずれか1項に記載のプローブ担体。 Wherein each probe constituting the probe set, 3 'via a fixing site introduced at the end of the side is fixed to the solid phase, the probe carrier according to any one of claims 1 to 3. 該プローブ担体が平面状のマイクロアレイである請求項4〜のいずれかに記載のプローブ担体。 Probe carrier of any of claims 4-5 wherein the probe support is planar microarray. 請求項1から6のいずれか1項に記載のプローブ担体に、検出対象となる一本鎖核酸及びその相補鎖を反応させて、該プローブ担体に固定されたプローブの上に形成された二本鎖のハイブリッド体を検出する工程を有する核酸の検出方法。 Two probes formed on a probe fixed to the probe carrier by reacting the probe carrier according to any one of claims 1 to 6 with a single-stranded nucleic acid to be detected and its complementary strand. A method for detecting a nucleic acid, comprising a step of detecting a hybrid of a chain. 請求項1から6のいずれか1項に記載のプローブ担体を用いて標的一本鎖核酸を検出する検出方法であって、
前記標的一本鎖核酸とその相補的な配列を有する相補一本鎖核酸とを含む試料を前記プローブ担体と反応させ
ことを特徴とする検出方法。
A detection method for detecting a target single-stranded nucleic acid using the probe carrier according to any one of claims 1 to 6 ,
Detection wherein the <br/> to Ru a sample containing complementary single-stranded nucleic acid having the sequence complementary to said target single-stranded nucleic acid is reacted with the probe carrier.
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