JP5218944B2 - Method for labeling nucleic acid in sequence-specific manner, and novel nucleic acid detection method using the same - Google Patents

Method for labeling nucleic acid in sequence-specific manner, and novel nucleic acid detection method using the same Download PDF

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Description

本発明は、核酸の標識方法および標識された核酸の生産方法、ならびにそれを利用した核酸検出方法、ならびにそれらを利用するキットおよびシステムに関する。   The present invention relates to a method for labeling a nucleic acid, a method for producing a labeled nucleic acid, a method for detecting a nucleic acid using the same, and a kit and a system using them.

核酸を検出するために種々の標識が使用されている。しかし、このような標識のほとんどは、検出対象自体を標識するというよりは、検出対象に特異的に相互作用する分子を標識する。したがって、手順がどうしても煩雑になるという欠点がある。   Various labels have been used to detect nucleic acids. However, most of such labels label molecules that specifically interact with the detection target rather than labeling the detection target itself. Therefore, there is a drawback that the procedure is inevitably complicated.

1990年代に入ってから、従来から知られていたrRNA、tRNA、mRNAに加えて、新たな種類のRNAの存在が明らかになってきた。そのような新たに発見されたRNAの種類には、siRNA、miRNAなどの小さなRNAがある。このような小さなRNAは、生体内で重要な役割を果たすことが近年解明されており、その検出技術の開発は、そのような解明を促進することにつながる。したがって、種々のRNAなどの核酸を簡便に検出する技術に対する大きな要望が存在する。   Since the beginning of the 1990s, in addition to the conventionally known rRNA, tRNA, and mRNA, the existence of a new type of RNA has become apparent. Such newly discovered types of RNA include small RNAs such as siRNA and miRNA. In recent years, it has been elucidated that such a small RNA plays an important role in the living body, and the development of its detection technology leads to the promotion of such elucidation. Therefore, there is a great demand for a technique for easily detecting nucleic acids such as various RNAs.

本発明は、簡便に核酸(特に小RNAなど)を検出することができる技術を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a technique capable of easily detecting a nucleic acid (particularly, small RNA).

(発明の開示)
本発明者らは、ハイブリダイズ技術をうまく応用した結果、小RNAでも容易に標識しおよび/または検出することができることができることを予想外に開発したことによって、本発明を完成させ、上記課題を解決した。
(Disclosure of the Invention)
As a result of the successful application of the hybridization technique, the present inventors have unexpectedly developed that even a small RNA can be easily labeled and / or detected, thereby completing the present invention. Settled.

小RNAは、転写、翻訳およびmRNA安定性を含む遺伝子調節における重要な役割を果たす。また、染色体構造の維持にも重要な役割を担っていると考えられている。さらに、小RNAは、侵入してきたウイルスRNAを分解または自己トランスポゾンの不活性化といった、宿主細胞における核酸レベルでの自己防御システムの主要因子としても機能している。したがって、小RNAは、動物界、植物界の研究において、ますます重要になってきている分野である。しかし、その小さな分子量(短いヌクレオチド長、および乏しい存在量)がゆえ、小RNAの検出方法は複雑であり、効率も悪い。本発明において、小RNAを、DNA鋳型およびDNAポリメラーゼを用いてジデオキシヌクレオチドにより配列特異的に標識する方法を提供する。小RNAは、標的となる小RNAに実質的に相補的な鋳型DNAとハイブリダイズさせる。ついで、このDNA−RNAの複合体を、DNAポリメラーゼIのクレノウフラグメントなどのポリメラーゼおよび32P標識などで標識されたデオキシヌクレオチドまたはジデオキシヌクレオチドとともにインキュベートする。小RNAは、DNA合成のプライマーとして働き、反応が、このジデオキシヌクレオチドの取り込みによって終結される。これは、プライマー停止法(Primer Halt)と呼ぶ。標識されたRNAは、変性ゲル電気泳動での分離およびオートラジオグラフィーによって検出することができる。標識は、配列特異的に行われ、DNAポリメラーゼの存在不存在にに完全に依存する。プライマー停止法を用いれば、アット(10−18)モルレベルの合成RNAおよび生体RNA(例えば、マウスのmiRNA、トランスジェニック植物のsiRNAなど)を検出することができる。検出限界を探る実験などの検出目的には、GFP遺伝子、ルシフェラーゼ遺伝子、miR16、miR171などの遺伝子を用いることができる。 Small RNA plays an important role in gene regulation, including transcription, translation and mRNA stability. It is also thought to play an important role in maintaining chromosome structure. In addition, small RNAs also function as key factors in the self-defense system at the nucleic acid level in host cells, such as breaking down invading viral RNA or inactivating self-transposons. Thus, small RNA is an increasingly important field in animal and plant research. However, because of its small molecular weight (short nucleotide length and poor abundance), the method for detecting small RNA is complex and inefficient. In the present invention, there is provided a method for labeling small RNAs in a sequence-specific manner with dideoxynucleotides using a DNA template and DNA polymerase. The small RNA is hybridized with a template DNA that is substantially complementary to the target small RNA. The DNA-RNA complex is then incubated with a polymerase, such as the Klenow fragment of DNA polymerase I, and a deoxynucleotide or dideoxynucleotide labeled with a 32 P label or the like. The small RNA serves as a primer for DNA synthesis and the reaction is terminated by the incorporation of this dideoxynucleotide. This is called the primer halt method (Primer Halt). The labeled RNA can be detected by denaturing gel electrophoresis separation and autoradiography. Labeling is performed in a sequence-specific manner and is completely dependent on the absence of DNA polymerase. Using the primer termination method, at (10 -18 ) molar level of synthetic RNA and biological RNA (for example, mouse miRNA, transgenic plant siRNA, etc.) can be detected. Genes such as GFP gene, luciferase gene, miR16, miR171, etc. can be used for detection purposes such as experiments to find detection limits.

したがって、本発明は、以下を提供する。
(1)
標識が導入された核酸を生産するための方法であって、以下の工程:
A)標識対象核酸および鋳型核酸を提供する工程であって、その鋳型核酸は、その標識対象核酸の少なくとも一部と相補的であり、さらにその鋳型核酸は、その標識対象核酸の相補的な部分とその鋳型核酸とをハイブリダイズさせたときその標識対象核酸の少なくとも一方の先端に対する部分において少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列を有する、工程;
B)その標識対象核酸を、その鋳型核酸とハイブリダイズさせて標識対象核酸−鋳型核酸複合体を生成する工程;
C)その標識対象核酸−鋳型核酸複合体に、核酸合成酵素および標識されたヌクレオチドを加えて伸長反応を行う工程であって、その標識対象核酸に少なくとも1つのその標識されたヌクレオチドがその鋳型核酸に基づいて取り込まれる、工程;および
D)その伸長反応の後、生成した混合物から伸長したその標識対象核酸を取り出す工程、
を包含する、方法。
(2)
上記標識対象核酸は、DNAまたはRNAあるいはそれらの組み合わせである、項目1に記載の方法。
(3)
上記標識対象核酸は、RNAである、項目1に記載の方法。
(4)
上記標識対象核酸は、siRNAおよびmiRNAからなる群より選択されるRNAである、項目1に記載の方法。
(5)
上記鋳型核酸は、上記標識対象核酸全部と相補的である配列を含む、項目1に記載の方法。
(6)
上記鋳型核酸は、上記標識対象核酸の両方の先端において少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列を有する、項目1に記載の方法。
(7)
上記鋳型核酸は、上記標識対象核酸の少なくとも一方の先端から少なくとも約10ヌクレオチド分長いヌクレオチド配列を有する、項目1に記載の方法。
(8)
上記鋳型核酸の上記長いヌクレオチド配列は、その鋳型核酸の5’末端側に位置している、項目1に記載の方法。
(9)
上記鋳型核酸の3’末端側にあるその鋳型核酸の上記長いヌクレオチド配列は、その鋳型核酸の5’末端側にあるその鋳型核酸のその長いヌクレオチド配列とは異なる長さを有する、項目6に記載の方法。
(10)
上記鋳型核酸の上記長いヌクレオチド配列はその鋳型核酸の5’末端側に位置し、上記標識対象核酸の5’末端部分はその鋳型核酸の3’末端よりも長い、項目1に記載の方法。(11)
上記鋳型核酸の3’末端側にあるその鋳型核酸の上記長いヌクレオチド配列は、その鋳型核酸の5’末端側にあるその鋳型核酸の上記長いヌクレオチド配列より、識別可能な長さだけ長い、項目6に記載の方法。
(12)
上記識別可能な程度の長さは、少なくとも約10ヌクレオチドである、項目11に記載の方法。
(13)
上記核酸合成酵素は、DNA依存性DNAポリメラーゼまたはRNA依存性DNAポリメラーゼである、項目1に記載の方法。
(14)
上記標識されたヌクレオチドは、蛍光、放射能、燐光、ビオチン、ジゴキシゲニン(DIG)、酵素および化学発光からなる群より選択される標識で標識されたヌクレオチドを含む、項目1に記載の方法。
(15)
上記標識されたヌクレオチドは、放射能を含む、項目1に記載の方法。
(16)
上記伸長した標識対象核酸を取り出す工程は、変性工程を包含する、項目1に記載の方法。
(17)
さらに、未反応物を除去する工程を包含する、項目1に記載の方法。
(18)
上記未反応物の除去は、エタノール沈澱またはゲル濾過クロマトグラフィーにより達成される、項目17に記載の方法。
(19)
上記未反応物の除去工程は、伸長した上記標識対象核酸を分離する工程をさらに包含する、項目17に記載の方法。
(20)
上記分離は、電気泳動またはクロマトグラフィーにより達成される、項目19に記載の方法。
(21)
上記伸長した標識対象核酸を取り出す工程は、上記標識を検出する工程を包含する、項目1に記載の方法。
(22)
上記検出は、上記標識を直接または間接的に検出することを包含する、項目21に記載の方法。
(23)
伸長した上記標識対象核酸を分離する工程をさらに包含する、項目21に記載の方法。
(24)
上記分離の際に、上記検出が行われる、項目23に記載の方法。
(25)
上記分離および検出は、オートラジオグラフにより達成される、項目24に記載の方法。(26)
さらに、上記伸長反応を停止させる工程を包含する、項目1に記載の方法。
(27)
上記停止工程は、プライマー停止(Primer Halt法)またはプライマーランオフ(Primer Run−off)法より達成される、項目26に記載の方法。
(28)
上記標識対象核酸は、プローブとして使用される、項目1に記載の方法。
(29)
上記標識対象核酸は、検出対象となる核酸である、項目1に記載の方法。
(30)
上記鋳型核酸は、末端のヌクレオチドが改変されている、項目1に記載の方法。
(31)
上記鋳型核酸の末端のヌクレオチドは、3’末端が改変されている、項目1に記載の方法。
(32)
上記鋳型核酸の末端のヌクレオチドは、標識ヌクレオチドを取り込まないような改変がされている、項目1に記載の方法。
(33)
上記改変は、ジデオキシチェーンターミネーション法、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)化、ビオチン化、アミノ化、リン酸化、テトラメチルローダミン(TAMRA)化、チオール化およびローダミン化からなる群より選択される改変である、項目30に記載の方法。
(34)
上記鋳型核酸の3’末端のヌクレオチドが、ジデオキシチェーンターミネーション法、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)化、ビオチン化、アミノ化、リン酸化、テトラメチルローダミン(TAMRA)化、チオール化およびローダミン化からなる群より選択される改変がされている、項目1に記載の方法。
(35)
核酸に標識を導入するための方法であって、以下の工程:
A)標識対象核酸および鋳型核酸を提供する工程であって、その鋳型核酸は、その標識対象核酸の少なくとも一部と相補的であり、さらに、その標識対象核酸の相補的な部分とその鋳型核酸とをハイブリダイズさせたときその標識対象核酸の少なくとも一方の先端に対する部分において少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列を有する、工程;
B)その標識対象核酸を、その鋳型核酸とハイブリダイズさせて標識対象核酸−鋳型核酸複合体を生成する工程;および
C)その標識対象核酸−鋳型核酸複合体に、核酸合成酵素および標識されたヌクレオチドを加えて伸長反応を行い、その標識対象核酸に少なくとも1つのその標識されたヌクレオチドがその鋳型核酸に基づいて取り込まれる、工程、
を包含する、方法。
(36)
標的核酸を検出するための方法であって、以下の工程:
A)その標的核酸および鋳型核酸を提供する工程であって、その鋳型核酸は、その標的核酸の少なくとも一部と相補的であり、さらにその標的核酸の相補的な部分とその鋳型核酸とをハイブリダイズさせたときその標的核酸の少なくとも一方の先端に対する部分において少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列を有する、工程;
B)その標的核酸を、その鋳型核酸とハイブリダイズさせて標的核酸−鋳型核酸複合体を生成する工程;
C)その標的核酸−鋳型核酸複合体に、核酸合成酵素および標識されたヌクレオチドを加えて伸長反応を行う工程;および
D)その標的核酸に対応する伸長産物が存在するか検出する工程であって、その伸長産物の存在は、その標的核酸の存在の指標である、工程、
を包含する、方法。
(37)
上記伸長反応の後、生成した混合物からその標識されたヌクレオチドの未反応物と伸長産物とを分離する工程をさらに包含する、項目36に記載の方法。
(38)
上記標的核酸は、DNAまたはRNAあるいはそれらの組み合わせである、項目36に記載の方法。
(39)
上記標的核酸は、RNAである、項目36に記載の方法。
(40)
上記標的核酸は、siRNAおよびmiRNAからなる群より選択されるRNAである、項目36に記載の方法。
(41)
上記鋳型核酸は、上記標的核酸全部と相補的である配列を含む、項目36に記載の方法。
(42)
上記鋳型核酸は、上記標的核酸の両方の先端において少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列を有する、項目36に記載の方法。
(43)
上記鋳型核酸は、上記標的核酸の少なくとも一方の先端から少なくとも約10ヌクレオチド長いヌクレオチド配列を有する、項目36に記載の方法。
(44)
上記鋳型核酸の長いヌクレオチド配列は、その鋳型核酸の5’末端側に位置する、項目36に記載の方法。
(45)
上記鋳型核酸の3’末端側にあるその鋳型核酸の上記長いヌクレオチド配列は、その鋳型核酸の5’末端側にあるその鋳型核酸の上記長いヌクレオチド配列とは異なる長さを有する、項目42に記載の方法。
(46)
上記鋳型核酸の上記長いヌクレオチド配列は、その鋳型核酸の5’末端側に位置し、上記標識対象核酸の5’末端部分は、その鋳型核酸の3’末端よりも長い、項目36に記載の方法。
(47)
上記鋳型核酸の3’末端側にあるその鋳型核酸の上記長いヌクレオチド配列は、その鋳型核酸の5’末端側にあるその鋳型核酸の上記長いヌクレオチド配列より、識別可能な長さだけ長い、項目42に記載の方法。
(48)
上記識別可能な程度の長さは、少なくとも約10ヌクレオチドである、項目47に記載の方法。
(49)
上記核酸合成酵素は、DNA依存性DNAポリメラーゼまたはRNA依存性DNAポリメラーゼである、項目36に記載の方法。
(50)
上記標識されたヌクレオチドは、蛍光、放射能、燐光、ビオチン、ジゴキシゲニン(DIG)、酵素および化学発光からなる群より選択される標識で標識されたヌクレオチドを含む、項目36に記載の方法。
(51)
上記標識されたヌクレオチドは、放射能を含む、項目36に記載の方法。
(52)
上記伸長産物と鋳型核酸複合体の分離は、変性により達成される、項目36に記載の方法。
(53)
上記未反応物は、エタノール沈澱および濾過によりその未反応物を除去することによって、上記伸長産物と分離される、項目36に記載の方法。
(54)
上記検出は、上記標識を直接または間接的に検出することを包含する、項目36に記載の方法。
(55)
上記標的核酸に対応する伸長産物を取り出す工程をさらに包含する、項目36に記載の方法。
(56)
上記分離は、電気泳動またはクロマトグラフィーによる、項目37に記載の方法。
(57)
上記分離の際に、上記検出が行われる、項目37に記載の方法。
(58)
上記分離および検出は、オートラジオグラフによって達成される、項目57に記載の方法。
(59)
さらに、上記伸長反応を停止させる工程を包含する、項目36に記載の方法。
(60)
上記停止工程は、プライマー停止(Primer Halt)法またはプライマーランオフ(Primer Run−off)法により達成される、項目59に記載の方法。
(61)
上記検出は、伸長された部分の配列に基づいて行われる、項目36に記載の方法。
(62)
上記検出は、上記伸長された標的核酸に特異的に結合する薬剤を用いて行われる、項目36に記載の方法。
(63)
上記検出は、上記標識されたヌクレオチドに起因する標識と、上記薬剤に起因する標識とを検出することによって行われる、項目62に記載の方法。
(64)
上記伸長された標的核酸に特異的に結合する薬剤は、伸長していない上記標的核酸にも、上記標識されたヌクレオチドにも結合しない、項目62に記載の方法。
(65)
上記検出は、上記伸長された標的核酸の長さに基づき行われる、項目36に記載の方法。(66)
上記鋳型核酸は、末端のヌクレオチドが改変されている、項目36に記載の方法。
(67)
上記鋳型核酸の末端のヌクレオチドは、3’末端が改変されている、項目36に記載の方法。
(68)
上記鋳型核酸の末端のヌクレオチドは、標識ヌクレオチドを取り込まないような改変がされる、項目36に記載の方法。
(69)
上記改変は、ジデオキシチェーンターミネーション法、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)化、ビオチン化、アミノ化、リン酸化、テトラメチルローダミン(TAMRA)化、チオール化およびローダミン化からなる群より選択される改変である、項目66に記載の方法。
(70)
上記鋳型核酸の3’末端のヌクレオチドが、ジデオキシチェーンターミネーション法、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)化、ビオチン化、アミノ化、リン酸化、テトラメチルローダミン(TAMRA)化、チオール化およびローダミン化からなる群より選択される改変がされている、項目36に記載の方法。
(71)
標識が導入された核酸を生産するためのキットであって、以下の手段:
A)標識の導入の対象となる標識対象核酸の少なくとも一部と相補的であり、さらにその標的核酸の相補的な部分とその鋳型核酸とをハイブリダイズさせたときその標的核酸の少なくとも一方の先端に対する部分において少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列を有する、鋳型核酸;および
B)核酸合成酵素;
を備える、キット。
(72)
C)標識されたヌクレオチドをさらに備える、項目71に記載のキット。
(73)
生成した混合物からその標識されたヌクレオチドの未反応物と伸長された伸長産物とを分離する手段をさらに備える、項目72に記載のキット。
(74)
標識されたヌクレオチドを検出する手段をさらに備える、項目72に記載のキット。
(75)
さらにコントロールとなる標準標的核酸を備える、項目71に記載のキット。
(76)
上記標準核酸は、上記鋳型核酸を同定するための核酸および上記標識対象核酸を同定するための核酸からなる群より選択される核酸を含む、項目75に記載のキット。
(77)
上記核酸合成酵素の反応のための試薬をさらに含む、項目71に記載のキット。
(78)
上記標識されたヌクレオチドは、核酸合成酵素の反応を停止する作用を有する、項目72に記載のキット。
(79)
支持体をさらに含み、上記鋳型核酸は、その支持体に固定される、項目71に記載のキット。
(80)
上記支持体は、ガラスまたはメンブレンである、項目79に記載のキット。
(81)
上記支持体に固定される上記鋳型核酸は、アレイ状に配置される、項目79に記載のキット。
(82)
上記鋳型核酸は、末端のヌクレオチドが改変されている、項目71に記載のキット。
(83)
上記鋳型核酸の末端のヌクレオチドは、3’末端が改変されている、項目71に記載のキット。
(84)
上記鋳型核酸の末端のヌクレオチドは、標識ヌクレオチドを取り込まないような改変がされる、項目71に記載のキット。
(85)
上記改変は、ジデオキシ化、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)化、ビオチン化、アミノ化、リン酸化、テトラメチルローダミン(TAMRA)化、チオール化およびローダミン化からなる群より選択される改変である、項目82に記載のキット。
(86)
上記鋳型核酸の3’末端のヌクレオチドが、ジデオキシ化、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)化、ビオチン化、アミノ化、リン酸化、テトラメチルローダミン(TAMRA)化、チオール化およびローダミン化からなる群より選択される改変がされている、項目71に記載のキット。
(87)
標識が導入された核酸が固定された支持体を生産するための方法であって、以下の工程:
A)支持体に固定された標識対象核酸および鋳型核酸を提供する工程であって、その鋳型核酸は、その標識対象核酸の少なくとも一部と相補的であり、さらにその標識対象核酸の相補的な部分とその鋳型核酸とをハイブリダイズさせたときその標識対象核酸の少なくとも一方の先端に対する部分において少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列を有する、工程;
B)その標識対象核酸を、その鋳型核酸とハイブリダイズさせて標識対象核酸−鋳型核酸複合体を生成する工程;
C)その標識対象核酸−鋳型核酸複合体に、核酸合成酵素および標識されたヌクレオチドを加えて伸長反応を行う工程であって、その標識対象核酸に少なくとも1つのその標識されたヌクレオチドがその鋳型核酸に基づいて取り込まれる、工程;
D)その伸長反応の後、生成した混合物から伸長したその標識対象核酸を含む支持体を取り出す工程、
を包含する、方法。
(88)
上記取り出し工程は、その支持体を洗浄して反応物を除去することによって達成される、項目87に記載の方法。
(89)
上記取り出し工程は、その支持体から標識を除去することによって達成される、項目87に記載の方法。
(90)
標的核酸を検出するためのキットであって、以下
A)その標的核酸の少なくとも一部と相補的であり、さらにその標的核酸の相補的な部分とその鋳型核酸とをハイブリダイズさせたときその標的核酸の少なくとも一方の先端に対する部分において少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列を有する、鋳型核酸;
B)核酸合成酵素;
C)標識されたヌクレオチド;
D)その標識されたヌクレオチドを検出する手段、
を備える、キット。
(91)
生成した混合物からその標識されたヌクレオチドの未反応物と伸長された伸長産物とを分離する手段をさらに備える、項目90に記載のキット。
(92)
上記鋳型核酸は、末端のヌクレオチドが改変されている、項目90に記載のキット。
(93)
核酸が固定された支持体上で標的となる核酸を検出するための方法であって、以下の工程:
A)支持体に固定された鋳型核酸および標識対象核酸を提供する工程であって、その鋳型核酸は、その標識対象核酸の少なくとも一部と相補的であり、さらにその鋳型核酸は、その標識対象核酸の相補的な部分とその鋳型核酸とをハイブリダイズさせたときその標識対象核酸の少なくとも一方の先端に対する部分において少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列を有する、工程;
B)その標識対象核酸を、その鋳型核酸とハイブリダイズさせて標識対象核酸−鋳型核酸複合体を生成する工程;
C)その標識対象核酸−鋳型核酸複合体に、核酸合成酵素および標識されたヌクレオチドを加えて伸長反応を行う工程であって、その標識対象核酸に少なくとも1つのその標識されたヌクレオチドがその鋳型核酸に基づいて取り込まれる、工程;
D)その伸長反応の後、伸長したその標識対象核酸が存在するかどうかを決定する工程であって、伸長したその標識対象核酸の存在は、標的となる核酸が存在していることを示す、工程、
を包含する、方法。
(94)
上記標識対象核酸は、siRNAである、項目93に記載の方法。
(95)
上記支持体は、アレイである、項目93に記載の方法
(96)
核酸が固定された支持体において、標的となる核酸を検出するための方法であって、以下の工程:
A)その支持体に固定された標識対象核酸および鋳型核酸を提供する工程であって、その鋳型核酸は、その標識対象核酸の少なくとも一部と相補的であり、さらにその標識対象核酸の相補的な部分とその鋳型核酸とをハイブリダイズさせたときその標識対象核酸の少なくとも一方の先端に対する部分において少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列を有する、工程;
B)その標識対象核酸を、その鋳型核酸とハイブリダイズさせて標識対象核酸−鋳型核酸複合体を生成する工程;
C)その標識対象核酸−鋳型核酸複合体に、核酸合成酵素および標識されたヌクレオチドを加えて伸長反応を行う工程であって、その標識対象核酸に少なくとも1つのその標識されたヌクレオチドがその鋳型核酸に基づいて取り込まれる、工程;
D)その伸長反応の後、伸長したその標識対象核酸が存在するかどうかを決定する工程であって、伸長したその標識対象核酸の存在は、標的となる核酸が存在していることを示す、工程、
を包含する、方法。
(97)
上記鋳型核酸は、mRNAである、項目96に記載の方法。
(98)
上記支持体は、アレイである、項目96に記載の方法。
Accordingly, the present invention provides the following.
(1)
A method for producing a nucleic acid into which a label has been introduced, comprising the following steps:
A) Step of providing a nucleic acid to be labeled and a template nucleic acid, wherein the template nucleic acid is complementary to at least a part of the nucleic acid to be labeled, and the template nucleic acid is a complementary portion of the nucleic acid to be labeled Having a nucleotide sequence that is longer by at least one nucleotide in a portion of at least one tip of the nucleic acid to be labeled when the template nucleic acid is hybridized with the template nucleic acid;
B) A step of hybridizing the labeled target nucleic acid with the template nucleic acid to generate a labeled target nucleic acid-template nucleic acid complex;
C) A step of adding a nucleic acid synthase and a labeled nucleotide to the labeled target nucleic acid-template nucleic acid complex to perform an extension reaction, wherein at least one labeled nucleotide is added to the labeled target nucleic acid as the template nucleic acid And D) removing the extended nucleic acid to be labeled from the resulting mixture after the extension reaction;
Including the method.
(2)
Item 2. The method according to Item 1, wherein the nucleic acid to be labeled is DNA or RNA or a combination thereof.
(3)
Item 2. The method according to Item 1, wherein the nucleic acid to be labeled is RNA.
(4)
Item 2. The method according to Item 1, wherein the nucleic acid to be labeled is RNA selected from the group consisting of siRNA and miRNA.
(5)
Item 2. The method according to Item 1, wherein the template nucleic acid comprises a sequence that is complementary to all the nucleic acids to be labeled.
(6)
Item 2. The method according to Item 1, wherein the template nucleic acid has a nucleotide sequence that is at least one nucleotide longer at both ends of the nucleic acid to be labeled.
(7)
Item 2. The method according to Item 1, wherein the template nucleic acid has a nucleotide sequence that is at least about 10 nucleotides longer than the tip of at least one of the nucleic acids to be labeled.
(8)
Item 2. The method according to Item 1, wherein the long nucleotide sequence of the template nucleic acid is located on the 5 ′ end side of the template nucleic acid.
(9)
Item 7. The long nucleotide sequence of the template nucleic acid on the 3 'end side of the template nucleic acid has a different length from the long nucleotide sequence of the template nucleic acid on the 5' end side of the template nucleic acid. the method of.
(10)
2. The method according to item 1, wherein the long nucleotide sequence of the template nucleic acid is located on the 5 ′ end side of the template nucleic acid, and the 5 ′ end portion of the nucleic acid to be labeled is longer than the 3 ′ end of the template nucleic acid. (11)
Item 6 wherein the long nucleotide sequence of the template nucleic acid at the 3 ′ end of the template nucleic acid is longer than the long nucleotide sequence of the template nucleic acid at the 5 ′ end of the template nucleic acid by a distinguishable length. The method described in 1.
(12)
12. The method of item 11, wherein the distinguishable length is at least about 10 nucleotides.
(13)
Item 2. The method according to Item 1, wherein the nucleic acid synthase is a DNA-dependent DNA polymerase or an RNA-dependent DNA polymerase.
(14)
2. The method according to item 1, wherein the labeled nucleotide comprises a nucleotide labeled with a label selected from the group consisting of fluorescence, radioactivity, phosphorescence, biotin, digoxigenin (DIG), enzyme, and chemiluminescence.
(15)
Item 2. The method according to Item 1, wherein the labeled nucleotide comprises radioactivity.
(16)
Item 2. The method according to Item 1, wherein the step of taking out the elongated nucleic acid to be labeled includes a denaturation step.
(17)
Furthermore, the method of item 1 including the process of removing an unreacted substance.
(18)
Item 18. The method according to Item 17, wherein the removal of the unreacted material is achieved by ethanol precipitation or gel filtration chromatography.
(19)
Item 18. The method according to Item 17, wherein the unreacted substance removing step further includes a step of separating the extended nucleic acid to be labeled.
(20)
20. A method according to item 19, wherein the separation is achieved by electrophoresis or chromatography.
(21)
Item 2. The method according to Item 1, wherein the step of taking out the elongated nucleic acid to be labeled includes the step of detecting the label.
(22)
Item 22. The method according to Item 21, wherein the detection includes detecting the label directly or indirectly.
(23)
Item 22. The method according to Item 21, further comprising the step of separating the elongated nucleic acid to be labeled.
(24)
24. A method according to item 23, wherein the detection is performed during the separation.
(25)
25. A method according to item 24, wherein the separation and detection is achieved by autoradiograph. (26)
Furthermore, the method of item 1 including the process of stopping the said extension reaction.
(27)
27. The method according to item 26, wherein the stopping step is achieved by primer stop (Primer Halt method) or primer run-off method.
(28)
Item 2. The method according to Item 1, wherein the nucleic acid to be labeled is used as a probe.
(29)
Item 2. The method according to Item 1, wherein the nucleic acid to be labeled is a nucleic acid to be detected.
(30)
Item 2. The method according to Item 1, wherein the template nucleic acid is modified at a terminal nucleotide.
(31)
Item 2. The method according to Item 1, wherein the terminal nucleotide of the template nucleic acid is modified at the 3 'end.
(32)
Item 2. The method according to Item 1, wherein the terminal nucleotide of the template nucleic acid is modified so as not to incorporate a labeled nucleotide.
(33)
The modification is a modification selected from the group consisting of the dideoxy chain termination method, fluorescein isothiocyanate (FITC), biotinylation, amination, phosphorylation, tetramethylrhodamine (TAMRA), thiolation and rhodamineation. 31. The method according to item 30.
(34)
The 3 'terminal nucleotide of the template nucleic acid is selected from the group consisting of the dideoxy chain termination method, fluorescein isothiocyanate (FITC), biotinylation, amination, phosphorylation, tetramethylrhodamine (TAMRA), thiolation and rhodamineation Item 2. The method according to Item 1, wherein the selected modification is made.
(35)
A method for introducing a label into a nucleic acid comprising the following steps:
A) a step of providing a nucleic acid to be labeled and a template nucleic acid, the template nucleic acid being complementary to at least a part of the nucleic acid to be labeled, and a complementary part of the nucleic acid to be labeled and the template nucleic acid And having a nucleotide sequence that is at least one nucleotide longer in the portion relative to the tip of at least one of the nucleic acids to be labeled;
B) a step of hybridizing the nucleic acid to be labeled with the template nucleic acid to produce a nucleic acid to be labeled-template nucleic acid complex; and C) a nucleic acid synthase and a labeled nucleic acid to be labeled with the nucleic acid to be labeled-template nucleic acid complex. Adding a nucleotide to perform an extension reaction, and at least one labeled nucleotide is incorporated into the nucleic acid to be labeled based on the template nucleic acid,
Including the method.
(36)
A method for detecting a target nucleic acid comprising the following steps:
A) providing a target nucleic acid and a template nucleic acid, wherein the template nucleic acid is complementary to at least a part of the target nucleic acid and further hybridizes the complementary part of the target nucleic acid with the template nucleic acid. Having a nucleotide sequence that is at least one nucleotide longer in the portion relative to the tip of at least one of its target nucleic acids when soyed;
B) hybridizing the target nucleic acid with the template nucleic acid to produce a target nucleic acid-template nucleic acid complex;
C) adding a nucleic acid synthesizing enzyme and a labeled nucleotide to the target nucleic acid-template nucleic acid complex to perform an extension reaction; and D) detecting whether an extension product corresponding to the target nucleic acid is present. The presence of the extension product is an indicator of the presence of the target nucleic acid,
Including the method.
(37)
The method according to item 36, further comprising the step of separating the unreacted product and the extension product of the labeled nucleotide from the resulting mixture after the extension reaction.
(38)
37. The method according to item 36, wherein the target nucleic acid is DNA or RNA or a combination thereof.
(39)
The method according to item 36, wherein the target nucleic acid is RNA.
(40)
The method according to item 36, wherein the target nucleic acid is RNA selected from the group consisting of siRNA and miRNA.
(41)
40. The method of item 36, wherein the template nucleic acid comprises a sequence that is complementary to all of the target nucleic acids.
(42)
38. The method of item 36, wherein the template nucleic acid has a nucleotide sequence that is at least one nucleotide longer at both ends of the target nucleic acid.
(43)
38. The method of item 36, wherein the template nucleic acid has a nucleotide sequence that is at least about 10 nucleotides longer than the tip of at least one of the target nucleic acids.
(44)
The method according to item 36, wherein the long nucleotide sequence of the template nucleic acid is located on the 5 ′ end side of the template nucleic acid.
(45)
45. The item 42, wherein the long nucleotide sequence of the template nucleic acid on the 3 ′ end side of the template nucleic acid has a different length from the long nucleotide sequence of the template nucleic acid on the 5 ′ end side of the template nucleic acid. the method of.
(46)
The method according to item 36, wherein the long nucleotide sequence of the template nucleic acid is located on the 5 ′ end side of the template nucleic acid, and the 5 ′ end portion of the nucleic acid to be labeled is longer than the 3 ′ end of the template nucleic acid. .
(47)
The long nucleotide sequence of the template nucleic acid on the 3 ′ end side of the template nucleic acid is longer than the long nucleotide sequence of the template nucleic acid on the 5 ′ end side of the template nucleic acid by a distinguishable length, Item 42 The method described in 1.
(48)
48. The method of item 47, wherein the distinguishable length is at least about 10 nucleotides.
(49)
The method according to item 36, wherein the nucleic acid synthase is a DNA-dependent DNA polymerase or an RNA-dependent DNA polymerase.
(50)
40. The method of item 36, wherein the labeled nucleotide comprises a nucleotide labeled with a label selected from the group consisting of fluorescence, radioactivity, phosphorescence, biotin, digoxigenin (DIG), enzyme and chemiluminescence.
(51)
40. The method of item 36, wherein the labeled nucleotide comprises radioactivity.
(52)
The method according to item 36, wherein the separation of the extension product and the template nucleic acid complex is achieved by denaturation.
(53)
38. The method of item 36, wherein the unreacted product is separated from the extension product by removing the unreacted product by ethanol precipitation and filtration.
(54)
40. The method of item 36, wherein the detection comprises detecting the label directly or indirectly.
(55)
38. The method according to item 36, further comprising the step of removing an extension product corresponding to the target nucleic acid.
(56)
38. The method according to item 37, wherein the separation is performed by electrophoresis or chromatography.
(57)
38. The method of item 37, wherein the detection is performed during the separation.
(58)
58. The method of item 57, wherein the separation and detection is accomplished by autoradiograph.
(59)
The method according to item 36, further comprising the step of stopping the extension reaction.
(60)
60. The method according to Item 59, wherein the stopping step is achieved by a primer halt method or a primer run-off method.
(61)
The method according to item 36, wherein the detection is performed based on the sequence of the extended portion.
(62)
38. The method according to item 36, wherein the detection is performed using an agent that specifically binds to the extended target nucleic acid.
(63)
63. The method according to item 62, wherein the detection is performed by detecting a label attributed to the labeled nucleotide and a label attributed to the drug.
(64)
63. The method of item 62, wherein the agent that specifically binds to the extended target nucleic acid does not bind to the non-extended target nucleic acid or the labeled nucleotide.
(65)
The method according to item 36, wherein the detection is performed based on the length of the extended target nucleic acid. (66)
37. The method according to item 36, wherein the template nucleic acid is modified at a terminal nucleotide.
(67)
The method according to item 36, wherein the terminal nucleotide of the template nucleic acid is modified at the 3 ′ end.
(68)
The method according to item 36, wherein the terminal nucleotide of the template nucleic acid is modified so as not to incorporate the labeled nucleotide.
(69)
The modification is a modification selected from the group consisting of the dideoxy chain termination method, fluorescein isothiocyanate (FITC), biotinylation, amination, phosphorylation, tetramethylrhodamine (TAMRA), thiolation and rhodamineation. The method according to item 66.
(70)
The 3 'terminal nucleotide of the template nucleic acid is selected from the group consisting of the dideoxy chain termination method, fluorescein isothiocyanate (FITC), biotinylation, amination, phosphorylation, tetramethylrhodamine (TAMRA), thiolation and rhodamineation 40. The method of item 36, wherein the selected modification has been made.
(71)
A kit for producing a nucleic acid introduced with a label, comprising the following means:
A) Complementary to at least a part of a nucleic acid to be labeled as a target for introduction of a label, and when a complementary part of the target nucleic acid is hybridized with the template nucleic acid, at least one tip of the target nucleic acid A template nucleic acid having a nucleotide sequence that is at least one nucleotide longer in the part to; and B) a nucleic acid synthase;
A kit comprising:
(72)
C) The kit according to item 71, further comprising a labeled nucleotide.
(73)
73. A kit according to item 72, further comprising means for separating the unreacted product of the labeled nucleotide and the extended product of the extension from the resulting mixture.
(74)
73. A kit according to item 72, further comprising means for detecting a labeled nucleotide.
(75)
72. The kit according to Item 71, further comprising a standard target nucleic acid as a control.
(76)
The kit according to Item 75, wherein the standard nucleic acid includes a nucleic acid selected from the group consisting of a nucleic acid for identifying the template nucleic acid and a nucleic acid for identifying the nucleic acid to be labeled.
(77)
72. The kit according to item 71, further comprising a reagent for the reaction of the nucleic acid synthase.
(78)
Item 73. The kit according to Item 72, wherein the labeled nucleotide has an action of stopping the reaction of a nucleic acid synthase.
(79)
72. The kit according to item 71, further comprising a support, wherein the template nucleic acid is fixed to the support.
(80)
80. The kit according to Item 79, wherein the support is glass or a membrane.
(81)
80. The kit according to Item 79, wherein the template nucleic acid immobilized on the support is arranged in an array.
(82)
72. The kit according to item 71, wherein the template nucleic acid is modified at a terminal nucleotide.
(83)
72. The kit according to Item 71, wherein the terminal nucleotide of the template nucleic acid is modified at the 3 ′ end.
(84)
72. The kit according to Item 71, wherein the terminal nucleotide of the template nucleic acid is modified so as not to incorporate the labeled nucleotide.
(85)
Item 82 is a modification selected from the group consisting of dideoxylation, fluorescein isothiocyanate (FITC), biotinylation, amination, phosphorylation, tetramethylrhodamine (TAMRA), thiolation and rhodamineation. The kit according to 1.
(86)
The nucleotide at the 3 ′ end of the template nucleic acid is selected from the group consisting of dideoxylation, fluorescein isothiocyanate (FITC), biotinylation, amination, phosphorylation, tetramethylrhodamine (TAMRA), thiolation and rhodamineation 72. The kit according to item 71, wherein the kit is modified.
(87)
A method for producing a support on which a nucleic acid introduced with a label is immobilized, comprising the following steps:
A) a step of providing a labeled nucleic acid and a template nucleic acid immobilized on a support, the template nucleic acid being complementary to at least a part of the labeled nucleic acid and further complementary to the labeled nucleic acid Having a nucleotide sequence that is at least one nucleotide longer in the portion relative to the tip of at least one of the nucleic acids to be labeled when the portion and the template nucleic acid are hybridized;
B) A step of hybridizing the labeled target nucleic acid with the template nucleic acid to generate a labeled target nucleic acid-template nucleic acid complex;
C) A step of adding a nucleic acid synthase and a labeled nucleotide to the labeled target nucleic acid-template nucleic acid complex to perform an extension reaction, wherein at least one labeled nucleotide is added to the labeled target nucleic acid as the template nucleic acid Incorporated on the basis of a process;
D) after the extension reaction, removing the support containing the nucleic acid to be labeled extended from the resulting mixture,
Including the method.
(88)
90. The method of item 87, wherein the removal step is accomplished by washing the support to remove reactants.
(89)
90. The method of item 87, wherein the removing step is accomplished by removing the label from the support.
(90)
A kit for detecting a target nucleic acid comprising :
A) Complementary to at least a part of the target nucleic acid, and when the complementary part of the target nucleic acid and the template nucleic acid are hybridized, at least one nucleotide is longer in the part with respect to at least one tip of the target nucleic acid A template nucleic acid having a nucleotide sequence;
B) Nucleic acid synthase;
C) labeled nucleotides;
D) means for detecting the labeled nucleotide;
A kit comprising:
(91)
91. The kit according to item 90, further comprising means for separating the unreacted product of the labeled nucleotide and the extended product of extension from the resulting mixture.
(92)
Item 91. The kit according to Item 90, wherein the template nucleic acid is modified at a terminal nucleotide.
(93)
A method for detecting a target nucleic acid on a support on which a nucleic acid is immobilized, comprising the following steps:
A) a step of providing a template nucleic acid and a nucleic acid to be labeled immobilized on a support, wherein the template nucleic acid is complementary to at least a part of the nucleic acid to be labeled, and the template nucleic acid is further to be labeled Having a nucleotide sequence that is at least one nucleotide longer in the portion of at least one tip of the nucleic acid to be labeled when hybridizing the complementary portion of the nucleic acid and the template nucleic acid;
B) A step of hybridizing the labeled target nucleic acid with the template nucleic acid to generate a labeled target nucleic acid-template nucleic acid complex;
C) A step of adding a nucleic acid synthase and a labeled nucleotide to the labeled target nucleic acid-template nucleic acid complex to perform an extension reaction, wherein at least one labeled nucleotide is added to the labeled target nucleic acid as the template nucleic acid Incorporated on the basis of a process;
D) after the extension reaction, a step of determining whether or not the extended nucleic acid to be labeled is present, and the presence of the extended nucleic acid to be labeled indicates that the target nucleic acid is present; Process,
Including the method.
(94)
94. The method according to Item 93, wherein the nucleic acid to be labeled is siRNA.
(95)
94. The method (96) of item 93, wherein the support is an array.
A method for detecting a target nucleic acid on a support on which a nucleic acid is immobilized, comprising the following steps:
A) a step of providing a labeling target nucleic acid and a template nucleic acid immobilized on the support, wherein the template nucleic acid is complementary to at least a part of the labeling target nucleic acid and further complementary to the labeling target nucleic acid Having a nucleotide sequence that is at least one nucleotide longer in the portion relative to the tip of at least one of the nucleic acids to be labeled when the portion is hybridized with the template nucleic acid;
B) A step of hybridizing the labeled target nucleic acid with the template nucleic acid to generate a labeled target nucleic acid-template nucleic acid complex;
C) A step of adding a nucleic acid synthase and a labeled nucleotide to the labeled target nucleic acid-template nucleic acid complex to perform an extension reaction, wherein at least one labeled nucleotide is added to the labeled target nucleic acid as the template nucleic acid Incorporated on the basis of a process;
D) after the extension reaction, a step of determining whether or not the extended nucleic acid to be labeled is present, and the presence of the extended nucleic acid to be labeled indicates that the target nucleic acid is present; Process,
Including the method.
(97)
99. The method according to Item 96, wherein the template nucleic acid is mRNA.
(98)
99. A method according to item 96, wherein the support is an array.

以下に、好ましい実施形態によって本発明を説明する。本発明の実施形態は、本発明の説明および当該分野における周知慣用技術に基づいて適宜実施することができることが、当業者に理解される。本発明が奏する作用および効果は、当業者に容易に理解され得る。   In the following, the present invention is described by means of preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that the embodiments of the present invention can be appropriately implemented based on the description of the present invention and well-known and common techniques in the field. The operation and effect of the present invention can be easily understood by those skilled in the art.

本発明によって、標識対象核酸(例えば、DNA、RNA)を、鋳型核酸(例えば、プライマー停止法では、鋳型DNAであり、プライマーアレイ法では、標的核酸である)とハイブリダイズさせたのち、標識対象核酸をプライマーとするDNA合成を行わせる。このDNA合成反応で新規に付加されるべきヌクレオチドを標識化合物とすることで、標的核酸を標識する方法が提供される。この場合において、標識された化合物が、DNA合成に新たに加えられるヌクレオチドとして使用される。このようにして、標的核酸を標識するための方法が提供され得る。標的核酸は、RNA、DNAを問わないが、特に、本発明は、短鎖RNAの標識法として有用性が高い。標識は、放射性同位体、蛍光色素、などが考えられるが、本明細書では放射性同位体を用いた方法で実証されている。標識された核酸は、その標識化合物を指標として検出できる。放射性標識の場合は、オートラジオグラフィーなどが使用され得る。標識の為のDNA合成反応は、ジデオキシチェーンターミネーション法によって限定された長さで停止させることができる。ジデオキシチェーンターミネーション法による方法をプライマー停止(Primer Halt)法と呼ぶ。鋳型DNAは、標的核酸と相補的な配列部分を持つ必要があるが、標的核酸がmiRNAの様な、配列が既知の小RNAの場合、前後の長さおよび配列は任意に選択する事ができる。これを利用して、標的核酸をプライマーとしたDNA合成反応を限定した長さにとどめることができる(限定されたDNA合成)。これをプライマーランオフ(Primer Run−off)法と呼ぶ。   According to the present invention, a nucleic acid to be labeled (for example, DNA, RNA) is hybridized with a template nucleic acid (for example, a template DNA in the primer stop method and a target nucleic acid in the primer array method), and then labeled. DNA synthesis using nucleic acid as a primer is performed. A method for labeling a target nucleic acid is provided by using a nucleotide to be newly added in the DNA synthesis reaction as a labeling compound. In this case, the labeled compound is used as a new nucleotide added to DNA synthesis. In this way, a method for labeling a target nucleic acid can be provided. The target nucleic acid may be RNA or DNA, but the present invention is particularly useful as a method for labeling short RNA. The label may be a radioisotope, a fluorescent dye, or the like, and is demonstrated in this specification by a method using a radioisotope. The labeled nucleic acid can be detected using the labeled compound as an index. In the case of a radioactive label, autoradiography and the like can be used. The DNA synthesis reaction for labeling can be stopped at a limited length by the dideoxy chain termination method. A method based on the dideoxy chain termination method is referred to as a primer halt method. The template DNA needs to have a sequence portion complementary to the target nucleic acid, but when the target nucleic acid is a small RNA of known sequence such as miRNA, the length and sequence before and after can be arbitrarily selected. . By using this, the DNA synthesis reaction using the target nucleic acid as a primer can be limited to a limited length (limited DNA synthesis). This is called a primer run-off method.

標識された標的核酸は、ゲル電気泳動によって分離後に検出する事ができる。限定されたDNA合成反応とゲル電気泳動を組み合わせることで、標的核酸の長さ(塩基対)を知ることができる。この技術は、蛍光標識とキャピラリーシークエンサーを用いた検出法への応用も考えられる。この技術は、植物、動物、菌類を問わず、siRNA、miRNAの検出法として応用できる。短鎖RNAに限定せず、一般的な核酸の配列を特異的に標識する方法として応用できる。例えばssDNAの配列特異的な末端標識が可能である。in situラベリングも可能である。その他の種々の応用が可能である。   The labeled target nucleic acid can be detected after separation by gel electrophoresis. By combining the limited DNA synthesis reaction and gel electrophoresis, the length (base pair) of the target nucleic acid can be known. This technology can also be applied to detection methods using fluorescent labels and capillary sequencers. This technique can be applied as a method for detecting siRNA and miRNA regardless of plants, animals and fungi. The present invention is not limited to short RNA, and can be applied as a method for specifically labeling general nucleic acid sequences. For example, sequence-specific end labeling of ssDNA is possible. In situ labeling is also possible. Various other applications are possible.

蛍光色素のヌクレオチドへの取り込みのための技術としては、例えば、アミノ基導入試薬(2−(4−モノメトキシトリチルアミノ)エチル−(2−シアノエチル)−(N,N−ジイソプロピル)−ホスホルアミダイトなど)、あるいはチオール基導入試薬((S−トリチル−6−メルカプトヘキシル)−(2−シアノエチル)−(N,N−ジイソプロピル)−ホスホルアミダイト、(S−トリチル−2−メルカプトエチル)−(2−シアノエチル)−(N,N−ジイソプロピル)−ホスホルアミダイトなど)などを用いてヌクレオチドに直接標識する方法;核酸中の蛍光色素の標識部位のリン酸結合を官能基を有するホスホン酸結合に置き換えてリンカーの導入を行い、この官能基を利用して蛍光剤を結合させる方法(特開昭61−44353)などが挙げられるが、それらに限定されない。   As a technique for incorporating a fluorescent dye into a nucleotide, for example, an amino group introduction reagent (2- (4-monomethoxytritylamino) ethyl- (2-cyanoethyl)-(N, N-diisopropyl) -phosphoramidite Or a thiol group introduction reagent ((S-trityl-6-mercaptohexyl)-(2-cyanoethyl)-(N, N-diisopropyl) -phosphoramidite, (S-trityl-2-mercaptoethyl)-( 2-cyanoethyl)-(N, N-diisopropyl) -phosphoramidite etc.) and the like; a phosphoric acid bond at the labeling site of a fluorescent dye in a nucleic acid to a phosphonic acid bond having a functional group In this method, a linker is introduced and a fluorescent agent is bonded using this functional group (Japanese Patent Laid-Open No. 61-443). 3), and the like, but are not limited to.

また、本発明の方法は、新規な核酸検出法であり、核酸を配列特異的に直接標識できる点に新規性・有用性がある。また、ヌクレオチドや鋳型の選択により標識される長さを規定(1〜数塩基に限定)する事ができる。特に、近年注目されているRNA サイレンス化(silencing)に関与するsiRNAや翻訳後の遺伝子発現調節機構の一部として注目されているmiRNAの様な短鎖RNAを検出する方法として有効である。   The method of the present invention is a novel nucleic acid detection method, and has novelty and utility in that a nucleic acid can be directly labeled in a sequence-specific manner. Further, the length to be labeled can be defined (limited to 1 to several bases) by selection of nucleotide or template. In particular, it is effective as a method for detecting short RNAs such as siRNAs involved in RNA silencing that have been attracting attention in recent years and miRNAs that have been noted as part of the gene expression regulation mechanism after translation.

従来法と比べて、本発明は、例えば以下:
1)プロトコールの操作が簡便で、短時間で検出できる。(ノーザンブロットなどのプローブ合成と同様の手順で核酸の直接標識が可能で、標識後は電気泳動して直接検出可能であり、電気泳動のトランスファーまたはメンブレンのハイブリダイゼーション、洗浄などの操作はいっさい不要である);
2)ノーザンブロット法などと違い直接標識対象核酸を標識できる;
3)従来高感度とされている方法と比較できるレベルまたはそれ以上の検出感度がある。(アットモルレベルまで。これは市販のRNase 保護を原理としたキットの検出限界{つまりいわゆるチャンピオンデータ}と同じレベル。なお、RNase保護ではRNaseを用いるため、検出したRNAがartifactで有る可能性を排除しにくいと言う欠点がある。操作も本法の方が迅速・単純。);ならびに
4)siRNAまたはmiRNAの検出ではしばしば小RNA分画を精製しなければ検出不能であったが、本法では、トータルRNAで可能である、
などの利点および効果があると考えられる。
Compared with the conventional method, the present invention is, for example:
1) Protocol operation is simple and can be detected in a short time. (Nucleic blots can be directly labeled with nucleic acids in the same procedure as probe synthesis, and can be directly detected by electrophoresis after labeling. No operations such as electrophoresis transfer, membrane hybridization, or washing are required. );
2) The nucleic acid to be labeled can be directly labeled unlike the Northern blot method, etc .;
3) There is a level of detection sensitivity that can be compared with a method that is conventionally considered to be high sensitivity or higher. (Up to the atmol level. This is the same level as the detection limit of commercial kits based on RNase protection {that is, so-called champion data}. In addition, since RNase is used in RNase protection, there is a possibility that the detected RNA is an artifact. The method is faster and simpler than this method.); And 4) Detection of siRNA or miRNA is often impossible unless a small RNA fraction is purified. Then, it is possible with total RNA.
It is considered that there are advantages and effects.

図1は、プライマー停止(Primer Halt)法の原理説明である。小RNA:検出の標的とする短鎖RNAである。鋳型 DNA:鋳型となるDNA。実施例では、合成ssDNAを用いているが、本発明はこれに限定されない。DNA pol.:DNAポリメラーゼ。実施例にはクレノウフラグメントを用いているが、本発明はこれに限定されない。原理的には逆転写酵素でも可能である。(1)短鎖RNAを鋳型 DNAとハイブリダイズさせる。(2)常温にした後でDNAポリメラーゼおよびジデオキシNTP(もしくはジデオキシATPのみ)を加える。ジデオキシNTPは32Pなどでラベルしておく。(3)DNAポリメラーゼによる、DNAとハイブリダイズした短鎖RNAをプライマーとしたDNA合成反応によって、短鎖RNAは標識される。この際、ジデオキシNTPが取り込まれるため、反応は一塩基を付加したのみで停止する。(4)標識されたRNAを変成してDNAから解離させる。(5)ゲル電気泳動後オートグラムによって容易に検出できる。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the primer halt method. Small RNA: A short RNA targeted for detection. Template DNA: DNA used as a template. In the examples, synthetic ssDNA is used, but the present invention is not limited to this. DNA pol. : DNA polymerase. Although Klenow fragment is used in the examples, the present invention is not limited to this. In principle, reverse transcriptase is also possible. (1) A short RNA is hybridized with a template DNA. (2) Add DNA polymerase and dideoxy NTP (or dideoxy ATP only) to room temperature. The dideoxyNTP is labeled with 32 P or the like. (3) The short RNA is labeled by a DNA synthesis reaction with DNA polymerase using the short RNA hybridized with DNA as a primer. At this time, since dideoxyNTP is incorporated, the reaction is stopped only by adding one base. (4) The labeled RNA is denatured and dissociated from the DNA. (5) It can be easily detected by autogram after gel electrophoresis. 図2は、実施例で示したモデル実験に用いた合成DNAおよびRNAの配列を示す。DNA1および2は、GFP遺伝子のセンス方向のORFの一部である。RNAは21ヌクレオチドの上記DNAの一部と相補的な配列を有する。ハイブリダイズした状態を図に示している。RNAをプライマーとした反応によって、RNAの3’に一塩基付加されると、DNA1−RNA1の組み合わせではdATPが、DNA2−RNA2の組み合わせではdTTPが取り込まれる。DNA1とRNA2、DNA2とRNA1との間に相同性は無い。FIG. 2 shows the sequences of synthetic DNA and RNA used in the model experiment shown in the examples. DNA 1 and 2 are part of the ORF in the sense direction of the GFP gene. The RNA has a sequence complementary to a part of the 21 nucleotide DNA. The hybridized state is shown in the figure. When a single base is added to 3 'of RNA by a reaction using RNA as a primer, dATP is incorporated in the combination of DNA1-RNA1 and dTTP is incorporated in the combination of DNA2-RNA2. There is no homology between DNA1 and RNA2, and DNA2 and RNA1. 図3は、プライマー停止(Primer Halt)法およびプライマーランオフ(Primer Run−off)のモデル実験である。pol.:Klenowフラグメント:sRNA(合成RNA):合成RNA1または2:Temp(鋳型DNA).:合成DNA1または2。 DNA、RNAそれぞれ1pmolおよび33P−ジデオキシNTPを、Klenow反応溶液中で混合した後、95℃で変性−常温に戻すことによってハイブリダイズさせた。Klenow酵素を加え、sRNAをプライマーとしたDNA合成反応を行わせた。クレノウ酵素をそこに加え、DNA合成反応を、sRNAをプライマーとして使用して行った。なお、33PラベルされたジデオキシNTP以外のヌクレオチドは加えられていない。標識されたRNAは、変性アクリルアミドゲル電気泳動後、オートグラムによって検出した。DNA1−RNA1、DNA2−RNA2の組み合わせでポリメラーゼ依存的に33Pの取り込みが見られることから、本法によって配列特異的な短鎖RNAの標識が可能であることが示された。FIG. 3 is a model experiment of the primer halt method and the primer run-off method. pol. : Klenow fragment: sRNA (synthetic RNA): synthetic RNA 1 or 2: Temp (template DNA). : Synthetic DNA 1 or 2. DNA and RNA, respectively 1 pmol and 33 P-dideoxy NTP, were mixed in a Klenow reaction solution, and then hybridized by returning to a denaturation-normal temperature at 95 ° C. Klenow enzyme was added and a DNA synthesis reaction was performed using sRNA as a primer. Klenow enzyme was added thereto and a DNA synthesis reaction was performed using sRNA as a primer. No nucleotides other than 33 P-labeled dideoxyNTPs were added. The labeled RNA was detected by autogram after denaturing acrylamide gel electrophoresis. DNA1-RNA1, since the DNA 2-RNA2 combination of polymerase-dependent manner 33 P uptake is observed, it was shown this method by a possible indicator of sequence-specific short RNA. 図4は、プライマー停止(Primer Halt)の検出限界の測定およびプライマー停止(Primer Halt)による生物からのmiRNAの検出である。小RNAを1/10に系列希釈して検出感度を求めた。本発明の方法では、少なくとも5 アットモル(5×10−18)レベルまで検出することができることが明らかになった。 左側のレーンは以下の通りである。(a)合成RNAの希釈系列を検出したもの、右側の2つのレーンは植物から調製したtotal RNAに含まれるmiRNAを検出したもの。Luc:ネガティブコントロールとして植物のコードしないルシフェラーゼ遺伝子lucの配列の一部を鋳型とした反応。miR171:植物内在性のmicro RNA(miRNA)であるmiR171と相補的な配列+一塩基のTを含む配列を用いたプライマー停止(Primer Halt)法である。このようにして、植物内在性のmiRNAを検出することができる。FIG. 4 shows the detection limit of primer halt (Primer Halt) and the detection of miRNA from organisms by primer halt (Primer Halt). Detection sensitivity was determined by serially diluting small RNAs to 1/10. It has been found that the method of the present invention can detect at least up to 5 atmole (5 × 10 −18 ) levels. The left lane is as follows. (A) The detection of a synthetic RNA dilution series, the two lanes on the right are those detected miRNA contained in total RNA prepared from a plant. Luc: Reaction using a part of the sequence of luciferase gene luc not encoded by plants as a template as a negative control. miR171: A primer halt method using a sequence complementary to miR171 which is a plant endogenous microRNA (miRNA) + a sequence containing a single base T. In this way, plant endogenous miRNA can be detected. 図4Bは、本発明のプライマーランオフ法でマウスのmiRNAを確認することができることを示す。FIG. 4B shows that mouse miRNA can be confirmed by the primer run-off method of the present invention. 図5は、プライマー停止法の原理を示す。FIG. 5 shows the principle of the primer stopping method. 図6は、プライマーランオフ法の原理を示す。FIG. 6 shows the principle of the primer run-off method. 図7は、プライマーアレイ法の原理を示す。FIG. 7 shows the principle of the primer array method.

以下に本発明を、必要に応じて、添付の図面を参照して例示の実施例により記載する。本発明を以下に説明する。本明細書の全体にわたり、単数形の表現は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。また、本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての専門用語および科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書(定義を含めて)が優先する。   The invention will now be described by way of example, with reference to the accompanying drawings, where appropriate. The present invention will be described below. Throughout this specification, it should be understood that the singular forms also include the plural concept unless specifically stated otherwise. In addition, it is to be understood that the terms used in the present specification are used in the meaning normally used in the art unless otherwise specified. Thus, unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In case of conflict, the present specification, including definitions, will control.

以下に提供される実施形態は、本発明のよりよい理解のために提供されるものであり、本発明の範囲は以下の記載に限定されるべきではない。本明細書中の記載を参酌して、本発明の範囲内で適宜改変を行うことができることは、当業者に明らかである。   The embodiments provided below are provided for a better understanding of the present invention, and the scope of the present invention should not be limited to the following description. It will be apparent to those skilled in the art that modifications can be made as appropriate within the scope of the present invention in consideration of the description in the present specification.

(用語)
本明細書において使用される「ポリヌクレオチド」、「オリゴヌクレオチド」、「核酸」および「核酸分子」は、本明細書において同じ意味で使用され、任意の長さのヌクレオチドのポリマーをいう。そのような核酸分子としては、例えば、cDNA、mRNA、ゲノムDNAが挙げられるが、それらに限定されない。この用語はまた、「オリゴヌクレオチド誘導体」または「ポリヌクレオチド誘導体」を含む。本明細書において「オリゴヌクレオチド誘導体」または「ポリヌクレオチド誘導体」とは、ヌクレオチドの誘導体を含むか、またはヌクレオチド間の結合が通常とは異なるオリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドをいい、互換的に使用される。そのようなオリゴヌクレオチドとして具体的には、例えば、2’−O−メチル−リボヌクレオチド、オリゴヌクレオチド中のリン酸ジエステル結合がホスホロチオエ−ト結合に変換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のリン酸ジエステル結合がN3’−P5’ホスホロアミデ−ト結合に変換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のリボ−スとリン酸ジエステル結合とがペプチド核酸結合に変換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のウラシルがC−5プロピニルウラシルで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のウラシルがC−5チアゾ−ルウラシルで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のシトシンがC−5プロピニルシトシンで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のシトシンがフェノキサジン修飾シトシン(phenoxazine−modified cytosine)で置換されたオリゴヌクレオチド誘導体、DNA中のリボ−スが2’−O−プロピルリボ−スで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体およびオリゴヌクレオチド中のリボ−スが2’−メトキシエトキシリボ−スで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体などが例示される。他にそうではないと示されなければ、特定の核酸配列はまた、配列表に明示的に示された配列と同様に、その保存的に改変された改変体(例えば、縮重コドン置換体)、相補配列、対応する配列(例えば、ヒト配列に対するマウス配列など)を包含することが企図される。
(the term)
As used herein, “polynucleotide”, “oligonucleotide”, “nucleic acid” and “nucleic acid molecule” are used interchangeably herein and refer to a polymer of nucleotides of any length. Examples of such nucleic acid molecules include, but are not limited to, cDNA, mRNA, and genomic DNA. The term also includes “oligonucleotide derivatives” or “polynucleotide derivatives”. As used herein, the term “oligonucleotide derivative” or “polynucleotide derivative” refers to an oligonucleotide or polynucleotide that includes a derivative of a nucleotide or that has an unusual linkage between nucleotides, and is used interchangeably. Specific examples of such an oligonucleotide include, for example, 2′-O-methyl-ribonucleotide, an oligonucleotide derivative in which a phosphodiester bond in an oligonucleotide is converted to a phosphorothioate bond, and a phosphate in an oligonucleotide. Oligonucleotide derivatives in which diester bonds are converted to N3′-P5 ′ phosphoramidate bonds, oligonucleotide derivatives in which ribose and phosphodiester bonds in oligonucleotides are converted to peptide nucleic acid bonds, uracil in oligonucleotides Is an oligonucleotide derivative substituted with C-5 propynyluracil, an oligonucleotide derivative wherein uracil in the oligonucleotide is substituted with C-5 thiazo-ruuracil, and cytosine in the oligonucleotide is substituted with C-5 propynylcytosine Oligonucleotide derivatives, oligonucleotide derivatives in which cytosine in the oligonucleotide is substituted with phenoxazine-modified cytosine, oligonucleotides in which the ribose in DNA is substituted with 2'-O-propyl ribose Examples thereof include nucleotide derivatives and oligonucleotide derivatives in which the ribose in the oligonucleotide is substituted with 2′-methoxyethoxyribose. Unless otherwise indicated, a particular nucleic acid sequence is also a conservatively modified variant thereof (eg, a degenerate codon substitute), similar to a sequence explicitly shown in the sequence listing. , Complementary sequences, and corresponding sequences (eg, mouse sequences for human sequences, etc.) are contemplated.

本明細書において「小RNA」(「small RNA」)とは、サイズの小さなRNAをいい、具体的には約50ヌクレオチド長以下のものが包含され、より好ましくは約30ヌクレオチド長以下のものが使用され得る。小RNAとしては、例えば、miRNA、siRNAなどを挙げることができるが、それらに限定されない。小RNAは、近年注目されており、転写、翻訳およびmRNA安定性を含む遺伝子調節における重要な役割を果たすといわれている。   As used herein, “small RNA” refers to small-sized RNA, specifically including RNA of about 50 nucleotides or less, more preferably about 30 nucleotides or less. Can be used. Examples of small RNAs include, but are not limited to, miRNA and siRNA. Small RNA has attracted attention in recent years and is said to play an important role in gene regulation including transcription, translation and mRNA stability.

本明細書において「ヌクレオチド」は、天然のものでも非天然のものでもよい。「ヌクレオチド誘導体」または「ヌクレオチドアナログ」とは、天然に存在するヌクレオチドとは異なるがもとのヌクレオチドと同様の機能を有するものをいう。そのようなヌクレオチド誘導体およびヌクレオチドアナログは、当該分野において周知である。そのようなヌクレオチド誘導体およびヌクレオチドアナログの例としては、ホスホロチオエート、ホスホルアミデート、メチルホスホネート、キラルメチルホスホネート、2−O−メチルリボヌクレオチド、ペプチド−核酸(PNA)が含まれるが、これらに限定されない。   In the present specification, the “nucleotide” may be natural or non-natural. “Nucleotide derivative” or “nucleotide analog” refers to a substance that is different from a naturally occurring nucleotide but has a function similar to that of the original nucleotide. Such nucleotide derivatives and nucleotide analogs are well known in the art. Examples of such nucleotide derivatives and nucleotide analogs include, but are not limited to, phosphorothioate, phosphoramidate, methylphosphonate, chiral methylphosphonate, 2-O-methylribonucleotide, peptide-nucleic acid (PNA). .

伸長反応に使用される場合、ヌクレオチドは、三リン酸の形態を採ることができる。ヌクレオシド三リン酸としては、DNA構成成分であるデオキシアデノシン三リン酸(dATP)、デオキシグアノシン三リン酸(dGTP)、デオキシシチジン三リン酸(dCTP)、デオキシチミジン三リン酸(dTTP)、デオキシウリジン三リン酸(dUTP)、デオキシイノシン三リン酸(dITP)などが挙げられるが、それらに限定されない。伸長反応において、反応を停止させるヌクレオチドとしては、ジデオキシチェインターミネーター法において用いられるような、ジデオキシアデノシン三リン酸(ddATP)、ジデオキシグアノシン三リン酸(ddGTP)、ジデオキシシチジン三リン酸(ddCTP)、ジデオキシチミジン三リン酸(ddTTP)、ジデオキシウリジン三リン酸(ddUTP)、ジデオキシイノシン三リン酸(ddITP)などを挙げることができるがそれらに限定されない。特に言及しない場合、本発明において、「ヌクレオチド」と「ヌクレオチド三リン酸」とは互換可能に使用されることが理解される。   When used in an extension reaction, the nucleotide can take the form of a triphosphate. Examples of nucleoside triphosphates include deoxyadenosine triphosphate (dATP), deoxyguanosine triphosphate (dGTP), deoxycytidine triphosphate (dCTP), deoxythymidine triphosphate (dTTP), and deoxyuridine. Examples thereof include, but are not limited to, triphosphate (dUTP) and deoxyinosine triphosphate (dITP). In the extension reaction, nucleotides for stopping the reaction include dideoxyadenosine triphosphate (ddATP), dideoxyguanosine triphosphate (ddGTP), dideoxycytidine triphosphate (ddCTP), dideoxy, as used in the dideoxy chain terminator method. Examples thereof include, but are not limited to, thymidine triphosphate (ddTTP), dideoxyuridine triphosphate (ddUTP), dideoxyinosine triphosphate (ddITP), and the like. Unless otherwise stated, it is understood that “nucleotide” and “nucleotide triphosphate” are used interchangeably in the present invention.

本明細書においてヌクレオチドは、「標識」され得る。そのような標識としては、例えば、蛍光、放射能、燐光、ビオチン、DIG、酵素および化学発光を利用した任意の標識を挙げることができるがそれらに限定されない。   As used herein, a nucleotide can be “labeled”. Examples of such a label include, but are not limited to, any label using fluorescence, radioactivity, phosphorescence, biotin, DIG, enzyme, and chemiluminescence.

本明細書において「標識」とは、目的となる分子または物質を他から識別するための存在(たとえば、物質、エネルギー、電磁波など)をいう。そのような標識方法としては、RI(ラジオアイソトープ)法、蛍光法、ビオチン法、化学発光法等を挙げることができるが、それらに限定されない。上記の核酸断片および相補性を示すオリゴヌクレオチドを何れも蛍光法によって標識する場合には、蛍光発光極大波長が互いに異なる蛍光物質によって標識を行う。蛍光発光極大波長の差は、10nm以上であることが好ましい。蛍光物質としては、核酸の塩基部分と結合できるものであれば何れも用いることができるが、シアニン色素(例えば、CyDyeTMシリーズのCy3、Cy5等)、ローダミン6G試薬、N−アセトキシ−N2−アセチルアミノフルオレン(AAF)、AAIF(AAFのヨウ素誘導体)等を使用することが好ましい。蛍光発光極大波長の差が10nm以上である蛍光物質としては、例えば、Cy5とローダミン6G試薬との組み合わせ、Cy3とフルオレセインとの組み合わせ、ローダミン6G試薬とフルオレセインとの組み合わせ等を挙げることができる。本発明では、このような標識を利用して、使用される検出手段に検出され得るように目的とする対象を改変することができる。そのような改変は、当該分野において公知であり、当業者は標識におよび目的とする対象に応じて適宜そのような方法を実施することができる。1つの好ましい実施形態では、標識は放射能標識される。 In this specification, the “label” refers to a presence (for example, a substance, energy, electromagnetic wave, etc.) for distinguishing a target molecule or substance from others. Examples of such labeling methods include, but are not limited to, RI (radioisotope) method, fluorescence method, biotin method, chemiluminescence method and the like. When both the nucleic acid fragment and the complementary oligonucleotide are labeled by the fluorescence method, the labeling is performed with fluorescent substances having different fluorescence emission maximum wavelengths. The difference in the maximum fluorescence emission wavelength is preferably 10 nm or more. Any fluorescent substance can be used as long as it can bind to the base moiety of the nucleic acid. However, cyanine dyes (eg, CyDye series Cy3, Cy5 etc.), rhodamine 6G reagent, N-acetoxy-N2-acetyl Aminofluorene (AAF), AAIF (iodine derivative of AAF) or the like is preferably used. Examples of the fluorescent substance having a difference in fluorescence emission maximum wavelength of 10 nm or more include a combination of Cy5 and rhodamine 6G reagent, a combination of Cy3 and fluorescein, a combination of rhodamine 6G reagent and fluorescein, and the like. In the present invention, by using such a label, the target object can be modified so that it can be detected by the detection means used. Such modifications are known in the art, and those skilled in the art can appropriately carry out such methods depending on the label and the target object. In one preferred embodiment, the label is radioactively labeled.

本明細書において、鋳型核酸の末端のヌクレオチドは、「改変」され得る。このような核酸の末端の改変は、他のヌクレオチド(例えば、標識ヌクレオチド)を取り込まないような改変であることが好ましい。5’末端であっても3’末端であってもよいが、3’末端であることが好ましい。そのような改変としては、ジデオキシ化、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)化、ビオチン化、アミノ化、リン酸化、テトラメチルローダミン(TAMRA)化、チオール化およびローダミン化などを挙げることができるがそれらに限定されない。このようなフルオレセインイソチオシアネート(FITC)化、ビオチン化、アミノ化、リン酸化、テトラメチルローダミン(TAMRA)化、チオール化およびローダミン化などの改変は、3’末端に取り込まれることによって、ポリメラーゼによる伸長反応を停止することができる。   As used herein, the terminal nucleotide of the template nucleic acid can be “modified”. Such a modification of the end of the nucleic acid is preferably a modification that does not incorporate other nucleotides (for example, labeled nucleotides). Although it may be 5 'end or 3' end, it is preferably 3 'end. Such modifications can include, but are not limited to, dideoxylation, fluorescein isothiocyanate (FITC), biotinylation, amination, phosphorylation, tetramethylrhodamine (TAMRA), thiolation and rhodamineation. Not. Such modifications such as fluorescein isothiocyanate (FITC), biotinylation, amination, phosphorylation, tetramethylrhodamine (TAMRA), thiolation and rhodamine incorporation are incorporated into the 3 ′ end to extend by polymerase. The reaction can be stopped.

本明細書において「変性」とは、核酸において、共有結合の切断を伴うことなく、天然の三次元構造を失う現象をいう。変性工程を包含することによって、核酸の分離が促進され、伸長した標識対象核酸の取出しが容易になることが理解される。   As used herein, “denaturation” refers to a phenomenon in which a nucleic acid loses its natural three-dimensional structure without accompanying covalent bond breakage. It is understood that inclusion of a denaturation step facilitates separation of the nucleic acid and facilitates removal of the elongated labeled target nucleic acid.

本明細書において「未反応物の除去」とは、核酸合成反応において、反応しなかった材料(例えば、標識されたヌクレオチドなど)を取り除くことをいう。除去されるべき未反応物には、特に、標識されたヌクレオチドが含まれることが有利である。標識されたヌクレオチドを除去することによって、伸長したもののみの標識を手がかりとして検出を行うことができるようになるからである。未反応物の除去は、例えば、アルコール沈澱(例えば、2−プロパノール、エタノールなどによる沈澱)およびその反応後の濾過を行うことによって行うことができる。アレイにおける未反応物の除去は、洗浄によって行うことができる。   In this specification, “removal of unreacted substances” refers to removal of unreacted materials (for example, labeled nucleotides) in a nucleic acid synthesis reaction. The unreacted material to be removed in particular advantageously contains labeled nucleotides. This is because, by removing the labeled nucleotide, detection can be performed using only the extended label as a clue. Unreacted substances can be removed by, for example, alcohol precipitation (for example, precipitation with 2-propanol, ethanol or the like) and filtration after the reaction. Removal of unreacted substances in the array can be performed by washing.

本明細書において「核酸の分離」とは、ある核酸の集合を別の性質を有する核酸の集合から離すことをいう。そのような分離は、分子量、標識、親和性などを手がかりに行うことができる。分子量を手がかりに分離する場合は、電気泳動を行うことによって分離することができる。分子ふるいを用いても分子量による分離を行うことができる。   As used herein, “separation of nucleic acids” refers to separating a set of nucleic acids from a set of nucleic acids having different properties. Such separation can be carried out based on molecular weight, labeling, affinity and the like. When the molecular weight is separated by a clue, it can be separated by electrophoresis. Separation by molecular weight can also be performed using molecular sieves.

核酸の取り出しは、標識の検出と同時に行っても良い。   The removal of the nucleic acid may be performed simultaneously with the detection of the label.

本発明では、標識の検出は、直接または間接的に行うことができる。直接行う場合は、例えば、放射能をガイガーカウンターなどで検出したり、蛍光を直接肉眼またはカメラなどで検出することができる。間接的に行う場合は、例えば、別に標識されたものをその標識に結合することによって、その別の標識を検出したり、標識を活性化する因子を付与してその活性化により標識(ビオチン、ストレプトアビジンなどの使用)を検出することなどにより検出を行うことが可能である。   In the present invention, the detection of the label can be performed directly or indirectly. When performing directly, for example, radioactivity can be detected with a Geiger counter or the like, or fluorescence can be detected directly with the naked eye or a camera. In the case of performing indirectly, for example, another label is bound to the label to detect the other label, or a factor that activates the label is added to activate the label (biotin, The detection can be performed by detecting the use of streptavidin or the like).

本明細書において使用される「オートラジオグラフ」および「オートラジオグラフィー」とは、X線写真フィルムあるいは乾板を使って、生体内における放射性物質(トレーサ
ー)の取込みを観察し、生体内物質の分布、移動、代謝を細胞化学的または組織化学的に
調べる方法をいう。オートラジオグラフには、マクロオートラジオグラフ法(可視オートラジオグラフ法)、ミクロオートラジオグラフ法(光顕オートラジオグラフ法)、ウルトラミクロオートラジオグラフ法(電顕オートラジオグラフ法)などが挙げられる。本発明においては、その目的に応じてこれらのうちの一つを任意に選択して使用することができる。
As used herein, “autoradiograph” and “autoradiography” refer to the distribution of in vivo substances by observing the uptake of radioactive substances (tracers) in the living body using an X-ray photographic film or a dry plate. This refers to a method for examining migration and metabolism cytochemically or histochemically. Examples of the autoradiograph include macro autoradiograph method (visible autoradiograph method), micro autoradiograph method (light microscope autoradiograph method), and ultra micro autoradiograph method (electron microscope autoradiograph method). . In the present invention, one of these can be arbitrarily selected and used according to the purpose.

本発明の方法では、生体分子の情報またはそれに相互作用する物質に起因する情報を検出することができる限り、種々の検出方法および検出手段を用いることができる。   In the method of the present invention, various detection methods and detection means can be used as long as information of biomolecules or information resulting from substances interacting with the biomolecules can be detected.

本明細書において、生体分子(例えば、ポリヌクレオチドまたはポリペプチドなど)に対して「特異的に相互作用する」とは、その生体分子に対する親和性が、他の無関連の(特に、ポリヌクレオチド、ポリペプチドなどであれば、例えば、同一性が30%未満の)ポリヌクレオチドまたはポリペプチドに対する親和性よりも、代表的には同等またはより高いか、好ましくは有意に高いことをいう。そのような親和性は、例えば、ハイブリダイゼーションアッセイ、結合アッセイなどによって測定することができる。   As used herein, “specifically interacts” with a biomolecule (eg, a polynucleotide or polypeptide, etc.) means that the affinity for the biomolecule is other unrelated (especially polynucleotide, For a polypeptide or the like, it means that it is typically equivalent or higher, or preferably significantly higher than its affinity for a polynucleotide or polypeptide (for example, less than 30% identity). Such affinity can be measured, for example, by hybridization assays, binding assays, and the like.

本明細書において「標的核酸」とは、反応(例えば、標識または検出)の対象となる核酸をいう。したがって、標識が目的である場合は、標的核酸と標識対象核酸とでは、重複し得る。   In the present specification, the “target nucleic acid” refers to a nucleic acid to be subjected to a reaction (for example, labeling or detection). Therefore, when the purpose is labeling, the target nucleic acid and the target nucleic acid can overlap.

本明細書において「標識対象核酸」とは、本発明の標識方法の対象となる任意の核酸をいう。そのような核酸としては、任意の核酸が使用され得る。そのような標識対象核酸の例としては、DNA、RNA、および核酸合成酵素によって伸長反応を行うことができるようなPNAなどを挙げることができるがそれらに限定されない。標的対象核酸の特に興味深い例としては、miRNA、siRNAなどのような小RNAを挙げることができる。標識対象核酸は、プライマー停止法およびプライマーランオフ法では、検出の標的となり、プライマーアレイ法では、プローブとなる。   As used herein, “labeled nucleic acid” refers to any nucleic acid that is the target of the labeling method of the present invention. Any nucleic acid can be used as such a nucleic acid. Examples of such nucleic acids to be labeled include, but are not limited to, PNA that can perform an extension reaction with DNA, RNA, and nucleic acid synthase. Particularly interesting examples of target nucleic acids include small RNAs such as miRNA, siRNA and the like. The nucleic acid to be labeled becomes a detection target in the primer stop method and the primer run-off method, and becomes a probe in the primer array method.

本明細書において「鋳型核酸」とは、本発明の方法において標識対象核酸を標識する際に利用する鋳型となる任意の核酸をいう。鋳型核酸自身は、本発明の方法では、標識されない。鋳型核酸は、プライマー停止法およびプライマーランオフ法では、プローブとなり、プライマーアレイ法では、標的となる。本発明において使用される鋳型核酸は、通常、標識対象核酸の少なくとも一部(好ましくは全部)と相補的であり、さらに標識対象核酸の相補的な部分と鋳型核酸とをハイブリダイズさせたとき標識対象核酸の少なくとも一方の先端に対する部分において少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列を有する。したがって、通常、鋳型核酸は、標識対象核酸よりも長いが、それに限定されず、伸長方向(5’側であることが多い)にのみ長いような鋳型核酸であっても良い。鋳型核酸の例としては、DNA、RNA、および核酸合成酵素によって伸長反応の鋳型になることがで
きるようなPNAなどを挙げることができるがそれらに限定されない。鋳型核酸と、標識対象核酸との間の長さの違いは、好ましくは、約5ヌクレオチド以上、約10ヌクレオチド以上、または約15ヌクレオチド以上であり得る。
In the present specification, the “template nucleic acid” refers to any nucleic acid that serves as a template to be used when labeling a nucleic acid to be labeled in the method of the present invention. The template nucleic acid itself is not labeled in the method of the present invention. The template nucleic acid becomes a probe in the primer stop method and the primer run-off method, and becomes a target in the primer array method. The template nucleic acid used in the present invention is usually complementary to at least a part (preferably all) of the nucleic acid to be labeled, and is labeled when the complementary part of the nucleic acid to be labeled and the template nucleic acid are hybridized. It has a nucleotide sequence that is at least one nucleotide longer in the portion of at least one tip of the subject nucleic acid. Therefore, the template nucleic acid is usually longer than the nucleic acid to be labeled, but is not limited thereto, and may be a template nucleic acid that is long only in the extending direction (often 5 ′ side). Examples of the template nucleic acid include, but are not limited to, DNA, RNA, and PNA that can be a template for an extension reaction by a nucleic acid synthase. The difference in length between the template nucleic acid and the nucleic acid to be labeled can preferably be about 5 nucleotides or more, about 10 nucleotides or more, or about 15 nucleotides or more.

本明細書において「識別可能な程度」の長さの相違とは、検出するときに容易に相違を識別することができる程度の長さをいい、電気泳動を用いる場合は、例えば、少なくとも約5ヌクレオチド、好ましくは少なくとも約10ヌクレオチドの相違がある場合をいう。   In the present specification, the length difference of “a degree that can be discriminated” refers to a length that can easily identify a difference when detecting, and when electrophoresis is used, for example, at least about 5 When there are differences in nucleotides, preferably at least about 10 nucleotides.

本明細書において、「相補的」であるとは、核酸について言及するとき、核酸の塩基配列において、各塩基をワトソン−クリック結合で対になる塩基でおきかえた塩基配列(核酸)をいう。通常、AとT(U)と、およびCとGとが互いに相補的であるといわれる。   In the present specification, “complementary” refers to a base sequence (nucleic acid) in which each base is replaced with a base paired by a Watson-Crick bond in the base sequence of the nucleic acid when referring to the nucleic acid. Usually, A and T (U) and C and G are said to be complementary to each other.

アミノ酸は、その一般に公知の3文字記号か、またはIUPAC−IUB Biochemical Nomenclature Commissionにより推奨される1文字記号のいずれかにより、本明細書中で言及され得る。ヌクレオチドも同様に、一般に認知された1文字コードにより言及され得る。   Amino acids may be referred to herein by either their commonly known three letter symbols or by the one-letter symbols recommended by the IUPAC-IUB Biochemical Nomenclature Commission. Nucleotides may also be referred to by a generally recognized one letter code.

その文字コードは以下のとおりである。
アミノ酸
3文字記号 1文字記号 意味
Ala A アラニン
Cys C システイン
Asp D アスパラギン酸
Glu E グルタミン酸
Phe F フェニルアラニン
Gly G グリシン
His H ヒスチジン
Ile I イソロイシン
Lys K リジン
Leu L ロイシン
Met M メチオニン
Asn N アスパラギン
Pro P プロリン
Gln Q グルタミン
Arg R アルギニン
Ser S セリン
Thr T トレオニン
Val V バリン
Trp W トリプトファン
Tyr Y チロシン
Asx アスパラギンまたはアスパラギン酸
Glx グルタミンまたはグルタミン酸
Xaa 不明または他のアミノ酸。
塩基
記号 意味
a アデニン
g グアニン
c シトシン
t チミン
u ウラシル
r グアニンまたはアデニンプリン
y チミン/ウラシルまたはシトシンピリミジン
m アデニンまたはシトシンアミノ基
k グアニンまたはチミン/ウラシルケト基
s グアニンまたはシトシン
w アデニンまたはチミン/ウラシル
b グアニンまたはシトシンまたはチミン/ウラシル
d アデニンまたはグアニンまたはチミン/ウラシル
h アデニンまたはシトシンまたはチミン/ウラシル
v アデニンまたはグアニンまたはシトシン
n アデニンまたはグアニンまたはシトシンまたはチミン/ウラシル、不明、または他の塩基。
The character codes are as follows.
3 letter code of amino acid 1 letter code Meaning Ala A alanine Cys C cysteine Asp D aspartic acid Glu E glutamic acid Phe F phenylalanine Gly G glycine His H histidine Ile I isoleucine Lys K lysine Leu L leucine Met M methionine Asl G Glutamine Arg R Arginine Ser S Serine Thr T Threonine Val V Valine Trp W Tryptophan Tyr Y Tyrosine Asx Asparagine or Aspartate Glx Glutamine or Glutamate Xaa Unknown or other amino acids.
Base symbol Meaning
a adenine g guanine c cytosine t thymine u uracil r guanine or adenine purine y thymine / uracil or cytosine pyrimidine m adenine or cytosine amino group k guanine or thymine / uracil keto group s guanine or cytosine w adenine or thymine / uracil b guanine or cytosine Thymine / uracil d adenine or guanine or thymine / uracil h adenine or cytosine or thymine / uracil v adenine or guanine or cytosine n adenine or guanine or cytosine or thymine / uracil, unknown or other base.

本明細書では、アミノ酸配列および塩基配列の類似性、同一性および相同性の比較は、配列分析用ツールであるBLASTを用いてデフォルトパラメータを用いて算出される。   In this specification, the comparison of similarity, identity and homology between amino acid sequences and base sequences is calculated using default parameters using BLAST, which is a sequence analysis tool.

本明細書において核酸の「少なくとも一方の先端」とは、その核酸の3’末端または5’末端の少なくとも一方を意味する。   As used herein, “at least one tip” of a nucleic acid means at least one of the 3 ′ end or the 5 ′ end of the nucleic acid.

本明細書において、「ストリンジェントな条件でハイブリダイズする」とは、当該分野で慣用される周知の条件をいう。本発明のポリヌクレオチド中から選択されたポリヌクレオチドをプローブとして、コロニー・ハイブリダイゼーション法、プラーク・ハイブリダイゼーション法あるいはサザンブロットハイブリダイゼーション法等を用いることにより、そのようなポリヌクレオチドを得ることができる。具体的には、コロニーあるいはプラーク由来のDNAを固定化したフィルターを用いて、0.7〜1.0MのNaCl存在下、65℃でハイブリダイゼーションを行った後、0.1〜2倍濃度のSSC(saline−sodium citrate)溶液(1倍濃度のSSC溶液の組成は、150mM
塩化ナトリウム、15mM クエン酸ナトリウムである)を用い、65℃条件下でフィルターを洗浄する。このような方法によって同定されるポリヌクレオチドを、「ストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチド」という。ハイブリダイゼーションは、Molecular Cloning 2nd ed.,Current Protocols in Molecular Biology,Supplement 1〜38、DNA Cloning 1:Core Techniques,A Practical Approach,Second Edition,Oxford University Press(1995)等の実験書に記載されている方法に準じて行うことができる。
In the present specification, “hybridizes under stringent conditions” refers to well-known conditions commonly used in the art. Such a polynucleotide can be obtained by using colony hybridization method, plaque hybridization method, Southern blot hybridization method or the like using a polynucleotide selected from among the polynucleotides of the present invention as a probe. Specifically, hybridization was performed at 65 ° C. in the presence of 0.7 to 1.0 M NaCl using a filter on which DNA derived from colonies or plaques was immobilized, and then 0.1 to 2 times the concentration. SSC (saline-sodium citrate) solution (composition of SSC solution of 1-fold concentration is 150 mM
The filter is washed at 65 ° C. with sodium chloride, 15 mM sodium citrate). A polynucleotide identified by such a method is referred to as a “polynucleotide that hybridizes under stringent conditions”. Hybridization was performed in Molecular Cloning 2nd ed. , Current Protocols in Molecular Biology, Supplements 1-38, DNA Cloning 1: Core Techniques, A Practical Approach, Second Edition, Oxford Universe.

本明細書において「ハイブリダイズ可能」な核酸またはポリヌクレオチドとは、上記ハイブリダイズ条件下で別の核酸またはポリヌクレオチドにハイブリダイズすることができる核酸またはポリヌクレオチドをいう。ハイブリダイズ可能な核酸として具体的には、配列表で表されるアミノ酸配列を有するポリペプチドをコードするDNAの塩基配列と少なくとも60%以上の相同性を有する核酸、好ましくは80%以上の相同性を有する核酸、さらに好ましくは95%以上の相同性を有する核酸を挙げることができる。核酸配列の相同性は、たとえばAltschulら(J.Mol.Biol.215,403−410(1990))が開発したアルゴリズムを使用した検索プログラムBLASTを用いることにより、scoreで類似度が示される。   As used herein, a “hybridizable” nucleic acid or polynucleotide refers to a nucleic acid or polynucleotide that can hybridize to another nucleic acid or polynucleotide under the above hybridization conditions. Specifically, the hybridizable nucleic acid is a nucleic acid having at least 60% or more homology with a DNA base sequence encoding a polypeptide having the amino acid sequence shown in the sequence listing, preferably 80% or more of homology. And more preferably nucleic acids having a homology of 95% or more. Nucleic acid sequence homology is shown in score by using, for example, a search program BLAST using an algorithm developed by Altschul et al. (J. Mol. Biol. 215, 403-410 (1990)).

本明細書において「高度にストリンジェントな条件」は、核酸配列において高度の相補性を有するDNA鎖のハイブリダイゼーションを可能にし、そしてミスマッチを有意に有するDNAのハイブリダイゼーションを除外するように設計された条件をいう。ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーは、主に、温度、イオン強度、およびホルムアミドのような変性剤の条件によって決定される。このようなハイブリダイゼーションおよび洗浄に関する「高度にストリンジェントな条件」の例は、0.0015M 塩化ナトリウム、0.0015M クエン酸ナトリウム、65〜68℃、または0.015M 塩化ナトリウム、0.0015M クエン酸ナトリウム、および50% ホルムアミド、42℃である。このような高度にストリンジェントな条件については、Sambrook,Fritsch & Maniatis,Molecular Cloning:A Laboratory Manual、第2版、Cold Spring Harbor Laboratory(Cold Spring Harbor,N,Y.1989)、同第3版(2001);およびAnderson et al.、Nucleic Acid Hybridization:A Practical approach、IV、IRL Press Limited(Oxford,England).Limited,Oxford,Englandを参照のこと。必要により、よりストリンジェントな条件(例えば、より高い温度、より低いイオン強度、より高いホルムアミド、または他の変性剤)を、使用してもよい。他の薬剤が、非特異的なハイブリダイゼーションおよび/またはバックグラウンドのハイブリダイゼーションを減少する目的で、ハイブリダイゼーション緩衝液および洗浄緩衝液に含まれ得る。そのような他の薬剤の例としては、0.1%ウシ血清アルブミン、0.1%ポリビニルピロリドン、0.1%ピロリン酸ナトリウム、0.1%ドデシル硫酸ナトリウム(NaDodSOまたはSDS)、Ficoll、Denhardt溶液、および硫酸デキストランであるが、他の適切な薬剤もまた、使用され得る。これらの添加物の濃度および型は、ハイブリダイゼーション条件のストリンジェンシーに実質的に影響を与えることなく変更され得る。ハイブリダイゼーション実験は、通常、pH6.8〜7.4で実施されるが;代表的なイオン強度条件において、ハイブリダイゼーションの速度は、ほとんどpH独立である。Anderson et al.,Nucleic Acid Hybridization:a Practical Approach、第4章、IRL Press Limited(Oxford,England)を参照のこと。 As used herein, “highly stringent conditions” are designed to allow hybridization of DNA strands having a high degree of complementarity in nucleic acid sequences and to exclude hybridization of DNA having significant mismatches. Say conditions. Hybridization stringency is primarily determined by temperature, ionic strength, and the conditions of denaturing agents such as formamide. Examples of “highly stringent conditions” for such hybridization and washing are 0.0015 M sodium chloride, 0.0015 M sodium citrate, 65-68 ° C., or 0.015 M sodium chloride, 0.0015 M citric acid. Sodium, and 50% formamide, 42 ° C. For such highly stringent conditions, see Sambrook, Fritsch & Maniatis, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory (Cold Spring Harbor 9th Edition, Cold Spring 9th Edition, 198th Edition). 2001); and Anderson et al. Nucleic Acid Hybridization: A Practical Approach, IV, IRL Press Limited (Oxford, England). See Limited, Oxford, England. If necessary, more stringent conditions (eg, higher temperature, lower ionic strength, higher formamide, or other denaturing agents) may be used. Other agents can be included in the hybridization and wash buffers for the purpose of reducing non-specific hybridization and / or background hybridization. Examples of such other agents include 0.1% bovine serum albumin, 0.1% polyvinyl pyrrolidone, 0.1% sodium pyrophosphate, 0.1% sodium dodecyl sulfate (NaDodSO 4 or SDS), Ficoll, Denhardt solution, and dextran sulfate, but other suitable agents can also be used. The concentration and type of these additives can be varied without substantially affecting the stringency of the hybridization conditions. Hybridization experiments are usually performed at pH 6.8-7.4; however, at typical ionic strength conditions, the rate of hybridization is almost pH independent. Anderson et al. , Nucleic Acid Hybridization: a Practical Approach, Chapter 4, IRL Press Limited (Oxford, England).

DNA二本鎖の安定性に影響を与える因子としては、塩基の組成、長さおよび塩基対不一致の程度が挙げられる。ハイブリダイゼーション条件は、当業者によって調整され得、これらの変数を適用させ、そして異なる配列関連性のDNAがハイブリッドを形成するのを可能にする。完全に一致したDNA二本鎖の融解温度は、以下の式によって概算され得る。
Tm(℃)=81.5+16.6(log[Na+])+0.41(%G+C)−600/N−0.72(%ホルムアミド)
ここで、Nは、形成される二重鎖の長さであり、[Na]は、ハイブリダイゼーション溶液または洗浄溶液中のナトリウムイオンのモル濃度であり、%G+Cは、ハイブリッド中の(グアニン+シトシン)塩基のパーセンテージである。不完全に一致したハイブリッドに関して、融解温度は、各1%不一致(ミスマッチ)に対して約1℃ずつ減少する。
Factors affecting the stability of DNA duplex include base composition, length, and degree of base pair mismatch. Hybridization conditions can be adjusted by one of ordinary skill in the art to apply these variables and to allow different sequence related DNAs to form hybrids. The melting temperature of a perfectly matched DNA duplex can be estimated by the following equation:
Tm (° C) = 81.5 + 16.6 (log [Na + ]) + 0.41 (% G + C) −600 / N−0.72 (% formamide)
Where N is the length of the duplex formed, [Na + ] is the molar concentration of sodium ions in the hybridization or wash solution, and% G + C is the (guanine + Cytosine) base percentage. For imperfectly matched hybrids, the melting temperature decreases by about 1 ° C. for each 1% mismatch.

RNA、PNAなどを利用したときは、当業者は、そのヌクレオチドに適切な関係式を利用することができる。   When RNA, PNA or the like is used, those skilled in the art can use a relational expression appropriate for the nucleotide.

当業者は、上述のような関係式を用いて、標識または検出などに適切な条件を見出すことができることが理解される。   It will be appreciated that those skilled in the art can find appropriate conditions for labeling or detection, etc. using the relational expressions as described above.

本明細書において配列(アミノ酸または核酸など)の「同一性」、「相同性」および「類似性」のパーセンテージは、比較ウィンドウで最適な状態に整列された配列2つを比較することによって求めることも可能である。   As used herein, the percentage of “identity”, “homology” and “similarity” of sequences (such as amino acids or nucleic acids) is determined by comparing two sequences that are optimally aligned in a comparison window. Is also possible.

本明細書において「プローブ」とは、インビトロおよび/またはインビボなどのスクリーニングなどの生物学的実験において用いられる、検索の対象を捕捉するための手段となる物質をいい、例えば、特定の塩基配列を含む核酸分子または特定のアミノ酸配列を含むペプチドなどが挙げられるがそれに限定されない。   As used herein, the term “probe” refers to a substance that is used in biological experiments such as screening in vitro and / or in vivo, etc., and serves as a means for capturing a search target. Examples thereof include, but are not limited to, a nucleic acid molecule containing or a peptide containing a specific amino acid sequence.

通常プローブとして用いられる核酸分子としては、目的とする遺伝子の核酸配列と相同なまたは相補的な、少なくとも8の連続するヌクレオチド長の核酸配列を有するものが挙げられる。そのような核酸配列は、好ましくは、少なくとも9の連続するヌクレオチド長の、より好ましく10の連続するヌクレオチド長の、さらに好ましくは11の連続するヌクレオチド長の、12の連続するヌクレオチド長の、13の連続するヌクレオチド長の、14の連続するヌクレオチド長の、15の連続するヌクレオチド長の、20の連続するヌクレオチド長の、25の連続するヌクレオチド長の、30の連続するヌクレオチド長の、40の連続するヌクレオチド長の、50の連続するヌクレオチド長の、核酸配列であり得る。プローブとして使用される核酸配列には、上述の配列に対して、少なくとも70%相同な、より好ましくは、少なくとも80%相同な、さらに好ましくは、90%相同な、95%相同な核酸配列が含まれる。   Examples of nucleic acid molecules that are usually used as probes include those having a nucleic acid sequence of at least 8 consecutive nucleotides that is homologous or complementary to the nucleic acid sequence of the target gene. Such a nucleic acid sequence is preferably at least 9 contiguous nucleotides long, more preferably 10 contiguous nucleotides long, even more preferably 11 contiguous nucleotides long, 12 contiguous nucleotides long, 13 14 contiguous nucleotide lengths, 14 contiguous nucleotide lengths, 15 contiguous nucleotide lengths, 20 contiguous nucleotide lengths, 25 contiguous nucleotide lengths, 30 contiguous nucleotide lengths, 40 contiguous nucleotide lengths It can be a nucleic acid sequence that is 50 contiguous nucleotides in length. Nucleic acid sequences used as probes include nucleic acid sequences that are at least 70% homologous, more preferably at least 80% homologous, more preferably 90% homologous, 95% homologous to the sequences described above. It is.

本明細書における「プライマー」とは、高分子合成酵素反応において、合成される高分子化合物の反応の開始に必要な物質をいう。核酸分子の合成反応では、合成されるべき高分子化合物の一部の配列に相補的な核酸分子(例えば、DNAまたはRNAなど)が用いられ得る。   In the present specification, the “primer” refers to a substance necessary for initiation of a reaction of a polymer compound to be synthesized in a polymer synthase reaction. In the synthesis reaction of a nucleic acid molecule, a nucleic acid molecule (for example, DNA or RNA) complementary to a partial sequence of a polymer compound to be synthesized can be used.

通常プライマーとして用いられる核酸分子としては、目的とする遺伝子の核酸配列と相補的な、少なくとも8の連続するヌクレオチド長の核酸配列を有するものが挙げられる。そのような核酸配列は、好ましくは、少なくとも9の連続するヌクレオチド長の、より好ましく10の連続するヌクレオチド長の、さらに好ましくは11の連続するヌクレオチド長の、12の連続するヌクレオチド長の、13の連続するヌクレオチド長の、14の連続するヌクレオチド長の、15の連続するヌクレオチド長の、16の連続するヌクレオチド長の、17の連続するヌクレオチド長の、18の連続するヌクレオチド長の、19の連続するヌクレオチド長の、20の連続するヌクレオチド長の、25の連続するヌクレオチド長の、30の連続するヌクレオチド長の、40の連続するヌクレオチド長の、50の連続するヌクレオチド長の、核酸配列であり得る。プライマーとして使用される核酸配列には、上述の配列に対して、少なくとも70%相同な、より好ましくは、少なくとも80%相同な、さらに好ましくは、90%相同な、最も好ましくは95%相同な核酸配列が含まれる。プライマーとして適切な配列は、合成(増幅)が意図される配列の性質によって変動し得るが、当業者は、意図される配列に応じて適宜プライマーを設計することができる。そのようなプライマーの設計は当該分野において周知であり、手動でおこなってもよくコンピュータプログラム(例えば、LASERGENE,PrimerSelect,DNAStar)を用いて行ってもよい。   Examples of nucleic acid molecules that are usually used as primers include those having a nucleic acid sequence of at least 8 consecutive nucleotides that is complementary to the nucleic acid sequence of the target gene. Such a nucleic acid sequence is preferably at least 9 contiguous nucleotides long, more preferably 10 contiguous nucleotides long, even more preferably 11 contiguous nucleotides long, 12 contiguous nucleotides long, 13 19 contiguous nucleotide lengths, 14 contiguous nucleotide lengths, 15 contiguous nucleotide lengths, 16 contiguous nucleotide lengths, 17 contiguous nucleotide lengths, 18 contiguous nucleotide lengths, 19 contiguous lengths It can be a nucleic acid sequence of nucleotide length, 20 contiguous nucleotide lengths, 25 contiguous nucleotide lengths, 30 contiguous nucleotide lengths, 40 contiguous nucleotide lengths, 50 contiguous nucleotide lengths. The nucleic acid sequence used as a primer is a nucleic acid that is at least 70% homologous, more preferably at least 80% homologous, more preferably 90% homologous, most preferably 95% homologous to the sequence described above. Contains an array. A sequence suitable as a primer may vary depending on the nature of the sequence intended for synthesis (amplification), but those skilled in the art can appropriately design a primer according to the intended sequence. Such primer design is well known in the art, and may be performed manually or using a computer program (eg, LASERGENE, PrimerSelect, DNAStar).

本明細書において、ポリペプチドまたはポリヌクレオチドの「置換、付加または欠失」とは、もとのポリペプチドまたはポリヌクレオチドに対して、それぞれアミノ酸もしくはその代替物、またはヌクレオチドもしくはその代替物が、置き換わること、付け加わることまたは取り除かれることをいう。このような置換、付加または欠失の技術は、当該分野において周知であり、そのような技術の例としては、部位特異的変異誘発技術などが挙げられる。置換、付加または欠失は、1つ以上であれば任意の数でよく、そのような数は、その置換、付加または欠失を有する改変体において目的とする機能(例えば、ホルモン、サイトカインの情報伝達機能など)が保持される限り、多くすることができる。例えば、そのような数は、1または数個であり得、そして好ましくは、全体の長さの20%以内、10%以内、または100個以下、50個以下、25個以下などであり得る。   As used herein, “substitution, addition or deletion” of a polypeptide or polynucleotide is a substitution of an amino acid or a substitute thereof, or a nucleotide or a substitute thereof, respectively, with respect to the original polypeptide or polynucleotide. , Adding or removing. Such substitution, addition, or deletion techniques are well known in the art, and examples of such techniques include site-directed mutagenesis techniques. The number of substitutions, additions or deletions may be any number as long as it is one or more, and such number is a function (for example, information on hormones, cytokines) in a variant having the substitution, addition or deletion. As long as the transmission function is maintained, it can be increased. For example, such a number can be one or several, and preferably can be within 20%, within 10%, or less than 100, less than 50, less than 25, etc. of the total length.

本明細書において用いられる分子生物学的手法、生化学的手法、微生物学的手法は、当該分野において周知であり慣用されるものであり、例えば、Sambrook J.et al.(1989).Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Cold Spring Harborおよびその3rd Ed.(2001);Ausubel,F.M.(1987).Current Protocols in Molecular Biology,Greene Pub.Associates and Wiley−Interscience;Ausubel,F.M.(1989).Short Protocols in Molecular Biology:A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology,Greene Pub.Associat ES and Wiley−Interscience;Innis,M.A.(1990).PCR Protocols:A Guide to Methods and Applications,Academic Press;Ausubel,F.M.(1992).Short Protocols in Molecular Biology:A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology,Greene Pub.Associates;Ausubel,F.M.(1995).Short Protocols in Molecular Biology:A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology,Greene Pub.Associates;Innis,M.A.et al.(1995).PCR Strategies,Academic Press;Ausubel,F.M.(1999).Short Protocols in Molecular Biology:A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology,Wiley,and annual updates;Sninsky,J.J.et al.(1999).PCR Applications:Protocols for Functional Genomics,Academic Press、別冊実験医学「遺伝子導入&発現解析実験法」羊土社、1997などに記載されており、これらは本明細書において関連する部分(全部であり得る)が参考として援用される。   Molecular biological techniques, biochemical techniques, and microbiological techniques used in this specification are well known and commonly used in the art, and are described in, for example, Sambrook J. et al. et al. (1989). Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor and its 3rd Ed. (2001); Ausubel, F .; M.M. (1987). Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associates and Wiley-Interscience; Ausubel, F .; M.M. (1989). Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associate ES and Wiley-Interscience; A. (1990). PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications, Academic Press; Ausubel, F .; M.M. (1992). Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associates; Ausubel, F .; M.M. (1995). Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associates; Innis, M .; A. et al. (1995). PCR Strategies, Academic Press; Ausubel, F .; M.M. (1999). Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, Wiley, and annual updates; J. et al. et al. (1999). PCR Applications: Protocols for Functional Genomics, Academic Press, “Experimental Methods for Gene Transfer & Expression Analysis”, Yodosha, 1997, etc., which are related in this specification (may be all) Is incorporated by reference.

人工的に合成した遺伝子を作製するためのDNA合成技術および核酸化学については、例えば、Gait,M.J.(1985).Oligonucleotide Synthesis:A Practical Approach,IRLPress;Gait,M.J.(1990).Oligonucleotide Synthesis:A Practical Approach,IRL Press;Eckstein,F.(1991).Oligonucleotides and Analogues:A Practical Approac,IRL Press;Adams,R.L.et al.(1992).The Biochemistry of the Nucleic Acids,Chapman&Hall;Shabarova,Z.et al.(1994).Advanced Organic Chemistry of Nucleic Acids,Weinheim;Blackburn,G.M.et al.(1996).Nucleic Acids in Chemistry and Biology,Oxford University Press;Hermanson,G.T.(I996).Bioconjugate Techniques,Academic Pressなどに記載されており、これらは本明細書において関連する部分が参考として援用される。   For DNA synthesis technology and nucleic acid chemistry for producing artificially synthesized genes, see, for example, Gait, M. et al. J. et al. (1985). Oligonucleotide Synthesis: A Practical Approach, IRLPpress; Gait, M .; J. et al. (1990). Oligonucleotide Synthesis: A Practical Approach, IRL Press; Eckstein, F .; (1991). Oligonucleotides and Analogues: A Practical Approac, IRL Press; Adams, R .; L. et al. (1992). The Biochemistry of the Nucleic Acids, Chapman &Hall; Shabarova, Z. et al. et al. (1994). Advanced Organic Chemistry of Nucleic Acids, Weinheim; Blackburn, G .; M.M. et al. (1996). Nucleic Acids in Chemistry and Biology, Oxford University Press; Hermanson, G .; T.A. (I996). Bioconjugate Technologies, Academic Press, etc., which are incorporated herein by reference in the relevant part.

本明細書において核酸の存在を確認するには、放射能法、蛍光法、ノーザンブロット法、ドットブロット法、PCR法などの分子生物学的測定方法を含む任意の適切な方法により評価され得る。   In order to confirm the presence of the nucleic acid in the present specification, it can be evaluated by any appropriate method including a molecular biological measurement method such as radioactivity method, fluorescence method, Northern blot method, dot blot method, PCR method and the like.

本明細書において「スクリーニング」とは、目的とするある特定の性質をもつ生物または物質などの標的を、特定の操作/評価方法で多数を含む集団の中から選抜することをいう。スクリーニングのために、本発明の検出/標識のための技術を使用することができる。   As used herein, “screening” refers to selecting a target such as a target organism or substance having a specific property from a large number of populations by a specific operation / evaluation method. For screening, the detection / labeling techniques of the present invention can be used.

本明細書において、「複合体」とは、2つ以上の分子が相互作用を介して会合し、あたかも1つの分子のように挙動する状態となったものをいう。したがって、ハイブリダイズした核酸−核酸は複合体である。   In the present specification, the “complex” refers to a state in which two or more molecules associate with each other through an interaction and behave as if they were one molecule. Thus, the hybridized nucleic acid-nucleic acid is a complex.

本明細書において「核酸合成酵素」とは、核酸を合成する能力を有する任意の酵素をいう。本明細書では、ポリメラーゼともいう。これは、ヌクレオチドを縮合させてポリヌクレオチドにする反応を触媒する酵素の総称である。このような核酸合成酵素としては、例えば、DNAポリメラーゼ(例えば、DNA依存性DNAポリメラーゼ、RNA依存性DNAポリメラーゼ)、RNAポリメラーゼ、などを挙げることができるがそれらに限定されない。ポリメラーゼとしては、DNA依存性DNAポリメラーゼ、RNA依存性DNAポリメラーゼなどを挙げることができる。また、どちらのポリメラーゼでも、検出するのはDNA、RNAを問わないことが理解される。鋳型がどちらか(あるいは両方か)という違いだけである。(RNA依存性DNAポリメラーゼはDNAも鋳型にする。DNA依存性DNAポリメラーゼとして売られているものの中にも、RNA依存性活性も持つものが有る)。このようなポリメラーゼとしては、例えば、Escherichiacoli由来のDNAポリメラーゼI、DNAポリメラーゼIクレノウフラグメント、Taqポリ
メラーゼ、KLA−Taqポリメラーゼ、KODポリメラーゼ、Ventポリメラーゼ、AMV逆転写酵素、Pfuポリメラーゼ、T4 DNAポリメラーゼなどを挙げることができるがそれらに限定されない。
As used herein, “nucleic acid synthase” refers to any enzyme having the ability to synthesize nucleic acids. In this specification, it is also called a polymerase. This is a general term for enzymes that catalyze the reaction of condensing nucleotides into polynucleotides. Examples of such a nucleic acid synthase include, but are not limited to, DNA polymerase (eg, DNA-dependent DNA polymerase, RNA-dependent DNA polymerase), RNA polymerase, and the like. Examples of the polymerase include DNA-dependent DNA polymerase and RNA-dependent DNA polymerase. In addition, it is understood that both polymerases may detect DNA or RNA. The only difference is which mold is either (or both). (RNA-dependent DNA polymerases also use DNA as a template. Some of the DNA-dependent DNA polymerases sold also have RNA-dependent activity). Examples of such polymerase include Escherichia coli-derived DNA polymerase I, DNA polymerase I Klenow fragment, Taq polymerase, KLA-Taq polymerase, KOD polymerase, Vent polymerase, AMV reverse transcriptase, Pfu polymerase, T4 DNA polymerase and the like. But are not limited to these.

本明細書において「伸長反応」とは、核酸について言及するとき、その核酸が少なくとも1ヌクレオチド伸びるような任意の反応をいう。ポリメラーゼを用いた伸長反応を行う場合、通常、鋳型に基づいてヌクレオチドが導入されることから、特定の配列が標識対象核酸などの伸長すべき核酸において伸長することになる。   As used herein, “extension reaction” refers to any reaction in which a nucleic acid extends at least one nucleotide. When an extension reaction using a polymerase is performed, since a nucleotide is usually introduced based on a template, a specific sequence is extended in a nucleic acid to be extended such as a nucleic acid to be labeled.

伸長反応は、(i)標的核酸およびその相補鎖と核酸プライマーおよび核酸プローブとのハイブリダイゼーション(アニーリング)反応と、(ii)核酸合成酵素によるプライマー鎖の伸長反応及びプローブの分解反応からなりこれら反応(i)および(ii)は、例えばトリス塩酸緩衝液等の適当な緩衝液を含む水溶液中で実施することができる。このハイブリダイゼーション反応は、代表的には、55〜75℃で実施することができるがそれに限定されない。酵素反応は、代表的には、37℃で実施することができるがそれに限定されない。   The extension reaction comprises (i) a hybridization (annealing) reaction between the target nucleic acid and its complementary strand and a nucleic acid primer and a nucleic acid probe, and (ii) a primer strand extension reaction and a probe degradation reaction by a nucleic acid synthase. (I) and (ii) can be carried out in an aqueous solution containing a suitable buffer such as, for example, Tris-HCl buffer. This hybridization reaction can be typically performed at 55 to 75 ° C., but is not limited thereto. The enzyme reaction can be typically performed at 37 ° C., but is not limited thereto.

プライマー伸長産物の変性は、上記伸長反応で得られるプライマー鎖伸長産物を含む溶液を、例えば94〜95℃で0.5〜1分間加熱処理するなどを行うことによって実施することができる。   The denaturation of the primer extension product can be carried out, for example, by subjecting the solution containing the primer chain extension product obtained by the extension reaction to a heat treatment at 94 to 95 ° C. for 0.5 to 1 minute, for example.

標的核酸の増幅は、例えば、その標的核酸(標識対象核酸)が所望の量になるまで、工程上記伸長反応および変性を上記と同様の条件下で複数回繰り返せばよい。すなわち、上記の伸長反応および変性を、類似の条件下で複数回繰り返して行う。上記工程をn回行えば、理論的には標的核酸量は当初の2n−1倍にまで増幅されることとなる。 For amplification of the target nucleic acid, for example, the above-described extension reaction and denaturation may be repeated a plurality of times under the same conditions as described above until the target nucleic acid (labeled nucleic acid) reaches a desired amount. That is, the above extension reaction and denaturation are repeated a plurality of times under similar conditions. If the above process is performed n times, the amount of target nucleic acid is theoretically amplified to 2 n-1 times the original.

このような伸長反応は、市販のPCR(ポリメラーゼ連鎖反応)のための装置(例えば、Applied Biosystemsから販売されている)を用いれば、簡便かつ効率的に実施することができる。   Such an extension reaction can be carried out simply and efficiently by using a commercially available apparatus for PCR (polymerase chain reaction) (for example, sold by Applied Biosystems).

混合物からの核酸の取り出しは、当該分野において任意の方法を用いて行うことができる。そのような取り出しとしては、例えば、電気泳動、クロマトグラフィー、変性、アルコール沈澱、アフィニティー精製、抗体などを用いることができるがそれらに限定されない。   Nucleic acid can be removed from the mixture using any method in the art. Examples of such extraction include, but are not limited to, electrophoresis, chromatography, denaturation, alcohol precipitation, affinity purification, and antibodies.

(好ましい形態の説明)
以下に好ましい実施形態の説明を記載するが、この実施形態は本発明の例示である。従って、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲以外によっては限定されない。
(Description of preferred form)
A description of the preferred embodiment is set forth below, which is illustrative of the invention. Accordingly, the scope of the invention is not limited except as by the appended claims.

1つの局面において、本発明は、標識が導入された核酸を生産するための方法であって、以下の工程:A)標識対象核酸および鋳型核酸を提供する工程であって、上記鋳型核酸は、上記標識対象核酸の少なくとも一部と相補的であり、さらに標識対象核酸の相補的な部分と鋳型核酸とをハイブリダイズさせたとき標識対象核酸の少なくとも一方の先端に対する部分において少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列を有する、工程;B)上記標識対象核酸を、上記鋳型核酸とハイブリダイズさせて標識対象核酸−鋳型核酸複合体を生成する工程;C)上記標識対象核酸−鋳型核酸複合体に、核酸合成酵素および標識されたヌクレオチドを加えて伸長反応を行う工程であって、上記標識対象核酸に少なくとも1つの上記標識されたヌクレオチドが上記鋳型核酸に基づいて取り込まれる、工程;D)上記伸長反応の後、生成した混合物から伸長した上記標識対象核酸を取り出す工程、を包含する、方法を提供する。この方法により、初めて、標的となる核酸自体を自在に標識する方法が提供され、そのような標識核酸を生産することが可能となった。   In one aspect, the present invention is a method for producing a nucleic acid into which a label has been introduced, the following steps: A) providing a nucleic acid to be labeled and a template nucleic acid, wherein the template nucleic acid comprises: A nucleotide sequence that is complementary to at least a part of the nucleic acid to be labeled and that is longer by at least one nucleotide in a portion of at least one tip of the nucleic acid to be labeled when the complementary portion of the nucleic acid to be labeled and a template nucleic acid are hybridized B) a step of hybridizing the labeling target nucleic acid with the template nucleic acid to produce a labeling target nucleic acid-template nucleic acid complex; C) a nucleic acid synthase in the labeling target nucleic acid-template nucleic acid complex. And a step of performing an extension reaction by adding a labeled nucleotide, wherein at least one labeled nucleotide is added to the nucleic acid to be labeled. Plastid is taken based on the template nucleic acid, steps; D) after the extension reaction, comprising the steps, to retrieve the elongated nucleic acid to be labeled from the resulting mixture, a method. For the first time, this method provides a method for freely labeling a target nucleic acid itself, and it has become possible to produce such a labeled nucleic acid.

別の局面にて、本発明は、核酸に標識を導入するための方法であって、以下の工程:標識対象核酸および鋳型核酸を提供する工程であって、上記鋳型核酸は、上記標識対象核酸の少なくとも一部と相補的であり、さらに標識対象核酸の相補的な部分と鋳型核酸とをハイブリダイズさせたとき標識対象核酸の少なくとも一方の先端に対する部分において少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列を有する、工程;B)上記標識対象核酸を、上記鋳型核酸とハイブリダイズさせて標識対象核酸−鋳型核酸複合体を生成する工程;およびC)上記標識対象核酸−鋳型核酸複合体に、核酸合成酵素および標識されたヌクレオチドを加えて伸長反応を行う工程、上記標識対象核酸に少なくとも1つの上記標識されたヌクレオチドが上記鋳型核酸に基づいて取り込まれる、工程、を包含する方法を提供する。この方法により、初めて、標的となる核酸自体を自在に標識する方法が提供された。   In another aspect, the present invention is a method for introducing a label into a nucleic acid, which comprises the following steps: providing a nucleic acid to be labeled and a template nucleic acid, wherein the template nucleic acid is the nucleic acid to be labeled A nucleotide sequence that is complementary to at least a part of the target nucleic acid and has a nucleotide sequence that is longer by at least one nucleotide in the part of at least one tip of the target nucleic acid when hybridizing the complementary part of the target nucleic acid to the template nucleic acid. B) a step of hybridizing the nucleic acid to be labeled with the template nucleic acid to produce a nucleic acid to be labeled-template nucleic acid complex; and C) a nucleic acid synthase and a labeled nucleic acid to be labeled with the nucleic acid to be labeled-template nucleic acid complex; A step of performing an extension reaction by adding a nucleotide, wherein at least one labeled nucleotide is added to the template nucleic acid. Taken in Zui, a method comprising steps a. This method provides for the first time a method for freely labeling a target nucleic acid itself.

別の局面において、本発明は、標的核酸を検出するための方法であって、以下の工程:A)上記標的核酸および鋳型核酸を提供する工程であって、上記鋳型核酸は、上記標的核酸の少なくとも一部と相補的であり、さらに標的核酸の相補的な部分と鋳型核酸とをハイブリダイズさせたとき標的核酸の少なくとも一方の先端に対する部分において少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列を有する、工程;B)上記標的核酸を、上記鋳型核酸とハイブリダイズさせて標的核酸−鋳型核酸複合体を生成する工程;C)上記標的核酸−鋳型核酸複合体に、核酸合成酵素および標識されたヌクレオチドを加えて伸長反応を行う工程;およびD)上記標的核酸に対応する伸長産物が存在するかどうか検出する工程であって、上記伸長産物の存在は、上記標的核酸の存在の指標である、工程、を包含する、方法を提供する。本発明によって、配列が部分的または完全に公知であるか、あるいは配列が部分的または完全に未知である、目的の核酸などの検出が顕著に容易になった。なぜなら、未知核酸自体が標識されるからである。したがって、従来のように、標識されたプローブを使用する方法とは、その検出の感度、容易さなどの点で顕著に異なることが理解される。好ましくは、検出の際に、伸長反応の後、生成した混合物から上記標識されたヌクレオチドの未反応物と伸長産物とを分離する工程をさらに包含してもよい。検出が容易になるからである。   In another aspect, the present invention is a method for detecting a target nucleic acid, comprising the following steps: A) providing the target nucleic acid and a template nucleic acid, wherein the template nucleic acid is the target nucleic acid. Having a nucleotide sequence that is complementary to at least a portion and has a nucleotide sequence that is at least one nucleotide longer in the portion of at least one tip of the target nucleic acid when the complementary portion of the target nucleic acid is hybridized with the template nucleic acid; B) A step of hybridizing the target nucleic acid with the template nucleic acid to produce a target nucleic acid-template nucleic acid complex; C) an extension reaction by adding a nucleic acid synthesizing enzyme and a labeled nucleotide to the target nucleic acid-template nucleic acid complex. And D) detecting whether an extension product corresponding to the target nucleic acid is present, wherein the presence of the extension product is Is indicative of the presence of the target nucleic acid, the process including, provides methods. The present invention has significantly facilitated the detection of nucleic acids of interest whose sequence is partially or completely known or whose sequence is partially or completely unknown. This is because the unknown nucleic acid itself is labeled. Therefore, it is understood that the method using a labeled probe as in the prior art is remarkably different in terms of sensitivity and ease of detection. Preferably, the detection may further include a step of separating the unreacted product and the extension product of the labeled nucleotide from the resulting mixture after the extension reaction. This is because detection becomes easy.

本発明の方法において用いられる核酸の提供工程は、当該分野において周知の任意の技法(例えば、化学合成、遺伝子工学の利用、生体からの抽出)を利用して行うことができる。   The step of providing a nucleic acid used in the method of the present invention can be performed using any technique known in the art (for example, chemical synthesis, utilization of genetic engineering, extraction from a living body).

本発明の方法において用いられる複合体の生成は、当該分野において周知の任意の技法を用いて行うことができる。例えば、本明細書において別の場所において説明したような通常使用されるハイブリダイゼーションの条件を適宜選択することによって、複合体生成を行うことができることが理解される。   The production of the complex used in the method of the present invention can be performed using any technique known in the art. For example, it is understood that complex formation can be performed by appropriately selecting hybridization conditions that are normally used as described elsewhere in this specification.

本発明の方法において用いられる伸長反応は、当該分野において周知の任意の技法を用いて行うことができる。伸長反応には、伸長反応の触媒(例えば、核酸合成酵素)、触媒が反応することができる条件を提供する物質(例えば、緩衝液など)、伸長の際に入るべきヌクレオチド(標識、非標識など)を考慮することができる。また、反応条件をコントロールするために、温度などを調節する装置(例えば、恒温槽)を使用しても良い。   The extension reaction used in the method of the present invention can be performed using any technique known in the art. The extension reaction includes an extension reaction catalyst (for example, a nucleic acid synthase), a substance that provides conditions for the reaction of the catalyst (for example, a buffer solution), and a nucleotide to be entered during the extension (labeled, unlabeled, etc.) ) Can be considered. Moreover, in order to control reaction conditions, you may use the apparatus (for example, thermostat) which adjusts temperature etc.

伸長反応の後、混合物から標識が導入された核酸を取り出す工程もまた、当該分野において周知の任意の技法を用いて行うことができる。そのような取り出す工程は、核酸を精製または分離するために通常使用される技術であれば、どのようなものであっても使用することができる。   After the extension reaction, the step of removing the nucleic acid with the label introduced from the mixture can also be performed using any technique known in the art. Such a removal step can be performed by any technique that is commonly used for purifying or separating nucleic acids.

本発明の方法において、標的核酸に対応する伸長産物が存在するか検出する工程では、検出は、当該分野において周知の任意の技法を用いて、標識を直接または間接的に任意の方法で実施することができることが理解される。ここで、伸長産物の存在は、上記標的核酸の存在の指標であることが理解される。伸長産物は、伸長される前の未知核酸が存在しない限り、検出されないからである。ただし、伸長される前の未知核酸は、複数種類存在することが考えられることから、伸長産物の配列を決定することによって、より詳細な検出をすることができる。そのような伸長産物の配列決定は、当該分野において公知の任意の技法を用いて行うことができる。   In the method of the present invention, in the step of detecting the presence of an extension product corresponding to the target nucleic acid, the detection is carried out by any method directly or indirectly using any technique well known in the art. It is understood that you can. Here, it is understood that the presence of the extension product is an indicator of the presence of the target nucleic acid. This is because the extension product is not detected unless there is an unknown nucleic acid before extension. However, since it is considered that there are a plurality of types of unknown nucleic acids before being extended, more detailed detection can be performed by determining the sequence of the extension product. Such extension products can be sequenced using any technique known in the art.

1つの実施形態において、本発明において使用される標識対象核酸は、DNAまたはRNAあるいはそれらの組み合わせであり、小RNA(例えば、siRNAおよびmiRNA)であることが好ましい。   In one embodiment, the nucleic acid to be labeled used in the present invention is DNA or RNA or a combination thereof, and is preferably small RNA (for example, siRNA and miRNA).

鋳型核酸と、標識対象核酸との間の相補性は、伸長反応が進捗するに十分である程度であることが好ましい。そのような相補性の程度は、長さ、伸長反応条件などによって異なり、また、3’末端付近が伸長反応に適していることが好ましい。特に、3’末端の1〜2ヌクレオチドは、完全な相補性を有していることが好ましくあり得る。あるいは、短い方の核酸を基準として、通常、少なくとも50%の相同性を有していることが好ましく、より好ましくは少なくとも60%、さらに好ましくは少なくとも70%、さらに好ましくは少なくとも80%、さらに好ましくは少なくとも90%、さらに好ましくは少なくとも95%の相同性を有していることがさらに好ましくあり得る。あるいは、標識対象核酸全部と相補的であってもよい。   It is preferable that the complementarity between the template nucleic acid and the nucleic acid to be labeled is sufficient to allow the extension reaction to proceed. The degree of complementarity varies depending on the length, extension reaction conditions, and the like, and the vicinity of the 3 'end is preferably suitable for the extension reaction. In particular, it may be preferred that 1-2 nucleotides at the 3 'end have perfect complementarity. Alternatively, it is usually preferable that the nucleic acid has at least 50% homology based on the shorter nucleic acid, more preferably at least 60%, more preferably at least 70%, more preferably at least 80%, more preferably It may further be preferred that have a homology of at least 90%, more preferably at least 95%. Alternatively, it may be complementary to all the nucleic acids to be labeled.

別の実施形態では、本発明に使用される鋳型核酸は、上記標識対象核酸の両方の先端において少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチドを有し、さらに好ましくは、鋳型核酸において付加されている少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチドは、少なくとも約2ヌクレオチド分長く、好ましくは少なくとも約3ヌクレオチド分長く、より好ましくは少なくとも約4ヌクレオチド分長く、さらに好ましくは少なくとも約5ヌクレオチド分長く、さらに好ましくは少なくとも約6ヌクレオチド分長く、さらに好ましくは少なくとも約7ヌクレオチド分長く、さらに好ましくは少なくとも約8ヌクレオチド分長く、さらに好ましくは少なくとも約9ヌクレオチド分長く、約10ヌクレオチド分長いヌクレオチドであってもよい。   In another embodiment, the template nucleic acid used in the present invention has at least one nucleotide-long nucleotide at both ends of the nucleic acid to be labeled, and more preferably at least one nucleotide-long nucleotide added in the template nucleic acid. Is at least about 2 nucleotides longer, preferably at least about 3 nucleotides longer, more preferably at least about 4 nucleotides longer, more preferably at least about 5 nucleotides longer, more preferably at least about 6 nucleotides longer, more preferably May be at least about 7 nucleotides longer, more preferably at least about 8 nucleotides longer, more preferably at least about 9 nucleotides longer, and about 10 nucleotides longer.

本発明の別の実施形態では、鋳型核酸は、改変され得る。このような改変は、3’末端が改変されていることが好ましい。これは、3’末端の偶然の外的ヌクレオチド(例えば、標識ヌクレオチド)の取り込みを防ぐことができるからである。従って、このような鋳型核酸の末端のヌクレオチドは、標識ヌクレオチドを取り込まないような改変がされることが好ましい。   In another embodiment of the invention, the template nucleic acid can be modified. Such modification is preferably performed at the 3 'end. This is because accidental incorporation of external nucleotides (eg, labeled nucleotides) at the 3 'end can be prevented. Therefore, it is preferable that the terminal nucleotide of the template nucleic acid is modified so as not to incorporate the labeled nucleotide.

1つの好ましい実施形態では、そのような改変は、ジデオキシ化、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)化、ビオチン化、アミノ化、リン酸化、テトラメチルローダミン(TAMRA)化、チオール化およびローダミン化からなる群より選択される改変であり得る。   In one preferred embodiment, such modifications are from the group consisting of dideoxylation, fluorescein isothiocyanate (FITC), biotinylation, amination, phosphorylation, tetramethylrhodamine (TAMRA), thiolation and rhodamineation. It can be the modification chosen.

そのような改変は、鋳型核酸の3’末端のヌクレオチドが、ジデオキシ化、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)化、ビオチン化、アミノ化、リン酸化、テトラメチルローダミン(TAMRA)化、チオール化およびローダミン化からなる群より選択される改変がされていることが好ましい。   Such a modification may result from the nucleotide at the 3 ′ end of the template nucleic acid being dideoxylated, fluorescein isothiocyanate (FITC), biotinylated, aminated, phosphorylated, tetramethylrhodamine (TAMRA), thiolated and rhodamined. Preferably, the modification selected from the group consisting of

別の実施形態では、鋳型核酸と標識対象核酸とでは、伸長反応後に期待される長さが異なるように設計されていることが好ましい。そのような設計は、検出する場合に使用される検出法(例えば、プライマー停止法、プライマーオンオフ法、プライマーアレイ法など)に依存して変動することが理解される。プライマー停止法では、使用するジデオキシヌクレオチドなどがポリメラーゼによる伸長を停止する能力を利用することから、使用するジデオキシヌクレオチドが取り込まれる位置をコントロールすることによって設計を変動させることができる。   In another embodiment, it is preferable that the template nucleic acid and the nucleic acid to be labeled are designed to have different expected lengths after the extension reaction. It will be appreciated that such designs will vary depending on the detection method used for detection (eg, primer stop method, primer on-off method, primer array method, etc.). The primer termination method utilizes the ability of the dideoxynucleotide to be used to stop the extension by the polymerase, and therefore the design can be varied by controlling the position where the dideoxynucleotide to be used is incorporated.

別の好ましい実施形態では、鋳型核酸において付加されている少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチドは、少なくとも5’末端側に付加されている。伸長反応は3’陥没末端において伸長することが通常であるが、本発明はそれに限定されない。   In another preferred embodiment, at least one nucleotide longer nucleotide added in the template nucleic acid is added at least 5 'to the end. Although the extension reaction usually extends at the 3 'recessed end, the present invention is not limited thereto.

さらに別の実施形態において、本発明は、鋳型核酸において付加されている少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列は、標識対象核酸と相補性のある部分からみて3’末端側と5’末端側とが異なる長さだけ付加されている。これは、標的対象核酸を鋳型核酸から識別が容易になるからである。   In still another embodiment, the present invention provides that the nucleotide sequence added at least one nucleotide longer in the template nucleic acid has a different length on the 3 ′ end side and the 5 ′ end side as viewed from a portion complementary to the nucleic acid to be labeled. Only that is added. This is because the target nucleic acid can be easily distinguished from the template nucleic acid.

別の好ましい実施形態では、本発明は、鋳型核酸において付加されている少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列は、標識対象核酸と相補性のある部分からみて5’末端側は長く付加されているが3’末端は鋳型核酸の方が短い。すなわち、標識対象核酸の5’末端部分が、鋳型核酸の3’末端から延びている。このような場合、プライマーランオフ法では、特に、鋳型核酸の方が短いことは担保され、標識対象核酸を鋳型核酸から識別が可能になる。プライマー停止法であっても、短いことによって、標識対象核酸から鋳型核酸を識別することが簡単になり得る。   In another preferred embodiment, the present invention is such that at least one nucleotide-long nucleotide sequence added in the template nucleic acid is added 5 'longer than the portion complementary to the nucleic acid to be labeled, but 3' The ends of the template nucleic acid are shorter. That is, the 5 'end portion of the nucleic acid to be labeled extends from the 3' end of the template nucleic acid. In such a case, in the primer run-off method, in particular, it is ensured that the template nucleic acid is shorter, and the labeling target nucleic acid can be distinguished from the template nucleic acid. Even in the primer stop method, the template nucleic acid can be easily distinguished from the nucleic acid to be labeled by being short.

別の実施形態では、鋳型核酸において付加されている少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列は、標識対象核酸と相補性のある部分からみて3’末端側が5’末端側より長く付加されている。このようにすることによって、電気泳動などで伸長産物を識別する際に肉眼による識別も可能となるからである。   In another embodiment, the nucleotide sequence added at least 1 nucleotide longer in the template nucleic acid is added longer at the 3 'end than at the 5' end as viewed from the portion complementary to the labeled nucleic acid. This is because when the extension product is identified by electrophoresis or the like, identification with the naked eye is also possible.

別の実施形態では、鋳型核酸において付加されている少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列は、標識対象核酸と相補性のある部分からみて5’末端側が3’末端側より、識別可能な程度長く付加されている。このような識別可能な程度な長さは、検出方法によって変動するが、肉眼であれば、識別可能な程度の長さは、1〜5ヌクレオチドであり得るが、少なくとも約10ヌクレオチドであることが好ましい。   In another embodiment, the nucleotide sequence added at least 1 nucleotide longer in the template nucleic acid is added so that the 5 ′ terminal side is distinguishably longer than the 3 ′ terminal side from the part complementary to the nucleic acid to be labeled. Yes. Such distinguishable length varies depending on the detection method, but for the naked eye, the distinguishable length can be 1-5 nucleotides, but should be at least about 10 nucleotides. preferable.

別の実施形態では、核酸合成酵素は、DNA依存性DNAポリメラーゼまたはRNA依存性DNAポリメラーゼであり得る。伸長反応が達成される限り、どのような合成酵素であっても良いことが理解される。   In another embodiment, the nucleic acid synthase can be a DNA dependent DNA polymerase or an RNA dependent DNA polymerase. It is understood that any synthetic enzyme may be used as long as the extension reaction is achieved.

本発明の標識方法において使用される標識は、蛍光、放射能、燐光、ビオチン、DIG(ジゴキシゲニン)、酵素および化学発光などを挙げることができるがそれらに限定されない。標識は1つ用いても複数(あるいは複数種類)用いても良いことが理解される。色素、蛍光などでは、複数の色を用いることができる。好ましい実施形態では、標識としては、放射能を用いる。放射能は、アットモルレベルの検出を可能にするからである。しかし本発明は、それに限定されない。   Examples of the label used in the labeling method of the present invention include, but are not limited to, fluorescence, radioactivity, phosphorescence, biotin, DIG (digoxigenin), enzyme, and chemiluminescence. It will be understood that one or more (or multiple types) of signs may be used. For dyes, fluorescence, etc., multiple colors can be used. In a preferred embodiment, radioactivity is used as the label. This is because radioactivity enables detection of atmolar levels. However, the present invention is not limited to this.

別の実施形態において、伸長した標識対象核酸を取り出す工程は、変性工程を包含し得る。変性させることにより、伸長した標識対象核酸をより識別しやすくし、取出しが容易になるからである。   In another embodiment, the step of removing the elongated labeled target nucleic acid can include a denaturation step. This is because denaturation makes it easier to identify the extended nucleic acid to be labeled and facilitates removal.

好ましい実施形態では、本発明の方法は、未反応物を除去する工程をさらに包含する。未反応物は、標識された核酸をその後に使用する際に、ノイズとなり得るからである。ここで、未反応物の除去にはどのような利用可能な技術でも用いることができるが、好ましくは、2−プロパノール沈澱またはエタノール沈澱などのアルコール沈澱、および濾過により達成され得る。この方法は、簡便であるからである。   In a preferred embodiment, the method of the present invention further comprises removing unreacted material. This is because the unreacted material can be a noise when the labeled nucleic acid is subsequently used. Here, any available technique can be used to remove unreacted material, but preferably it can be achieved by alcohol precipitation, such as 2-propanol precipitation or ethanol precipitation, and filtration. This is because this method is simple.

未反応物の除去において、伸長した上記標識対象核酸を「分離する」工程をさらに包含してもよい。分離することによって、純度が上昇するからである。このような分離には、当該分野において任意の技術を用いることができるが、電気泳動またはクロマトグラフィーによることが好ましい。   In removing unreacted substances, a step of “separating” the extended nucleic acid to be labeled may be further included. This is because the purity is increased by the separation. For such separation, any technique in the art can be used, but electrophoresis or chromatography is preferred.

別の実施形態では、本発明の方法における伸長した標識対象核酸を取り出す工程は、標識を検出する工程を包含する。この検出工程は、標識を直接または間接的に検出してもよい。   In another embodiment, the step of removing the elongated labeled target nucleic acid in the method of the present invention includes the step of detecting the label. This detection step may detect the label directly or indirectly.

別の実施形態では、本発明の方法は、伸長した上記標識対象核酸を分離する工程をさらに包含する。このような分離には、当該分野において任意の技術を用いることができるが、電気泳動またはクロマトグラフィーによることが好ましい。これらの技術は、当該分野において公知の技術であり、上述した任意の形態を用いることができることが理解され得る。   In another embodiment, the method of the present invention further comprises a step of separating the extended nucleic acid to be labeled. For such separation, any technique in the art can be used, but electrophoresis or chromatography is preferred. These techniques are known in the art, and it can be understood that any of the forms described above can be used.

別の実施形態において、本発明の方法では、「分離の際に」検出が行われても良い。分離を行うことによって検出精度を上げることができ、検出および分離の効率が上昇するからである。   In another embodiment, the method of the invention may perform detection “on separation”. This is because the detection accuracy can be increased by performing the separation, and the efficiency of detection and separation is increased.

他の実施形態において分離および検出は、オートラジオグラフを使用しても良い。自動的に分離および検出を行うことが可能であるからである。   In other embodiments, separation and detection may use an autoradiograph. This is because separation and detection can be performed automatically.

さらに別の実施形態では、本発明の方法は、伸長反応を停止させる工程を包含する。停止工程は、プライマー停止(Primer Halt法)またはプライマーランオフ(Primer Run−off)法により達成され得るがそれらに限定されない。このような停止工程は、従来の標識方法では考えることができなかったことから、特異性の高い標識を実現することができることが理解される。   In yet another embodiment, the method of the invention includes the step of terminating the extension reaction. The termination step can be achieved by primer termination (Primer Halt method) or primer run-off method, but is not limited thereto. Since such a stopping step could not be considered by the conventional labeling method, it is understood that highly specific labeling can be realized.

標識対象核酸は、通常は、配列が部分的または完全に公知または未知である目的の核酸であるが、それに限定されず、プローブとして使用されていても良い。目的の核酸である場合は、たとえその配列が部分的または完全に未知であったとしても、目的の核酸の検出に大いに効果を発揮することが理解される。   The nucleic acid to be labeled is usually a target nucleic acid whose sequence is partially or completely known or unknown, but is not limited thereto, and may be used as a probe. In the case of a nucleic acid of interest, it is understood that it is highly effective in detecting the nucleic acid of interest even if its sequence is partially or completely unknown.

1つの例示的な実施形態では、標識対象核酸と鋳型となるDNAまたはRNAをハイブリダイズさせ、これにDNAポリメラーゼと遊離ヌクレオチドを加えて、標識対象核酸(場合によってはプローブ)をプライマーとしたDNA合成(伸長)反応を行わせることによって、配列特異的に核酸を標識する。したがって、従来使用されているサザンブロッティング、ノーザンブロッティング、プライマー伸長法、サザンブロット、ノーザンブロット、プライマー伸長法、RNase保護、マイクロアレイ、マクロアレイなどの従来の配列特異的な核酸検出方法は、ハイブリダイゼーションの前にプローブに標識を入れるが、本発明の方法では標識対象核酸とプローブとなる核酸をハイブリダイズさせた後、どちらかをプライマーとするDNA合成反応を行わせることで、ハイブリダイズした核酸のみに標識を入れるという手法である。本発明の方法では、通常は標的核酸として使用される核酸の方に標識を入れることになるがそれに限定されない。従って、プローブとして使用される核酸の方に標識を入れることになってもよい。本発明の方法では、ハイブリダイズした核酸しか標識されないことから、標識対象核酸に配列特異的に標識が行われる点が、従来のプローブに標識を入れる(つまり間接的な)方法と比べて、顕著に異なる効果を奏する。従来法でのプローブの役割を、鋳型核酸が担うことになる。したがって、標識は鋳型核酸ではなく標識対象核酸の方に入る。なお、逆に標識対象核酸をプローブとして使用することもできる。この場合は、プローブの側に標識を入れる方法も含有される。このような形態は、mRNAを用いたマイクロアレイに本法を応用する際に必要になる。   In one exemplary embodiment, DNA synthesis is performed by hybridizing a nucleic acid to be labeled with a template DNA or RNA, adding a DNA polymerase and a free nucleotide thereto, and using the nucleic acid to be labeled (possibly a probe) as a primer. By performing an (extension) reaction, the nucleic acid is labeled in a sequence-specific manner. Therefore, conventional sequence-specific nucleic acid detection methods such as Southern blotting, Northern blotting, primer extension method, Southern blot, Northern blot, primer extension method, RNase protection, microarray, and macroarray, which are conventionally used, are used for hybridization. The probe is labeled before, but in the method of the present invention, after the nucleic acid to be labeled and the nucleic acid to be probe are hybridized, a DNA synthesis reaction is performed using either one as a primer, so that only the hybridized nucleic acid is obtained. It is a technique of putting a sign. In the method of the present invention, the label is usually placed on the nucleic acid used as the target nucleic acid, but the present invention is not limited thereto. Therefore, the nucleic acid used as a probe may be labeled. Since only the hybridized nucleic acid is labeled in the method of the present invention, the point that the nucleic acid to be labeled is labeled in a sequence-specific manner is remarkable compared to the method of labeling a conventional probe (that is, indirect). Has a different effect. The template nucleic acid plays the role of the probe in the conventional method. Therefore, the label enters the nucleic acid to be labeled, not the template nucleic acid. Conversely, the nucleic acid to be labeled can also be used as a probe. In this case, a method of putting a label on the probe side is also included. Such a form is necessary when the present method is applied to a microarray using mRNA.

この方法では、鋳型依存性のDNAポリメラーゼが、プライマーとしてDNAもRNAも用いることができることを利用する。鋳型依存性のDNAポリメラーゼは、DNA依存性のDNAポリメラーゼ(クレノウフラグメント、DNAポリメラーゼI等)が好ましいが、RNA依存性のDNAポリメラーゼ(例えば、逆転写酵素)でも可能である。   This method takes advantage of the fact that template-dependent DNA polymerase can use both DNA and RNA as primers. The template-dependent DNA polymerase is preferably a DNA-dependent DNA polymerase (Klenow fragment, DNA polymerase I, etc.), but can also be an RNA-dependent DNA polymerase (for example, reverse transcriptase).

両者のタイプのポリメラーゼは、前述の様にDNAでもRNAでもプライマーとして利用可能であり、これがハイブリダイズしている核酸と相補的な塩基をプライマーの3’側に付加する反応を触媒する。反応は、通常3’「陥没末端」でだけ起きる。3’突出末端では鋳型がない状態のため反応は、通常起きない。5’末端に塩基を付加する反応を触媒することができる場合は、「逆の反応」も可能であり得る。   Both types of polymerases can be used as primers for both DNA and RNA as described above, and catalyze the reaction of adding a base complementary to the hybridizing nucleic acid to the 3 'side of the primer. The reaction usually takes place only at the 3 '"recessed end". The reaction usually does not occur because there is no template at the 3 'protruding end. A “reverse reaction” may be possible if the reaction of adding a base to the 5 ′ end can be catalyzed.

(反応停止)
本明細書において、伸長反応の「停止」とは、核酸合成反応を停止することをいう。伸長反応の停止は、代表的には、以下の2種類の方法を(プライマー停止法、およびプライマーランオフ法)用いることができる。ここでは、標識ヌクレオチドの取り込まれる塩基数を規定(限定)できる点が、もう一つの特長である。
(Reaction stopped)
In the present specification, “stopping” an extension reaction means stopping a nucleic acid synthesis reaction. The extension reaction can be typically stopped by using the following two methods (primer stop method and primer run-off method). Here, another feature is that the number of bases incorporated into the labeled nucleotide can be defined (limited).

本明細書において「プライマー停止(Primer Halt)法)」とは、DNA合成(伸長)反応の際に加えるヌクレオチド3リン酸を、通常DNA合成に用いられるでデオキシリボヌクレオチドではなく(もちろんリボヌクレオチドでもなく)ジデオキシリボヌクレオチド(ddATP,ddCTP,ddTTP,ddGTPの混合物あるいはどれか一つ)のような核酸合成酵素による次の伸長反応を受けないが取り込みは可能なヌクレオチド3リン酸またはその類似物とすることで、1塩基または数塩基もしくは数十塩基取り込んだ後に反応を停止させる方法である。原理的には、DNA配列決定反応に用いられるジデオキシチェーンターミネーション法と同じ原理を用いることができる。プライマー停止の原理については、図1および図5を参酌することができる。   In this specification, “primer halt method” means that nucleotide triphosphate added in the DNA synthesis (elongation) reaction is not a deoxyribonucleotide (of course, not a ribonucleotide) because it is normally used for DNA synthesis. ) Nucleotide triphosphate or the like that is not subject to the subsequent extension reaction by a nucleic acid synthase such as dideoxyribonucleotide (a mixture of ddATP, ddCTP, ddTTP, ddGTP or any one) but can be incorporated. In this method, the reaction is stopped after one base, several bases, or several tens of bases are incorporated. In principle, the same principle as the dideoxy chain termination method used for DNA sequencing reactions can be used. 1 and 5 can be referred to for the principle of primer stop.

本明細書において「プライマーランオフ(Primer Run−off)法」とは、鋳型となる(プローブ)核酸を標識対象核酸の3’側(プローブがわからみると5’側)より1〜数塩基だけ長くしておいて、DNA合成反応をその長さ分だけで(鋳型がなくなるため)停止させる方法である。プライマーランオフの原理については、図6を参酌することができる。   In this specification, “primer run-off method” means that a template (probe) nucleic acid is 1 to several bases longer than the 3 ′ side (5 ′ side when the probe is seen) of the nucleic acid to be labeled. In this case, the DNA synthesis reaction is stopped only by the length (since the template is eliminated). For the principle of primer run-off, FIG. 6 can be referred to.

プライマー停止法は、どのような場合でも使える方法である。プライマーランオフ法は、標識対象核酸の配列が既知のmiRNA(microRNA)の場合は有効であるが、遺伝子不活性化におけるsiRNAの場合は、不活性化されている遺伝子と相補的な小RNAの混合物でいろいろな分子種を含むことから、プライマー停止法が好ましい。   The primer stop method can be used in any case. The primer run-off method is effective when the sequence of the nucleic acid to be labeled is a known miRNA (microRNA), but in the case of siRNA in gene inactivation, a mixture of small RNAs complementary to the inactivated gene. The primer termination method is preferred because it contains various molecular species.

プライマー停止(Primer Halt)法の場合は、鋳型の長さは重要ではなく、任意の長さを用いることができる。この方法でsiRNAを検出する場合、siRNAはいろいろな分子種の集合であるために、次に来る塩基を規定することはできないことから、標識ヌクレオチドはできれば4種類(ddATP,ddCTP,ddTTP,ddGTP)全てを含むことが望ましいが、それに限定されない。感度が1/4になることを覚悟すれば1種類でも可能であることが当業者には理解される。   In the case of the primer halt method, the length of the template is not important, and an arbitrary length can be used. When siRNA is detected by this method, since siRNA is an assembly of various molecular species, it is not possible to define the next base, and therefore, there are four types of labeled nucleotides (ddATP, ddCTP, ddTTP, ddGTP) if possible. It is desirable to include all, but is not limited thereto. Those skilled in the art will understand that even one type is possible if the sensitivity is set to 1/4.

プライマーランオフ法でmiRNAを検出する場合は、鋳型の5’側(標的から見て3’側)は、決められた長さ(通常は1塩基だけ突出)である必ことが好ましい。なお、標的とハイブリダイズする部分は相補的であることが好ましいが、突出部分の配列は、自由に選択することができる。従って、4つの標識ヌクレオチド(すなわち、dATP,dCTP,dTTP,dGTP)のうち一つが取り込まれるように鋳型を設計可能で必要な一種類だけを反応に加えればよい。   When miRNA is detected by the primer run-off method, it is preferable that the 5 'side (3' side when viewed from the target) of the template should have a predetermined length (usually protruding by one base). The portion that hybridizes with the target is preferably complementary, but the sequence of the protruding portion can be freely selected. Therefore, the template can be designed so that one of the four labeled nucleotides (ie, dATP, dCTP, dTTP, dGTP) is incorporated, and only one necessary type needs to be added to the reaction.

本明細書において「プライマーアレイ法」とは、多種類の核酸を同時に検出および定量するための方法である。プライマーアレイ法では、プローブ核酸を支持体に固定し、固定されたプローブと検出対象核酸の複合体を用いてDNA合成反応を行わせる際に、標識ヌクレオチドを取り込ませることで核酸を標識する方法である。支持体の異なった部位に、多種類のプローブを固定することで、複数種の核酸を同時定量することができる。検出対象となる核酸は、mRNAであっても小RNAであってもよく、場合によっては、DNAであってもよい。従来のマイクロアレイ技術と比べて、支持体上での特異的な標識反応が行われることから、効率のよい検出が行うことができることが特徴である。小RNAを網羅的に解析することができる方法は、これまでに知られていない。プライマーアレイ法の原理については、図7を参酌することができる。   In the present specification, the “primer array method” is a method for simultaneously detecting and quantifying many types of nucleic acids. In the primer array method, a probe nucleic acid is immobilized on a support, and a nucleic acid is labeled by incorporating a labeled nucleotide when a DNA synthesis reaction is performed using a complex of the immobilized probe and a nucleic acid to be detected. is there. A plurality of types of nucleic acids can be simultaneously quantified by immobilizing multiple types of probes at different sites on the support. The nucleic acid to be detected may be mRNA or small RNA, and may be DNA in some cases. Compared with the conventional microarray technology, a specific labeling reaction is carried out on the support, so that it is possible to carry out efficient detection. A method capable of exhaustively analyzing small RNA has not been known so far. FIG. 7 can be referred to for the principle of the primer array method.

プライマー停止法は、代表的に、siRNAの検出に適している。プライマーランオフ法は、代表的に、miRNAおよびSnRNA(small nuclear RNA=)の検出に適している。プライマーアレイ法は、mRNAの検出に適している。   The primer termination method is typically suitable for detecting siRNA. The primer run-off method is typically suitable for detection of miRNA and SnRNA (small nuclear RNA =). The primer array method is suitable for detection of mRNA.

プライマー停止法においては、標識対象核酸が標的核酸(検出対象;例えば、siRNA)となり、ポリメラーゼ反応におけるプライマーに該当する。したがって、検出対象自体が標識される。他方、鋳型核酸は、合成DNAなどの「提供」核酸であり、プローブに該当する。例えば、ssDNA、dsDNAなどを使用することができる。したがって、鋳型核酸は、標識されない。プライマー停止法では、伸長反応の停止は、ジデオキシヌクレオチドなどの伸長反応の停止作用を有するヌクレオチド三リン酸を使用することによって実現される。   In the primer stopping method, the nucleic acid to be labeled becomes a target nucleic acid (detection target; for example, siRNA), and corresponds to a primer in a polymerase reaction. Therefore, the detection target itself is labeled. On the other hand, the template nucleic acid is a “provided” nucleic acid such as a synthetic DNA and corresponds to a probe. For example, ssDNA, dsDNA, etc. can be used. Thus, the template nucleic acid is not labeled. In the primer termination method, the extension reaction is stopped by using a nucleotide triphosphate having an action of stopping the extension reaction such as dideoxynucleotide.

プライマーランオフ法においては、標識対象核酸が標的核酸(検出対象;例えば、miRNA、SnRNA)となり、ポリメラーゼ反応におけるプライマーに該当する。したがって、検出対象自体が標識される。他方、鋳型核酸は、合成DNAなどの「提供」核酸であり、プローブに該当する。例えば、ssDNA、dsDNAなどを使用することができる。したがって、鋳型核酸は、標識されない。プライマーランオフ法では、伸長反応の停止は、対応する鋳型核酸が伸長すべき部分にヌクレオチド配列がないことにより、それ以上伸長しなくなることによって、実現される。   In the primer run-off method, the target nucleic acid to be labeled becomes a target nucleic acid (detection target; for example, miRNA, SnRNA) and corresponds to a primer in a polymerase reaction. Therefore, the detection target itself is labeled. On the other hand, the template nucleic acid is a “provided” nucleic acid such as a synthetic DNA and corresponds to a probe. For example, ssDNA, dsDNA, etc. can be used. Thus, the template nucleic acid is not labeled. In the primer run-off method, the extension reaction is stopped by the fact that the corresponding template nucleic acid does not extend any more because there is no nucleotide sequence in the portion to be extended.

プライマーアレイ法においては、標識対象核酸が今度は好ましくは固相支持体に固定され、したがって、プライマーとなる。標識対象核酸は、プライマーの役割を果たすことになることから、標識がされるような合成DNAなどの核酸を用いることができる。この場合、鋳型核酸はmRNAに相当し、標識されない。プライマーアレイ法では、伸長反応の終結反応は必ずしも必要ではない。   In the primer array method, the nucleic acid to be labeled is now preferably immobilized on a solid support, and thus becomes a primer. Since the nucleic acid to be labeled serves as a primer, a nucleic acid such as a synthetic DNA that is labeled can be used. In this case, the template nucleic acid corresponds to mRNA and is not labeled. In the primer array method, the termination reaction of the extension reaction is not always necessary.

本発明の「標識対象核酸をプライマーとするDNA合成反応によって、標識対象核酸を特異的に標識する方法」と、本発明の「DNA合成反応の際、プライマー停止法もしくはプライマーランオフ法によって伸長塩基数を限定する方法」とを組み合わせることで、(とくに小RNAに有効な)新規核酸検出法となる。したがって、このような標識法は、従来では検出できなかった格別の効果を奏するといえる。前者だけでも、新規の核酸標識・検出法である。   The “method for specifically labeling a nucleic acid to be labeled by a DNA synthesis reaction using the nucleic acid to be labeled as a primer” of the present invention and the “number of extended bases by the primer stop method or primer run-off method during the DNA synthesis reaction” of the present invention. In combination with the “method for limiting the number of”, it becomes a novel nucleic acid detection method (especially effective for small RNA). Therefore, it can be said that such a labeling method has an exceptional effect that could not be detected conventionally. The former alone is a novel nucleic acid labeling / detection method.

変性、電気泳動、検出はいろいろな組み合わせが考えるが、本発明の「配列特異的で塩基数を規定できる核酸ラベル法」を本明細書において記載されるように実施することにより、公知技術を応用して実施することができる。ただし、いろいろな組み合わせで幾つかの応用があり得ることが理解される。   Various combinations of denaturation, electrophoresis, and detection can be considered. By implementing the “sequence-specific nucleic acid labeling method that can define the number of bases” of the present invention as described in the present specification, known techniques can be applied. Can be implemented. However, it is understood that there are several applications in various combinations.

1つの実施形態では、検出は、伸長された部分の配列を検討することによって行うことができる。この場合、伸長された標的核酸に特異的に結合する薬剤を用いても良い。そのような薬剤には、伸長された標的核酸と特異的に相互作用する配列を有する別の核酸または抗体などを挙げることができるがそれらに限定されない。あるいは、伸長された標的核酸に特異的に結合する薬剤は、伸長していない上記標的核酸にも、上記標識されたヌクレオチドにも結合しない。
別の実施形態では、検出を行う場合、標識されたヌクレオチドに起因する標識と、上記薬剤に起因する標識とを検出することによって行われてもよい。
In one embodiment, detection can be performed by examining the sequence of the extended portion. In this case, a drug that specifically binds to the extended target nucleic acid may be used. Such agents can include, but are not limited to, another nucleic acid or antibody having a sequence that specifically interacts with the extended target nucleic acid. Alternatively, an agent that specifically binds to the extended target nucleic acid does not bind to the non-extended target nucleic acid or the labeled nucleotide.
In another embodiment, detection may be performed by detecting a label attributed to the labeled nucleotide and a label attributed to the agent.

別の実施形態では、検出は、伸長された標的核酸の長さに基づき行うことができる。   In another embodiment, detection can be based on the length of the extended target nucleic acid.

(デバイス)
本発明は、アレイなどのデバイスにおける標識および検出に応用することができる。
(device)
The present invention can be applied to labeling and detection in devices such as arrays.

本明細書において「デバイス」とは、装置の一部または全部を構成することができる部分をいい、支持体(好ましくは固相支持体)およびその支持体に担持されるべき標的物質などから構成される。そのようなデバイスとしては、例えばチップ、アレイ、マイクロタイタープレート、細胞培養プレート、シャーレ、フィルム、ビーズなどが挙げられるがそれらに限定されない。   In this specification, “device” refers to a part that can constitute part or all of the apparatus, and is composed of a support (preferably a solid support) and a target substance to be supported on the support. Is done. Examples of such devices include, but are not limited to, chips, arrays, microtiter plates, cell culture plates, petri dishes, films, beads, and the like.

アレイでは、支持体に結合させた核酸が用いられ、用途として、大きく分けて2つの応用が考えられる。   The array uses nucleic acids bound to a support, and can be broadly divided into two applications.

1)siRNA,miRNA検出用マイクロ(マクロ)アレイ
小RNA(siRNA,miRNA)に対する鋳型核酸をガラス、メンブレンなどに固定させておき、この支持体上でハイブリダイゼーション、標識、検出を行わせる。小RNAの存在量を網羅的に解析できることが期待され、ほかに小RNAを網羅的に解析する方法は知られていない。
1) siRNA, miRNA detection micro (macro) array A template nucleic acid for small RNA (siRNA, miRNA) is immobilized on glass, membrane, etc., and hybridization, labeling and detection are carried out on this support. It is expected that the abundance of small RNA can be comprehensively analyzed, and no other method for comprehensively analyzing small RNA is known.

2)mRNAに対して相補的な配列を持つ核酸を支持体上に固定しておき、支持体上でハイブリダイゼーション、標識、検出を行わせる。従来のマイクロアレイと同じくmRNAの存在量を網羅的に解析するために利用できる。従来法と比べ、反応系が単純である。   2) A nucleic acid having a sequence complementary to mRNA is immobilized on a support, and hybridization, labeling and detection are performed on the support. As with conventional microarrays, it can be used to comprehensively analyze the abundance of mRNA. Compared with the conventional method, the reaction system is simple.

1)および2)のどちらについても、方法、支持体に固定した核酸そのもの、キットが実施形態として考えられる。   For both 1) and 2), a method, a nucleic acid itself immobilized on a support, and a kit are considered as embodiments.

あるいは、逆に小RNAが鋳型となってもよい。あるいは、5’および3’の両端で標識することも可能である。   Or conversely, small RNA may be used as a template. Alternatively, it is possible to label at both 5 'and 3' ends.

標識対象核酸から見て、3’側(鋳型側では5’)は1塩基の突出がもっとも考えられる長さであるがこれに限定されない。これとは別に5’側は10塩基程度、鋳型の鋳型の方が長い方が望ましい。これによって、標的には1塩基の付加が起きる。5’側に鋳型を長くするのは、非特異的に鋳型に標識が入ったとしても、長さ的に標的と区別できるようにするためである。   From the viewpoint of the nucleic acid to be labeled, the 3 ′ side (5 ′ on the template side) has a length that is most likely to protrude by one base, but is not limited thereto. Apart from this, it is desirable that the 5 'side is about 10 bases and the template is longer. This causes the addition of one base to the target. The reason why the template is lengthened on the 5 'side is to allow the template to be distinguished from the target in terms of length even if the template is labeled nonspecifically.

本明細書において使用される「支持体」は、生体分子のような物質を固定することができる材料(material)をいう。支持体の材料としては、共有結合かまたは非共有結合のいずれかで、本発明において使用される生体分子のような物質に結合する特性を有するかまたはそのような特性を有するように誘導体化され得る、任意の固体材料が挙げられる。   As used herein, “support” refers to a material that can immobilize a substance such as a biomolecule. Support materials can be either covalently bonded or non-covalently bonded to a substance such as a biomolecule used in the present invention or derivatized to have such characteristics. Any solid material to be obtained is mentioned.

支持体として使用するためのそのような材料としては、固体表面を形成し得る任意の材料が使用され得るが、例えば、ガラス、シリカ、シリコン、セラミック、二酸化珪素、プラスチック、金属(合金も含まれる)、天然および合成のポリマー(例えば、ポリスチレン、セルロース、キトサン、デキストラン、およびナイロン)などが挙げられるがそれらに限定されない。支持体は、複数の異なる材料の層から形成されていてもよい。例えば、ガラス、石英ガラス、アルミナ、サファイア、フォルステライト、酸化珪素、炭化珪素、窒化珪素などの無機絶縁材料を使用することができる。ポリエチレン、エチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリエチレンテレフタレート、不飽和ポリエステル、含フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、アセタール樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、スチレン・アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体、シリコーン樹脂、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルホンなどの有機材料を用いることができる。本発明においてはまた、ニトロセルロース膜、ナイロン膜、PVDF膜など、ブロッティングに使用される膜を用いることもできる。支持体を構成する材料が固相である場合、本明細書において特に「固相支持体」という。本明細書において、プレート、マイクロウェルプレート、チップ、スライドグラス、フィルム、ビーズ、金属(表面)などの形態をとり得る。支持体はコーティングされていてもよく、コーティングされていなくてもよい。   As such a material for use as a support, any material capable of forming a solid surface can be used, for example, glass, silica, silicon, ceramic, silicon dioxide, plastic, metal (including alloys) ), Natural and synthetic polymers such as, but not limited to, polystyrene, cellulose, chitosan, dextran, and nylon. The support may be formed from a plurality of layers of different materials. For example, an inorganic insulating material such as glass, quartz glass, alumina, sapphire, forsterite, silicon oxide, silicon carbide, or silicon nitride can be used. Polyethylene, ethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyethylene terephthalate, unsaturated polyester, fluorine-containing resin, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, acrylic resin, polyacrylonitrile, polystyrene, acetal resin, polycarbonate Organic materials such as polyamide, phenol resin, urea resin, epoxy resin, melamine resin, styrene / acrylonitrile copolymer, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, silicone resin, polyphenylene oxide, and polysulfone can be used. In the present invention, a membrane used for blotting, such as a nitrocellulose membrane, a nylon membrane, or a PVDF membrane, can also be used. When the material constituting the support is a solid phase, it is particularly referred to herein as “solid support”. In the present specification, it may take the form of a plate, microwell plate, chip, slide glass, film, bead, metal (surface) and the like. The support may be coated or uncoated.

本明細書において使用される「基板」とは、本発明のチップまたはアレイが構築される材料(好ましくは固体)をいう。したがって、基板はプレートの概念に包含される。基板の材料としては、共有結合かまたは非共有結合のいずれかで、本発明において使用される生体分子に結合する特性を有するかまたはそのような特性を有するように誘導体化され得る、任意の固体材料が挙げられる。   As used herein, “substrate” refers to the material (preferably solid) on which the chips or arrays of the invention are constructed. Therefore, the substrate is included in the concept of a plate. The material of the substrate can be any solid, either covalently or noncovalently, that has the property of binding to the biomolecules used in the present invention or that can be derivatized to have such properties. Materials.

プレートおよび基板として使用するためのそのような材料としては、固体表面を形成し得る任意の材料が使用され得るが、例えば、ガラス、シリカ、シリコン、セラミック、二酸化珪素、プラスチック、金属(合金も含まれる)、天然および合成のポリマー(例えば、ポリスチレン、セルロース、キトサン、デキストラン、およびナイロン)が挙げられるがそれらに限定されない。基板は、複数の異なる材料の層から形成されていてもよい。例えば、ガラス、石英ガラス、アルミナ、サファイア、フォルステライト、炭化珪素、酸化珪素、窒化珪素などの無機絶縁材料を使用できる。また、ポリエチレン、エチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリエチレンテレフタレート、不飽和ポリエステル、含フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、アセタール樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、スチレン・アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体、シリコーン樹脂、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルホン等の有機材料を用いることができる。基板として好ましい材質は、測定機器などの種々の指標によって変動し、当業者は、上述のような種々の材料から適切なものを適宜選択することができる。   Such materials for use as plates and substrates can be any material that can form a solid surface, for example, glass, silica, silicon, ceramic, silicon dioxide, plastics, metals (including alloys) Natural and synthetic polymers such as, but not limited to, polystyrene, cellulose, chitosan, dextran, and nylon. The substrate may be formed from a plurality of layers of different materials. For example, inorganic insulating materials such as glass, quartz glass, alumina, sapphire, forsterite, silicon carbide, silicon oxide, and silicon nitride can be used. Polyethylene, ethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyethylene terephthalate, unsaturated polyester, fluorine-containing resin, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, acrylic resin, polyacrylonitrile, polystyrene, acetal resin Organic materials such as polycarbonate, polyamide, phenol resin, urea resin, epoxy resin, melamine resin, styrene / acrylonitrile copolymer, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, silicone resin, polyphenylene oxide, and polysulfone can be used. A preferable material for the substrate varies depending on various indicators such as a measuring instrument, and those skilled in the art can appropriately select an appropriate material from the various materials described above.

本明細書において「コーティング」とは、固相支持体または基板について用いられるとき、その固相支持体または基板の表面上にある物質の膜を形成させることおよびそのような膜をいう。コーティングは種々の目的で行われ、例えば、固相支持体および基板の品質向上(例えば、寿命の向上、耐酸性などの耐環境性の向上)、固相支持体または基板に結合されるべき物質の親和性の向上などを目的とすることが多い。そのようなコーティングのための物質としては、種々の物質が用いられ得、上述の固相支持体および基板自体に使用される物質のほか、DNA、RNA、タンパク質、脂質などの生体物質、ポリマー(例えば、ポリ−L−リジン、疎水性フッ素樹脂)、シラン(APS(例えば、γ−アミノプロピルシラン))、金属(例えば、金など)が使用され得るがそれらに限定されない。そのような物質の選択は当業者の技術範囲内にあり、当該分野において周知の技術を用いて場合ごとに選択することができる。一つの好ましい実施形態では、そのようなコーティングは、ポリ−L−リジン、シラン、(例えば、エポキシシランまたはメルカプトシラン、APS(γ−アミノプロピルシラン))、MAS、疎水性フッ素樹脂、金のような金属を用いることが有利であり得る。   As used herein, “coating”, when used on a solid support or substrate, refers to the formation of a film of material on the surface of the solid support or substrate and such a film. The coating is performed for various purposes, for example, improving the quality of the solid support and the substrate (for example, improving the lifetime, improving the environmental resistance such as acid resistance), the substance to be bonded to the solid support or the substrate. In many cases, the purpose is to improve the affinity. Various materials can be used as the material for such coating. In addition to the materials used for the solid phase support and the substrate itself, biological materials such as DNA, RNA, protein, and lipid, polymers ( For example, poly-L-lysine, hydrophobic fluororesin), silane (APS (eg, γ-aminopropylsilane)), metal (eg, gold, etc.) can be used, but is not limited thereto. The selection of such materials is within the skill of the artisan and can be selected on a case-by-case basis using techniques well known in the art. In one preferred embodiment, such coatings are poly-L-lysine, silane (eg, epoxy silane or mercapto silane, APS (γ-aminopropyl silane)), MAS, hydrophobic fluororesin, gold and the like. It may be advantageous to use a simple metal.

本明細書において「チップ」または「マイクロチップ」は、互換可能に用いられ、多様の機能をもち、システムの一部となる超小型集積回路をいう。チップとしては、例えば、DNAチップ、タンパク質チップなどが挙げられるがそれらに限定されない。   In this specification, “chip” or “microchip” is used interchangeably and refers to a micro integrated circuit that has various functions and is a part of a system. Examples of the chip include, but are not limited to, a DNA chip and a protein chip.

本明細書において「アレイ」とは、1以上(例えば、1000以上)の標的物質を含む組成物(例えば、DNA、RNAなど)が整列されて配置されたパターンまたはパターンを有する基板(例えば、チップ)そのものをいう。アレイの中で、小さな基板(例えば、10×10mm上など)上にパターン化されているものはマイクロアレイというが、本明細書では、マイクロアレイとアレイとは互換可能に使用される。従って、上述の基板より
大きなものにパターン化されたものでもマイクロアレイと呼ぶことがある。例えば、アレイはそれ自身固相表面または膜に固定されている所望の核酸のセットで構成される。アレイは好ましくは同一のまたは異なる核酸を少なくとも10個、より好ましくは少なくとも10個、およびさらに好ましくは少なくとも10個、さらにより好ましくは少なくとも10個を含む。これらの抗体は、好ましくは表面が125×80mm、より好ましくは10×10mm上に配置される。形式としては、96ウェルマイクロタイタープレート、384ウェルマイクロタイタープレートなどのマイクロタイタープレートの大きさのものから、スライドグラス程度の大きさのものが企図される。固定される標的物質(例えば、核酸など)を含む組成物は、1種類であっても複数種類であってもよい。そのような種類の数は、1個〜スポット数までの任意の数であり得る。例えば、約10種類、約100種類、約500種類、約1000種類の標的物質(例えば、核酸など)を含む組成物が固定され得る。
In this specification, an “array” refers to a substrate (eg, a chip) having a pattern or a pattern in which compositions (eg, DNA, RNA, etc.) containing one or more (eg, 1000 or more) target substances are arranged and arranged. ) Itself. Among the arrays, those patterned on a small substrate (eg, 10 × 10 mm) are referred to as microarrays. In this specification, microarrays and arrays are used interchangeably. Accordingly, even a pattern that is larger than the above-described substrate may be called a microarray. For example, an array consists of a set of desired nucleic acids that are themselves immobilized on a solid surface or membrane. Array preferably comprises at least 10 two identical or different nucleic acid, at least 10 3 and more preferably, and more preferably at least 10 4, even more preferably at least 10 5 a. These antibodies are preferably arranged on a surface of 125 × 80 mm, more preferably 10 × 10 mm. As the format, a microtiter plate of a size such as a 96-well microtiter plate or a 384-well microtiter plate or a size of a slide glass is contemplated. The composition containing the target substance to be immobilized (for example, nucleic acid or the like) may be one kind or plural kinds. The number of such types can be any number from 1 to the number of spots. For example, a composition containing about 10, about 100, about 500, or about 1000 types of target substances (for example, nucleic acids) can be immobilized.

基板のような固相表面または膜には、上述のように任意の数の標的物質(例えば、核酸など)が配置され得るが、通常、基板1つあたり、10個の生体分子まで、他の実施形態において10個の生体分子まで、10個の生体分子まで、10個の生体分子まで、10個の生体分子まで、10個の生体分子まで、または10個の生体分子までの個の生体分子が配置され得るが、10個の生体分子を超える標的物質を含む組成物が配置されていてもよい。これらの場合において、基板の大きさはより小さいことが好ましい。特に、標的物質を含む組成物(例えば、核酸など)のスポットの大きさは、単一の生体分子のサイズと同じくらい小さくあり得る(これは、1−2nmの桁であり得る)。最小限の基板の面積は、いくつかの場合において基板上の生体分子の数によって決定される。本発明では、細胞への導入が企図される標的物質を含む組成物は、通常、0.01mm〜10mmのスポット状に共有結合あるいは物理的相互作用によって配列固定されている。 Any number of target substances (eg, nucleic acids, etc.) can be placed on a solid surface or membrane, such as a substrate, as described above, but typically up to 10 8 biomolecules per substrate and others In embodiments, up to 10 7 biomolecules, up to 10 6 biomolecules, up to 10 5 biomolecules, up to 10 4 biomolecules, up to 10 3 biomolecules, or 10 2 biomolecules. Up to 10 biomolecules can be arranged, but a composition containing a target substance exceeding 10 8 biomolecules may be arranged. In these cases, the size of the substrate is preferably smaller. In particular, the spot size of a composition (eg, nucleic acid, etc.) containing the target substance can be as small as the size of a single biomolecule (this can be on the order of 1-2 nm). The minimum substrate area is determined in some cases by the number of biomolecules on the substrate. In the present invention, a composition containing a target substance intended to be introduced into a cell is usually arrayed and fixed in a spot shape of 0.01 mm to 10 mm by covalent bonding or physical interaction.

アレイ上には、生体分子の「スポット」が配置され得る。本明細書において「スポット」とは、標的物質を含む組成物の一定の集合をいう。本明細書において「スポッティング」とは、ある標的物質を含む組成物のスポットをある基板またはプレートに作製することをいう。スポッティングはどのような方法でも行うことができ、例えば、ピペッティングなどによって達成され得、あるいは自動装置で行うこともでき、そのような方法は当該分野において周知である。   A “spot” of biomolecules can be placed on the array. As used herein, “spot” refers to a certain set of compositions containing a target substance. As used herein, “spotting” refers to producing a spot of a composition containing a target substance on a substrate or plate. Spotting can be done by any method, for example, it can be accomplished by pipetting or the like, or it can be done by automated equipment, such methods are well known in the art.

本明細書において使用される用語「アドレス」とは、基板上のユニークな位置をいい、他のユニークな位置から弁別可能であり得るものをいう。アドレスは、そのアドレスを伴うスポットとの関連づけに適切であり、そしてすべての各々のアドレスにおける存在物が他のアドレスにおける存在物から識別され得る(例えば、光学的)、任意の形状を採り得る。アドレスを定める形は、例えば、円状、楕円状、正方形、長方形であり得るか、または不規則な形であり得る。したがって、「アドレス」は、抽象的な概念を示し、「スポット」は具体的な概念を示すために使用され得るが、両者を区別する必要がない場合、本明細書においては、「アドレス」と「スポット」とは互換的に使用され得る。   As used herein, the term “address” refers to a unique location on a substrate and may be distinguishable from other unique locations. The address is suitable for associating with a spot with that address, and can take any shape, with entities at all each address being distinguishable from entities at other addresses (eg, optical). The shape defining the address can be, for example, a circle, an ellipse, a square, a rectangle, or an irregular shape. Therefore, “address” indicates an abstract concept, and “spot” can be used to indicate a specific concept, but in the present specification, if it is not necessary to distinguish between the two, “Spot” may be used interchangeably.

各々のアドレスのサイズは、とりわけ、その基板の大きさ、特定の基板上のアドレスの数、標的物質を含む組成物の量および/または利用可能な試薬、微粒子のサイズおよびそのアレイが使用される任意の方法のために必要な解像度の程度に依存する。各アドレスのサイズは、例えば、1〜2nmから数cmの範囲であり得るが、そのアレイの適用に一致した任意の大きさが可能である。   The size of each address, among others, is the size of the substrate, the number of addresses on a particular substrate, the amount and / or available reagents of the composition containing the target substance, the size of the microparticles and the array thereof Depends on the degree of resolution required for any method. The size of each address can range, for example, from 1-2 nm to a few centimeters, but can be any size consistent with the application of the array.

アドレスを定める空間配置および形状は、そのマイクロアレイが使用される特定の適用に適合するように設計される。アドレスは、密に配置され得、広汎に分散され得るか、または特定の型の分析物に適切な所望のパターンへとサブグループ化され得る。   The spatial arrangement and shape defining the address is designed to suit the particular application in which the microarray is used. The addresses can be densely distributed, widely distributed, or subgrouped into a desired pattern appropriate for a particular type of analyte.

マイクロアレイについては、ゲノム機能研究プロトコール(実験医学別冊 ポストゲノム時代の実験講座1)、ゲノム医科学とこれからのゲノム医療(実験医学増刊)などに広く概説されている。   Microarrays are widely reviewed in the genome function research protocol (experimental medicine separate volume, experimental lecture 1 in the post-genomic era), genomic medicine science and future genomic medicine (experimental medicine extra number).

マイクロアレイから得られるデータは膨大であることから、クローンとスポットとの対応の管理、データ解析などを行うためのデータ解析ソフトウェアが重要である。そのようなソフトウェアとしては、各種検出システムに付属のソフトウェアが利用可能である(Ermolaeva O.ら(1998)Nat.Genet.20:19−23)。また、データベースのフォーマットとしては、例えば、Affymetrixが提唱しているGATC(genetic analysis technology consortium)と呼ばれる形式が挙げられる。   Since the data obtained from the microarray is enormous, data analysis software for managing the correspondence between clones and spots, data analysis, etc. is important. As such software, software attached to various detection systems can be used (Ermolaeva O. et al. (1998) Nat. Genet. 20: 19-23). The database format includes, for example, a format called GATC (Genetic Analysis Technology Consortium) proposed by Affymetrix.

微細加工については、例えば、Campbell,S.A.(1996).The Science andEngineering of Microelectronic Fabrication,Oxford University Press;Zaut,P.V.(1996).Micromicroarray Fabrication:a Practical Guide to Semiconductor Processing,Semiconductor Services;Madou,M.J.(1997).Fundamentals of Microfabrication,CRC1 5 Press;Rai−Choudhury,P.(1997).Handbook of Microlithography,Micromachining,& Microfabrication:Microlithographyなどに記載されており、これらは本明細書において関連する部分が参考として援用される。   For microfabrication, see, for example, Campbell, S .; A. (1996). The Science and Engineering of Microelectronic Fabrication, Oxford University Press; Zaut, P. et al. V. (1996). Micromicroarray Fabrication: a Practical Guide to Semiconductor Processing, Semiconductor Services; Madou, M .; J. et al. (1997). Fundamentals of Microfabrication, CRC1 5 Press; Rai-Chudhury, P .; (1997). Handbook of Microlithography, Micromachining, & Microfabrication: Microlithography, etc., which are incorporated by reference in the relevant portions herein.

検出技術としては、核酸の標識に関連する情報を検出することができる限り、種々の検出方法および検出手段を用いることができる。そのような検出方法および検出手段としては、例えば、目視、光学顕微鏡、共焦点顕微鏡、蛍光顕微鏡、レーザー光源を用いた読取装置、表面プラズモン共鳴(SPR)イメージング、電気信号、化学的または生化学的マーカーのいずれかあるいは複数種を用いる方法および手段を挙げることができるがそれらに限定されない。そのような検出装置としてはまた、蛍光分析装置、分光光度計、シンチレーションカウンター、CCD、ルミノメーターなども挙げられるがそれらに限定されず、生体分子を検出することができる手段であればどのようなものでもよい。   As a detection technique, various detection methods and detection means can be used as long as information related to the labeling of the nucleic acid can be detected. Examples of such detection methods and detection means include visual observation, optical microscope, confocal microscope, fluorescence microscope, reader using a laser light source, surface plasmon resonance (SPR) imaging, electrical signal, chemical or biochemical Although the method and means using any or several types of markers can be mentioned, it is not limited to them. Examples of such a detection apparatus include, but are not limited to, a fluorescence analysis apparatus, a spectrophotometer, a scintillation counter, a CCD, and a luminometer, and any means capable of detecting a biomolecule can be used. It may be a thing.

放射能であれば、ガイガーカウンター、シンチレーションカウンターなどの当該分野において周知の技法が用いられ得る。   For radioactivity, techniques well known in the art such as a Geiger counter and a scintillation counter can be used.

蛍光であれば、蛍光偏光の測定の際の励起波長及び検出波長を測定する必要があるが、当業者は、使用した蛍光標識の種類に応じて適宜選択(例えば、フルオレセインイソチオシアネートを蛍光標識とした場合は、励起波長及び検出波長は、各々490nmおよび520nm)することができる。   In the case of fluorescence, it is necessary to measure the excitation wavelength and the detection wavelength when measuring fluorescence polarization. However, those skilled in the art appropriately select according to the type of fluorescent label used (for example, fluorescein isothiocyanate as a fluorescent label). The excitation wavelength and the detection wavelength can be 490 nm and 520 nm, respectively).

(キット)
本明細書において「キット」とは、通常2つ以上の区画に分けて、提供されるべき部分(例えば、試薬、酵素、鋳型核酸、標準など)が提供されるユニットをいう。混合されて提供されるべきでなく、使用直前に混合して使用することが好ましいような組成物の提供を目的とするときに、このキットの形態は好ましい。そのようなキットは、好ましくは、提供される部分(例えば、試薬、酵素、ヌクレオチド、標識されたヌクレオチド、伸長反応を止めるヌクレオチドなど(およびその三リン酸)、鋳型核酸、標準など)をどのように処理すべきかを記載する説明書を備えていることが有利である。本明細書においてキットが試薬キットとして使用される場合、キットには、通常、試薬成分、緩衝液、塩濃縮液、使用するための補助手段、使用方法を記載した指示書などが含まれる。
(kit)
As used herein, the term “kit” refers to a unit provided with a portion (eg, reagent, enzyme, template nucleic acid, standard, etc.) to be provided, usually divided into two or more compartments. This kit form is preferred when it is intended to provide a composition that should not be provided in a mixed form but is preferably used in a mixed state immediately prior to use. Such kits preferably do what is provided with the moieties (eg, reagents, enzymes, nucleotides, labeled nucleotides, nucleotides that stop the extension reaction, etc. (and their triphosphates), template nucleic acids, standards, etc.) It is advantageous to have instructions describing what should be processed. In the present specification, when a kit is used as a reagent kit, the kit usually includes reagent components, a buffer solution, a salt concentrate, auxiliary means for use, instructions describing the method of use, and the like.

本明細書において「指示書」は、本発明の試薬の使用方法、反応方法などを使用者に対して記載したものである。この指示書は、本発明の酵素反応などの手順を指示する文言が記載されている。この指示書は、必要に応じて本発明が実施される国の監督官庁(例えば、日本における厚生労働省、米国におけるFood and Drug Administration(FDA)など)が規定した様式に従って作成され、その監督官庁により承認を受けた旨が明記される。指示書は、いわゆる添付文書(package insert)であり、通常は紙媒体で提供されるが、それに限定されず、例えば、瓶に貼り付けられたフィルム、電子媒体(例えば、インターネットで提供されるホームページ(ウェブサイト)、電子メールなど)のような形態でも提供され得る。   In the present specification, the “instruction” describes the usage method, reaction method and the like of the reagent of the present invention to the user. This instruction manual describes a word indicating a procedure such as an enzyme reaction of the present invention. This instruction is prepared according to the format prescribed by the national supervisory authority (for example, the Ministry of Health, Labor and Welfare in Japan, the Food and Drug Administration (FDA) in the United States, etc.) in the country where the present invention is implemented as necessary. It will be clearly stated that it has been approved. The instruction sheet is a so-called package insert, and is usually provided as a paper medium, but is not limited thereto. For example, a film attached to a bottle, an electronic medium (for example, a home page provided on the Internet) (Website), e-mail, etc.).

1つの局面において、本発明は、標識が導入された核酸を生産するためのキットであって、以下の手段:A)標識の導入の対象となる標識対象核酸の少なくとも一部と相補的であり、さらに標識対象核酸の相補的な部分と鋳型核酸とをハイブリダイズさせたとき標識対象核酸の少なくとも一方の先端に対する部分において少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列を有する、鋳型核酸;B)核酸合成酵素;およびC)標識されたヌクレオチド;を備える、キットを提供する。   In one aspect, the present invention is a kit for producing a nucleic acid into which a label has been introduced, and is complementary to at least a part of the nucleic acid to be labeled as a target for introduction of the label: A) And a template nucleic acid having a nucleotide sequence that is at least one nucleotide longer in the portion of at least one tip of the nucleic acid to be labeled when hybridizing the complementary portion of the nucleic acid to be labeled and the template nucleic acid; and B) a nucleic acid synthase; C) a labeled nucleotide is provided.

1つの実施形態では、本発明のキットは、DNA合成酵素と、コントロールの鋳型、標的(プライマー)、反応用のバッファー等を含み、実際の標的核酸に対する鋳型は自分で調製ないしはオリゴDNAとして注文するように構成しても良い。これとは別に、主要な小RNAに対する鋳型のセットを含むものも考えられる。あるいは、鋳型のセットや、鋳型を上記のアレイにしたキットも考慮される。   In one embodiment, the kit of the present invention comprises a DNA synthase, a control template, a target (primer), a reaction buffer, etc., and the template for the actual target nucleic acid is prepared by itself or ordered as oligo DNA. You may comprise as follows. Apart from this, one containing a set of templates for the major small RNAs is also conceivable. Alternatively, a set of templates and a kit in which the templates are arranged as described above are also considered.

別の実施形態では、本発明のキットにおいて、生成した混合物から上記標識されたヌクレオチドの未反応物と伸長された伸長産物とを分離する手段がさらに含まれていても良い。   In another embodiment, the kit of the present invention may further include a means for separating the unreacted product of the labeled nucleotide and the extended product of the labeled nucleotide from the resulting mixture.

別の実施形態において、本発明のキットは、標識されたヌクレオチドを検出する手段をさらに備えていてもよい。   In another embodiment, the kit of the present invention may further comprise a means for detecting a labeled nucleotide.

好ましい実施形態では、本発明のキットは、さらにコントロールとなる標準核酸を備える。コントロールとなる標準核酸は、電気泳動などにおいて検出する際の指標として用いることができる。   In a preferred embodiment, the kit of the present invention further comprises a standard nucleic acid as a control. A standard nucleic acid serving as a control can be used as an index for detection in electrophoresis or the like.

ここで使用され得る標準核酸は、上記鋳型核酸を同定するための核酸および上記標識対象核酸を同定するための核酸からなる群より選択される核酸を含んでいてもよい。   The standard nucleic acid that can be used here may include a nucleic acid selected from the group consisting of a nucleic acid for identifying the template nucleic acid and a nucleic acid for identifying the nucleic acid to be labeled.

別の実施形態では、本発明のキットは、核酸合成酵素の反応のための試薬をさらに含む。このような試薬には、緩衝液、必要なイオン濃縮液、塩濃縮液、pH調整剤などを挙げることができるがそれらに限定されない。   In another embodiment, the kit of the present invention further comprises a reagent for the reaction of a nucleic acid synthase. Such reagents can include, but are not limited to, buffers, necessary ion concentrates, salt concentrates, pH adjusters, and the like.

好ましい実施形態では、本発明のキットは、支持体をさらに含み、上記鋳型核酸は、上記支持体に固定されている。このような場合、支持体は、ガラスまたはメンブレンであってもよいがそれに限定されない。   In a preferred embodiment, the kit of the present invention further comprises a support, and the template nucleic acid is immobilized on the support. In such a case, the support may be glass or a membrane, but is not limited thereto.

好ましい実施形態では、本発明のキットに含まれる支持体に固定される上記鋳型核酸は、アレイ状に配置される。このようなものは、DNAチップなどとも称され得る。このようなアレイを生産する方法もまた、本発明の範囲内にある。   In a preferred embodiment, the template nucleic acid immobilized on a support contained in the kit of the present invention is arranged in an array. Such a thing can also be called a DNA chip or the like. A method for producing such an array is also within the scope of the present invention.

本発明のキットにおいて、種々の構成要件が採るべき状態は、本発明の標識方法および検出方法、標識が導入された核酸を生産する方法において詳述される任意の形態を採り得ることが理解される。   In the kit of the present invention, it should be understood that the various constituent requirements should be in any form detailed in the labeling method and detection method of the present invention and the method of producing a nucleic acid into which a label has been introduced. The

別の局面では、本発明は、標的核酸を検出するためのキットであって、以下の工程:A)上記標的核酸の少なくとも一部と相補的であり、さらに標的核酸の相補的な部分と鋳型核酸とをハイブリダイズさせたとき標的核酸の少なくとも一方の先端に対する部分において少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列を有する、鋳型核酸;B)核酸合成酵素;C)標識されたヌクレオチド;D)標識されたヌクレオチドを検出する手段、を備える、キットを提供する。   In another aspect, the present invention is a kit for detecting a target nucleic acid, comprising the following steps: A) complementary to at least part of the target nucleic acid, and further complementary to the target nucleic acid and template A template nucleic acid having a nucleotide sequence that is at least one nucleotide longer in the portion relative to the tip of at least one of the target nucleic acids when hybridized with the nucleic acid; B) a nucleic acid synthase; C) a labeled nucleotide; D) a labeled nucleotide A kit comprising: means for detecting.

各構成要件(例えば、鋳型核酸、核酸合成酵素、標識されたヌクレオチド、検出手段)などは、本発明の方法の説明において詳述されている任意の形態をとりえることが理解され得る。   It can be understood that each component (eg, template nucleic acid, nucleic acid synthase, labeled nucleotide, detection means) and the like can take any form detailed in the description of the method of the present invention.

1つの実施形態では、本発明のキットは、生成した混合物から上記標識されたヌクレオチドの未反応物と伸長された伸長産物とを分離する手段をさらに備えていてもよい。このような手段は、電気泳動、クロマトグラフィーなどを挙げることができるがそれらに限定されない。   In one embodiment, the kit of the present invention may further comprise means for separating the unreacted product of the labeled nucleotide from the extended product from the resulting mixture. Examples of such means include, but are not limited to, electrophoresis and chromatography.

(アレイ製造法)
別の局面において、本発明は、標識が導入された核酸が固定された支持体を生産するための方法であって、以下の工程:A)支持体に固定された標識対象核酸および鋳型核酸を提供する工程であって、上記鋳型核酸は、上記標識対象核酸の少なくとも一部と相補的であり、さらに標識対象核酸の相補的な部分と鋳型核酸とをハイブリダイズさせたとき標識対象核酸の少なくとも一方の先端に対する部分において少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列を有する、工程;B)上記標識対象核酸を、上記鋳型核酸とハイブリダイズさせて標識対象核酸−鋳型核酸複合体を生成する工程;C)上記標識対象核酸−鋳型核酸複合体に、核酸合成酵素および標識されたヌクレオチドを加えて伸長反応を行う工程であって、上記標識対象核酸に少なくとも1つの上記標識されたヌクレオチドが上記鋳型核酸に基づいて取り込まれる、工程;およびD)上記伸長反応の後、生成した混合物から伸長した上記標識対象核酸を含む支持体を取り出す工程、を包含する方法を提供する。上記製造方法において、核酸の提供、複合体の生成、伸長反応、および支持体の取り出しは、本明細書の他の場所に記載されるような任意の技法を応用することができる。核酸の提供については、一旦目的とする核酸の情報が提供されると、化学合成、遺伝子工学の応用、細胞成分からの抽出などの任意の技法を用いることができる。複合体の生成は、上記2つの核酸を複合体生成可能な距離に置き、複合体生成が生じる条件に暴露することによって行うことができる。伸長反応は、例えば、複合体が生成された後、核酸合成酵素を加え、核酸合成酵素が機能するような条件に複合体と核酸合成酵素との混合物をさらすことによって行うことができる。反応後の支持体は、好ましくは、反応に使用した他の試薬から、支持体を分離することによって取り出すことができる。必要に応じて、固定された標識核酸が破壊されない条件下で洗浄(例えば、生理食塩水、リン酸緩衝生理食塩水などを用いる)してもよい。
(Array manufacturing method)
In another aspect, the present invention provides a method for producing a support on which a nucleic acid into which a label has been introduced is immobilized, comprising the following steps: A) a nucleic acid to be labeled and a template nucleic acid immobilized on a support. The template nucleic acid is complementary to at least a part of the nucleic acid to be labeled, and at least the nucleic acid to be labeled is hybridized with the complementary portion of the nucleic acid to be labeled and the template nucleic acid. A step having a nucleotide sequence that is at least one nucleotide longer in a portion to one tip; B) a step of hybridizing the nucleic acid to be labeled with the template nucleic acid to generate a nucleic acid to be labeled-template nucleic acid complex; C) the label A step of adding a nucleic acid synthase and a labeled nucleotide to a target nucleic acid-template nucleic acid complex to perform an extension reaction, and At least one labeled nucleotide is incorporated based on the template nucleic acid; and D) after the extension reaction, removing the support containing the nucleic acid to be labeled extended from the resulting mixture. Provide a way to do it. In the production method described above, any technique as described elsewhere in this specification can be applied to the provision of nucleic acids, the formation of complexes, the extension reaction, and the removal of the support. Regarding the provision of nucleic acid, once information on the target nucleic acid is provided, any technique such as chemical synthesis, application of genetic engineering, extraction from cell components, etc. can be used. Formation of the complex can be performed by placing the two nucleic acids at a distance capable of complex formation and exposing them to conditions that cause complex formation. The extension reaction can be performed, for example, by adding a nucleic acid synthase after the complex has been formed and exposing the mixture of the complex and the nucleic acid synthase to conditions such that the nucleic acid synthase functions. The support after the reaction can be preferably taken out by separating the support from other reagents used in the reaction. As needed, you may wash | clean (for example, using a physiological saline, a phosphate buffered saline, etc.) on the conditions which the fixed labeled nucleic acid is not destroyed.

本明細書において引用された、科学文献、特許、特許出願などの参考文献は、その全体が、各々具体的に記載されたのと同じ程度に本明細書において参考として援用される。   References such as scientific literature, patents and patent applications cited herein are hereby incorporated by reference in their entirety to the same extent as if each was specifically described.

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。   As mentioned above, although this invention has been illustrated using preferable embodiment of this invention, this invention should not be limited and limited to this embodiment. It is understood that the scope of the present invention should be construed only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement an equivalent range based on the description of the present invention and the common general technical knowledge from the description of specific preferred embodiments of the present invention. Patents, patent applications, and documents cited herein should be incorporated by reference in their entirety, as if the contents themselves were specifically described herein. Understood.

以下、実施例により、本発明の構成をより詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下において使用した試薬類は、特に言及した場合を除いて、和光純薬、Sigma、東洋紡、New England Biolabs、アマシャム、Invtrogen、フナコシ、ニッポンジーンなどから市販されているものを使用した。合成DNAは、北海道システムサイエンス株式会社に生産を依頼し、合成RNAは、株式会社日本バイオサービスに合成を依頼したが、当業者は当該分野において周知の技法を用いてそのようなDNAおよびRNAを合成することができることが理解される。   Hereinafter, although an example explains the composition of the present invention in detail, the present invention is not limited to this. The reagents used in the following were those commercially available from Wako Pure Chemicals, Sigma, Toyobo, New England Biolabs, Amersham, Invtrogen, Funakoshi, Nippon Gene, etc., unless otherwise specified. Synthetic DNA was commissioned for production by Hokkaido System Science Co., Ltd., and synthetic RNA was commissioned for synthesis by Nippon Bioservice Co., Ltd., but those skilled in the art could use such techniques to know such DNA and RNA. It is understood that they can be synthesized.

(実施例1)
本実施例では、本発明の標識技術がRNAおよびDNAで適用可能かどうかを実証した。
Example 1
In this example, it was demonstrated whether the labeling technique of the present invention is applicable to RNA and DNA.

(材料および方法)
(核酸)
GFP遺伝子に相補的な合成小RNAおよびGFP遺伝子に対応するセンス鎖DNAを以下の表に列挙する。さらに、図2には、RNA1、RNA2、DNA1、DNA2の相補性についての概観を示す。図3右側((i)〜(v))には、表1に示される各核酸の相互の相補性についての概観を示す。
(表1)
実施例に使用される代表的な合成DNAおよびRNAの配列
小RNA
RNA1
5’−CUC AUC AUG UUU GUA UAG UUC−3’(配列番号1)RNA2
5’−AUC GCC AAU UGG AGU AUU UUG−3’(配列番号2)
鋳型DNA
DNA1 (m−GFP5−ER−S 725−812)
5’−GAG AGA CCA CAT GGT CCT TCT TGA GTT TGT AAC AGC TGC TGG GAT TAC ACA TGG CAT GGA TGA ACT ATA CAA ACA TGA TGA GCT TTA A−3’(配列番号3)
DNA2 (m−GFP5−ER−S 572−670)
5’−CAA CTT CAA GAC CCG CCA CAA CAT CGA AGA CGG CGG CGT GCA ACT CGC TGA TCA TTA TCA ACA AAA TAC TCC AAT TGG CGA TGG CCC TGT CCT TTT ACC−3’(配列番号4)
LUC (2113−LUC 2603−2702)
5’−TTG TAA TAT TAT ATG CAA ATT GAT GAA TGG TAA TTT TGT AAT TGT GGG TCA CTG TAC TAT TTT AAC GAA TAA TAA AAT CAG GTA TAG GTA ACT AAA AAG−3’(配列番号5)
Ntab miR171
5’−TGA TAT TGG CGC GGC TCA ATC ATG ATA TTG GCG CGG CTC AAT CA−3’(配列番号6)
Ntab miR167
5’−TTA GAT CAT GCT GGC AGC TTC ATG ATA TTG GCG CGG CTC AAT CA−3’(配列番号7)
Mmus miR181 T
5’−TAC TCA CCG ACA GCG TTG AAT GTT TGA TAT TGG CGC GGC TCA ATC A−3’(配列番号8)
Mmus miR16 T
5’−TCG CCA ATA TTT ACG TGC TGC TAT GAT ATT GGC GCG GCT CAA TCA−3’(配列番号9)
GFP5−ER G10+786−812
5’−GGG GGG GGG GGA ACT ATA CAA ACA TGA TGA GCT TTA ATG ATA TTG GCG C−3’(配列番号10)
GFP5−ER G+786−812
5’−GGA ACT ATA CAA ACA TGA TGA GCT TTA ATG ATA TTG GCG CGG CTC AAT CA−3’(配列番号11)
トータルRNAを雌性マウス成体およびタバコ植物から抽出した。抽出には、コンサート試薬(マウス;Invitrogen)またはトリゾール試薬を製造業者(タバコ、Invitrogen)の指示書に記載の通りに用いて行った。
(Materials and methods)
(Nucleic acid)
Synthetic small RNA complementary to the GFP gene and sense strand DNA corresponding to the GFP gene are listed in the table below. Further, FIG. 2 shows an overview of the complementarity of RNA1, RNA2, DNA1, and DNA2. The right side of FIG. 3 ((i) to (v)) shows an overview of the mutual complementarity of the nucleic acids shown in Table 1.
(Table 1)
Representative synthetic DNA and RNA sequences used in the Examples Small RNA
RNA1
5'-CUC AUC AUG UUG UUU GUA UAG UUC-3 '(SEQ ID NO: 1) RNA2
5′-AUC GCC AAU UGG AGU AAU UUG-3 ′ (SEQ ID NO: 2)
Template DNA
DNA1 (m-GFP5-ER-S 725-812)
5′-GAG AGA CCA CAT GGT CCT TCT TGA GTT TGT AAC AGC TGC TGG GAT TAC ACA TGG CAT GGA TGA ACT ATA CAA ACA TGA TGA GCT TTA 3 ′
DNA2 (m-GFP5-ER-S 572-670)
5′-CAA CTT CAA GAC CCG CCA CAA CAT CGA AGA CGG CGG CGT GCA ACT CGC TGA TCA TTA TCA ACA AAA TAC TCC AAT TGG CGA TGG CCC-3 TGT CCT TCT CCT-3
LUC (2113-LUC 2603-2702)
5'-TTG TAA TAT TAT ATG CAA ATT GAT GAA TGG TAA TTT TGT AAT TGT GGG TCA CTG TAC TAT TTT AAC GAA TAA TAA AAT CAG GTA TAG
Ntab miR171
5′-TGA TAT TGG CGC GGC TCA ATC ATG ATA TTG GCG CGG CTC AAT CA-3 ′ (SEQ ID NO: 6)
Ntab miR167
5′-TTA GAT CAT GCT GGC AGC TTC ATG ATA TTG GCG CGG CTC AAT CA-3 ′ (SEQ ID NO: 7)
Mmus miR181 T
5′-TAC TCA CCG ACA GCG TTG AAT GTT TGA TAT TGG CGC GGC TCA ATC A-3 ′ (SEQ ID NO: 8)
Mmus miR16 T
5′-TCG CCA ATA TTT ACG TGC TGC TAT GAT ATT GGC GCG GCT CAA TCA-3 ′ (SEQ ID NO: 9)
GFP5-ER G10 + 786-812
5′-GGG GGG GGG GGA ACT ATA CAA ACA TGA TGA GCT TTA ATG ATA TTG GCG C-3 ′ (SEQ ID NO: 10)
GFP5-ER G + 786-812
5′-GGA ACT ATA CAA ACA TGA TGA GCT TTA ATG ATA TTG GCG CGG CTC AAT CA-3 ′ (SEQ ID NO: 11)
Total RNA was extracted from adult female mice and tobacco plants. Extraction was performed using concert reagents (mouse; Invitrogen) or Trizol reagents as described in the manufacturer's instructions (tobacco, Invitrogen).

(ハイブリダイゼーションおよび標識)
上記小RNAおよびテンプレートDNA(0.05pmol)を含む溶液(総量4μl)をハイブリダイーゼション緩衝液(150mM KCl、10mM Tris−HCl(pH 7.5)、0.5mM EDTA)中で混合してハイブリダイズさせ、そして95℃で5分間変性させた。続いて、特別な場合を除いて64℃で6時間インキュベートさせた。ついで、この溶液のうち4μlを5ユニットのDNAポリメラーゼIクレノウフラグメントと混合し、37℃で1〜2時間インキュベートした。反応を、ホルムアミド溶液(20mM EDTA、および0.05%のBPB)を加えることによって終結させ、95℃で5分間変性させた。ついで、この混合物を、アクリルアミドゲル(15%アクリルアミド(アクリルアミド:ビスアクリルアミド 19:1)および7M尿素(尿素12.75g)、40% ビスアクリルアミドを11.25ml、10×TBEを3ml、HOを3ml、N’,N’,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(TEMED)を30μl、10%APSを300μl加えることによって、15%変性アクリルアミドゲルを調製した。TBEは、0.445 mol/l Tris−ホウ酸、10 mmol/l EDTAを5倍溶液として調製した)で30分間電気泳動(ゲル板10cmの物を用い、有効ゲル長は約8cmであった。)することによって分離させた。
(Hybridization and labeling)
A solution (total amount 4 μl) containing the small RNA and template DNA (0.05 pmol) was mixed in a hybridization buffer (150 mM KCl, 10 mM Tris-HCl (pH 7.5), 0.5 mM EDTA). Hybridized and denatured at 95 ° C. for 5 minutes. Subsequently, it was allowed to incubate at 64 ° C. for 6 hours unless otherwise specified. Then 4 μl of this solution was mixed with 5 units of DNA polymerase I Klenow fragment and incubated at 37 ° C. for 1-2 hours. The reaction was terminated by adding formamide solution (20 mM EDTA and 0.05% BPB) and denatured at 95 ° C. for 5 minutes. The mixture was then mixed with an acrylamide gel (15% acrylamide (acrylamide: bisacrylamide 19: 1) and 7M urea (urea 12.75 g), 40% bisacrylamide 11.25 ml, 10 × TBE 3 ml, H 2 O. A 15% denaturing acrylamide gel was prepared by adding 3 μl of N ′, N ′, N ′, N′-tetramethylethylenediamine (TEMED) 30 μl, 10% APS 300 μl, TBE 0.445 mol / l. Tris-boric acid, 10 mmol / l EDTA was prepared as a 5-fold solution) and electrophoresis was performed for 30 minutes (the gel plate 10 cm was used and the effective gel length was about 8 cm).

別の方法として、1pmolの鋳型DNAと小RNAとを変性させ、反応緩衝液(10×ハイブリダイゼーション緩衝液(150mM KCl、10mM Tris−HCl(pH 7.5)、0.5mM EDTA)を10分の1量、α−33P標識ジデオキシアデノシン三リン酸、シトシン三リン酸、ウラシル三リン酸およびグアノシン三リン酸を含む)中にいれてハイブリダイズさせ、ついでDNAポリメラーゼを加えて、ヌクレオチド伸長を行った後にその反応を終結させた。終結は95℃で5分間変性させて行ったか、あるいは自然に終結した。 As another method, 1 pmol of template DNA and small RNA are denatured, and a reaction buffer (10 × hybridization buffer (150 mM KCl, 10 mM Tris-HCl (pH 7.5), 0.5 mM EDTA) is added for 10 minutes. Of α- 33 P-labeled dideoxyadenosine triphosphate, cytosine triphosphate, uracil triphosphate, and guanosine triphosphate), followed by addition of DNA polymerase for nucleotide extension. After doing so, the reaction was terminated. Termination was carried out by denaturation at 95 ° C. for 5 minutes, or spontaneous termination.

さらに別の方法として、小RNAおよびテンプレートDNA(0.05pmol)を含む溶液(総量4μl)をハイブリダイーゼション緩衝液(150mM KCl、10mM Tris−HCl(pH 7.5)、0.5mM EDTA)中で混合してハイブリダイズさせ、そして95℃で5分間変性させた。続いて、64℃で6時間インキュベートさせ、この溶液のうち4μlを5ユニットのDNAポリメラーゼ(東洋紡)を加え、そして37℃で2時間インキュベートさせた。反応を、ホルムアミド/EDTA/BPB(0.05% ブロモフェノールブルー(BPB)および20mM EDTAをホルムアミドに溶解する)または反応停止/ローディング染色液(0.05% (ブロモフェノールブルー(BPB)、0.05% キシレンシアノール(XC)および20mM EDTAをホルムアミドに溶解する)溶液を加えることによって終結させ、そして変性アクリルアミド電気泳動に供した。DNAポリメラーゼIのクレノウフラグメントを用いることによって、本発明者らは、配列特異的な特定長(ここでは1ヌクレオチド)の伸長を検出することができた。   As another method, a solution (small volume 4 μl) containing small RNA and template DNA (0.05 pmol) is mixed with a hybridization buffer (150 mM KCl, 10 mM Tris-HCl (pH 7.5), 0.5 mM EDTA). Hybridized in, and denatured at 95 ° C. for 5 minutes. Subsequently, the mixture was incubated at 64 ° C. for 6 hours, 4 μl of this solution was added with 5 units of DNA polymerase (Toyobo), and incubated at 37 ° C. for 2 hours. Reactions were performed using formamide / EDTA / BPB (0.05% bromophenol blue (BPB) and 20 mM EDTA dissolved in formamide) or reaction stop / loading stain (0.05% (bromophenol blue (BPB), 0. The solution was terminated by adding a solution of 05% xylene cyanol (XC) and 20 mM EDTA in formamide) and subjected to denaturing acrylamide electrophoresis, by using the Klenow fragment of DNA polymerase I. Was able to detect a sequence-specific extension of a specific length (here 1 nucleotide).

図3(a)にその結果を示す。図3(a)は、ポリメラーゼの有無、標的核酸として合成RNA(sRNA)の種類(1または2)、鋳型核酸(DNA)の種類(1または2)を組み合わせ、配列特異的に標識が行われている様子を示す。示されるように、相補性がある組み合わせで、かつ、ポリメラーゼがある場合に、シグナルが顕著に観察された。その詳細な説明は以下の通りである。   The result is shown in FIG. FIG. 3 (a) shows the sequence-specific labeling by combining the presence or absence of polymerase, the type of synthetic RNA (sRNA) (1 or 2) as the target nucleic acid, and the type of template nucleic acid (DNA) (1 or 2). It shows how it is. As shown, the signal was observed significantly in the combination with complementarity and in the presence of polymerase. The detailed description is as follows.

まず、「33P]ddATP、ddTTP、ddGTP、およびddCTP(いずれもAmersham AH9539、55.5TBq/mmol=1,500Ci/mmol)を単一のチューブ中で混合してddNTP混合物とする。 First, “ 33 P] ddATP, ddTTP, ddGTP, and ddCTP (all are Amersham AH9539, 55.5 TBq / mmol = 1,500 Ci / mmol) are mixed in a single tube to obtain a ddNTP mixture.

反応は、10×M緩衝液(10×M緩衝液として、100mM Tris−HCl(pH7.5)、500mM NaCl、100mM MgCl、および10mM DTTを用いた。)3μl、プライマー(0.1pmol/l)0.5μl、鋳型(0.1pmol/l)0.5μl、およびHO 10.5μlを加えて14.5μlとし、これを95℃で5分間反応させた後、6時間室温に置いた。これに0.5μlの5U/μl クレノウフラグメント(東洋紡から入手可能)を加えて反応させ、そのうち3μlに3μlのddNTP混合物を加えて、37℃で30分間反応させた。これに4μlの反応停止/ローディング緩衝液またはSTOP溶液を加え、95℃で2分間で反応を止め、氷上に置いた。これを15%変性PAGEにより電気泳動(ゲル板10cmの物を用い、有効ゲル長は約8cmであった。)を行って分離して解析を行った。電気泳動は、MiniGel
400V×30分間でPre Runを行い、その後400V×30分で実行した。その後、ゲルを乾燥させ、オートラジオグラムにより検出した。
The reaction was performed using 3 μl of 10 × M buffer (100 mM Tris-HCl (pH 7.5), 500 mM NaCl, 100 mM MgCl 2 , and 10 mM DTT were used as 10 × M buffer), primer (0.1 pmol / l). ) 0.5 μl, 0.5 μl of template (0.1 pmol / l), and 10.5 μl of H 2 O were added to 14.5 μl, which was reacted at 95 ° C. for 5 minutes and then allowed to stand at room temperature for 6 hours . To this, 0.5 μl of 5 U / μl Klenow fragment (available from Toyobo) was added and allowed to react, 3 μl of which was added 3 μl of ddNTP mixture, and reacted at 37 ° C. for 30 minutes. To this was added 4 μl of stop / loading buffer or STOP solution, the reaction was stopped at 95 ° C. for 2 minutes and placed on ice. This was subjected to electrophoresis by 15% denaturing PAGE (using a gel plate of 10 cm, and the effective gel length was about 8 cm) for analysis after separation. Electrophoresis is MiniGel
Pre Run was performed at 400V × 30 minutes, and then performed at 400V × 30 minutes. The gel was then dried and detected by autoradiogram.

上述のように、32Pで標識したシグナルの位置は、もともとの21ヌクレオチド長の小RNAよりもいくらか高く、一ヌクレオチドの取り込みが反映されていることが分かる。したがって、本発明は、核酸に配列特異的に直接標識を行うことが可能であることが証明された。 As described above, the position of the signal labeled with 32 P is somewhat higher than that of the original small RNA of 21 nucleotides in length, indicating that the incorporation of one nucleotide is reflected. Therefore, it has been proved that the present invention can directly label nucleic acids in a sequence-specific manner.

(実施例2:検出条件の改良)
次に、より強いシグナル検出を可能にするために、本発明者らは、ハイブリダイゼーション条件および反応条件の検討を行った。実施例1において使用した33P標識に代えて、32P標識されたジデオキシアデノシン三リン酸(アマシャム・ファルマシア)を使用した。他の条件は実質的に同様のものを使用した。
(Example 2: Improvement of detection conditions)
Next, in order to enable stronger signal detection, the present inventors examined hybridization conditions and reaction conditions. Instead of the 33 P labeling used in Example 1, 32 P labeled dideoxyadenosine triphosphate (Amersham Pharmacia) was used. Other conditions were substantially the same.

さらに、ハイブリダイゼーションおよび反応工程を、別々に行って、ハイブリダイゼーション効率の改善を試みた。   Furthermore, hybridization and reaction steps were performed separately to attempt to improve hybridization efficiency.

鋳型DNA1(mGFP、配列番号3および4)および小RNA(siRNA1)をハイブリダイゼーション緩衝液に混合し、95℃で5分間変性させた。ついで、これを、70℃〜55℃で6時間インキュベートするかまたは室温に冷した。上記混合物のうち4μlを取り出し、ジデオキシヌクレオチドと混合し、クレノウ酵素を加えて1時間インキュベートした。   Template DNA1 (mGFP, SEQ ID NOs: 3 and 4) and small RNA (siRNA1) were mixed in hybridization buffer and denatured at 95 ° C. for 5 minutes. This was then incubated at 70-55 ° C. for 6 hours or cooled to room temperature. 4 μl of the above mixture was removed, mixed with dideoxynucleotide, added with Klenow enzyme and incubated for 1 hour.

図3(b)は、本発明におけるプライマー−鋳型複合体系性のための温度条件を検証した実験である。その詳細な説明は以下の通りである:
10×ハイブリダイゼーション緩衝液8μl、プライマー(0.1pmol/l)40μl、鋳型(0.1pmol/l)20μl、およびHO 12μlを加えて総量80μlとし、これを10本に分注して、これらを95℃で5分間、および75〜55℃または室温で6時間反応させた。各々のチューブから4μlをとり、新たな反応チューブに移し、10×クレノウ緩衝液1.25μl、クレノウフラグメント0.5μl、[α−32P]ddATP(3000Ci/mmol=110TBq/mmol、Amersham、PB10233、特に言及しない限りこの比活性を使用する)4μlおよびHOを2.75μl加えて37℃で1時間反応させた。この混合物に8.5μlの反応停止/ローディング緩衝液を加えた。その後、95℃で2分間置くことにより反応を止め、氷上に置き、この一部(例えば、10μl)を15%変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGEに)より電気泳動を行って分離して解析を行った。
FIG. 3B is an experiment in which the temperature conditions for the primer-template complex system in the present invention were verified. Its detailed description is as follows:
Add 8 μl of 10 × hybridization buffer, 40 μl of primer (0.1 pmol / l), 20 μl of template (0.1 pmol / l), and 12 μl of H 2 O to make a total volume of 80 μl. These were reacted at 95 ° C. for 5 minutes and 75-55 ° C. or room temperature for 6 hours. Take 4 μl from each tube and transfer to a new reaction tube, 1.25 μl 10 × Klenow buffer, 0.5 μl Klenow fragment, [α- 32 P] ddATP (3000 Ci / mmol = 110 TBq / mmol, Amersham, PB10233 (This specific activity is used unless otherwise stated.) 4 μl and 2.75 μl of H 2 O were added and reacted at 37 ° C. for 1 hour. To this mixture was added 8.5 μl of stop / loading buffer. Thereafter, the reaction is stopped by placing it at 95 ° C. for 2 minutes, placing it on ice, and separating a portion (for example, 10 μl) by electrophoresis from 15% denaturing polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) for analysis. went.

放射標識したオリゴヌクレオチドは、変性したアガロースゲルで分離した後に検出した。室温から約75℃までが検出が容易な温度であり、最も強いシグナルは、64℃付近で検出されたが、この範囲以外の温度でも観察は可能であった。   Radiolabeled oligonucleotides were detected after separation on a denatured agarose gel. From room temperature to about 75 ° C., the temperature was easy to detect, and the strongest signal was detected at around 64 ° C., but observation was possible even at temperatures outside this range.

したがって、熱変性および遅い冷却がハイブリダイゼーションに十分であったが、64℃付近でのインキュベーションを長くすると、ハイブリダイゼーション効率が改善した。   Thus, heat denaturation and slow cooling were sufficient for hybridization, but longer incubations around 64 ° C improved hybridization efficiency.

図3(c)は、図3(a)の条件に加え、放射標識ddATPの有無およびdNTPとしてG+T(dGTPおよびdTTP)の有無を条件検討した実験である。その詳細な説明は以下の通りである:
10×ハイブリダイゼーション緩衝液0.8μl、プライマー(0.1pmol/l)2μl、鋳型(0.1pmol/l)2μl、およびHOを加えて総量8μlとして、これを95℃で5分間、および64℃で30分間反応させた。このうち、4μlをとり、新たな反応チューブに移し、10×クレノウ緩衝液1.25μl、クレノウフラグメント0.5μl、[α−32P](3000Ci/mmol、特に言及しない限りこの比活性を使用する))ddATP 4μlおよびHOを2.75μl加えて37℃で1時間反応させた。レーン7のみ、5mM dTTP1μl、5mM dCTP1μl、HO 0.75μl使用した。この混合物に8.5μlの反応停止/ローディング緩衝液を加えた。その後95℃で2分間反応させて反応を終結させ、氷上に置いた。ついで、これを15%変性PAGEにより電気泳動を行って分離して解析を行う。実際に使用したプライマー−鋳型の組合せ、ポリメラーゼ、ddNTPなどは、図3(c)に記載される。
FIG. 3 (c) is an experiment in which, in addition to the conditions of FIG. 3 (a), the presence / absence of radiolabeled ddATP and the presence / absence of G + T (dGTP and dTTP) as dNTP are examined. Its detailed description is as follows:
Add 10 μl hybridization buffer 0.8 μl, primer (0.1 pmol / l) 2 μl, template (0.1 pmol / l) 2 μl, and H 2 O to a total volume of 8 μl for 5 minutes at 95 ° C., and The reaction was performed at 64 ° C. for 30 minutes. Take 4 μl of this, transfer to a new reaction tube, use 1.25 μl of 10 × Klenow buffer, 0.5 μl of Klenow fragment, [α- 32 P] (3000 Ci / mmol, use this specific activity unless otherwise stated) ) 4 μl of ddATP and 2.75 μl of H 2 O were added and reacted at 37 ° C. for 1 hour. Only lane 7 was used 5 μm dTTP 1 μl, 5 mM dCTP 1 μl, H 2 O 0.75 μl. To this mixture was added 8.5 μl of stop / loading buffer. Thereafter, the reaction was terminated at 95 ° C. for 2 minutes, and placed on ice. Subsequently, this is separated by electrophoresis by 15% denaturing PAGE and analyzed. The primer-template combinations actually used, polymerase, ddNTP, etc. are described in FIG. 3 (c).

この反応は、使用されるポリメラーゼ、使用されるジデオキシアデノシン、使用されるプライマーおよび小RNAと使用される鋳型DNAとの間の相同性のレベルに密接に依存することを示す。テンプレート1におけるプライマー1のプライミングの後、第一のヌクレオチドはアデノシンであったので、強いシグナルが組み合わせで検出された。テンプレート2におけるプライマー2のものは、チミンであったので、プライマー1は、32P標識ジデオキシアデノシンでは標識されない。しかし、デオキシTTPおよびGTPを付加すると、24ヌクレオチド長付近に強いシグナルが現れ、そしてより高い分子量にさらなるシグナルが現れた。24ヌクレオチド長のシグナルバンドは、プライマー2に3ヌクレオチド伸長(デオキシTおよびデオキシGおよびデオキシAが付加した)による産物に対応し、そして上のバンドは、プライマーRNAおよび鋳型DNAへの不正確なヌクレオチド取り込みおよび伸長の結果であると考えられる。鋳型1におけるRNA1のプライミングがジデオキシATPによって終結しない場合、反応は、A、T、C、C、Gを順番に取り込んでいく。 This reaction shows that it is closely dependent on the polymerase used, the dideoxyadenosine used, the primers used and the level of homology between the small RNA and the template DNA used. After priming primer 1 in template 1, the first nucleotide was adenosine, so a strong signal was detected in combination. Since primer 2 in template 2 was thymine, primer 1 is not labeled with 32 P-labeled dideoxyadenosine. However, addition of deoxy TTP and GTP resulted in a strong signal around 24 nucleotides long and an additional signal at higher molecular weights. The 24 nucleotide long signal band corresponds to the product of primer 2 with a 3 nucleotide extension (deoxy T and deoxy G and deoxy A added), and the upper band is an incorrect nucleotide to primer RNA and template DNA. It is thought to be the result of uptake and elongation. When the priming of RNA 1 in template 1 is not terminated by dideoxy ATP, the reaction takes A, T, C, C, G in order.

ついで、本発明者らは、デオキシGTPなしで、デオキシATP、デオキシTTPおよびデオキシCTPを含む反応混合物を調製した。   The inventors then prepared a reaction mixture containing deoxy ATP, deoxy TTP and deoxy CTP without deoxy GTP.

図3(d)左は、標識ddATP無しで、標識dCTPの存在下で、かつ、dATPおよびdTTPの存在下で、ポリメラーゼの有無の実験効果を示す図である。その詳細な説明は以下の通りである:そのプライマーは、32PデオキシCTPで標識され、そしてデオキシGTPがないことによって、5ヌクレオチド側への伸長が終結するはずである。しかし、この反応は、より高分子量のバンドを複数生じることから、プライマーRNAおよび鋳型DNAに不適切なヌクレオチドが誤って取り込まれることを示す。 The left side of FIG. 3 (d) is a diagram showing the experimental effect of the presence or absence of polymerase in the presence of labeled dCTP without the labeled ddATP and in the presence of dATP and dTTP. The detailed description is as follows: The primer should be labeled with 32 P deoxyCTP and the absence of deoxyGTP should terminate the extension to the 5 nucleotide side. However, this reaction produces multiple higher molecular weight bands, indicating that inappropriate nucleotides are mistakenly incorporated into primer RNA and template DNA.

図3(d)における詳細な実験手順は以下の通りである:
10×ハイブリダイゼーション緩衝液0.8μl、プライマー(0.1pmol/l)2μl、鋳型(0.1pmol/l)2μl、およびHOを加えて総量8μlとして、これを95℃で5分間、および64℃で30分間反応させた。このうち、4μlをとり、新たな反応チューブに移し、10×クレノウ緩衝液1.25μl、クレノウフラグメント0.5μl、[α−32P](3000Ci/mmol、特に言及しない限りこの比活性を使用する))dCTP 4μl、dATP 1μl、dTTP 1μl、およびHOを2.75μl加えて37℃で1時間反応させた。この混合物に8.5μlの反応停止/ローディング緩衝液を加えた。これにイソプロパノール沈澱を行い、沈澱したペレットに10μlの反応停止/ローディング緩衝液を加えた。次いで95℃で5分間反応させ、氷上に置く。この一部(例えば、10μl)を15%変性PAGEにより電気泳動を行って分離して解析を行う。レーン1は、クレノウフラグメント有を示し、レーン2は、クレノウフラグメントなし(代わりにHO)を示す。
The detailed experimental procedure in FIG. 3 (d) is as follows:
Add 10 μl hybridization buffer 0.8 μl, primer (0.1 pmol / l) 2 μl, template (0.1 pmol / l) 2 μl, and H 2 O to a total volume of 8 μl for 5 minutes at 95 ° C., and The reaction was performed at 64 ° C. for 30 minutes. Take 4 μl of this, transfer to a new reaction tube, 10 × Klenow buffer 1.25 μl, Klenow fragment 0.5 μl, [α- 32 P] (3000 Ci / mmol, use this specific activity unless otherwise stated) D) 4 μl of dCTP, 1 μl of dATP, 1 μl of dTTP, and 2.75 μl of H 2 O were added and reacted at 37 ° C. for 1 hour. To this mixture was added 8.5 μl of stop / loading buffer. This was subjected to isopropanol precipitation, and 10 μl of stop / loading buffer was added to the precipitated pellet. Then react at 95 ° C. for 5 minutes and place on ice. A part (for example, 10 μl) is separated by electrophoresis by 15% denaturing PAGE for analysis. Lane 1 shows the presence of Klenow fragment, and lane 2 shows no Klenow fragment (instead H 2 O).

図3(d)右は、鋳型DNAにさらに1ヌクレオチドまたは10ヌクレオチドを付加したものの効果を確認する実験である。その詳細な説明は以下の通りである。   The right side of FIG. 3D is an experiment for confirming the effect of adding 1 nucleotide or 10 nucleotides to the template DNA. The detailed description is as follows.

まず、プライマー1(0.1pmol/μl)、鋳型のDNA1(0.1pmol/μl)、DNA1−G(0.1pmol/μl)、またはDNA−1G10(0.1pmol/μl)を使用する。反応は、10×ハイブリダイゼーション緩衝液0.8μl、プライマー(0.1pmol/l)2μl、鋳型(0.1pmol/l)2μlに3.2μlのHOを加えて8μlとして95℃5分、64℃30分で反応させた。このうち4μlに、10×クレノウ緩衝液1.25μl、クレのウフラグメント0.5μl、および[α−32P]ddATP 4μl、およびHOを2.75μl加えて37℃で1時間反応させる。これに8.5μlの反応停止/ローディング緩衝液を加える。これを15%変性PAGEにより電気泳動を行って分離して解析を行った。 First, primer 1 (0.1 pmol / μl), template DNA1 (0.1 pmol / μl), DNA1-G (0.1 pmol / μl), or DNA-1G10 (0.1 pmol / μl) is used. The reaction was performed by adding 0.8 μl of 10 × hybridization buffer, 2 μl of primer (0.1 pmol / l), 2 μl of template (0.1 pmol / l) and adding 3.2 μl of H 2 O to 8 μl at 95 ° C. for 5 minutes. The reaction was carried out at 64 ° C. for 30 minutes. To 4 μl of this, 1.25 μl of 10 × Klenow buffer, 0.5 μl of Kure nou fragment, 4 μl of [α- 32 P] ddATP, and 2.75 μl of H 2 O are added and reacted at 37 ° C. for 1 hour. To this is added 8.5 μl of stop / loading buffer. This was analyzed by electrophoresis through 15% denaturing PAGE.

したがって、本発明者らは、小RNAによってプライミングされるDNA合成によって、小RNAを標識することができる。反応は、配列特異的であり、そして標識されたジデオキシヌクレオチドおよびDNAポリメラーゼの存在に依存する。標識されたヌクレオチドは、変性アクリルアミドゲル電気泳動およびオートラジオグラフィーによって容易に検出することができた。ジデオキシATPを用いて、標識された小RNAの長さを決定することができる。   Thus, we can label small RNAs by DNA synthesis primed by small RNAs. The reaction is sequence specific and depends on the presence of labeled dideoxynucleotides and DNA polymerase. Labeled nucleotides could be easily detected by denaturing acrylamide gel electrophoresis and autoradiography. The dideoxy ATP can be used to determine the length of the labeled small RNA.

小RNAでプライミングされた反応は、ジデオキシヌクレオチドの取り込みによって直接終結させる(本明細書中では「プライマー停止(Primer Halt)法」とも呼ばれる)。プライマー停止の検出限界を評価するために、合成した小RNAの10倍系列希釈物を作製し、これを上記のように標識した。取り込まれていないジデオキシATPに由来するバックグラウンドを減少させるために、イソプロパノール沈澱を行い、その後、電気泳動を行った。プライマー停止法を用いると、本発明者らは、少なくとも5×1018分子(5アットモル)の小RNAを、一晩曝露することによって検出することができた。これは、リボヌクレアーゼ保護アッセイまたはノーザンブロッティングに基づく従来の方法よりも、顕著に高い。 The reaction primed with small RNAs is terminated directly by incorporation of dideoxynucleotides (also referred to herein as the “Primer Halt method”). In order to evaluate the detection limit of primer termination, a 10-fold serial dilution of the synthesized small RNA was made and labeled as described above. In order to reduce the background derived from unincorporated dideoxy ATP, isopropanol precipitation was performed followed by electrophoresis. Using the primer termination method, we were able to detect at least 5 × 10 18 molecules (5 atmole) of small RNA by overnight exposure. This is significantly higher than conventional methods based on ribonuclease protection assays or Northern blotting.

(実施例3:siRNAでの検証)
プライマー停止法の可能性をさらに検証するために、siRNA(small interefering RNA)を用いて、上記実施例と同様の実験を行った。
(Example 3: Verification with siRNA)
In order to further verify the possibility of the primer stopping method, siRNA (small interfering RNA) was used to conduct the same experiment as in the above example.

翻訳後にサイレンス化されるルシフェラーゼ遺伝子を用いてトランスジェニックタバコからこのsiRNAが検出された。以下にその手順を示す。   This siRNA was detected from transgenic tobacco using a luciferase gene that was silenced after translation. The procedure is shown below.

siRNAは、導入遺伝子が転写後型遺伝子不活性化(post−transcriptional gene silencing,RNA silencing)によって不活性化されている生物(動物および植物を含む)で見出されていることが知られている。外来遺伝子がRNAサイレンシングによって不活性化されている生物のモデルとして、Genetics 160:343−352(2002)に記載されているルシフェラーゼ遺伝子を高発現しているタバコ植物(NW7−24−4)および不活性化されているタバコ植物(NW7−13−10)を用いた。鋳型DNAとして、導入されたルシフェラーゼ遺伝子と同じ配列を持つプラスミドpT3/T7−luc(Clonetech)を用いた。このプラスミドを1箇所だけ切断する制限酵素SmaIで切断し、エタノール沈澱によって回収したものを鋳型DNAとして用いた。制限酵素処理によって閉鎖環状のプラスミドは直鎖状となり、熱変性によって容易に一本鎖へと解離した。   siRNAs are known to be found in organisms (including animals and plants) where the transgene is inactivated by post-transcriptional gene silencing (RNA silencing). . As a model of an organism in which a foreign gene is inactivated by RNA silencing, a tobacco plant (NW7-24-4) that highly expresses the luciferase gene described in Genetics 160: 343-352 (2002) and An inactivated tobacco plant (NW7-13-10) was used. As template DNA, plasmid pT3 / T7-luc (Clonetech) having the same sequence as the introduced luciferase gene was used. This plasmid was cleaved with a restriction enzyme SmaI that cleaves only at one site, and recovered by ethanol precipitation was used as a template DNA. The closed circular plasmid was linearized by the restriction enzyme treatment, and easily dissociated into a single strand by heat denaturation.

野生型のタバコ植物(Nicotiana tabacum cv.Sumsun NN)および上記の形質転換植物から、Invitrogen製のトライゾール試薬を用いてトータルRNAを調製した。RNAの抽出および調製方法は、Invitrogenの指示書およびマニュアルに従った。鋳型DNA0.5pmolと、調製したトータルRNA10μgの10×ハイブリダイゼーション緩衝液とを混合し、滅菌水を加えて合計で8μlとして、95℃で熱変性後、64℃で90分間ハイブリダイゼーションした。このうち、4μlをとり、10×クレノウ反応液1.25μl、クレノウフラグメント(5ユニット/μl)0.5μl、[α−32P]ddATP 4μlおよび滅菌蒸留水を2.75μl加えて37℃で1時間反応させる。この反応物をイソプロパノール沈澱させ、沈澱したペレットに10μlの反応停止/ローディング緩衝液を加える。これを、15%変性アクリルアミドゲル電気泳動によって分離し、分離して解析を行う。 Total RNA was prepared from a wild-type tobacco plant (Nicotiana tabacum cv. Sumsun NN) and the above-described transformed plant using a Trizol reagent manufactured by Invitrogen. RNA extraction and preparation methods followed Invitrogen instructions and manual. The template DNA (0.5 pmol) and 10 μg of the prepared total RNA (10 × hybridization buffer) were mixed, sterilized water was added to make a total of 8 μl, and heat denaturation was performed at 95 ° C., followed by hybridization at 64 ° C. for 90 minutes. Take 4 μl of this, add 1.25 μl of 10 × Klenow reaction solution, 0.5 μl of Klenow fragment (5 units / μl), 4 μl of [α- 32 P] ddATP and 2.75 μl of sterilized distilled water at 37 ° C. Let react for 1 hour. The reaction is precipitated with isopropanol and 10 μl of stop / loading buffer is added to the precipitated pellet. This is separated by 15% denaturing acrylamide gel electrophoresis and separated for analysis.

Luc遺伝子が、不活性化植物からは21−25ヌクレオチド長の部分に強いシグナルが検出されるが、野生型植物およびluc植物を高発現している植物からはシグナルが検出されない。   In the Luc gene, a strong signal is detected in the 21-25 nucleotide long portion from the inactivated plant, but no signal is detected from the wild type plant and the plant that highly expresses the luc plant.

(実施例4:miRNAでの検証)
さらに、miRNAでも同様の実験を行った。本実施例では、miRNAとして、配列番号6〜9に示されるようなmiRNAを選択し、プライマー停止法およびプライマーランオフ法によって検出することができるかどうかを検証した。
(Example 4: Verification with miRNA)
Furthermore, the same experiment was conducted with miRNA. In this example, miRNAs as shown in SEQ ID NOs: 6 to 9 were selected as miRNAs, and it was verified whether they could be detected by the primer stop method and the primer run-off method.

植物miRNAに相補的な鋳型DNAおよびマウスmiRNAに相補的な鋳型DNAを合成した。合成は、実質的に上記実施例にしたがって行った。このDNAは、5’末端にT残基をさらに含み、それにより、3’末端におけるジデオキシATPによる標識が可能になった。   Template DNA complementary to plant miRNA and template DNA complementary to mouse miRNA were synthesized. The synthesis was carried out substantially according to the above examples. This DNA further contained a T residue at the 5 'end, allowing labeling with dideoxy ATP at the 3' end.

標識および検出については、実質的に上記実施例の手順に従って行った。使用したRNAが配列番号6から9のものであったこと以外は、上記実施例に従って実験を行ってプライマー停止法を行った。   Labeling and detection were performed substantially according to the procedure of the above example. Except that the RNAs used were those of SEQ ID NOs: 6 to 9, experiments were performed according to the above-described examples to perform the primer termination method.

図4にその結果を示す。図4は、プライマー停止(Primer Halt)の検出限界の測定およびプライマー停止(Primer Halt)による生物からのmiRNAの検出である。   FIG. 4 shows the result. FIG. 4 shows the detection limit of primer halt (Primer Halt) and the detection of miRNA from organisms by primer halt (Primer Halt).

図4の左図は以下の通りである。   The left figure of FIG. 4 is as follows.

左図は、図3(a)同様、合成RNAの希釈系列を検出したものである。右側2つは植物から調製したトータルRNAに含まれるmiRNAを検出したものである。
Luc:ネガティブコントロールとして植物のコードしないルシフェラーゼ遺伝子lucの配列の一部を鋳型とした反応。
miR171:植物内在性のmicro RNA(miRNA)であるmiR171と相補的な配列+一塩基のTを含む配列を用いたプライマー停止(Primer Halt)法である。このようにして、植物内在性のmiRNAを検出することができる。
As shown in FIG. 3 (a), the left figure is a detection of a dilution series of synthetic RNA. The two on the right are those in which miRNA contained in total RNA prepared from plants was detected.
Luc: Reaction using a part of the sequence of luciferase gene luc not encoded by plants as a template as a negative control.
miR171: A primer halt method using a sequence complementary to miR171 which is a plant endogenous microRNA (miRNA) + a sequence containing a single base T. In this way, plant endogenous miRNA can be detected.

以下にタバコmiRNA検出の方法を実施する。   In the following, a method for detecting tobacco miRNA is carried out.

タバコトータルRNAをTrysol法により5μg抽出する。鋳型としてmiR171またはLUCを使用する。   Tobacco total RNA is extracted by 5 μg by Trysol method. Use miR171 or LUC as template.

反応は、10×ハイブリダイゼーション緩衝液0.8μl、プライマー(0.1pmol/l)2μl、鋳型(0.1pmol/l)2μl、およびHOを加えて8μlとし、95℃で5分間、および64℃で30分間反応させた。このうち、4μlをとり、10×クレノウ緩衝液1.25μl、クレノウフラグメント0.5μl、[α−32P]ddATP(3000Ci/mmol、特に言及しない限りこの比活性を使用する)4μl、およびHOを2.75μl加えて37℃で1時間反応させる。この混合物に8.5μlの反応停止/ローディング緩衝液を加える。これにイソプロパノール沈澱を行い、沈澱したペレットに10μlの反応停止/ローディング緩衝液を加える。これを15%変性PAGEにより電気泳動を行って分離して解析を行う。 The reaction was 0.8 μl of 10 × hybridization buffer, 2 μl of primer (0.1 pmol / l), 2 μl of template (0.1 pmol / l), and 8 μl with H 2 O, at 95 ° C. for 5 minutes, and The reaction was performed at 64 ° C. for 30 minutes. Of these, take 4 μl, 10 × Klenow buffer 1.25 μl, Klenow fragment 0.5 μl, [α- 32 P] ddATP (3000 Ci / mmol, use this specific activity unless otherwise stated), and H 2.75 μl of 2 O is added and reacted at 37 ° C. for 1 hour. To this mixture is added 8.5 μl of stop / loading buffer. This is subjected to isopropanol precipitation and 10 μl of stop / loading buffer is added to the precipitated pellet. This is analyzed by electrophoresis through 15% denaturing PAGE.

図4に示されるように、小RNAを1/10に系列希釈して検出感度を求めたところ、本発明の方法では、少なくとも5アットモル(5×10−18)まで検出することができることが明らかになった。 As shown in FIG. 4, when the detection sensitivity was determined by serially diluting small RNAs to 1/10, it was clear that at least 5 atmole (5 × 10 −18 ) can be detected by the method of the present invention. Became.

プライマー停止法を用いて、本発明者らは、生物の内因性miRNAを検出することができた。   Using the primer termination method, we were able to detect the endogenous miRNA of the organism.

次に、プライマーランオフ法が機能するかどうかを確認した。   Next, it was confirmed whether the primer run-off method works.

使用したマウスは、C57マウス雌であり、このマウスの脳および心臓から単離したRNAを用いた。   The mouse used was a C57 mouse female, and RNA isolated from the brain and heart of this mouse was used.

RNAとして、コンサートRNA抽出試薬(Invitrogen製)を用いた。鋳型として、DNA1G(=5’−GGA ACT ATA CAA ACA TGA TGA GCT TTA ATG ATA TTG GCG CGG CTC AAT CA−3’(配列番号12);GFPセンスDNAのネガティブコントロール)、miR16G(マウスmiRNA検出用のMmus miR16=GCG CCA ATA TTT
ACG TGC TGC TAT GAT ATT GGC GCG GCT CAA
TCA−3’(配列番号13))を用いた。
Concert RNA extraction reagent (manufactured by Invitrogen) was used as RNA. As templates, DNA1G (= 5′-GGA ACT ATA CAA ACA TGA TGA GCT TTA ATG ATA TTG GCG CGG CTC AAT CA-3 ′ (SEQ ID NO: 12); GFP sense DNA negative control), miR16G (for mouse miRNA detection) Mmus miR16 = GCG CCA ATA TTT
ACG TGC TGC TAT GAT ATT GGC GCG GCT CAA
TCA-3 ′ (SEQ ID NO: 13)) was used.

反応は、10×ハイブリダイゼーション緩衝液0.8μl、プライマー(0.1pmol/l)2μl、鋳型(0.1pmol/μl)2μl、およびHOを適宜加えて8μlとし、これらを95℃で5分間、および64℃で30分間反応させた。このうち、4μlをとり、新たな反応チューブに移し、10×クレノウ緩衝液1.25μl、クレノウフラグメント0.5μl、[α−32P]dCTP(Amersham、AA0005、3000Ci/mmol)4μlおよびHOを2.75μl加えて37℃で1時間反応させた。これをエタノール沈澱し、得られたペレットに20μlの反応停止/ローディング緩衝液を加えた。その後、これを15%変性PAGEにより電気泳動(プレランを400V×30分、実行は400Vで30分間)を行って分離して解析を行った。その結果は図4Bに示す。図4Bは、プライマーランオフ法でマウスのmiRNAを確認することができることを示す。 The reaction was performed by adding 0.8 μl of 10 × hybridization buffer, 2 μl of primer (0.1 pmol / l), 2 μl of template (0.1 pmol / μl), and 8 μl of H 2 O as appropriate. The reaction was allowed to proceed for 30 minutes at 64 ° C. 4 μl of this was taken and transferred to a new reaction tube, 10 × Klenow buffer 1.25 μl, Klenow fragment 0.5 μl, [α- 32 P] dCTP (Amersham, AA0005, 3000 Ci / mmol) 4 μl and H 2 2.75 μl of O was added and reacted at 37 ° C. for 1 hour. This was ethanol precipitated and 20 μl of stop / loading buffer was added to the resulting pellet. Thereafter, this was subjected to electrophoresis by 15% denaturing PAGE (pre-run at 400V × 30 minutes, execution at 400V for 30 minutes) for separation and analysis. The result is shown in FIG. 4B. FIG. 4B shows that mouse miRNA can be confirmed by the primer run-off method.

このように、本発明によって小RNAを検出するための新規方法(プライマー停止法)が提供される。これは、単純であるが、高感度であり、あまり時間がかからない方法である。本発明の方法は、従来のノーザンブロットなどに代わって、汎用される可能性を秘めている。   Thus, the present invention provides a novel method (primer stop method) for detecting small RNAs. This is a simple but highly sensitive method that takes less time. The method of the present invention has the possibility of being widely used in place of the conventional Northern blot.

(実施例5:他の条件改良の検討)
感度を高めるために、ハイブリダイゼーション−反応系を改良し、32P標識ジデオキシATPを用いた実験を行った。主にハイブリダイゼーションの温度の検討を行った。
(Example 5: Study of other condition improvements)
In order to increase the sensitivity, the hybridization reaction system was improved and experiments using 32 P-labeled dideoxy ATP were conducted. The temperature of hybridization was mainly examined.

少容量のハイブリダイゼーション緩衝液中で合成DNA1およびRNA1(それぞれ1pmol)を変性した後、75℃から55℃で保温もしくはそのまま常温に戻すことでハイブリダイゼーションを行わせた。ハイブリダイズしたDNA−RNAハイブリッドを、ジデオキシATPを含に他のヌクレオチドを含まないクレノウ緩衝液(10倍溶液を、0.5M Tris−HCl(pH7.5)、0,1M MgCl、10mM DTT、および0.5mg/ml ウシ血清アルブミンを調製し、10倍希釈する)に加えDNA合成反応を行わせた。65℃前後で保温した場合にもっとも高い取り込みが認められるが、緩やかに常温に戻すことでも強い放射活性の取り込みが認められる。 After denaturing synthetic DNA1 and RNA1 (each 1 pmol) in a small volume of hybridization buffer, hybridization was carried out by incubating at 75 ° C. to 55 ° C. or returning to room temperature. The hybridized DNA-RNA hybrid was added to Klenow buffer containing dideoxy ATP but no other nucleotides (10-fold solution, 0.5 M Tris-HCl (pH 7.5), 0.1 M MgCl 2 , 10 mM DTT, And 0.5 mg / ml bovine serum albumin was prepared and diluted 10-fold), and a DNA synthesis reaction was performed. The highest uptake is observed when the temperature is kept at around 65 ° C., but strong radioactivity uptake is also observed by slowly returning to room temperature.

(プライマー停止法のコントロール実験)
上記により少量での変成−64℃でのハイブリダイゼーション後、上に示す条件でDNA合成反応を行わせた。
(Control experiment of primer stop method)
After a small amount of denaturation at −64 ° C. as described above, a DNA synthesis reaction was performed under the conditions shown above.

(i)32Pの取り込みは、使用されるポリメラーゼ、使用される小RNA,使用される鋳型DNA,使用されるddATPおよび使用されるDNAとRNAとの間の相同性に依存している。入れたRNAよりやや移動度の低い(高分子の)位置にバンドが見えることからも、一塩基の取り込みが起きていることが確認できた。 (I) 32 P incorporation depends on the polymerase used, the small RNA used, the template DNA used, the ddATP used and the homology between the DNA and RNA used. From the fact that a band can be seen at a position (polymeric) having a slightly lower mobility than the inserted RNA, it was confirmed that a single base was taken up.

(ii)DNA2とRNA2の組み合わせの場合、RNA2の次に取り込まれるべき塩基がTTPで有るためにddATPのみでは取り込みは起きなかった。しかし、dCTP,dTTPを加えることで4塩基先のAまでDNA合成反応が進行するため、取り込みを見ることができた。この場合、4塩基の合成反応を反映してより高分子の位置にバンドが現れる。また、非特異反応も多少認められるが、検出には影響がないようである。非特異
的な検出は、例えば、このようにある反応の結果(バンド)が、鋳型と標的との相互作用に依存したものであることを示すコントロールとして使用することによって証明することができる。従って、DNA1−GおよびDNA1−G10のように二種類の長さを使用することによって、特異的反応であることを確認することが可能である。
(Ii) In the case of the combination of DNA2 and RNA2, since the base to be incorporated next to RNA2 is TTP, the incorporation did not occur only with ddATP. However, the addition of dCTP and dTTP allowed the DNA synthesis reaction to proceed to A 4 bases ahead, so that uptake could be observed. In this case, a band appears at a higher polymer position reflecting the synthesis reaction of 4 bases. In addition, some non-specific reaction is observed, but it does not seem to affect the detection. Non-specific detection can be demonstrated, for example, by using it as a control indicating that the result (band) of a certain reaction is dependent on the interaction between the template and the target. Therefore, it is possible to confirm that the reaction is a specific reaction by using two lengths such as DNA1-G and DNA1-G10.

(dCTPによるRNA標識反応)
(iii)DNA1−RNA1の組み合わせでは、次に続く塩基はA,T,C,C,A,およびTであり、32P−dCTPおよびdATP,dTTP(いずれもジデオキシではなくデオキシ)存在下で反応させることにより、(dGTPが存在しないため)32P−dCTPを取り込みつつ6塩基先で反応が停止する事が期待されたが、(おそらく非特異的な伸長のため)比較的高分子の位置に取り込みがみられた。
(RNA labeling reaction with dCTP)
(Iii) In the combination of DNA1-RNA1, the following bases are A, T, C, C, A, and T, and the reaction is performed in the presence of 32 P-dCTP and dATP, dTTP (all of which are deoxy, not dideoxy). It was expected that the reaction would stop at 6 bases while incorporating 32 P-dCTP (due to the absence of dGTP), but at a relatively high molecular position (possibly due to non-specific elongation). Uptake was seen.

(DNA1−RNA1の組み合わせにddATPを用いたプライマー停止反応)
(iv)DNA1G−RNA1の組み合わせで、ddATPの代わりにdCTPを用いた。DNA1Gは、RNA1と相補的な配列+一塩基のGを有している。この反応では、ジデオキシヌクレオチドによる伸長停止は起きないが、Cを付加したところで鋳型が無くなるため、ポリメラーゼによる反応が停止した。
(Primer termination reaction using ddATP as a combination of DNA1-RNA1)
(Iv) In the combination of DNA1G-RNA1, dCTP was used instead of ddATP. DNA1G has a sequence complementary to RNA1 and a single base G. In this reaction, the extension termination by dideoxynucleotide did not occur, but the template disappeared when C was added, so the reaction by polymerase was terminated.

(v)DNA1G10−RNA1の組み合わせで、dCTPを用いた。DNA1G10は、RNA1と相補的な配列+10塩基のG(5’−GGG GGG GGG GGA ACT ATA CAA ACA TGA TGA GCT TTA ATG ATA TTG GCG C−3’(配列番号14))を有している。この反応では、Cを10塩基付加したところで鋳型が無くなるため、ポリメラーゼによる反応が停止した。   (V) A combination of DNA1G10-RNA1 and dCTP was used. DNA1G10 has a sequence complementary to RNA1 + 10 base G (5'-GGG GGG GGG GGA ACT ATA CAA ACA TGA TGA GCT TTA ATG ATA TTG GCG C-3 '(SEQ ID NO: 14)). In this reaction, the template was lost when 10 bases of C were added, and the reaction with the polymerase was stopped.

期待通り、DNA1Gを鋳型にした場合、ddATPによるプライマー停止反応と同様1塩基付加されたと思われるバンドが検出され、DNA1−G10を用いた場合、さらに高分子のバンドが検出されることから、ターゲットとなる核酸と相補的な配列+限定された長さの任意の塩基を持つssDNAを鋳型とすることで、ランオフ転写(run−off transcription)ではなく、ランオフ複製(run−off replication)による長さを限定した標識が可能であることが判明した。   As expected, when DNA1G was used as a template, a band that seems to have been added by one base was detected as in the primer termination reaction with ddATP, and when DNA1-G10 was used, a higher molecular band was detected. By using ssDNA having a sequence complementary to the nucleic acid to be + an arbitrary base of a limited length as a template, the length by run-off replication rather than run-off replication It was found that labeling limited to

(実施例6:別の標識方法)
上記の実施例に例示したプロトコールは、放射標識したヌクレオチドベースの方法を示したが、別の標識方法によっても、実現することができる。この実施例では、蛍光標識したヌクレオチドによって標識した小RNAを用いて検出を行った。このような蛍光標識したヌクレオチドによる標識を用いれば、キャピラリー電気泳動および関連技術においても使用することが可能である。したがって本発明は、配列決定技術においても応用することができ、さらに、配列特異的な直接の標識を行うことから、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチドにおいて、種々の応用が考えられることになる。
(Example 6: Another labeling method)
Although the protocol illustrated in the above example has shown a radiolabeled nucleotide-based method, it can also be realized by other labeling methods. In this example, detection was performed using small RNA labeled with fluorescently labeled nucleotides. If such a fluorescently labeled nucleotide is used, it can also be used in capillary electrophoresis and related techniques. Therefore, the present invention can be applied also to sequencing techniques, and further, since it performs sequence-specific direct labeling, various applications can be considered for polynucleotides and oligonucleotides.

ここでは、蛍光標識を用いた場合を実証する。   Here, the case where a fluorescent label is used is demonstrated.

まず、10×ハイブリダイゼーション緩衝液(1.5M KCl、0.1M Tris−HCl(pH 7.5)、5mM EDTA)0.8μl;プライマー1(0.1pmol/μl)2μl;鋳型DNA1a(0.1pmol/μl)2μl;およびHO3.2μlを加えて8μlの反応液とする。これを95℃、5分間反応させ、その後64℃で30分間反応させる。これに、8.5μlの反応液(10×クレノウ緩衝液1.25μl、クレノウフラグメント0.5μl、20mM Cy5−dCTP 1.25μl、HO 4μl)を加え、37℃で60分間インキュベートする。これに、8.5μlの反応終結/ローディング染色液(0.05%(ブロモフェノールブルー(BPB)、0.05% キシレンシアノール(XC)および20mM EDTAをホルムアミドに溶解する)を加え、95℃で2分間で反応させた後、氷上に冷やす。これを、15% PAGE上で電気泳動して分離して、スキャンする(FLA−8000、Fujifilm)。 First, 0.8 μl of 10 × hybridization buffer (1.5 M KCl, 0.1 M Tris-HCl (pH 7.5), 5 mM EDTA); 2 μl of primer 1 (0.1 pmol / μl); template DNA 1a (0. 1 μmol / μl) 2 μl; and 3.2 μl H 2 O are added to make an 8 μl reaction. This is reacted at 95 ° C. for 5 minutes, and then reacted at 64 ° C. for 30 minutes. 8.5 μl of the reaction solution (1.25 μl of 10 × Klenow buffer, 0.5 μl of Klenow fragment, 1.25 μl of 20 mM Cy5-dCTP, 4 μl of H 2 O) is added thereto, and incubated at 37 ° C. for 60 minutes. To this was added 8.5 μl of reaction termination / loading stain (0.05% (bromophenol blue (BPB), 0.05% xylene cyanol (XC) and 20 mM EDTA dissolved in formamide) at 95 ° C. After 2 minutes of reaction, cool on ice, which is separated by electrophoresis on 15% PAGE and scanned (FLA-8000, Fujifilm).

これによって、蛍光色素を用いた場合でも、本発明の方法が実施できることが分かる。   This shows that the method of the present invention can be carried out even when a fluorescent dye is used.

(実施例7:逆転写酵素を用いた実験)
上記の実施例に例示したプロトコールは、逆転写酵素を用いた場合でも、実現することができる。
(Example 7: Experiment using reverse transcriptase)
The protocol exemplified in the above example can be realized even when reverse transcriptase is used.

ここでは、逆転写酵素(東洋紡M−MLV逆転写酵素RNaseH Minus=コード番号RTN−101)を用いた場合を実証する。プラスミドとしてpT3/T7−LUC(Clonetech)を利用する。このプラスミドをSmaI消化を行い消化産物を生成させる。これにより、T3のとなりにLUCが並列する平滑末端の産物が生成する。この後、インビトロで転写反応を行う。転写反応は、5×反応緩衝液 10μl;各々10mMのrNTP;T3ポリメラーゼ(東洋紡コード番号SC600111) 1μl:およびDNA2μlで50μlとして37℃で30分間反応を進行させる。この後エタノール沈澱を個々内、10μlのTE(組成:1mmol/L EDTA含有10mmol/L トリス緩衝液,pH9.0)中に溶解する。これを鋳型として使用する。この後、10×ハイブリダイゼーション緩衝液;鋳型核酸(LUC RNA)2μl;タバコ(野生型植物、LUC高発現植物またはLUCサイレンシング植物)トータルRNA 5μlを合計8μlとして、95℃で5分間反応させ、その後64℃で30分間反応させる。このうち4μlに10×M−MLV 逆転写酵素緩衝液(東洋紡から入手可能。5×反応緩衝液は250mM Tris−HCl(pH8.3)、375mM KCl、15mM MgCl、および50mM DTT、適宜希釈する。)1.25μl;M−MLV逆転写酵素(入手先)0.5μl;RNaseインヒビター1μl;[α−32P]ddATP 4μl;HO 1.25μlを加え、37℃で60分間反応を行う。これに8.5μlの停止ローディング緩衝液を加え、イソプロパノール沈澱を行い、15%PAGEにて電気泳動分析を行う。これによって、逆転写酵素を用いた場合でも、本発明の原理が応用できることが明らかになる。 Here, the case where reverse transcriptase (Toyobo M-MLV reverse transcriptase RNaseH Minus = code number RTN-101) is used is demonstrated. PT3 / T7-LUC (Clonetech) is used as a plasmid. This plasmid is digested with SmaI to generate a digested product. This produces a blunt end product with LUC in parallel next to T3. Thereafter, a transcription reaction is performed in vitro. Transcription reaction is 10 μl of 5 × reaction buffer; 10 mM rNTP each; T3 polymerase (Toyobo code number SC600111) 1 μl: and 2 μl of DNA, 50 μl, and the reaction is allowed to proceed at 37 ° C. for 30 minutes. Thereafter, the ethanol precipitate is dissolved in 10 μl of TE (composition: 1 mmol / L EDTA-containing 10 mmol / L Tris buffer, pH 9.0). This is used as a template. Thereafter, 10 × hybridization buffer; template nucleic acid (LUC RNA) 2 μl; tobacco (wild type plant, LUC high expression plant or LUC silencing plant) total RNA 5 μl, total 8 μl, and reacted at 95 ° C. for 5 minutes, Thereafter, the mixture is reacted at 64 ° C. for 30 minutes. 10 × M-MLV reverse transcriptase buffer Among 4 [mu] l (available .5 × reaction buffer obtained from Toyobo 250mM Tris-HCl (pH8.3), 375mM KCl, 15mM MgCl 2, and 50 mM DTT, diluted appropriately .) 1.25 μl; M-MLV reverse transcriptase (source) 0.5 μl; RNase inhibitor 1 μl; [α- 32 P] ddATP 4 μl; H 2 O 1.25 μl is added, and the reaction is performed at 37 ° C. for 60 minutes. . To this is added 8.5 μl of stop loading buffer, followed by isopropanol precipitation and electrophoretic analysis with 15% PAGE. This reveals that the principle of the present invention can be applied even when reverse transcriptase is used.

(実施例8:アレイの構築)
3’末端に、プローブとなる特異的配列を含むDNAを合成し、200pmol/μlに調製する。このDNAを1μlとりナイロンメンブレンに固定させる。
(Example 8: Construction of array)
Synthesize | combine DNA containing the specific arrangement | sequence used as a probe at 3 'terminal, and prepare it at 200 pmol / microliter. Take 1 μl of this DNA and fix it on a nylon membrane.

mRNA(2μg)またはトータルRNA(40μg)を滅菌済みMilliQ水で0.48mlに調製する。このRNA溶液を、ナイロンメンブレンを入れたハイブリダイゼーションバッグに注入し、64℃で30分間アニーリングさせた後、42℃で10分間インキュベートする。Superscript II(200単位/μl、GIBCO BRL)40μl、5×Superscript II反応緩衝液(GIBCO BRL)150μl、DTT(0.1M、GIBCO BRL)80μl、dNTP混合物(dATP,dGTP,dTTPを各々40mM、dCTPを20mM、Amercham Pharmacia)40μl、Cy5−dCTP(20mM,Amersham Pharmacia)40μlを混合した溶液を作製する。この溶液を、上記ハイブリダイーゼションバッグ中に注入し、暗黒下、42℃で2時間30分間反応させる。メンブレンを、遮光下で一次洗浄液(0.2% SDSを含む1×SSC(15mMクエン酸ナトリウム、150mM NaCl,pH 7.0),65℃)で1回洗浄し、二次洗浄液(0.2% SDSを含む0.1×SSC、65℃)で2回洗浄する。水分を除去した後、蛍光スキャナー(FLA−8000、FUJIFILM製)を用いて、Cy5の蛍光を検出およ
び測定する。
Prepare mRNA (2 μg) or total RNA (40 μg) to 0.48 ml with sterile MilliQ water. This RNA solution is poured into a hybridization bag containing a nylon membrane, annealed at 64 ° C. for 30 minutes, and then incubated at 42 ° C. for 10 minutes. Superscript II (200 units / μl, GIBCO BRL) 40 μl, 5 × Superscript II reaction buffer (GIBCO BRL) 150 μl, DTT (0.1M, GIBCO BRL) 80 μl, dNTP mixture (dATP, dGTP, dT, dT, 40, respectively) 20 mM, Amercham Pharmacia) 40 μl and Cy5-dCTP (20 mM, Amersham Pharmacia) 40 μl are prepared. This solution is poured into the hybridization bag and allowed to react at 42 ° C. for 2 hours and 30 minutes in the dark. The membrane was washed once with a primary washing solution (1 × SSC containing 0.2% SDS (15 mM sodium citrate, 150 mM NaCl, pH 7.0), 65 ° C.) under light shielding, and a secondary washing solution (0.2 Wash twice with 0.1 × SSC containing 65% SDS (65 ° C.). After removing moisture, the fluorescence of Cy5 is detected and measured using a fluorescence scanner (FLA-8000, manufactured by FUJIFILM).

これにより、プライマーアレイ法であっても、本発明が機能することが理解される。   Thereby, it is understood that the present invention functions even in the primer array method.

特定の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。   While the invention has been illustrated with certain preferred embodiments, the invention is not to be construed as limited to these embodiments. It is understood that the scope of the present invention should be construed only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement an equivalent range based on the description of the present invention and the common general technical knowledge from the description of specific preferred embodiments of the present invention. Patents, patent applications, and documents cited herein should be incorporated by reference in their entirety, as if the contents themselves were specifically described herein. Understood.

本発明は、核酸の検出を簡便に行うことを実現することから、核酸の検出が必要とされる任意の場面(例えば、各種診断)において有用であることから、農業、生命科学が関与する一般産業、医薬品製造業など種々の場面において有用である。   Since the present invention realizes simple detection of nucleic acids and is useful in any scene where nucleic acid detection is required (for example, various diagnoses), agriculture and life science are generally involved. It is useful in various situations such as industry and pharmaceutical manufacturing industry.

(配列表の説明)
配列番号1:RNA1
配列番号2:RNA2
配列番号3:DNA1(m−GFP5−ER−S 725−812)
配列番号4:DNA2 (m−GFP5−ER−S 572−670)
配列番号5:LUC (2113−LUC 2603−2702)
配列番号6:Ntab miR171
配列番号7:Ntab miR167
配列番号8:Mmus miR181 T
配列番号9:Mmus miR16 T
配列番号10:GFP5−ER G10+786−812
配列番号11:GFP5−ER G+786−812
配列番号12:DNA1−G
配列番号13:マウスmiRNA検出用のMmus miR16
配列番号14:DNA1−G10
配列番号15:RNA1−C(DNA1−G(配列番号12)を使用した増幅産物)
配列番号16:RNA1−C10(DNA1−G10(配列番号14)を使用した増幅産物)
(Explanation of sequence listing)
Sequence number 1: RNA1
Sequence number 2: RNA2
Sequence number 3: DNA1 (m-GFP5-ER-S 725-812)
SEQ ID NO: 4: DNA2 (m-GFP5-ER-S 572-670)
Sequence number 5: LUC (2113-LUC 2603-2702)
SEQ ID NO: 6: Ntab miR171
SEQ ID NO: 7: Ntab miR167
SEQ ID NO: 8: Mmus miR181 T
SEQ ID NO: 9: Mmus miR16 T
SEQ ID NO: 10: GFP5-ER G10 + 786-812
SEQ ID NO: 11: GFP5-ER G + 786-812
SEQ ID NO: 12: DNA1-G
SEQ ID NO: 13: Mmus miR16 for detection of mouse miRNA
SEQ ID NO: 14: DNA1-G10
SEQ ID NO: 15: RNA1-C (Amplification product using DNA1-G (SEQ ID NO: 12))
SEQ ID NO: 16: RNA1-C10 (amplification product using DNA1-G10 (SEQ ID NO: 14))

Claims (54)

標識が導入された核酸を生産するための方法であって、以下の工程:
A)標識対象核酸および鋳型核酸を提供する工程であって、該鋳型核酸は、該標識対象核酸の少なくとも一部と相補的であり、さらに該鋳型核酸は、該標識対象核酸の相補的な部分と該鋳型核酸とをハイブリダイズさせたとき該標識対象核酸の少なくとも一方の先端に対する部分において少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列を有する、工程;
B)該標識対象核酸を、該鋳型核酸とハイブリダイズさせて標識対象核酸−鋳型核酸複合体を生成する工程;
C)該標識対象核酸−鋳型核酸複合体に、核酸合成酵素および標識されたヌクレオチドを加えて伸長反応を行う工程であって、該標識対象核酸に少なくとも1つの該標識されたヌクレオチドが該鋳型核酸に基づいて取り込まれる、工程;および
D)該伸長反応の後、生成した混合物から伸長した該標識対象核酸を取り出す工程、
を包含する、方法。
A method for producing a nucleic acid into which a label has been introduced, comprising the following steps:
A) Step of providing a nucleic acid to be labeled and a template nucleic acid, wherein the template nucleic acid is complementary to at least a part of the nucleic acid to be labeled, and the template nucleic acid is a complementary portion of the nucleic acid to be labeled Having a nucleotide sequence that is at least one nucleotide longer in the portion of at least one tip of the nucleic acid to be labeled when the template nucleic acid is hybridized with the template nucleic acid;
B) A step of producing a labeling target nucleic acid-template nucleic acid complex by hybridizing the labeling target nucleic acid with the template nucleic acid;
C) a step of adding a nucleic acid synthetase and a labeled nucleotide to the labeled target nucleic acid-template nucleic acid complex to perform an extension reaction, wherein at least one labeled nucleotide is added to the labeled target nucleic acid And D) taking out the nucleic acid to be labeled that has been extended from the resulting mixture after the extension reaction, and
Including the method.
前記標識対象核酸は、DNAまたはRNAあるいはそれらの組み合わせである、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the nucleic acid to be labeled is DNA or RNA or a combination thereof. 前記標識対象核酸は、RNAである、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the nucleic acid to be labeled is RNA. 前記標識対象核酸は、siRNAおよびmiRNAからなる群より選択されるRNAである、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the nucleic acid to be labeled is RNA selected from the group consisting of siRNA and miRNA. 前記鋳型核酸は、前記標識対象核酸全部と相補的である配列を含む、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the template nucleic acid includes a sequence that is complementary to all the nucleic acids to be labeled. 前記鋳型核酸は、前記標識対象核酸の両方の先端において少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列を有する、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the template nucleic acid has a nucleotide sequence that is at least one nucleotide longer at both ends of the nucleic acid to be labeled. 前記鋳型核酸は、前記標識対象核酸の少なくとも一方の先端から少なくとも10ヌクレオチド分長いヌクレオチド配列を有する、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the template nucleic acid has a nucleotide sequence that is at least 10 nucleotides longer than the tip of at least one of the nucleic acids to be labeled. 前記鋳型核酸の前記長いヌクレオチド配列は、該鋳型核酸の5’末端側に位置している、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the long nucleotide sequence of the template nucleic acid is located on the 5 'end side of the template nucleic acid. 前記鋳型核酸の3’末端側にある該鋳型核酸の前記長いヌクレオチド配列は、該鋳型核酸の5’末端側にある該鋳型核酸の該長いヌクレオチド配列とは異なる長さを有する、請求項6に記載の方法。 The long nucleotide sequence of the template nucleic acid on the 3 ′ end side of the template nucleic acid has a different length from the long nucleotide sequence of the template nucleic acid on the 5 ′ end side of the template nucleic acid. The method described. 前記鋳型核酸の前記長いヌクレオチド配列は該鋳型核酸の5’末端側に位置し、前記標識対象核酸の5’末端部分は該鋳型核酸の3’末端よりも長い、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the long nucleotide sequence of the template nucleic acid is located on the 5 'end side of the template nucleic acid, and the 5' end portion of the nucleic acid to be labeled is longer than the 3 'end of the template nucleic acid. 前記鋳型核酸の3’末端側にある該鋳型核酸の前記長いヌクレオチド配列は、該鋳型核酸の5’末端側にある該鋳型核酸の前記長いヌクレオチド配列より、少なくとも1ヌクレオチド長い、請求項6に記載の方法。 The long nucleotide sequence of the template nucleic acid at the 3 ′ end of the template nucleic acid is at least one nucleotide longer than the long nucleotide sequence of the template nucleic acid at the 5 ′ end of the template nucleic acid. the method of. 前記鋳型核酸の3’末端側にある該鋳型核酸の前記長いヌクレオチド配列は、該鋳型核酸の5’末端側にある該鋳型核酸の前記長いヌクレオチド配列より、少なくとも10ヌクレオチド長い、請求項11に記載の方法。 12. The long nucleotide sequence of the template nucleic acid at the 3 ′ end of the template nucleic acid is at least 10 nucleotides longer than the long nucleotide sequence of the template nucleic acid at the 5 ′ end of the template nucleic acid. the method of. 前記核酸合成酵素は、DNA依存性DNAポリメラーゼまたはRNA依存性DNAポリメラーゼである、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the nucleic acid synthase is a DNA-dependent DNA polymerase or an RNA-dependent DNA polymerase. 前記標識されたヌクレオチドは、蛍光、放射能、燐光、ビオチン、ジゴキシゲニン(DIG)、酵素および化学発光からなる群より選択される標識で標識されたヌクレオチドを含む、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the labeled nucleotide comprises a nucleotide labeled with a label selected from the group consisting of fluorescence, radioactivity, phosphorescence, biotin, digoxigenin (DIG), enzyme, and chemiluminescence. 前記標識されたヌクレオチドは、放射能を含む、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the labeled nucleotide comprises radioactivity. 前記伸長した標識対象核酸を取り出す工程は、変性工程を包含する、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the step of taking out the extended nucleic acid to be labeled includes a denaturation step. さらに、未反応物を除去する工程を包含する、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, further comprising removing unreacted substances. 前記未反応物の除去は、エタノール沈澱またはゲル濾過クロマトグラフィーにより達成される、請求項17に記載の方法。 18. The method of claim 17, wherein removal of unreacted material is achieved by ethanol precipitation or gel filtration chromatography. 前記未反応物の除去工程は、伸長した前記標識対象核酸を分離する工程をさらに包含する、請求項17に記載の方法。 The method according to claim 17, wherein the unreacted substance removing step further includes a step of separating the extended nucleic acid to be labeled. 前記分離は、電気泳動またはクロマトグラフィーにより達成される、請求項19に記載の方法。 20. A method according to claim 19, wherein the separation is achieved by electrophoresis or chromatography. 前記伸長した標識対象核酸を取り出す工程は、前記標識を検出する工程を包含する、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the step of taking out the elongated nucleic acid to be labeled includes the step of detecting the label. 前記検出は、前記標識を直接または間接的に検出することを包含する、請求項21に記載の方法。 The method of claim 21, wherein the detecting comprises detecting the label directly or indirectly. 伸長した前記標識対象核酸を分離する工程をさらに包含する、請求項21に記載の方法。 The method according to claim 21, further comprising a step of separating the elongated nucleic acid to be labeled. 前記分離の際に、前記検出が行われる、請求項23に記載の方法。 24. The method of claim 23, wherein the detection is performed during the separation. 前記分離および検出は、オートラジオグラフにより達成される、請求項24に記載の方法。 25. The method of claim 24, wherein the separation and detection is accomplished by autoradiograph. さらに、前記伸長反応を停止させる工程を包含する、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, further comprising the step of stopping the extension reaction. 前記停止工程は、プライマー停止(Primer Halt法)またはプライマーランオフ(Primer Run−off)法より達成される、請求項26に記載の方法。 27. The method according to claim 26, wherein the stopping step is achieved by primer stop (Primer Halt method) or primer run-off method. 前記標識対象核酸は、プローブとして使用される、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the nucleic acid to be labeled is used as a probe. 前記標識対象核酸は、検出対象となる核酸である、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the nucleic acid to be labeled is a nucleic acid to be detected. 前記鋳型核酸は、末端のヌクレオチドが改変されている、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein a terminal nucleotide of the template nucleic acid is modified. 前記鋳型核酸の末端のヌクレオチドは、3’末端が改変されている、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the terminal nucleotide of the template nucleic acid is modified at the 3 ′ end. 前記鋳型核酸の末端のヌクレオチドは、標識ヌクレオチドを取り込まないような改変がされている、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the terminal nucleotide of the template nucleic acid is modified so as not to incorporate a labeled nucleotide. 前記改変は、ジデオキシチェーンターミネーション法、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)化、ビオチン化、アミノ化、リン酸化、テトラメチル ローダミン(TAMRA)化、チオール化およびローダミン化からなる群より選択される改変である、請求項30に記載の方法。 The modification is a modification selected from the group consisting of the dideoxy chain termination method, fluorescein isothiocyanate (FITC) conversion, biotinylation, amination, phosphorylation, tetramethyl rhodamine (TAMRA) conversion, thiolation and rhodamine formation. The method of claim 30. 前記鋳型核酸の3’末端のヌクレオチドが、ジデオキシチェーンターミネーション法、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)化、ビオチン化、アミノ 化、リン酸化、テトラメチルローダミン(TAMRA)化、チオール化およびローダミン化からなる群より選択される改変がされている、請求項1に記載の方法。 From the group consisting of the dideoxy chain termination method, fluorescein isothiocyanate (FITC), biotinylation, amination, phosphorylation, tetramethylrhodamine (TAMRA), thiolation and rhodamineation The method of claim 1, wherein the selected modification is made. 核酸に標識を導入するための方法であって、以下の工程:
A)標識対象核酸および鋳型核酸を提供する工程であって、該鋳型核酸は、該標識対象核酸の少なくとも一部と相補的であり、さらに、該標識対象核酸の相補的な部分と該鋳型核酸とをハイブリダイズさせたとき該標識対象核酸の少なくとも一方の先端に対する部分において少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列を有する、工程;
B)該標識対象核酸を、該鋳型核酸とハイブリダイズさせて標識対象核酸−鋳型核酸複合体を生成する工程;および
C)該標識対象核酸−鋳型核酸複合体に、核酸合成酵素および標識されたヌクレオチドを加えて伸長反応を行い、該標識対象核酸に少なくとも1つの該標識されたヌクレオチドが該鋳型核酸に基づいて取り込まれる、工程、
を包含する、方法。
A method for introducing a label into a nucleic acid comprising the following steps:
A) a step of providing a nucleic acid to be labeled and a template nucleic acid, wherein the template nucleic acid is complementary to at least a part of the nucleic acid to be labeled, and a complementary part of the nucleic acid to be labeled and the template nucleic acid And having a nucleotide sequence that is at least one nucleotide longer in the portion with respect to the tip of at least one of the nucleic acids to be labeled when
B) a step of hybridizing the nucleic acid to be labeled with the template nucleic acid to form a nucleic acid to be labeled-template nucleic acid complex; and C) a nucleic acid synthesizing enzyme and a labeled nucleic acid to the nucleic acid to be labeled-template nucleic acid complex A step of performing an extension reaction by adding a nucleotide, and at least one labeled nucleotide is incorporated into the nucleic acid to be labeled based on the template nucleic acid,
Including the method.
標識が導入された核酸を生産するためのキットであって、以下の手段:
A)標識の導入の対象となる標識対象核酸の少なくとも一部と相補的であり、さらに該標的核酸の相補的な部分と該鋳型核酸とをハイブリダイズさせたとき該標的核酸の少なくとも一方の先端に対する部分において少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列を有する、鋳型核酸;および
B)核酸合成酵素;
を備える、キット。
A kit for producing a nucleic acid introduced with a label, comprising the following means:
A) At least one tip of the target nucleic acid when it is complementary to at least a part of the target nucleic acid to be labeled and further hybridized with the complementary part of the target nucleic acid and the template nucleic acid A template nucleic acid having a nucleotide sequence that is at least one nucleotide longer in the part to; and B) a nucleic acid synthase;
A kit comprising:
C)標識されたヌクレオチド
をさらに備える、請求項36に記載のキット。
37. The kit of claim 36, further comprising a labeled nucleotide.
生成した混合物から該標識されたヌクレオチドの未反応物と伸長された伸長産物とを分離する手段をさらに備える、請求項37に記載のキット。   38. The kit of claim 37, further comprising means for separating the unreacted and extended products of labeled nucleotides from the resulting mixture. 標識されたヌクレオチドを検出する手段をさらに備える、請求項37に記載のキット。   38. The kit of claim 37, further comprising means for detecting the labeled nucleotide. さらにコントロールとなる標準標的核酸を備える、請求項36に記載のキット。   Furthermore, the kit of Claim 36 provided with the standard target nucleic acid used as a control. 前記標準核酸は、前記鋳型核酸を同定するための核酸および前記標識対象核酸を同定するための核酸からなる群より選択される核酸を含む、請求項40に記載のキット。 The kit according to claim 40, wherein the standard nucleic acid includes a nucleic acid selected from the group consisting of a nucleic acid for identifying the template nucleic acid and a nucleic acid for identifying the nucleic acid to be labeled. 前記核酸合成酵素の反応のための試薬をさらに含む、請求項36に記載のキット。 37. The kit according to claim 36, further comprising a reagent for the reaction of the nucleic acid synthase. 前記標識されたヌクレオチドは、核酸合成酵素の反応を停止する作用を有する、請求項37に記載のキット。 The kit according to claim 37, wherein the labeled nucleotide has an action of stopping a reaction of a nucleic acid synthase. 支持体をさらに含み、前記鋳型核酸は、該支持体に固定される、請求項36に記載のキット。 The kit according to claim 36, further comprising a support, wherein the template nucleic acid is immobilized on the support. 前記支持体は、ガラスまたはメンブレンである、請求項44に記載のキット。 45. The kit of claim 44, wherein the support is glass or a membrane. 前記支持体に固定される前記鋳型核酸は、アレイ状に配置される、請求項44に記載のキット。 45. The kit according to claim 44, wherein the template nucleic acids immobilized on the support are arranged in an array. 前記鋳型核酸は、末端のヌクレオチドが改変されている、請求項36に記載のキット。 The kit according to claim 36, wherein the template nucleic acid is modified at a terminal nucleotide. 前記鋳型核酸の末端のヌクレオチドは、3’末端が改変されている、請求項36に記載のキット。 The kit according to claim 36, wherein the terminal nucleotide of the template nucleic acid is modified at the 3 'end. 前記鋳型核酸の末端のヌクレオチドは、標識ヌクレオチドを取り込まないような改変がされる、請求項36に記載のキット。 The kit according to claim 36, wherein the terminal nucleotide of the template nucleic acid is modified so as not to incorporate a labeled nucleotide. 前記改変は、ジデオキシ化、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)化、ビオチン化、アミノ化、リン酸化、テトラメチルローダミン(TAMRA)化、チオール化およびローダミン化からなる群より選択される改変である、請求項47に記載のキット。 The modification is a modification selected from the group consisting of dideoxylation, fluorescein isothiocyanate (FITC), biotinylation, amination, phosphorylation, tetramethylrhodamine (TAMRA), thiolation and rhodamineation. 47. The kit according to 47. 前記鋳型核酸の3’末端のヌクレオチドが、ジデオキシ化、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)化、ビオチン化、アミノ化、リン酸化、テトラメチルローダミン(TAMRA)化、チオール化およびローダミン化からなる群より選択される改変がされている、請求項36に記載のキット。 The nucleotide at the 3 ′ end of the template nucleic acid is selected from the group consisting of dideoxylation, fluorescein isothiocyanate (FITC), biotinylation, amination, phosphorylation, tetramethylrhodamine (TAMRA), thiolation and rhodamineation 37. The kit of claim 36, wherein the kit is modified. 標識が導入された核酸が固定された支持体を生産するための方法であって、以下の工程:
A)支持体に固定された標識対象核酸および鋳型核酸を提供する工程であって、該鋳型核酸は、該標識対象核酸の少なくとも一部と相補的であり、さらに該標識対象核酸の相補的な部分と該鋳型核酸とをハイブリダイズさせたとき該標識対象核酸の少なくとも一方の先端に対する部分において少なくとも1ヌクレオチド長いヌクレオチド配列を有する、工程;
B)該標識対象核酸を、該鋳型核酸とハイブリダイズさせて標識対象核酸−鋳型核酸複合体を生成する工程;
C)該標識対象核酸−鋳型核酸複合体に、核酸合成酵素および標識されたヌクレオチドを加えて伸長反応を行う工程であって、該標識対象核酸に少なくとも1つの該標識されたヌクレオチドが該鋳型核酸に基づいて取り込まれる、工程;
D)該伸長反応の後、生成した混合物から伸長した該標識対象核酸を含む支持体を取り出す工程、
を包含する、方法。
A method for producing a support on which a nucleic acid introduced with a label is immobilized, comprising the following steps:
A) a step of providing a labeling target nucleic acid and a template nucleic acid immobilized on a support, wherein the template nucleic acid is complementary to at least a part of the labeling target nucleic acid, and further complementary to the labeling target nucleic acid Having a nucleotide sequence that is at least one nucleotide longer in the portion relative to the tip of at least one of the nucleic acids to be labeled when the portion and the template nucleic acid are hybridized;
B) A step of producing a labeling target nucleic acid-template nucleic acid complex by hybridizing the labeling target nucleic acid with the template nucleic acid;
C) A step of performing an extension reaction by adding a nucleic acid synthetase and a labeled nucleotide to the nucleic acid to be labeled-template nucleic acid complex, wherein at least one of the labeled nucleotides is labeled with the template nucleic acid. Incorporated on the basis of a process;
D) A step of removing the support containing the nucleic acid to be labeled extended from the resulting mixture after the extension reaction,
Including the method.
前記取り出工程は、該支持体を洗浄して反応物を除去することによって達成される、請求項52に記載の方法。 Step to output said up is accomplished by removing the unreacted reactants by washing the support method according to claim 52. 前記取り出工程は、前記標識対象核酸中の標識を検出する工程を包含する、請求項52に記載の方法。 Step, it includes the step of detecting the label of the labeled target nucleic acid, The method of claim 52, to output the up.
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