JP5300335B2 - Highly efficient method for preparing mismatched base pair-containing nucleic acid fragments - Google Patents

Highly efficient method for preparing mismatched base pair-containing nucleic acid fragments Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for efficiently selecting and preparing only a mismatched base pair-containing heteroduplex nucleic acid fragment from a mixture of homo- and hetero-double-stranded nucleic acid fragments. <P>SOLUTION: A nucleic acid amplification reaction is carried out by using two pairs of primers which are hybridized with two kinds of template nucleic acids, respectively, and in which in one primer pair, one of F/R primers carries a selective molecule and in the other primer pair, a primer in the opposite direction to the primer carries a selective molecule. After the degeneration, only a single-stranded amplified nucleic acid fragment carrying the selective molecule is selected and after annealing, a mismatched base pair-containing hetero-double-stranded nucleic acid fragment is prepared by using a detection reagent specifically associated with a mismatched base pair. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、複数種の核酸断片の混合物からミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片を高効率に調製する方法、及び核酸塩基配列における一塩基置換を効率的に検出する方法に関する。   The present invention relates to a method for efficiently preparing a heteroduplex nucleic acid fragment containing a mismatched base pair from a mixture of a plurality of types of nucleic acid fragments, and a method for efficiently detecting a single base substitution in a nucleobase sequence.

生物種内における個体間のゲノム塩基配列中には様々な変異が存在する。その多くは、一塩基のみが置換した変異(一塩基置換)である。このような一塩基置換の中で生物種集団内において1%以上の頻度で存在する変異は、特に一塩基多型(SNPs:Single Nucleotide Polymorphisms)と呼ばれ、ヒトゲノムにおいては約1000塩基に1つの割合で存在することが知られている。一塩基多型は、個々人の疾患易罹患性や薬剤反応性に関する情報を得る上で、またテーラーメイド医療の開発上においても有用なことから、近年、その解析が急がれている。   There are various mutations in the genome sequence between individuals within a species. Most of them are mutations in which only one base is substituted (single base substitution). Among such single nucleotide substitutions, mutations present at a frequency of 1% or more in the species population are particularly referred to as single nucleotide polymorphisms (SNPs), and about one in every 1000 bases in the human genome. It is known to exist in proportions. Since single nucleotide polymorphisms are useful in obtaining information on disease susceptibility and drug responsiveness of individuals and in the development of tailor-made medicine, analysis thereof has been urgent in recent years.

ところが、一塩基多型は、ゲノム塩基配列上に比較的ランダムに存在しているため、その探索は非常に困難である。従来、一塩基多型の探索には制限酵素断片長多型(RFLP:Restriction Fragment Length Polymorphism)法が利用されてきた(非特許文献1)。この方法は日覆い領域の分析が可能であるが、制限酵素部位と関連しない一塩基多型は検出できないという問題があった。一方、ある特定の領域に存在する一塩基多型を網羅的に探索するには、ポジショナルクローニングを行った後、該領域内の全ての塩基配列を決定し、変異部分を同定するという方法が用いられてきた(非特許文献2)。しかしながら、この方法は、一度に分析できる領域が狭いため、結果を得るまでに膨大な時間、労力、及びコストを要するという問題があった。   However, single nucleotide polymorphisms are present relatively randomly on the genome base sequence, and therefore it is very difficult to search for them. Conventionally, the restriction fragment length polymorphism (RFLP) method has been used to search for single nucleotide polymorphisms (Non-patent Document 1). Although this method can analyze the sunshade region, it has a problem that a single nucleotide polymorphism not associated with a restriction enzyme site cannot be detected. On the other hand, in order to exhaustively search for single nucleotide polymorphisms existing in a specific region, a method of determining all the nucleotide sequences in the region after positional cloning and identifying the mutated portion is used. (Non-Patent Document 2). However, this method has a problem that it takes a lot of time, labor, and cost to obtain a result because the area that can be analyzed at one time is narrow.

上記問題を解決するために、最近では、異種間の相補する一本鎖DNAどうし会合させたキメラ二本鎖DNA、すなわちヘテロ二本鎖DNA中に存在するミスマッチ塩基対を検出して一塩基多型を網羅的に探索するという新たな方法が開発されている(特許文献1、非特許文献3)。これは、同種2個体の同一遺伝子等を混合し、変性後にアニーリングさせることによって、個体間に存在する一塩基置換をミスマッチ塩基対として検出する手法である。ところが、この方法ではアニーリングの工程において目的とするヘテロ二本鎖DNA以外にも自身の相補鎖どうしが再アニーリングしてしまう。その結果、産物中に不要なホモ二本鎖DNAが必ず混在するという問題があった。このようなホモ二本鎖DNAの混入量は、理論的にはアニーリング後の産物の実に半分にも及ぶ。それ故、ホモ二本鎖DNAの混入は、一塩基置換の検出感度を低下させるばかりでなく、一塩基置換の誤同定の原因となる危険性を孕んでいる。しかしながら、このようなホモ及びヘテロ二本鎖DNA混合物から目的とするヘテロ二本鎖DNAのみを選択的に分離するには極めて煩雑な工程を経ねばならず、結果的にこの新たな網羅的一塩基多型方法も効率が良いとは言えない現状にあった。   In order to solve the above problem, recently, a mismatched base pair present in a chimeric double-stranded DNA in which heterologous complementary single-stranded DNAs are associated with each other, that is, a hetero-double-stranded DNA, is detected to detect a single base multiple. A new method of exhaustively searching for types has been developed (Patent Document 1, Non-Patent Document 3). This is a technique for detecting a single base substitution existing between individuals as a mismatched base pair by mixing the same genes of two individuals of the same species and annealing them after denaturation. However, in this method, in addition to the intended hetero double-stranded DNA in the annealing step, its own complementary strands are re-annealed. As a result, there was a problem that unnecessary homo double-stranded DNA was always mixed in the product. The amount of such homoduplex DNA contamination is theoretically half of the product after annealing. Therefore, contamination with homodouble-stranded DNA not only lowers the detection sensitivity of single base substitution, but also has a risk of causing erroneous identification of single base substitution. However, in order to selectively separate only the desired heteroduplex DNA from such a homo- and heteroduplex DNA mixture, it is necessary to go through extremely complicated steps, resulting in this new comprehensive one. The base polymorphism method was also in the current state of being not efficient.

特許第3705975号Japanese Patent No. 3705975 Wyman AR, White R., 1980, Proc Natl Acad Sci U S A. 77(11):6754-8Wyman AR, White R., 1980, Proc Natl Acad Sci U S A. 77 (11): 6754-8 Clifford R, Edmonson M, Hu Y, Nguyen C, Scherpbier T, Buetow KH., 2000, Genome Res. 10(8):1259-65Clifford R, Edmonson M, Hu Y, Nguyen C, Scherpbier T, Buetow KH., 2000, Genome Res. 10 (8): 1259-65 Sando S, et al.,2000, Nucleic Acid Symp Ser, 44:119-120Sando S, et al., 2000, Nucleic Acid Symp Ser, 44: 119-120

本発明は、上記問題を鑑み、ホモ及びヘテロ二本鎖核酸断片の混合物よりミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片のみを効率的に調製する方法を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a method for efficiently preparing only a heteroduplex nucleic acid fragment containing a mismatched base pair from a mixture of homo and heteroduplex nucleic acid fragments.

また、本発明は、2種類の核酸塩基配列間に存在する一塩基置換の位置、塩基を効率的に、及び/又は網羅的に検出する方法を提供することを目的とする。   Another object of the present invention is to provide a method for efficiently and / or exhaustively detecting the position and base of single base substitution existing between two kinds of nucleic acid base sequences.

さらに、本発明は、ヘテロ二本鎖間に存在する一塩基置換を効率的に、及び/又は網羅的に検出するための一塩基置換検出用キットを提供することを目的とする。   Furthermore, an object of the present invention is to provide a kit for detecting a single base substitution for efficiently and / or exhaustively detecting a single base substitution existing between heteroduplexes.

上述した目的を達成するため、本願は以下の発明を提供する。
一の実施形態において、本発明は、(1)2つの反応系のそれぞれにおいて鋳型用核酸及び該鋳型用核酸にハイブリダイズするプライマー対を用いて核酸増幅反応を行う核酸増幅工程であって、各反応系の鋳型用核酸が互いに対応する領域の塩基配列を含む同一起源の2つの異なる核酸分子に由来し、かつ一方の反応系ではフォワード/リバースプライマーのいずれかが選択分子を担持しており、他方の反応系ではそれとは逆方向のプライマーが選択分子を担持している前記核酸増幅工程、(2)前記各反応系内で増幅した核酸断片を一本鎖に変性させる一本鎖調製工程、(3)前記選択分子の有する特性を利用して該選択分子を担持する一本鎖増幅核酸断片を選択する選択工程、(4)前記各反応系で得られた一本鎖増幅核酸断片を混合する混合工程、(5)前記異なる起源に由来する一本鎖増幅核酸断片をアニーリングさせて二本鎖核酸断片を形成させる二本鎖調製工程、及び(6)ミスマッチ塩基対と特異的に関連する検出試薬を用いて該検出試薬と関連したヘテロ二本鎖核酸断片を分離する分離工程を含むミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片の調製方法を提供する。
In order to achieve the above-described object, the present application provides the following inventions.
In one embodiment, the present invention provides (1) a nucleic acid amplification step in which a nucleic acid amplification reaction is performed using a template nucleic acid and a primer pair that hybridizes to the template nucleic acid in each of the two reaction systems, The template nucleic acid in the reaction system is derived from two different nucleic acid molecules of the same origin including the base sequences of the regions corresponding to each other, and in one reaction system, either the forward / reverse primer carries the selection molecule, In the other reaction system, the nucleic acid amplification step in which the primer in the opposite direction carries the selected molecule, (2) a single strand preparation step in which the nucleic acid fragment amplified in each reaction system is denatured into a single strand, (3) a selection step of selecting a single-stranded amplified nucleic acid fragment carrying the selected molecule using the characteristics of the selected molecule, and (4) mixing the single-stranded amplified nucleic acid fragments obtained in the respective reaction systems. You A mixing step, (5) a double-stranded preparation step in which single-stranded amplified nucleic acid fragments derived from the different sources are annealed to form double-stranded nucleic acid fragments, and (6) detection specifically associated with mismatched base pairs Provided is a method for preparing a heteroduplex nucleic acid fragment containing mismatched base pairs, which comprises a separation step of separating a heteroduplex nucleic acid fragment associated with the detection reagent using a reagent.

また、他の実施形態において、本発明は、(1)異なる起源に由来し、かつ対応する領域の塩基配列を含む2つの鋳型用核酸、並びに該鋳型用核酸のそれぞれにハイブリダイズし、かつ一方のプライマー対ではフォワード/リバースプライマーのいずれかが選択分子を担持しており、他方のプライマー対ではそれとは逆方向のプライマーが選択分子を担持している2対のプライマーを用いて核酸増幅反応を行う核酸増幅工程、(2)増幅した核酸断片を一本鎖に変性させる一本鎖調製工程、(3)前記選択分子の有する特性を利用して該選択分子を担持する一本鎖増幅核酸断片を選択する選択工程、(4)前記異なる起源に由来する一本鎖増幅核酸断片をアニーリングさせて二本鎖核酸断片を形成させる二本鎖調製工程、及び(5)ミスマッチ塩基対と特異的に関連する検出試薬を用いて該検出試薬と関連したヘテロ二本鎖核酸断片を分離する分離工程を含むミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片の調製方法を提供する。   In another embodiment, the present invention provides (1) two template nucleic acids derived from different sources and containing the corresponding region base sequences, and each of the template nucleic acids hybridizing, In either primer pair, either forward / reverse primer carries a selection molecule, and in the other primer pair, a primer in the opposite direction carries a nucleic acid amplification reaction using two pairs of primers carrying a selection molecule. A nucleic acid amplification step to be performed; (2) a single-stranded preparation step in which the amplified nucleic acid fragment is denatured into a single strand; and (3) a single-stranded amplified nucleic acid fragment carrying the selected molecule by utilizing the characteristics of the selected molecule. (4) a double-stranded preparation step in which a single-stranded amplified nucleic acid fragment derived from the different source is annealed to form a double-stranded nucleic acid fragment, and (5) a mismatch To provide a process for the preparation of heteroduplex nucleic acid fragments comprising mismatched base pairs, including a separation step of separating the heteroduplex nucleic acid fragments associated with detection reagents using a detection reagent that specifically relevant base pairs.

さらに、本発明は、前記ミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片の調製方法によって得られたヘテロ二本鎖核酸断片の各鎖の塩基配列決定を行ない、該核酸断片間に存在する一塩基置換を同定する一塩基置換検出方法を提供する。   Furthermore, the present invention determines the base sequence of each strand of the heteroduplex nucleic acid fragment obtained by the method for preparing a heteroduplex nucleic acid fragment containing the mismatched base pair, and a single base existing between the nucleic acid fragments. A single base substitution detection method for identifying a substitution is provided.

そして、本発明は、前記ミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片の調製方法を用いる一塩基置換検出用キットを提供する。   The present invention also provides a kit for detecting a single base substitution using the method for preparing a heteroduplex nucleic acid fragment containing the mismatched base pair.

本発明のミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片の調製方法によれば、ミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片のみを高効率で調製することができる。   According to the method for preparing a heteroduplex nucleic acid fragment containing a mismatched base pair of the present invention, only a heteroduplex nucleic acid fragment containing a mismatched base pair can be prepared with high efficiency.

また、本発明の一塩基置換検出方法によれば、ヘテロ二本鎖間に存在する一塩基置換を効率的に、及び/又は網羅的に検出することができる。   Moreover, according to the single base substitution detection method of the present invention, single base substitution existing between heteroduplexes can be detected efficiently and / or exhaustively.

さらに、本発明の一塩基置換検出用キットによれば、ヘテロ二本鎖間に存在する一塩基置換を効率的に、及び/又は網羅的に検出するためのキットを提供することができる。   Furthermore, according to the kit for detecting a single base substitution of the present invention, a kit for efficiently and / or exhaustively detecting a single base substitution existing between heteroduplexes can be provided.

<定義>
本明細書で使用する以下の用語について、その定義を説明する。
<Definition>
The definitions of the following terms used in this specification will be explained.

「鋳型用核酸」とは、本工程で鋳型となる核酸分子である。本核酸分子は、通常、DNA(一本鎖を含む)である。例えば、ゲノムDNA、cDNA、プラスミドDNA、ミトコンドリアDNA若しくはクロロプラストDNA、又はそれらの断片を含むDNAが該当する。より具体的な例として、鋳型用核酸には、ゲノムライブラリーやcDNAライブラリーが挙げられる。この他、鋳型用核酸は、mRNA、hnRNA、tRNA、rRNA、snRNA、又はそれらの断片を含むRNAとすることもできる。ただし、鋳型用核酸がRNAの場合には、逆転写反応により一旦cDNAに変換したものを最終的な鋳型用核酸として用いる。鋳型用核酸は、天然由来の配列(2種以上の異種生物に由来するキメラ配列を含む)有する核酸分子、前記天然由来の配列の全部若しくは一部ヌクレオチドが改変(例えば、遺伝子操作等による変異導入や官能基の付加)された核酸分子、前記天然由来の配列の全部若しくは一部に人工合成された塩基配列(例えば、マルチクローニング部位)を含む核酸分子、又はそれらの組み合わせであってもよい。鋳型用核酸の塩基配列の長さは、特に限定はしないが、60base〜5Mb(Mega base)の範囲内にあればよい。   The “template nucleic acid” is a nucleic acid molecule that serves as a template in this step. The nucleic acid molecule is usually DNA (including a single strand). For example, the DNA includes genomic DNA, cDNA, plasmid DNA, mitochondrial DNA or chloroplast DNA, or a fragment thereof. More specific examples of the template nucleic acid include a genomic library and a cDNA library. In addition, the template nucleic acid can also be RNA containing mRNA, hnRNA, tRNA, rRNA, snRNA, or a fragment thereof. However, when the template nucleic acid is RNA, the template nucleic acid once converted to cDNA by the reverse transcription reaction is used as the final template nucleic acid. The template nucleic acid is a nucleic acid molecule having a naturally derived sequence (including a chimeric sequence derived from two or more different kinds of organisms), and all or a part of the nucleotides of the naturally derived sequence is modified (for example, introduced by mutation by gene manipulation, etc.) Or a nucleic acid molecule to which a functional group is added), a nucleic acid molecule containing a base sequence (for example, a multicloning site) artificially synthesized on all or part of the naturally-occurring sequence, or a combination thereof. The length of the base sequence of the template nucleic acid is not particularly limited, but may be in the range of 60base to 5Mb (Mega base).

「同一起源の核酸分子」とは、本明細書では源が共通する核酸分子をいう。「源が共通する」とは、例えば、限定はしないが、属、種、品種(亜種)、民族、年齢、性別、個体、疾患、遺伝子のような源となるカテゴリーが同一であることをいう。それ故、「同一起源の2つの異なる核酸分子」の具体例としては、同じ種に属する2つの異なるメンバー(例えば、個体)のゲノム、同一民族に属する2つの異なるメンバーのゲノム、同じ種に属する異なるメンバーの同種の遺伝子、又は同一個体内で、かつ互いに相同的な異なる遺伝子(すなわち、パラログ(paralog))等が挙げられる。   “Nucleic acid molecules of the same origin” as used herein refers to nucleic acid molecules having a common source. “Common source” means, for example, but not limited to, the same source category such as genus, species, breed (subspecies), ethnicity, age, gender, individual, disease, and gene. Say. Therefore, specific examples of “two different nucleic acid molecules of the same origin” include the genomes of two different members (eg, individuals) belonging to the same species, the genomes of two different members belonging to the same ethnic group, and the same species Examples include the same type of genes of different members, or different genes that are homologous to each other within the same individual (ie, paralog).

「対応する領域」とは、本発明において増幅すべき標的領域であり、前記同一起源の2つの異なる核酸分子に由来する鋳型用核酸間で互いに相同な領域をいう。例えば、同じ種に属する2つの異なる個体のゲノム間における同一領域、同じ種に属する2つの異なる個体の同種の遺伝子間における全領域若しくは共通する一部領域、又は同一個体内の2つの異なるパラログ間における全領域若しくは共通する一部領域が該当する。対応する領域の塩基配列の塩基長は、特に限定はしないが、30base〜5Mbの範囲内にあればよい。対応する領域は、プラスミド、ファージ等のベクター内に挿入されていてもよい。また、対応する領域の5’末端、及び/又は3’末端にタグ配列が付加されていてもよい。対応する領域の塩基配列は、目的とする一塩基置換を含み得る。   The “corresponding region” is a target region to be amplified in the present invention, and refers to a region homologous to each other between template nucleic acids derived from two different nucleic acid molecules of the same origin. For example, the same region between the genomes of two different individuals belonging to the same species, the entire region or a common partial region between the genes of the same species of two different individuals belonging to the same species, or between two different paralogs within the same individual This corresponds to the whole area or a part of the common area. Although the base length of the base sequence of the corresponding region is not particularly limited, it may be in the range of 30base to 5Mb. The corresponding region may be inserted into a vector such as a plasmid or phage. In addition, a tag sequence may be added to the 5 'end and / or the 3' end of the corresponding region. The base sequence of the corresponding region can contain the desired single base substitution.

本発明で用いる場合、センス鎖/アンチセンス鎖とは、二本鎖核酸における一方の鎖をセンス鎖とした場合に、それと相補する鎖をアンチセンス鎖と呼称するが、通常は、本発明の実施者が前記対応する領域において5’側(上流側)と判断する側に5’末端を有する鎖をセンス鎖として処理すればよい。   When used in the present invention, the sense strand / antisense strand refers to a strand complementary to a sense strand when one strand of a double-stranded nucleic acid is used as a sense strand. What is necessary is just to process as a sense strand the strand which has a 5 'terminal in the side which an implementer judges as 5' side (upstream side) in the said area | region.

「一塩基置換」とは、ある塩基配列において一のヌクレオチドが他のヌクレオチドに置換した変異である。例えば、一塩基多型(SNP:single nucleotide polymorphism)は、一塩基置換の典型である。   “Single base substitution” is a mutation in which one nucleotide is substituted with another nucleotide in a certain base sequence. For example, single nucleotide polymorphism (SNP) is typical of single nucleotide substitution.

「プライマー」は、当該分野で使用される用語と同義である。本発明のプライマーは、DNA若しくはRNA、又はそれらの組み合わせから成るオリゴヌクレオチドで構成される。これらは、必要に応じてLNA(Locked Nucleic Acid)、ホスホロチオエート型オリゴヌクレオチドのような人工核酸分子を含んでいてもよい。また、プライマーを構成する塩基のうち、核酸増幅反応におけるプライマー伸長を阻害しない任意の塩基を、適当な官能基(例えば、チオール基)で修飾することもできる。このようなプライマーは、当該分野の公知の技術により化学合成によって作製することができる。また、所望の塩基配列や修飾基を有するプライマーを核酸合成受託会社等に委託することも可能である。   “Primer” is synonymous with a term used in the art. The primer of the present invention is composed of an oligonucleotide composed of DNA or RNA, or a combination thereof. These may contain artificial nucleic acid molecules such as LNA (Locked Nucleic Acid) and phosphorothioate type oligonucleotides as necessary. In addition, among the bases constituting the primer, any base that does not inhibit primer extension in the nucleic acid amplification reaction can be modified with an appropriate functional group (for example, a thiol group). Such a primer can be prepared by chemical synthesis by a technique known in the art. It is also possible to entrust a primer having a desired base sequence or modifying group to a nucleic acid synthesis contractor.

各プライマーの塩基配列は、鋳型用核酸上の所望の核酸領域を増幅可能な位置にハイブリダイズする塩基配列であれば、特に限定はしない。いずれのプライマーも、融解温度(Tm)が核酸増幅反応におけるアニーリング温度よりも高くなるように、構成する塩基配列を選択することが好ましい。プライマーの塩基長は、鋳型用核酸にハイブリダイズする領域が少なくとも10〜50base、好ましくは15〜40base、より好ましくは20〜35baseであればよい。また、必要に応じて各プライマーは、5’側に、適当な長さ(5〜50base)の付加配列を有していてもよい。このような付加配列は、制限酵素部位を導入できる他、後述する選択分子や支持体を5’末端側に結合する際のスペーサー配列としても機能し得る。各プライマー対の間で増幅される塩基配列の長さは、検証する鋳型用核酸の種類、長さ、使用する核酸ポリメラーゼの種類等に応じて適宜定めればよい。好ましくは100base〜3kb(kiro base)、より好ましくは150base〜2kb、さらに好ましくは200base〜1.5kbの範囲内である。   The base sequence of each primer is not particularly limited as long as it hybridizes to a position where a desired nucleic acid region on the template nucleic acid can be amplified. In any primer, it is preferable to select a base sequence to constitute so that the melting temperature (Tm) is higher than the annealing temperature in the nucleic acid amplification reaction. The base length of the primer may be at least 10 to 50 bases, preferably 15 to 40 bases, more preferably 20 to 35 bases, in the region hybridizing to the template nucleic acid. Moreover, each primer may have an additional sequence of an appropriate length (5 to 50 bases) on the 5 'side as necessary. Such an additional sequence can introduce a restriction enzyme site, and can also function as a spacer sequence for binding a selective molecule or support described later to the 5 'end side. The length of the base sequence amplified between each primer pair may be appropriately determined according to the type and length of the template nucleic acid to be verified, the type of nucleic acid polymerase to be used, and the like. Preferably, it is in the range of 100 base to 3 kb (kiro base), more preferably 150 base to 2 kb, still more preferably 200 base to 1.5 kb.

また、プライマーは、例えば、増幅率若しくは特異性を高めるために、必要に応じて、例えば、Nestedプライマーのような多段階的プライマーを使用することもできる。このような巧妙なプライマーの使用は、後述する本発明の構成を逸脱しない範囲で、当業者に公知の技術範囲において、当業者によって適宜判断されればよい。   In addition, as the primer, for example, a multi-step primer such as a Nested primer can be used as necessary in order to increase the amplification rate or specificity. The use of such a clever primer may be appropriately determined by those skilled in the art within the technical scope known to those skilled in the art without departing from the configuration of the present invention described later.

本発明のプライマーにおけるフォワード/リバースの表記は、前記対応する領域の塩基配列の方向性を基準とする。すなわち、フォワードとは、対応する領域のセンス鎖と同方向を意味し、リバースとは、対応する領域のアンチセンス鎖と同方向を意味する。前述のように異なる起源に由来する2つの鋳型用核酸間において、対応する領域のセンス鎖/アンチセンス鎖の方向性は同一である。それ故、両鋳型用核酸間におけるプライマーの方向性も同一となる。ここで、本発明のプライマーは、フォワード/リバースプライマーのいずれか一方が選択分子を担持していることを特徴としている。   The forward / reverse notation in the primer of the present invention is based on the directionality of the base sequence of the corresponding region. That is, forward means the same direction as the sense strand of the corresponding region, and reverse means the same direction as the antisense strand of the corresponding region. As described above, the sense strand / antisense strand orientation of the corresponding region is the same between two template nucleic acids derived from different sources. Therefore, the directionality of the primer between both template nucleic acids is also the same. Here, the primer of the present invention is characterized in that either one of the forward / reverse primers carries a selective molecule.

「選択分子」とは、当該分子が有する特性を利用して特異的に選択することのできる分子をいう。ここでいう「分子」とは、担体、化合物又はそれらの組み合わせを含む。「担体」は、限定はしないが、磁性ビーズ、高分子多糖支持体(例えば、セファロース若しくはセファデックス)、シリカ、ガラス、金属(例えば、金、白金、銀)、プラスチック、セラミックス、ラテックス等を含む。担体の形状は、核酸増幅反応を阻害しない形状であればよい。ビーズのような球体粒子は、結合表面積が大きく、操作性も高いことから、担体の形状として特に好ましい。「化合物」は、蛍光色素(例えば、cy3、cy5、FAM、HEX、VIC、TAMRA)、発光物質、又はビオチン若しくは(ストレプト)アビジン等を含む。また、ここでいう「特性」とは、選択分子に特有の性質であって、限定はしないが、例えば、磁力、比重、蛍光、発光、親和力等が含まれる。本発明で用いる選択分子は、核酸と直接的若しくは間接的に結合が可能であり、核酸増幅反応の変性温度及び/又は一本鎖調製工程における変性条件によって、その特性が失活、変性、切断、分解しないものであれば特に限定はしない。磁性ビーズは、上記変性温度や変性条件による磁力の低下がほとんどなく、後述する選択工程での選択操作性も容易であることから、本発明の選択分子として好ましい。   “Selected molecule” refers to a molecule that can be specifically selected using the properties of the molecule. As used herein, “molecule” includes a carrier, a compound, or a combination thereof. “Carrier” includes, but is not limited to, magnetic beads, polymeric polysaccharide supports (eg, Sepharose or Sephadex), silica, glass, metals (eg, gold, platinum, silver), plastics, ceramics, latex, etc. . The shape of the carrier may be any shape that does not inhibit the nucleic acid amplification reaction. Spherical particles such as beads are particularly preferable as the shape of the carrier because they have a large binding surface area and high operability. The “compound” includes a fluorescent dye (for example, cy3, cy5, FAM, HEX, VIC, TAMRA), a luminescent substance, or biotin or (strept) avidin. The “characteristic” here is a property peculiar to the selected molecule and is not limited, but includes, for example, magnetic force, specific gravity, fluorescence, luminescence, affinity, and the like. The selection molecule used in the present invention can be directly or indirectly bound to a nucleic acid, and its characteristics are inactivated, denatured and cleaved depending on the denaturation temperature of the nucleic acid amplification reaction and / or the denaturation conditions in the single-stranded preparation step. If it does not decompose, there is no particular limitation. A magnetic bead is preferable as a selection molecule of the present invention because it hardly reduces the magnetic force due to the above-described denaturation temperature and denaturation conditions, and also facilitates selective operability in the selection step described later.

選択分子のプライマーへの担持、すなわち固相化の手段としては直接的又は間接的のいずれであってもよい。本発明における担持は、通常、不可逆的な結合、すなわち、一旦形成された後に逆反応によって解離しない結合、又はその解離が無視できる程度の結合が好ましい。このような不可逆的結合の例としては、官能基間の求核的付加反応、求核置換反応若しくは求電子置換反応といった化学反応による共有結合、又はビオチンとアビジン若しくはストレプトアビジン間の結合のような高親和力による非共有結合が挙げられる。化学反応による共有結合は、例えば、直接的結合であれば、プライマーと選択分子をそれぞれ官能基で修飾しておき、両官能基間での化学反応による共有結合を形成させることによって達成できる。この場合、両官能基が共有結合を形成し得る組み合わせとなるようにする。このような組み合わせとしては、例えば、アミノ基とアルデヒド基、チオール基とマレイミド基、アジド基とアセチレン基、アジド基とアミノ基、ヒドラジン基とケトン基、ヒドラジン基とアルデヒド基等が挙げられる。このような化学反応により共有結合を形成させる方法は、当業者には周知の技術である。例えば、PIERCE社マニュアルを参照されたい。プライマーに官能基を導入する場合、その場所は、プライマーのハイブリダイゼーションや伸長を阻害しない位置であればいずれであってもよい。例えば、5’末端及び/又は内部の塩基が挙げられる。このような官能基は、プライマー合成時にプライマーに導入することができる。一方、本発明による調製過程又は調製後等において、必要に応じて選択分子と核酸部分とを解離させたい場合には、本発明における担持を可逆的結合にすることもできる。この場合、選択分子とプライマーが、通常状態(例えば、本発明の各工程下)では、強固に結合しているが、特定の条件下で処理した場合(例えば、酸による処理)のみ解離するようにすればよい。あるいは、プライマーの前記スペーサー配列内に出現頻度の低い制限酵素(例えば、8塩基認識型制限酵素:AscI、FseI、NotI、SgfI、SrfI、SmiI、PmeI、PacI等)部位を導入しておき、調製後、当該制限酵素で処理して選択分子と増幅核酸産物とを切り離してもよい。選択分子は、プライマーのハイブリダイゼーションや伸長を阻害しない場所であれば、プライマー上の任意の部位に担持させることができる。好ましくは5’末端である。   As a means for loading a selected molecule on a primer, that is, immobilization, it may be either direct or indirect. The support in the present invention is usually preferably an irreversible bond, that is, a bond that is once formed and does not dissociate by a reverse reaction, or a bond that can be disregarded. Examples of such irreversible bonds include covalent bonds by chemical reactions such as nucleophilic addition reactions between functional groups, nucleophilic substitution reactions or electrophilic substitution reactions, or bonds between biotin and avidin or streptavidin. Non-covalent bonds with high affinity can be mentioned. For example, in the case of a direct bond, a covalent bond by a chemical reaction can be achieved by modifying a primer and a selection molecule with a functional group, and forming a covalent bond by a chemical reaction between both functional groups. In this case, both functional groups should be a combination that can form a covalent bond. Examples of such combinations include an amino group and an aldehyde group, a thiol group and a maleimide group, an azide group and an acetylene group, an azide group and an amino group, a hydrazine group and a ketone group, and a hydrazine group and an aldehyde group. A method of forming a covalent bond by such a chemical reaction is a technique well known to those skilled in the art. For example, see the PIERCE manual. When a functional group is introduced into a primer, the position may be any position as long as it does not inhibit primer hybridization or extension. For example, a 5 'terminal and / or an internal base can be mentioned. Such functional groups can be introduced into the primer during primer synthesis. On the other hand, when it is desired to dissociate the selected molecule and the nucleic acid moiety as necessary during the preparation process or after the preparation according to the present invention, the support in the present invention can be made reversible. In this case, the selected molecule and the primer are strongly bound in a normal state (for example, under each step of the present invention), but dissociate only when treated under specific conditions (for example, treatment with an acid). You can do it. Alternatively, a restriction enzyme (for example, 8-base recognition restriction enzyme: AscI, FseI, NotI, SgfI, SrfI, SmiI, PmeI, PacI, etc.) with a low frequency of appearance is introduced into the spacer sequence of the primer, and prepared. Thereafter, the selected molecule and the amplified nucleic acid product may be separated by treatment with the restriction enzyme. The selective molecule can be carried at any site on the primer as long as it does not inhibit primer hybridization or extension. The 5 'end is preferred.

<実施形態1>
本発明の第1の実施形態は、ミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片の調製方法に関する。本実施形態は、異なる起源に由来する対応する領域の塩基配列を含む2つの鋳型用核酸を、(1)鋳型用核酸ごとに分けて核酸増幅反応を行い、又は2つの鋳型用核酸を混合して核酸増幅反応を行った後に2つ鋳型用核酸ごとにわけ、(2)それぞれ一本鎖に変性させ、一の鋳型用核酸のセンス鎖を分離し、さらに他方の鋳型用核酸における前記センス鎖の相補鎖であるアンチセンス鎖を分離し、(3)前記センス鎖と前記アンチセンス鎖とをアニーリングさせて二本鎖を調製し、ミスマッチ塩基対と特異的に関連する検出試薬を用いて、該検出試薬と関連したヘテロ二本鎖核酸断片を分離することを含むミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片の調製方法である。
<Embodiment 1>
The first embodiment of the present invention relates to a method for preparing a heteroduplex nucleic acid fragment containing mismatched base pairs. In this embodiment, two template nucleic acids containing base sequences of corresponding regions derived from different sources are divided into (1) each template nucleic acid to perform a nucleic acid amplification reaction, or two template nucleic acids are mixed. After carrying out the nucleic acid amplification reaction, it is divided into two template nucleic acids. (2) Each is denatured into a single strand, the sense strand of one template nucleic acid is separated, and the sense strand in the other template nucleic acid is further separated. (3) Annealing the sense strand and the antisense strand to prepare a duplex, and using a detection reagent specifically associated with the mismatched base pair, A method for preparing a heteroduplex nucleic acid fragment containing mismatched base pairs, comprising separating a heteroduplex nucleic acid fragment associated with the detection reagent.

本発明の実施形態の一つを、図1に例を挙げて示す。この図が示すように、本態様のミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片の調製方法は、核酸増幅工程11、一本鎖調製工程12、選択工程13、混合工程14、二本鎖調製工程15、及び分離工程16を含んでいる。図1において、S鎖はセンス鎖を、A鎖はアンチセンス鎖を示し、2つの鋳型核酸1をそれぞれ細線と太線で示している。この図では、一方の鋳型核酸のCG塩基対に対応する他方の鋳型核酸の箇所が一塩基置換によってGC対に変異している。以下、図面を参照して本態様を詳細に説明する。   One embodiment of the present invention is illustrated in FIG. As shown in this figure, the method for preparing a heteroduplex nucleic acid fragment containing mismatched base pairs of this embodiment includes a nucleic acid amplification step 11, a single strand preparation step 12, a selection step 13, a mixing step 14, and a double strand preparation. Step 15 and separation step 16 are included. In FIG. 1, the S chain represents the sense strand, the A chain represents the antisense strand, and the two template nucleic acids 1 are indicated by a thin line and a thick line, respectively. In this figure, the position of the other template nucleic acid corresponding to the CG base pair of one template nucleic acid is mutated to a GC pair by single base substitution. Hereinafter, this embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

核酸増幅工程
「核酸増幅工程11」は、2つの反応系のそれぞれにおいて、鋳型用核酸1及び該鋳型用核酸にハイブリダイズするプライマー対(31/41)を用いて核酸増幅反応を行う工程である。各反応系において、該鋳型用核酸は、互いに対応する領域の塩基配列を含む同一起源の2つの異なる核酸分子に由来する。
The nucleic acid amplification step “nucleic acid amplification step 11” is a step of performing a nucleic acid amplification reaction using the template nucleic acid 1 and the primer pair (31/41) that hybridizes to the template nucleic acid in each of the two reaction systems. . In each reaction system, the template nucleic acid is derived from two different nucleic acid molecules of the same origin including the base sequences of regions corresponding to each other.

「核酸増幅反応」とは、特定の核酸領域を核酸ポリメラーゼによって増幅する反応をいう。本反応に用いる核酸増幅方法は、フォワード/リバースプライマーを使用し、これらのプライマーにより鋳型のセンス/アンチセンス両鎖が増幅される方法であれば、当該分野で公知のいずれの方法を使用してもよい。例えば、PCR(ポリメラーゼ連鎖反応)法、若しくはICAN(等温遺伝子増幅)法、又はそれらの応用的な方法(例えば、リアルタイムPCR法)が挙げられる。好ましくはPCR法である。これは、当該方法が分子生物学の分野において現在世界中で最も広く使用されている方法であり、試薬、キット、及び反応機器等が充実している他、様々な応用技術が知られているためである。   “Nucleic acid amplification reaction” refers to a reaction in which a specific nucleic acid region is amplified by a nucleic acid polymerase. The nucleic acid amplification method used in this reaction uses forward / reverse primers, and any method known in the art can be used as long as both sense / antisense strands of the template are amplified by these primers. Also good. For example, a PCR (polymerase chain reaction) method, an ICAN (isothermal gene amplification) method, or an application method thereof (for example, a real-time PCR method) can be mentioned. The PCR method is preferred. This is the most widely used method in the field of molecular biology all over the world. Reagents, kits, reaction devices, etc. are extensive, and various applied technologies are known. Because.

前記反応で用いられる核酸ポリメラーゼは、使用する核酸増幅方法によって適宜定められるが、通常は、DNAポリメラーゼ、特に熱耐性DNAポリメラーゼである。このような核酸ポリメラーゼは、様々な種類のものが市販されており、それらを利用することもできる。ただし、本発明では、フィデリティー(fidelity)の高い核酸ポリメラーゼを使用することが好ましい。これは、核酸増幅工程において新たな変異を導入させないためである。例えば、DNAポリメラーゼであれば、3’〜5’エキソヌクレアーゼ活性を有するDNAポリメラーゼを用いることが好ましい。一般に、増幅する核酸領域が長くなるに従い、核酸増幅工程の過程で導入される目的外の変異の出現率が高くなる。したがって、500base以上を増幅する場合には、pfu DNAポリメラーゼ若しくはそれと同等以上の高いフィデリティーを有するDNAポリメラーゼを用いることが望ましい。   The nucleic acid polymerase used in the reaction is appropriately determined depending on the nucleic acid amplification method to be used, and is usually a DNA polymerase, particularly a heat resistant DNA polymerase. Various types of such nucleic acid polymerases are commercially available, and they can also be used. However, in the present invention, it is preferable to use a nucleic acid polymerase having high fidelity. This is because a new mutation is not introduced in the nucleic acid amplification step. For example, in the case of a DNA polymerase, it is preferable to use a DNA polymerase having 3 'to 5' exonuclease activity. In general, as the nucleic acid region to be amplified becomes longer, the incidence of unintended mutations introduced during the nucleic acid amplification process increases. Therefore, when amplifying 500 bases or more, it is desirable to use pfu DNA polymerase or a DNA polymerase having high fidelity equivalent to or higher than that.

核酸増幅反応の反応条件は、使用する核酸増幅方法の公知の反応条件を基礎として、増幅させる塩基配列の長さ、鋳型用核酸の量、プライマーのTm値、使用する核酸ポリメラーゼの至適反応温度及び至適pH等の要件を勘案して決定すればよい。例えば、PCR法であれば、各ステップの温度と反応時間は、熱変性ステップを90℃〜98℃で30秒〜1分間、アニーリングステップを52℃〜60℃で30秒〜1分間、伸長ステップを70℃〜75℃で40秒〜3分間程度行えばよい。また、サイクル数は、前記各要件により大きく左右されるが、通常は25サイクル〜45サイクルで足りる。好ましくは28サイクルから42サイクル、特に好ましくは30サイクルから40サイクルである。これらは、反応系内において実行される。   The reaction conditions for the nucleic acid amplification reaction are based on the known reaction conditions for the nucleic acid amplification method used, the length of the base sequence to be amplified, the amount of nucleic acid for template, the Tm value of the primer, and the optimum reaction temperature for the nucleic acid polymerase to be used. And it may be determined in consideration of requirements such as optimum pH. For example, in the case of PCR, the temperature and reaction time of each step are as follows: the heat denaturation step at 90 ° C. to 98 ° C. for 30 seconds to 1 minute, and the annealing step at 52 ° C. to 60 ° C. for 30 seconds to 1 minute. May be performed at 70 ° C. to 75 ° C. for about 40 seconds to 3 minutes. The number of cycles greatly depends on the above-mentioned requirements, but usually 25 cycles to 45 cycles are sufficient. It is preferably 28 cycles to 42 cycles, particularly preferably 30 cycles to 40 cycles. These are carried out in the reaction system.

本態様において、2つの反応系における核酸増幅反応の条件を必ずしも同一にする必要はない。それぞれの鋳型用核酸の条件(例えば、濃度、塩基配列の長さ)に応じて、当業者に技術範囲で適当な反応条件をそれぞれの反応系で設定することができる。   In this embodiment, the conditions for the nucleic acid amplification reaction in the two reaction systems are not necessarily the same. Appropriate reaction conditions can be set for each reaction system within the technical scope of those skilled in the art according to the conditions (for example, concentration and length of base sequence) of each template nucleic acid.

本工程は、各反応系におけるプライマー対(31/41)に関して、一方の反応系ではフォワード/リバースプライマーのいずれかが選択分子2を担持しており、他方の反応系ではそれとは逆方向のプライマーが選択分子を担持していることを特徴とする。それ故、一方の反応系(図1では第1反応系)では選択分子2を担持する一本鎖核酸断片としてアンチセンス鎖側が生じ、他方の反応系(図1では第2反応系)からは選択分子2を担持する一本鎖核酸断片としてセンス鎖側が生じることとなる。   In this step, with respect to the primer pair (31/41) in each reaction system, one of the forward / reverse primers carries the selection molecule 2 in one reaction system, and the reverse primer in the other reaction system Is characterized by carrying a selective molecule. Therefore, in one reaction system (the first reaction system in FIG. 1), the antisense strand side occurs as a single-stranded nucleic acid fragment carrying the selection molecule 2, and from the other reaction system (the second reaction system in FIG. 1) The sense strand side is generated as a single-stranded nucleic acid fragment carrying the selection molecule 2.

本態様の各反応系における鋳型用核酸は、対応する領域以外の領域においても共通の塩基配列を有することができる。例えば、対応する領域が共通のベクター内に挿入されている場合が挙げられる。また、プライマー対の各塩基配列は、2つの反応系間で同一とすることができる。すなわち、プライマーは、少なくともフォワード及びリバースプライマーの2種類あればよい。この場合、前述のように選択分子を担持するフォワード/リバースプライマーは、2つの反応系間でそれぞれ逆になるようにする。さらに留意すべき点は、プライマーが鋳型用核酸内の対応する領域外にハイブリダイズするのであれば、鋳型用核酸内における対応する領域の塩基配列の方向性を定めるということである。すなわち、対応する領域の塩基配列が2つの鋳型用核酸内で同一方向となるようにしておく必要がある。これは、対応する領域の塩基配列がそれぞれの鋳型用核酸内において逆方向に挿入されていた場合、両反応系から同方向の選択分子を担持した鎖が生じてしまうためである。鋳型用核酸における対応する領域の方向付けは、例えば、ベクターに挿入する場合であれば、対応する領域をベクター上で切断部位が異なる2種類の制限酵素部位間に挿入することによって容易に達成できる。   The template nucleic acid in each reaction system of this embodiment can have a common base sequence in a region other than the corresponding region. For example, the case where the corresponding region is inserted into a common vector can be mentioned. In addition, each base sequence of the primer pair can be the same between the two reaction systems. That is, at least two types of primers, that is, a forward primer and a reverse primer may be used. In this case, as described above, the forward / reverse primer carrying the selection molecule is reversed between the two reaction systems. Furthermore, it should be noted that if the primer hybridizes outside the corresponding region in the template nucleic acid, the direction of the base sequence of the corresponding region in the template nucleic acid is determined. That is, it is necessary that the base sequences of the corresponding regions are in the same direction in the two template nucleic acids. This is because when the base sequence of the corresponding region is inserted in the opposite direction in each template nucleic acid, a chain carrying a selective molecule in the same direction is generated from both reaction systems. Orientation of the corresponding region in the template nucleic acid can be easily achieved, for example, by inserting the corresponding region between two types of restriction enzyme sites having different cleavage sites on the vector. .

本工程の終了後、一本鎖調製工程までの間に、得られた増幅核酸断片を必要に応じて精製してもよい。精製によって未反応のデオキシヌクレオチド及びプライマー、又は核酸ポリメラーゼ等を除去することができる。精製方法は、当該分野で公知のいずれの方法であってもよい。例えば、スピン式ゲル濾過カラムを用いた精製方法は、迅速、かつ簡便に核酸を精製することができるので好ましい。このようなカラムは、バイオ関連事業の各社から市販されており、それらを利用することもできる。   You may refine | purify the obtained amplified nucleic acid fragment as needed after completion | finish of this process to a single strand preparation process. Unreacted deoxynucleotides and primers, or nucleic acid polymerase can be removed by purification. The purification method may be any method known in the art. For example, a purification method using a spin-type gel filtration column is preferable because nucleic acid can be purified quickly and easily. Such columns are commercially available from companies in the bio-related business, and they can also be used.

一本鎖調製工程
「一本鎖調製工程12」は、増幅した核酸断片を一本鎖6に変性させる工程である。本工程で反応系中の二本鎖増幅核酸断片を完全に変性させることが望ましい。
The single-stranded preparation step “single-stranded preparation step 12” is a step of denaturing the amplified nucleic acid fragment into a single strand 6. It is desirable to completely denature the double-stranded amplified nucleic acid fragment in the reaction system in this step.

変性方法は、当該分野で公知のいずれの方法を用いてもよい。従来から知られる一般的な変性方法としては、熱変性法、又はアルカリ溶液処理による変性(アルカリ変性)法が挙げられる。このうち熱変性法は、増幅核酸断片にニック(Nick)のような傷が入りにくく、また中和処理が不要で簡便である等の理由から好ましい。   As the denaturing method, any method known in the art may be used. Conventionally known modification methods include a heat modification method or a modification (alkali modification) method by treatment with an alkaline solution. Among them, the heat denaturation method is preferable because the amplified nucleic acid fragment is less likely to be scratched like Nick and the neutralization treatment is unnecessary and simple.

熱変性は、二本鎖状態の核酸断片を加熱処理するだけでよい。変性温度は、対象となる二本鎖増幅核酸断片のGC含量及び/又は塩基長によって左右されることから、これらの条件に応じて適宜調節すればよい。通常は、96℃以上に設定すれば、前記条件にかかわらず完全変性することができる。熱変性時間も同様に、二本鎖増幅核酸断片のGC含量及び/又は塩基長、並びに変性温度によって左右されるため、これらの条件に応じて適宜調節される。通常、95℃であれば10〜20分間、98℃であれば5〜10分間加熱することで上記目的を達成することができる。   Thermal denaturation is only required to heat-treat nucleic acid fragments in a double-stranded state. The denaturation temperature depends on the GC content and / or base length of the target double-stranded amplified nucleic acid fragment, and may be adjusted as appropriate according to these conditions. Usually, if it is set at 96 ° C. or higher, it can be completely denatured regardless of the above conditions. Similarly, since the heat denaturation time depends on the GC content and / or base length of the double-stranded amplified nucleic acid fragment and the denaturation temperature, it is appropriately adjusted according to these conditions. Usually, the above purpose can be achieved by heating at 95 ° C. for 10 to 20 minutes and at 98 ° C. for 5 to 10 minutes.

本工程で調製された一本鎖増幅核酸断片は、少なくとも下記選択工程において選択分子を担持する一本鎖増幅核酸断片が選択されるまでは一本鎖状態を保持しておく必要がある。したがって、変性方法に応じて、適宜一本鎖状態を保持する処理を行う。例えば、熱変性の場合であれば、加熱後、温度低下によるアニーリング前に直ちに選択工程を行う方法や反応系を直ちに氷中に移す等して急冷する方法が挙げられる。また、アルカリ変性の場合であれば、尿素等の変性剤を変性前、変性間、若しくは変性後に添加する方法が挙げられる。熱変性後、直ちに選択工程を行う方法は、簡便かつ迅速なことから特に好ましい。   The single-stranded amplified nucleic acid fragment prepared in this step must be kept in a single-stranded state until at least the single-stranded amplified nucleic acid fragment carrying the selected molecule is selected in the following selection step. Therefore, a treatment for maintaining a single-stranded state is appropriately performed according to the denaturing method. For example, in the case of heat denaturation, a method of performing a selection step immediately after heating and before annealing due to a temperature decrease, or a method of quenching by immediately transferring the reaction system to ice, etc. Further, in the case of alkali modification, a method of adding a denaturing agent such as urea before, during or after modification. The method of performing the selection step immediately after heat denaturation is particularly preferable because it is simple and rapid.

選択工程
「選択工程13」は、前記選択分子の有する特性を利用して該選択分子を担持する一本鎖増幅核酸断片を選択する工程である。
The selection stepselection step 13” is a step of selecting a single-stranded amplified nucleic acid fragment carrying the selection molecule using the characteristics of the selection molecule.

「選択分子の有する特性」は、上記「定義」で説明した通りである。「特性を利用して該選択分子を担持する一本鎖増幅核酸断片を選択する」とは、例えば、選択分子が有する特性が磁力であれば図1のように磁石(マグネット)7を用いて、比重であれば遠心(密度勾配遠心を含む)によって、蛍光であれば蛍光検出器によって、又は親和力であればその親和力による結合によって、選択することをいう。それぞれの具体的な選択方法は、当業者に公知の技術を用いて選択分子の有する特性に基づいて適宜定めればよく、特に限定はしない。例えば、選択分子が磁性ビーズであれば、前記一本鎖調製工程後、各反応系を行っている反応槽の壁面にマグネットを接触させて選択分子を担持する一本鎖増幅核酸断片及びプライマーを当該壁面に引き付けておき、その間に選択分子を担持しない一本鎖増幅核酸断片及び鋳型用核酸等を含む液相を吸引除去、デカント除去、又は流通除去する方法が挙げられる。また、選択分子がセファロースビーズであれば、前記一本鎖調製工程後、反応系を適当な遠心加速度で遠心して、選択分子を担持する一本鎖増幅核酸断片及びプライマーを沈殿させ、液相を吸引除去する方法が挙げられる。さらに、選択分子がビオチンであれば、アビジン若しくはストレプトアビジンを固定化した反応系に前記一本鎖調製工程後の反応液を移し、両分子を結合させた後、液相を吸引、デカント、又は流通によって洗浄除去する方法が挙げられる。この場合、可逆的結合が可能なビオチン−(ストレプト)アビジン結合を用いることが好ましい。反応槽の壁面に固定化された目的の一本鎖増幅核酸分子を選択工程後に回収するためである。このような可逆的結合の可能なビオチン又は(ストレプト)アビジン試薬は、市販のものを利用することができる。例えば、DSB-XTMビオチン(Invitrogen社)等が挙げられる。 The “characteristics of the selected molecule” are as described in the “Definition” above. “Selecting a single-stranded amplified nucleic acid fragment carrying the selection molecule using characteristics” means, for example, using a magnet 7 as shown in FIG. 1 if the characteristics of the selection molecule are magnetic. The specific gravity is selected by centrifugation (including density gradient centrifugation), the fluorescence is selected by a fluorescence detector, or the affinity is selected by binding based on the affinity. Each specific selection method may be appropriately determined based on the characteristics of the selected molecule using techniques known to those skilled in the art, and is not particularly limited. For example, if the selection molecule is a magnetic bead, after the single-strand preparation step, a single-strand amplified nucleic acid fragment and a primer carrying the selection molecule are brought into contact with the wall of the reaction tank in which each reaction system is carried. Examples include a method in which a liquid phase containing a single-stranded amplified nucleic acid fragment that does not carry a selective molecule and a template nucleic acid is attracted to, removed by decantation, or removed from the wall while being attracted to the wall surface. If the selected molecule is sepharose beads, after the single strand preparation step, the reaction system is centrifuged at an appropriate centrifugal acceleration to precipitate the single-stranded amplified nucleic acid fragment and primer carrying the selected molecule, and the liquid phase is A method of removing by suction is mentioned. Furthermore, if the selected molecule is biotin, the reaction solution after the single-strand preparation step is transferred to a reaction system in which avidin or streptavidin is immobilized, and after binding both molecules, the liquid phase is aspirated, decanted, or A method of washing and removing by distribution is mentioned. In this case, it is preferable to use a biotin- (strept) avidin bond capable of reversible binding. This is because the target single-stranded amplified nucleic acid molecule immobilized on the wall of the reaction vessel is recovered after the selection step. A commercially available biotin or (strept) avidin reagent capable of such reversible binding can be used. Examples thereof include DSB-X biotin (Invitrogen).

混合工程
「混合工程14」とは、各反応系から得られた一本鎖増幅核酸断片を一の反応系で混合する工程である。本工程によって、それぞれの反応系で得られた増幅核酸断片どうしを遭遇させることができる。図1においては、選択工程13後に混合工程14を行っているが、これに限られない。すなわち、核酸増幅工程11以後、二本鎖調製工程15前であればいずれの工程後に行ってもよい。好ましくは、選択工程13後である。混合前にそれぞれの反応系で得られた一本鎖増幅核酸断片を定量し、両反応系における一本鎖増幅核酸断片を等量混合するように調整することが好ましい。この操作により二本鎖調製工程15で各反応系由来の一本鎖増幅核酸断片を効率よくアニーリングさせることができる。
The mixing step “mixing step 14” is a step of mixing single-stranded amplified nucleic acid fragments obtained from each reaction system in one reaction system. By this step, amplified nucleic acid fragments obtained in each reaction system can be encountered. In FIG. 1, although the mixing process 14 is performed after the selection process 13, it is not restricted to this. That is, after the nucleic acid amplification step 11 and before the double strand preparation step 15, it may be performed after any step. Preferably after the selection step 13. It is preferable to quantitate the single-stranded amplified nucleic acid fragments obtained in each reaction system before mixing, and adjust so that equal amounts of the single-stranded amplified nucleic acid fragments in both reaction systems are mixed. By this operation, the single-stranded amplified nucleic acid fragment derived from each reaction system can be efficiently annealed in the double-stranded preparation step 15.

二本鎖調製工程
「二本鎖調製工程15」は、前記同一起源の2つの異なる核酸分子に由来する一本鎖増幅核酸断片をアニーリングさせてヘテロ二本鎖核酸断片を形成させる工程である。本工程により、ヘテロ二本鎖核酸断片が形成される。
The double-stranded preparation step “double-stranded preparation step 15” is a step of forming a hetero-double-stranded nucleic acid fragment by annealing single-stranded amplified nucleic acid fragments derived from two different nucleic acid molecules of the same origin. By this step, a hetero double-stranded nucleic acid fragment is formed.

本工程において、一本鎖増幅核酸断片の対応する領域の塩基配列は、ヘテロ相補鎖間で可能な限り正確、かつ完全にアニーリングすることが好ましい。このようなアニーリングは、例えば、選択工程後に溶液中の温度を徐々に降下させていくことで達成できる。溶液中に存在する目的の一本鎖増幅核酸断片の濃度が十分高い場合、前記アニーリングは、温度を室温まで一気に降下させた後、当該室温で保持しても達成させることができる。溶液中に目的外の一本鎖増幅核酸断片が多数混在する場合や、ヘテロ相補鎖のいずれか一方の濃度が極端に低い場合には、前記アニーリングは、65〜70℃、好ましくは68℃の温度で長時間保持して達成させるのが好ましい。   In this step, it is preferable to anneal the base sequence of the corresponding region of the single-stranded amplified nucleic acid fragment as accurately and completely as possible between the hetero-complementary strands. Such annealing can be achieved, for example, by gradually lowering the temperature in the solution after the selection step. If the concentration of the desired single-stranded amplified nucleic acid fragment present in the solution is sufficiently high, the annealing can be achieved even if the temperature is lowered to room temperature and then kept at that room temperature. When a large number of unintended single-stranded amplified nucleic acid fragments are mixed in the solution, or when the concentration of either one of the hetero-complementary strands is extremely low, the annealing is performed at 65 to 70 ° C, preferably 68 ° C. It is preferable to achieve this by holding at temperature for a long time.

分離工程
「分離工程16」とは、ミスマッチ塩基対と特異的に関連する検出試薬を用いて該検出試薬と関連したヘテロ二本鎖核酸断片を分離する工程である。本工程により、前記二本鎖調製工程で得られたヘテロ二本鎖核酸断片の中からミスマッチ塩基対を含むもののみを選択することができる。
The separation stepseparation step 16” is a step of separating a hetero double-stranded nucleic acid fragment associated with the detection reagent using a detection reagent specifically associated with the mismatched base pair. By this step, only those containing mismatched base pairs can be selected from the heteroduplex nucleic acid fragments obtained in the double-stranded preparation step.

「ミスマッチ塩基対と特異的に関連する検出試薬」とは、二本鎖核酸中に存在するミスマッチ塩基対を、(例えば、その立体的歪みによって)特異的に認識し、関連する物質をいう。ここでいう「関連」とは、係り合うことであり、例えば、結合又は付着をいう。検出試薬は、ミスマッチ塩基対を特異的に認識し、関連することができる物質であれば、特に限定はしない。このような検出試薬としては、例えば、ミスマッチ修復酵素(例えば、MutY、MutM、MutH、MutL、MutS、MutD、MutT等)(Modrich P., 1989, J Biol Chem. Apr 25;264(12):6597-600)、及びミスマッチ結合リガンドNC-link(Mismatch-binding Ligand NC-link: MBL)(特許文献1、特開2006−104159参照)が挙げられる。中でもMBLは、特に好ましい。MBLは、複数種が知られており、種類によってG(グアニン)-G、G-A(アデニン)、C(シトシン)−T(チミン)、C-A、又はT-T等、特異的に関連するミスマッチ塩基対が異なる。いずれのMBLを使用するかは、目的、用途に応じて適宜定めればよい。もちろん、認識するミスマッチ塩基対が異なるMBLを複数種混合して使用することもできる。   A “detection reagent specifically associated with a mismatched base pair” refers to a substance that specifically recognizes (for example, by steric distortion) a mismatched base pair present in a double-stranded nucleic acid and associates with it. Here, “relation” means to be involved, for example, binding or adhesion. The detection reagent is not particularly limited as long as it is a substance that can specifically recognize and relate to mismatched base pairs. Examples of such detection reagents include mismatch repair enzymes (eg, MutY, MutM, MutH, MutL, MutS, MutD, MutT, etc.) (Modrich P., 1989, J Biol Chem. Apr 25; 264 (12): 6597-600), and mismatch-binding ligand NC-link (Mismatch-binding Ligand NC-link: MBL) (see Patent Document 1, JP-A 2006-104159). Of these, MBL is particularly preferred. Multiple types of MBL are known, and depending on the type, there are mismatched base pairs that are specifically related, such as G (guanine) -G, GA (adenine), C (cytosine) -T (thymine), CA, or TT. Different. Which MBL should be used may be appropriately determined according to the purpose and application. Of course, a plurality of MBLs having different mismatched base pairs to be recognized can be mixed and used.

検出試薬は、単独で使用してもよく、又は担体に固相化されていてもよい。ここでいう固相化は、検出試薬が担体となる物質に固定されている状態であれば、特に限定はしない。例えば、検出試薬と担体とが化学的結合(例えば、共有結合)によって結合している状態が挙げられる。担体は、特に限定はしないが、樹脂(例えば、ポリスチレンのようなプラスチック、ポリアクリスアミド等)、高分子多糖類(例えば、アガロース、セファロース若しくはセファデックス)、シリカ、ガラス、セラミックスが挙げられる。また、担体の形状も特に限定はしない。例えば、ビーズ形状や多孔質粒子形状は、表面積が大きく、カラム内に充填することも容易なことから好ましい。   The detection reagent may be used alone or may be immobilized on a carrier. The solid phase referred to here is not particularly limited as long as the detection reagent is fixed to a substance serving as a carrier. For example, a state in which the detection reagent and the carrier are bonded by chemical bonding (for example, covalent bonding) can be mentioned. The carrier is not particularly limited, and examples thereof include resins (for example, plastics such as polystyrene, polyacrysamide, etc.), polymeric polysaccharides (for example, agarose, sepharose, or sephadex), silica, glass, and ceramics. Further, the shape of the carrier is not particularly limited. For example, a bead shape or a porous particle shape is preferable because it has a large surface area and can be easily packed in a column.

検出試薬で核酸断片を分離する方法については、本発明の条件を勘案し、公知の技術の方法に従って行えばよく、特に限定はしない。例えば、検出試薬を固定化したビーズを充填したカラムに二本鎖調製工程後のサンプルをアプライして分離するアフィニティー分離法が挙げられる(Goto Y, et al., 2007, Anal Bioanal Chem., 388(5-6):1165-1173;Peng T, et al., 2004, Nucleic Acid Symp Ser (Oxf), 48:123-124参照)。或いは、検出試薬に蛍光物質を担持させておき、検出試薬で処理した二本鎖調製工程後のサンプルを洗浄後、蛍光物質を有する二本鎖核酸断片(選択分子にセファロースビーズのような粒子状担体を担持しているものが好ましい)をセルソーターを用いて分離してもよい。一例として、MBLを用いて該MBLと関連したヘテロ二本鎖核酸断片を分離する具体的方法を実施例3に記載する。   The method for separating nucleic acid fragments with a detection reagent is not particularly limited, and may be carried out in accordance with a known method in consideration of the conditions of the present invention. For example, there is an affinity separation method in which the sample after the double-strand preparation step is applied to a column packed with beads in which a detection reagent is immobilized (Goto Y, et al., 2007, Anal Bioanal Chem., 388). (5-6): 1165-1173; see Peng T, et al., 2004, Nucleic Acid Symp Ser (Oxf), 48: 123-124). Alternatively, a fluorescent substance is supported on the detection reagent, the sample after the double-strand preparation process treated with the detection reagent is washed, and then a double-stranded nucleic acid fragment having a fluorescent substance (a particulate molecule such as a sepharose bead on the selected molecule). A carrier carrying a carrier is preferable) may be separated using a cell sorter. As an example, a specific method for separating heteroduplex nucleic acid fragments associated with MBL using MBL is described in Example 3.

本実施形態によれば、核酸増幅工程を介した後でも、ミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片を極めて効率よく調製することができる。すなわち、従来方法であれば、核酸増幅工程を介した最終産物内には、約半分のミスマッチ塩基対を含まないホモ二本核酸断片を含んでいた(実施例3の結果の項参照)。しかし、本実施形態によれば、そのようなホモ二本核酸断片を100%除去することが可能であり、理論上、ミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片のみからなる核酸断片を調製することができる。その結果、一塩基置換のスクリーニング効率及び解析効率を向上させることが可能となり、実質的に網羅的な解析が可能となる。また、本態様によれば、核酸増幅反応、二本鎖調製を効率的に行うことができる。また、核酸増幅反応において必要なプライマーは、少なくとも2種類あればよく、また同一起源の2つの異なる核酸分子に由来する対応する領域の塩基配列が同一ベクター内の同一位置に挿入されていてもよく、既存のゲノムライブラリーやcDNAライブラリーを利用する上でも便利である。   According to the present embodiment, a heteroduplex nucleic acid fragment containing a mismatched base pair can be prepared very efficiently even after going through a nucleic acid amplification step. That is, according to the conventional method, the homoduplex nucleic acid fragment not containing about half of the mismatched base pairs was included in the final product through the nucleic acid amplification step (see the result section of Example 3). However, according to this embodiment, it is possible to remove 100% of such homoduplex nucleic acid fragments, and theoretically, a nucleic acid fragment consisting only of a heteroduplex nucleic acid fragment containing mismatched base pairs is prepared. be able to. As a result, the screening efficiency and analysis efficiency of single base substitution can be improved, and a substantially comprehensive analysis becomes possible. Moreover, according to this aspect, a nucleic acid amplification reaction and a double strand preparation can be performed efficiently. In addition, it is sufficient that at least two kinds of primers are necessary for the nucleic acid amplification reaction, and base sequences of corresponding regions derived from two different nucleic acid molecules of the same origin may be inserted at the same position in the same vector. It is also convenient for using existing genomic libraries and cDNA libraries.

<実施形態2>
本発明の他の実施形態の例を、図2に示す。この図が示すように、実施形態2の基本原理は、実施形態1のそれと変わらない。すなわち、実施形態2も、実施形態1と同様に核酸増幅工程21、一本鎖調製工程22、選択工程23、二本鎖調製工程24、及び分離工程25を含んでいる。しかし、実施形態2は、核酸増幅工程21において異なる起源に由来する2つの鋳型用核酸を混合して核酸増幅反応を行う点、それ故混合工程14を必要としない点で実施形態1とは異なる。そこで、実施形態1と共通する既述の工程等については、その説明を省略し、ここでは、主として実施形態2に特徴的な構成である核酸増幅工程21について、以下で図面を参照して本実施形態を詳細に説明することとする。なお、図2も図1と同様に、S鎖はセンス鎖を、A鎖はアンチセンス鎖を表し、2つの鋳型核酸1をそれぞれ細線と太線で示している。また、一方の鋳型核酸のCG塩基対に対応する他方の鋳型核酸の箇所が一塩基置換によってGC対に変異している。
<Embodiment 2>
An example of another embodiment of the present invention is shown in FIG. As shown in this figure, the basic principle of the second embodiment is not different from that of the first embodiment. That is, the second embodiment also includes a nucleic acid amplification step 21, a single strand preparation step 22, a selection step 23, a double strand preparation step 24, and a separation step 25, as in the first embodiment. However, the second embodiment is different from the first embodiment in that a nucleic acid amplification reaction is performed by mixing two template nucleic acids derived from different sources in the nucleic acid amplification step 21, and therefore the mixing step 14 is not required. . Therefore, the description of the above-described steps and the like that are common to the first embodiment will be omitted, and here, the nucleic acid amplification step 21 that is mainly characteristic of the second embodiment will be described below with reference to the drawings. The embodiment will be described in detail. In FIG. 2, as in FIG. 1, the S strand represents the sense strand, the A strand represents the antisense strand, and the two template nucleic acids 1 are indicated by thin lines and bold lines, respectively. Further, the position of the other template nucleic acid corresponding to the CG base pair of one template nucleic acid is mutated to a GC pair by single base substitution.

核酸増幅工程
「核酸増幅工程21」は、2つの反応系のそれぞれにおいて鋳型用核酸及びプライマー対を用いて核酸増幅反応を行う工程である。つまり、前記態様の核酸増幅工程が、鋳型用核酸ごとに分けて核酸増幅反応を行うことを特徴としていたのに対し、本態様の核酸増幅工程は、2つの鋳型用核酸を混合して核酸増幅反応を行う点で異なる。
The nucleic acid amplification step “nucleic acid amplification step 21” is a step of performing a nucleic acid amplification reaction using a template nucleic acid and a primer pair in each of the two reaction systems. That is, the nucleic acid amplification step of the above aspect is characterized in that the nucleic acid amplification reaction is performed separately for each template nucleic acid, whereas the nucleic acid amplification step of the present aspect is performed by mixing two template nucleic acids and amplifying the nucleic acid. It differs in that it reacts.

本態様では、独立した2つの核酸増幅反応が一の反応系内で行われる。前述のように対応する領域は、異なる起源に由来する2つの鋳型用核酸において同一若しくは類似の塩基配列を有している。したがって、各鋳型用核酸に対する核酸増幅反応を独立に行うためには、2対のプライマーが必要であり、また各鋳型用核酸は、そのうち1対のプライマーが特異的にハイブリダイズできる塩基配列領域を所望の位置に有する必要がある。これは、例えば、前記対応する領域を挿入するベクター(例えば、プラスミド)の種類を鋳型用核酸間で変えることによって、又は前記対応する領域の末端に付加するタグ配列を鋳型用核酸間で変えることによって、容易に達成することができる。   In this embodiment, two independent nucleic acid amplification reactions are performed in one reaction system. As described above, the corresponding region has the same or similar base sequence in two template nucleic acids derived from different sources. Therefore, two pairs of primers are required to independently carry out the nucleic acid amplification reaction for each template nucleic acid, and each template nucleic acid has a nucleotide sequence region in which one pair of primers can specifically hybridize. It must be in the desired position. This can be done, for example, by changing the type of vector (for example, plasmid) into which the corresponding region is inserted between the template nucleic acids, or by changing the tag sequence added to the end of the corresponding region between the template nucleic acids. Can be easily achieved.

「2対のプライマー」は、異なる起源に由来する2つの鋳型用核酸のそれぞれを鋳型として独立に所望の核酸領域を増幅することができる。各プライマーは、お互いに異なる塩基配列を有する。それ故、本態様におけるプライマーは、少なくとも4種類必要である。また、2つのプライマー対のそれぞれで増幅される塩基配列の長さが、双方で同一若しくはほぼ同一の長さとなるように予めプライマーを設計しておくことが好ましい。これは、単一反応系内において、両者の核酸増幅産物の収量をなるべく等しくするためである。   The “two pairs of primers” can amplify a desired nucleic acid region independently using each of two template nucleic acids derived from different sources as templates. Each primer has a different base sequence. Therefore, at least four types of primers in this embodiment are necessary. In addition, it is preferable to design the primers in advance so that the lengths of the base sequences amplified by each of the two primer pairs are the same or substantially the same in both. This is to make the yields of both nucleic acid amplification products as equal as possible in a single reaction system.

実施形態2の特徴的な点は、前記2対のプライマーにおいて、一方のプライマー対のフォワード/リバースプライマーのいずれかが選択分子を担持しており、他方のプライマー対ではそれとは逆方向のプライマーが選択分子を担持していることである。つまり、異なる起源に由来する2つの鋳型用核酸のうち、一方の鋳型用核酸にハイブリダイズするプライマー対においてフォワードプライマーが選択分子を担持している場合、他方の鋳型用核酸にハイブリダイズするプライマー対ではリバースプライマーが選択分子を担持することとなる。核酸増幅工程においても、第1態様と同様に、一方の鋳型用核酸からは選択分子を担持するセンス鎖が、他方の鋳型用核酸からは選択分子を担持するアンチセンス鎖が得られる。   A characteristic point of Embodiment 2 is that, in the two pairs of primers, one of the forward / reverse primers of one primer pair carries a selection molecule, and the primer in the opposite direction is supported in the other primer pair. It is carrying a selective molecule. That is, of two template nucleic acids derived from different sources, when a forward primer carries a selection molecule in a primer pair that hybridizes to one template nucleic acid, a primer pair that hybridizes to the other template nucleic acid Then, the reverse primer carries the selected molecule. Also in the nucleic acid amplification step, as in the first embodiment, a sense strand carrying a selected molecule is obtained from one template nucleic acid, and an antisense strand carrying a selected molecule is obtained from the other template nucleic acid.

核酸増幅反応条件等については、実施形態1の核酸増幅工程に準じて行えばよい。
本実施形態によれば、作業時間削減やコスト削減が可能となる。さらに、本実施形態は、全反応を原則として1つの反応系で行うことが可能なため、操作が簡便であり、また経済性も高い。
The nucleic acid amplification reaction conditions and the like may be performed according to the nucleic acid amplification step of the first embodiment.
According to the present embodiment, it is possible to reduce work time and cost. Furthermore, in this embodiment, since all reactions can be performed in one reaction system in principle, the operation is simple and economical.

<一塩基置換検出方法>
本発明の検出方法は、実施形態1の調製方法によって得られたヘテロ二本鎖核酸断片を用いて当該断片の各鎖の塩基配列決定を行ない、その結果を解析して各核酸断片間に存在する一塩基置換を同定することで達成される。
<Single base substitution detection method>
In the detection method of the present invention, the base sequence of each strand of the fragment is determined using the heteroduplex nucleic acid fragment obtained by the preparation method of Embodiment 1, and the result is analyzed to be present between the nucleic acid fragments. This is accomplished by identifying a single base substitution.

得られたヘテロ二本鎖核酸断片の各鎖の塩基配列を決定するのに先立ち、必要に応じて当該断片の両末端にシーケンスプライマーがハイブリダイズするリンカー配列をライゲーション反応によって付加してもよい。リンカー配列を末端に付加する方法は、当該分野で公知の技術を用いることができる。   Prior to determining the base sequence of each strand of the obtained hetero double-stranded nucleic acid fragment, a linker sequence that hybridizes a sequence primer to both ends of the fragment may be added by ligation reaction, if necessary. As a method of adding a linker sequence to the terminal, a technique known in the art can be used.

また、必要に応じて、塩基配列決定に先立ち、得られたヘテロ二本鎖核酸断片をサブクローニングすることもできる。サブクローニングは、当該分野で公知のいずれの方法を用いてもよい。例えば、実施形態1又は2で得られたヘテロ二本鎖核酸断片をTAクローニングベクター等のベクター内に挿入した後、大腸菌に導入し、単一形質転換体クローンを単離・培養後、目的のベクターを調製する方法が挙げられる。この方法では、単一クローン中において、ミスマッチ塩基対のそれぞれの鎖に由来する挿入断片をもつ2種類のベクターが得られることとなる。したがって、自動シーケンサを用いた場合、目的のミスマッチ部位は、重複した異なる2つのシグナルピークとして検出される。なお、本発明では、フィデリティーの高い核酸ポリメラーゼを用いることから、核酸増幅工程後に得られるヘテロ二本鎖核酸断片の末端が、A(アデニン)のオーバーハングを有さない場合がある。これは、例えば、プライマー非存在下において当該断片をdNTP又はdATP、及びTaqポリメラーゼ等と共に約72℃で数分間反応させて、Aを3’末端に付加することにより容易に解決できる。   If necessary, the obtained hetero double-stranded nucleic acid fragment can be subcloned prior to base sequence determination. For subcloning, any method known in the art may be used. For example, the hetero double-stranded nucleic acid fragment obtained in Embodiment 1 or 2 is inserted into a vector such as a TA cloning vector and then introduced into Escherichia coli, and a single transformant clone is isolated and cultured, and then the target The method of preparing a vector is mentioned. In this method, two types of vectors having insert fragments derived from respective strands of mismatched base pairs are obtained in a single clone. Therefore, when the automatic sequencer is used, the target mismatch site is detected as two overlapping different signal peaks. In the present invention, since the nucleic acid polymerase having high fidelity is used, the end of the hetero double-stranded nucleic acid fragment obtained after the nucleic acid amplification step may not have an A (adenine) overhang. This can be easily solved by, for example, reacting the fragment with dNTP or dATP, Taq polymerase and the like at about 72 ° C. for several minutes in the absence of a primer, and adding A to the 3 ′ end.

塩基配列決定は、当該分野で周知の技術を用いればよい。通常は、ダイデオキシ法(サンガー法)に基づいた塩基配列決定法が使用される。シーケンサや塩基配列に使用する試薬は、市販の機器(例えば、3130ジェネティックアナライザ(ABI社)、CEQ8000(BECKMAN COULTER社)等)や試薬(例えば、BigDye(登録商標)Terminator(ABI社))を利用することができる。塩基配列決定の方法については、使用するシーケンサや試薬に添付の説明書に従えばよい。   The base sequence may be determined using a technique well known in the art. Usually, a base sequencing method based on the dideoxy method (Sanger method) is used. Reagents used for sequencers and nucleotide sequences use commercially available equipment (eg 3130 Genetic Analyzer (ABI), CEQ8000 (BECKMAN COULTER), etc.) and reagents (eg BigDye (registered trademark) Terminator (ABI)) can do. About the method of base sequence determination, what is necessary is just to follow the manual attached to the sequencer and reagent to be used.

本発明の検出方法によれば、ゲノムや遺伝子中に存在する一塩基置換を検出することができる。特に本検出方法は、ゲノムや遺伝子中に存在する未知の一塩基多型、遺伝疾患若しくは病害虫耐性等の原因遺伝子における点突然変異、を網羅的に探索し、同定することができる。それにより、疾患易罹患性や薬剤反応性に対する情報を従来技術よりも効率的に提供できるばかりでなく、遺伝子診断や植物の品種改良の開発にも寄与し得る。   According to the detection method of the present invention, single-base substitutions present in genomes and genes can be detected. In particular, this detection method can comprehensively search and identify unknown single nucleotide polymorphisms present in genomes and genes, point mutations in causative genes such as genetic diseases or pest resistance. Thereby, not only can information on disease susceptibility and drug responsiveness be provided more efficiently than in the prior art, but it can also contribute to the development of genetic diagnosis and plant variety improvement.

<一塩基置換検出用キット>
本発明の一塩基置換検出用キットは、前記実施形態1又は2に記載のプライマー及び/又は検出試薬を包含し、実施形態1又は2に記載の調製方法を用いて一塩基置換を検出することができる。この他、限定はしないが、核酸増幅反応に必要な試薬(例えば、核酸ポリメラーゼ、dNTP、バッファ)、選択分子の選択に供されるもの(例えば、選択分子が磁性ビーズであればマグネット)、鋳型用核酸の調製に供されるベクター、核酸精製用器具(例えば、ゲル濾過カラム)、反応系として使用する各種チューブ等の容器、及び/又はキットの使用説明書を包含することもできる。
<Single base substitution detection kit>
The single-base substitution detection kit of the present invention includes the primer and / or detection reagent described in Embodiment 1 or 2, and detects the single-base substitution using the preparation method described in Embodiment 1 or 2. Can do. In addition, although not limited, reagents necessary for nucleic acid amplification reaction (for example, nucleic acid polymerase, dNTP, buffer), materials used for selection of selected molecules (for example, magnets if selected molecules are magnetic beads), templates Vectors used for the preparation of nucleic acids for nucleic acids, nucleic acid purification instruments (for example, gel filtration columns), containers such as various tubes used as reaction systems, and / or instruction manuals for kits can also be included.

本キットは、最終産物としてミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片を調製するのに必要な材料、試薬、及び/又は器具を提供することを目的とする。したがって、得られたヘテロ二本鎖核酸断片をシーケンスして、一塩基置換を同定する段階の試薬等については、市販の塩基配列決定試薬又はそのキットを利用すればよい。例えば、BigDye(登録商標)Terminator(ABI社)を利用することができる。ただし、必要であれば、本キットが、塩基配列決定試薬も包含してもよい。   The purpose of this kit is to provide materials, reagents, and / or instruments necessary for preparing a heteroduplex nucleic acid fragment containing a mismatched base pair as a final product. Therefore, a commercially available base sequencing reagent or a kit thereof may be used as a reagent or the like for identifying the single base substitution by sequencing the obtained hetero double-stranded nucleic acid fragment. For example, BigDye (registered trademark) Terminator (ABI) can be used. However, if necessary, this kit may include a nucleotide sequencing reagent.

キット内に包含されるプライマー及び検出試薬等の使用回数(分)量については、適宜定めればよい。   What is necessary is just to define suitably about the usage frequency (minute) amount of a primer, a detection reagent, etc. which are included in a kit.

本発明によれば、一塩基置換検出に供されるミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片を簡便かつ容易に得ることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the hetero double stranded nucleic acid fragment containing the mismatched base pair used for single base substitution detection can be obtained simply and easily.

以下に、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、これらの実施例は、本発明の具体的例示に過ぎず、本発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, these examples are only specific illustrations of the present invention, and do not limit the technical scope of the present invention.

<鋳型用核酸の調製>
(目的)
鋳型用核酸として、プラスミドの特定の部位に一塩基置換を導入する。
<Preparation of template nucleic acid>
(the purpose)
As a template nucleic acid, a single base substitution is introduced at a specific site of a plasmid.

(材料及び方法)
Quik Change(登録商標) Site-Directed Mutagenesis Kit (Stratgene社)を用いて、プラスミドpBR322に一塩基置換の導入を行った。PCRは、50ngのpBR322を5μlの10×PCRバッファ、5μlの2mM dNTP混合液、2.5μlの各5pmol/μlプライマー(配列番号1及び2)、1μlの2.5U/μl PfuTurbo(登録商標)DNAポリメラーゼと総量50μlとなるように混合し、サーマルサイクラー(DNAengine:BIORAD社)を用いて実行した。反応条件は、95℃で30秒間変性させた後、95℃で30秒間、55℃で1分間、68℃で5分30秒間を1サイクルとして18サイクル行い、その後、4℃に置いた。なお、使用した各プライマーの合成については、オペロン社に委託した。
(Materials and methods)
Single-base substitution was introduced into plasmid pBR322 using Quik Change (registered trademark) Site-Directed Mutagenesis Kit (Stratgene). PCR was performed using 50 ng of pBR322 in 5 μl of 10 × PCR buffer, 5 μl of 2 mM dNTP mixture, 2.5 μl of each 5 pmol / μl primer (SEQ ID NO: 1 and 2), 1 μl of 2.5 U / μl PfuTurbo® DNA polymerase And a total volume of 50 μl were mixed and run using a thermal cycler (DNAengine: BIORAD). The reaction conditions were denaturation at 95 ° C. for 30 seconds, 18 cycles of 95 ° C. for 30 seconds, 55 ° C. for 1 minute, 68 ° C. for 5 minutes 30 seconds, and then placed at 4 ° C. The synthesis of each primer used was outsourced to Operon.

前記PCR終了後、前記キットに添付のメチル化DNA特異的制限酵素10U/μl DpnIを1μl添加し、37℃で1時間反応を行った。得られたDpnI処理済サンプル1μlを用いて、前記キットに添付の大腸菌コンピテントセルをキットに添付の説明書に従って形質転換した。形質転換体を培養した後、QIAprep Spin Miniprep Kit(QIAGEN社製)を用いて、当該キットに添付の説明書に従い、大腸菌からプラスミドを抽出した。   After completion of the PCR, 1 μl of methylated DNA-specific restriction enzyme 10 U / μl DpnI attached to the kit was added, and the reaction was performed at 37 ° C. for 1 hour. Using 1 μl of the obtained DpnI-treated sample, E. coli competent cells attached to the kit were transformed according to the instructions attached to the kit. After culturing the transformant, a plasmid was extracted from Escherichia coli using QIAprep Spin Miniprep Kit (manufactured by QIAGEN) according to the instructions attached to the kit.

抽出したプラスミドの塩基配列を決定し、一塩基置換導入の確認を行なった。塩基配列決定は、DTCS Quick Start Master Mix(BECKMAN COULTER社)を用いて、シーケンサCEQ8000(BECKMAN COULTER社)により、同社の使用マニュアルに従った。   The base sequence of the extracted plasmid was determined, and introduction of a single base substitution was confirmed. The base sequence was determined using the DTCS Quick Start Master Mix (BECKMAN COULTER) and the sequencer CEQ8000 (BECKMAN COULTER) in accordance with the company's instruction manual.

(結果)
塩基配列から、目的とするpBR322の796塩基目(Genbank(ACCESSION N0.: J01749)
登録配列の1番目の塩基を1塩基目とする)のCをGに置換した一塩基置換体、すなわち一塩基置換体が得られた事が確認された。この一塩基置換が導入されたプラスミドをpBR322Mと命名し、以降の実施例でpBR322と共に鋳型用核酸として使用した。
(result)
From the base sequence, the 796th base of the target pBR322 (Genbank (ACCESSION N0 .: J01749)
It was confirmed that a single base substitution product obtained by substituting C with G for the first base of the registered sequence (the first base), that is, a single base substitution product was obtained. The plasmid into which this single base substitution was introduced was named pBR322M, and was used as a template nucleic acid together with pBR322 in the following examples.

<プライマーの調製>
(目的)
選択分子である磁性ビーズを付加した磁性ビーズ担持プライマーと、磁性ビーズを担持しない通常プライマーを調製する。
<Preparation of primer>
(the purpose)
A magnetic bead-carrying primer to which magnetic beads as selective molecules are added and a normal primer that does not carry magnetic beads are prepared.

(材料と方法)
磁性ビーズM-PVA N11(Chemagen社)を活性化するため、以下の操作を行った。まず、100μlの前記ビーズ(3.75μmol NH2/5mg)を1.5mlチューブに移し、マグネットを用いて保存用の懸濁外液を除去した。次に、チューブ内に残ったビーズを100μlのPBS-EDTA(20mM Na-PO4、150mM NaCl、EDTA 1mM pH7.2)溶液で懸濁した後、再度マグネットを用いて当該溶液を除去した。この操作を2回繰り返した後、ビーズをへテロ2架橋試薬である50mM sulfo-LC-SPDP(ピアス社)溶液100μlで懸濁した。続いて、チューブを室温で60分間インキュベートした後、マグネットを用いて当該溶液を除き、200μlのPBS-EDTAに再懸濁した。この操作を5回繰り返し、最後に375μlのPBS-EDTA溶液で懸濁して10nmol/μlのsulfo-LC-SPDP-ビーズ懸濁液とした。
(Materials and methods)
In order to activate magnetic beads M-PVA N11 (Chemagen), the following operation was performed. First, it transferred the beads 100μl a (3.75μmol NH 2 / 5mg) in 1.5ml tubes, to remove suspended extracellular fluid for storage using a magnet. Next, the beads remaining in the tube were suspended in 100 μl of PBS-EDTA (20 mM Na—PO 4, 150 mM NaCl, EDTA 1 mM pH 7.2) solution, and then the solution was removed again using a magnet. After this operation was repeated twice, the beads were suspended in 100 μl of 50 mM sulfo-LC-SPDP (Pierce) solution, which is a hetero-2 crosslinking reagent. Subsequently, the tube was incubated at room temperature for 60 minutes, after which the solution was removed using a magnet and resuspended in 200 μl of PBS-EDTA. This operation was repeated 5 times, and finally suspended in 375 μl of PBS-EDTA solution to obtain 10 nmol / μl of sulfo-LC-SPDP-bead suspension.

鋳型となるpBR322又はpBR322Mの特定の部位にハイブリダイズし、それぞれ配列番号3及び4で示す塩基配列からなるフォワード/リバースプライマーを合成した(それぞれ「PBRF」、「PBRR」と呼ぶ)。このとき、前記各プライマーについて、磁性ビーズ担持プライマー調製用に5'末端にチオール基を導入したプライマーと、通常プライマー調製用に5'末端にチオール基のないプライマーとをそれぞれ合成した。合成はオペロン社に委託した。   Hybridization was carried out at a specific site of pBR322 or pBR322M serving as a template, and forward / reverse primers composed of the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOs: 3 and 4, respectively, were synthesized (referred to as “PBRF” and “PBRR”, respectively). At this time, for each of the above primers, a primer having a thiol group introduced at the 5 ′ end for the preparation of a magnetic bead-carrying primer and a primer having no thiol group at the 5 ′ end were prepared for the preparation of a normal primer. The synthesis was outsourced to Operon.

チオール基導入オリゴヌクレオチドに関しては、磁性ビーズを付加する前に脱保護基処理を行った。脱保護基処理の具体的な方法は、以下の通りである。まず、乾燥状態のチオール基導入オリゴヌクレオチドを500μlの100mM 1,4-ジチオ-DL-トレイトールで溶解して室温に30分間放置し、その後500μlのMQ水を加えた。予めSep Pak Plus C18カラム(Waters 社製)をアセトニトリル10mlで洗浄し、10mlの2M TEAAを流して平衡化しておいた。このカラムに前記チオール基導入オリゴヌクレオチドの全量をアプライした。Pass画分を再度アプライした後、10mlの5%アセトニトリル/0.1M TEAA溶液で洗浄した。続いて、10mlのMQ水で洗浄した。最後に、3mlの30%アセトニトリニルでカラムから溶出した。得られた溶出液を凍結乾燥し、MQ水で再溶解した。得られたチオール基導入オリゴヌクレオチド溶液の濃度を測定し、0.25nmol/μlに調整した。   The thiol group-introduced oligonucleotide was subjected to a deprotection group treatment before adding the magnetic beads. A specific method of deprotecting group treatment is as follows. First, the dried thiol group-introduced oligonucleotide was dissolved in 500 μl of 100 mM 1,4-dithio-DL-threitol and allowed to stand at room temperature for 30 minutes, after which 500 μl of MQ water was added. A Sep Pak Plus C18 column (manufactured by Waters) was previously washed with 10 ml of acetonitrile, and equilibrated by flowing 10 ml of 2M TEAA. The entire amount of the thiol group-introduced oligonucleotide was applied to this column. The Pass fraction was reapplied and then washed with 10 ml of 5% acetonitrile / 0.1M TEAA solution. Subsequently, it was washed with 10 ml of MQ water. Finally, the column was eluted with 3 ml 30% acetonitrinyl. The resulting eluate was lyophilized and redissolved with MQ water. The concentration of the resulting thiol group-introduced oligonucleotide solution was measured and adjusted to 0.25 nmol / μl.

磁性ビーズ担持プライマーの調製は、以下の手順でチオール基導入オリゴヌクレオチドを前記活性化処理した磁性ビーズと反応させた。まず、40μlのチオール基導入オリゴヌクレオチド溶液(0.25nmol/μl)と前記10μlのsulfo-LC-SPDP-ビーズ懸濁液(10nmol/1μl)をチューブ内で混合した後、室温で18時間インキュベートした。次に、マグネットを用いてチューブ内の溶液を除去し、残ったビーズを100μlのPBS-EDTA(組成は上記の通り)溶液で懸濁した。この操作を5回繰り返し、最後に、100μlのPBS-EDTAに再懸濁して、100pmol/mlの磁性ビーズ化プライマーとした。磁性ビーズ化フォワード/リバースプライマーは、それぞれ「Magnet-PBRF」、「Magnet-PBRR」と呼ぶ。   The magnetic bead-carrying primer was prepared by reacting the thiol group-introduced oligonucleotide with the activated magnetic beads according to the following procedure. First, 40 μl of the thiol group-introduced oligonucleotide solution (0.25 nmol / μl) and 10 μl of the sulfo-LC-SPDP-bead suspension (10 nmol / 1 μl) were mixed in a tube and then incubated at room temperature for 18 hours. Next, the solution in the tube was removed using a magnet, and the remaining beads were suspended in 100 μl of PBS-EDTA (composition as described above) solution. This operation was repeated 5 times. Finally, the suspension was resuspended in 100 μl of PBS-EDTA to obtain a 100 pmol / ml magnetic bead primer. The magnetic beaded forward / reverse primers are called “Magnet-PBRF” and “Magnet-PBRR”, respectively.

通常プライマーの調製は、フォワード/リバースプライマーのそれぞれについて、合成後の凍結乾燥オリゴヌクレオチドをMQ水で10pmol/μlになるように調製した。   The normal primers were prepared so that the synthesized lyophilized oligonucleotide was 10 pmol / μl with MQ water for each of the forward / reverse primers.

<ミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片の調製>
(目的)
本発明のミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片の調製方法を用いて、目的とするミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片を調製できることを検証する。
<Preparation of heteroduplex nucleic acid fragment containing mismatched base pairs>
(the purpose)
It is verified that a heteroduplex nucleic acid fragment containing the target mismatch base pair can be prepared using the method for preparing a heteroduplex nucleic acid fragment containing a mismatch base pair of the present invention.

(材料と方法)
1.核酸増幅工程
実施例1で調製したpBR322M及びpBR322を鋳型用核酸として、実施例2で調製した各プライマーを用いて、2本のチューブでPCRを行った。それぞれのチューブにおいて、1μlの鋳型用核酸を5μlの10×PCRバッファ(下記AmpliTaq Gold Polymeraseに添付のもの)、4μlの2.5mM dNTP混合液、3μlの25mM MgCl2、5μlの100pmol/μl磁性ビーズ化プライマー、2.5μlの10pmol/μl通常プライマー、0.25μlの5U/μl DNAポリメラーゼと共に総量50μlとなるように混合した。ここで、第1チューブでは、鋳型用核酸としてpBR322を、また通常プライマー/磁性ビーズ化プライマーの組み合わせとしてPBRF/Magnet-PBRRを使用した。一方、第2チューブでは、鋳型用核酸としてpBR322Mを、また磁性ビーズ化プライマー/通常プライマーの組み合わせとしてMagnet-PBRF/PBRRを使用した。DNAポリメラーゼは、両チューブ共にAmpliTaq Gold Polymerase(Applied Biosystems社)を使用した。反応条件は、95℃で10分間熱処理した後、95℃で30秒間、60℃で30秒間、72℃で2分間を1サイクルとして30サイクル行い、その後、72℃で8分間の処理を介して、4℃に置いた。これらの反応は、DNAengine(BIORAD社)を用いて行った。
(Materials and methods)
1. Nucleic acid amplification step PCR was carried out in two tubes using each primer prepared in Example 2 using pBR322M and pBR322 prepared in Example 1 as template nucleic acids. In each tube, 1 μl of template nucleic acid is converted into 5 μl of 10 × PCR buffer (attached to AmpliTaq Gold Polymerase below), 4 μl of 2.5 mM dNTP mixture, 3 μl of 25 mM MgCl 2 , 5 μl of 100 pmol / μl magnetic beads. A total volume of 50 μl was mixed with the primer, 2.5 μl of 10 pmol / μl normal primer, and 0.25 μl of 5 U / μl DNA polymerase. Here, in the first tube, pBR322 was used as a template nucleic acid, and PBRF / Magnet-PBRR was used as a normal primer / magnetic bead primer combination. On the other hand, in the second tube, pBR322M was used as the template nucleic acid, and Magnet-PBRF / PBRR was used as the magnetic bead primer / normal primer combination. As the DNA polymerase, AmpliTaq Gold Polymerase (Applied Biosystems) was used for both tubes. The reaction conditions are as follows: heat treatment at 95 ° C. for 10 minutes, 30 cycles of 95 ° C. for 30 seconds, 60 ° C. for 30 seconds and 72 ° C. for 2 minutes, followed by treatment at 72 ° C. for 8 minutes. , Placed at 4 ° C. These reactions were performed using DNAengine (BIORAD).

2.一本鎖調製工程〜二本鎖調製工程
前記核酸増幅工程後に、各チューブのサンプルを96℃で5分間インキュベーションし、増幅した二本鎖核酸断片を一本鎖に変性させた(一本鎖調製工程)。その後、直ちにマグネットをチューブ壁に押し当てて、反応溶液中の磁性ビーズを担持する核酸増幅断片若しくはプライマー、又は磁性ビーズのみを壁面に吸着させ、チューブ内の溶液を全て吸引して除去した(選択工程)。続いて、第1及び第2チューブ内に残ったサンプルを混合した(混合工程)。ここで、PCRによる増幅の成否を確認するため、得られた混合物をアガロースゲルで電気泳動した。その結果、目的とするサイズのバンドが確認された(データ示さず)。次に、混合工程で混合した一本鎖増幅核酸断片をアニーリングさせて二本鎖核酸断片を再構成した(二本鎖調製工程)。アニーリングに関しては、混合後のサンプルを96℃で10分間インキュベートした後、0.2℃/分の速度で25℃まで徐々に温度を降下させた。その後、溶液をエタノール沈殿処理し、得られた沈殿物を、20μlのMQ水で溶解した。これを二本鎖核酸断片サンプルとした。
2. Single-stranded preparation step to double-stranded preparation step After the nucleic acid amplification step, the sample in each tube was incubated at 96 ° C. for 5 minutes to denature the amplified double-stranded nucleic acid fragment into a single strand (single-stranded preparation). Process). Then, immediately press the magnet against the tube wall, adsorb the nucleic acid amplification fragment or primer carrying the magnetic beads in the reaction solution, or only the magnetic beads on the wall, and remove all the solution in the tube by aspiration (selection) Process). Subsequently, the samples remaining in the first and second tubes were mixed (mixing step). Here, in order to confirm the success or failure of amplification by PCR, the obtained mixture was electrophoresed on an agarose gel. As a result, a band of the desired size was confirmed (data not shown). Next, the single-stranded amplified nucleic acid fragment mixed in the mixing step was annealed to reconstruct the double-stranded nucleic acid fragment (double-stranded preparation step). For annealing, the mixed sample was incubated at 96 ° C. for 10 minutes, and then the temperature was gradually lowered to 25 ° C. at a rate of 0.2 ° C./min. Thereafter, the solution was subjected to ethanol precipitation, and the resulting precipitate was dissolved in 20 μl of MQ water. This was used as a double-stranded nucleic acid fragment sample.

3.分離工程
二本鎖調製工程後に得られた二本鎖核酸断片からミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片を分離するために、二本鎖核酸断片を固相化検出試薬によるアフィニティークロマトを実施した。検出試薬には、Mismatch-binding Ligand NC-link(MBL)(特許文献1参照)を用いた。本MBLにはGGミスマッチに結合する能力がある。本検出試薬の合成は、特許文献1に記載の方法に従った。MBLの固相化は、以下の手順で行った。まず、固相担体HiTrap NHS-activated HP(GE Healthcare社)で充填したカラムを6mlの冷却した1mM塩酸で洗浄した。次に、直ちに0.5M NaCl/100mM NaHCO3の溶液に溶解した1.78mg/mlのMBLを1.0ml、カラムに注入した。アウトレットネジを閉め、室温で30分間放置した。それから、6mlの0.5M NaCl/100mM NaHCO3でカラム内を洗浄した後、6mlの0.5M NaCl/20mM Na-PO4(pH7.0)で洗浄した。これらの溶液による洗浄を2回繰り返し、さらに6mlの0.5M NaCl/50mM NaOH溶液で洗浄した後、0.5M NaCl/20mM Na-PO4(pH7.0)で洗浄した。これをMBL固相化カラムとした。
3. Separation process In order to separate heteroduplex nucleic acid fragments containing mismatched base pairs from the double-stranded nucleic acid fragments obtained after the double-stranded preparation process, affinity chromatography using a solid-phase detection reagent is performed on the double-stranded nucleic acid fragments. did. As a detection reagent, Mismatch-binding Ligand NC-link (MBL) (see Patent Document 1) was used. This MBL has the ability to bind to GG mismatch. The detection reagent was synthesized according to the method described in Patent Document 1. MBL was immobilized by the following procedure. First, a column packed with a solid support HiTrap NHS-activated HP (GE Healthcare) was washed with 6 ml of cooled 1 mM hydrochloric acid. Next, 1.0 ml of 1.78 mg / ml MBL dissolved in a solution of 0.5 M NaCl / 100 mM NaHCO 3 was immediately injected onto the column. The outlet screw was closed and left at room temperature for 30 minutes. Then, the column was washed with 6 ml of 0.5 M NaCl / 100 mM NaHCO 3 , and then washed with 6 ml of 0.5 M NaCl / 20 mM Na—PO 4 (pH 7.0). Washing with these solutions was repeated twice, followed by washing with 6 ml of 0.5 M NaCl / 50 mM NaOH solution, followed by washing with 0.5 M NaCl / 20 mM Na—PO 4 (pH 7.0). This was used as an MBL solid phase column.

前記二本鎖核酸断片サンプル90μlを2ng/μlのColE1 DNA溶液で100倍〜100000倍に希釈し、これを上記カラムにアプライした。アプライ後、カラムを6mlの0.5M NaCl/20mM Na-PO4(pH7.0)/0.01%NaN3で洗浄し、6mlの0.5M NaCl/50mM NaOHでアルカリ溶出した。この溶出液(6ml)に12μlの酢酸を加えて中和した。カラムの洗浄は、6mlの0.5M NaCl/20mM Na-PO4(pH7.0)/0.01%NaN3で行った。 90 μl of the double-stranded nucleic acid fragment sample was diluted 100 to 100000 times with 2 ng / μl of ColE1 DNA solution and applied to the column. After the application, the column was washed with 6 ml of 0.5 M NaCl / 20 mM Na—PO 4 (pH 7.0) /0.01% NaN 3 and eluted with 6 ml of 0.5 M NaCl / 50 mM NaOH. The eluate (6 ml) was neutralized by adding 12 μl of acetic acid. The column was washed with 6 ml of 0.5 M NaCl / 20 mM Na—PO 4 (pH 7.0) /0.01% NaN 3 .

アプライ前サンプル(希釈液)、及び溶出サンプル(中和済溶出液)をそれぞれリアルタイムPCRによって定量した。測定機器は、PRISM7700(ABI社)を使用した。キットは、SYBR Premix Ex TaqTM(Perfect Real Time)(TAKARA社)を用いた。鋳型サンプルの標準物質にはプラスミドpBR322を、プライマーにはPBRF及びPBRRを用いた。PCRは、pBR322を5μlの10×PCRバッファ、5μlの2mM dNTP混合液、2.5μlの各5pmol/μlプライマー(配列番号3及び4)、1μlの2.5U/μl PfuTurbo(登録商標)DNAポリメラーゼを50μlにメスアップして混合した。サーマルサイクラー(DNAengine:BIORAD社)を用いた。反応条件は、50℃で2分間(Ramp time:自動)、95℃で10分間(Ramp time: 自動)処理した後、95℃で5秒間(Ramp time: 自動)、60℃で30秒間(Ramp time: 自動)を1サイクルとして40サイクル行い、その後、95℃で15秒間(Ramp time: 自動)、60℃で20秒間(Ramp time: 自動)、95℃で15秒間(Ramp time:20秒間)を介した後、最後に20℃で1分間(Ramp time:自動)処理した。 The pre-application sample (diluted solution) and the eluted sample (neutralized eluate) were each quantified by real-time PCR. PRISM7700 (ABI) was used as a measuring instrument. As a kit, SYBR Premix Ex Taq (Perfect Real Time) (TAKARA) was used. Plasmid pBR322 was used as a standard for the template sample, and PBRF and PBRR were used as primers. For PCR, 5 μl of 10 × PCR buffer of pBR322, 5 μl of 2 mM dNTP mixture, 2.5 μl of each 5 pmol / μl primer (SEQ ID NOs: 3 and 4), 1 μl of 2.5 U / μl PfuTurbo® DNA polymerase 50 μl Was mixed up. A thermal cycler (DNAengine: BIORAD) was used. The reaction conditions were 50 ° C for 2 minutes (Ramp time: automatic), 95 ° C for 10 minutes (Ramp time: automatic), 95 ° C for 5 seconds (Ramp time: automatic), and 60 ° C for 30 seconds (Ramp time: automatic). (time: automatic) 40 cycles of 1 cycle, then 95 ° C for 15 seconds (Ramp time: automatic), 60 ° C for 20 seconds (Ramp time: automatic), 95 ° C for 15 seconds (Ramp time: 20 seconds) After that, it was finally treated at 20 ° C. for 1 minute (Ramp time: automatic).

4.従来方法による比較対照実験
実施例1に記載のpBR322、pBR322Mをそれぞれ鋳型として、前記PBRF及びPBRRをプライマーに用いてPCRを行った。反応条件等は、実施例3に記載の方法に準じた。それぞれの鋳型から得られた増幅産物を定量し、等量を混合して98℃で変性した後、徐々に冷却して二本鎖を再構成させた。これを「3.分離工程」と同様に、ColE1DNA溶液で希釈し、前記MBL固相化カラムにアプライした。カラムを洗浄後、アルカリ溶出した。その後、アプライ前サンプルと溶出サンプルをそれぞれリアルタイムPCRで定量した。
4). Comparative control experiment by the conventional method PCR was performed using pBR322 and pBR322M described in Example 1 as templates, and PBRF and PBRR as primers. The reaction conditions and the like were in accordance with the method described in Example 3. Amplification products obtained from each template were quantified, equal amounts were mixed and denatured at 98 ° C., and then slowly cooled to reconstitute the duplex. In the same manner as in “3. Separation step”, this was diluted with a ColE1 DNA solution and applied to the MBL-immobilized column. The column was washed and then eluted with alkali. Thereafter, the pre-application sample and the eluted sample were each quantified by real-time PCR.

(結果)
本発明のミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片の調製方法による結果を図3に、また従来方法による結果を図4に示す。
(result)
FIG. 3 shows the results of the method for preparing heteroduplex nucleic acid fragments containing mismatched base pairs of the present invention, and FIG. 4 shows the results of the conventional method.

図3では、どの希釈倍率においてもアプライ前サンプルと溶出サンプルで、ほぼ等量が回収されていることがわかる。一方、図4では、各希釈倍率においてアプライ前サンプルの約20%が溶出サンプルとして回収された。   In FIG. 3, it can be seen that almost equal amounts of the pre-application sample and the eluted sample are recovered at any dilution ratio. On the other hand, in FIG. 4, about 20% of the sample before application was recovered as an elution sample at each dilution rate.

ここで、野生型のDNA断片と一の一塩基置換を有するそのDNA断片とを等量混合し、熱変性後にアニーリングさせると、通常、確率的にはヘテロ二本鎖核酸断片である変異型センス鎖と野生型アンチセンス鎖及び野生型センス鎖と変異型アンチセンス鎖、並びにホモ二本鎖核酸断片である変異型センス鎖と変異型アンチセンス鎖及び野生型センス鎖と野生型アンチセンス鎖の4種類が均等に得られることになる。前述のようにMBLは、GGミスマッチ塩基対には結合するがCCミスマッチ塩基対には結合しない。それ故、従来方法では、理論的には全体の1/4、すなわち25%がMBLと結合することになる(ミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片自体は全体の1/2である)。実際、図4の結果は、この理論値に近い値(約20%)を示した。   Here, when an equal amount of a wild-type DNA fragment and the DNA fragment having a single base substitution are mixed and annealed after heat denaturation, the mutant sense, which is usually a heteroduplex nucleic acid fragment, is probabilistic. Of wild-type and wild-type antisense strands, wild-type sense strands and mutant-type antisense strands, and homo- and double-stranded nucleic acid fragments of mutant sense strands and mutant-type antisense strands and wild-type sense strands and wild-type antisense strands Four types will be obtained equally. As described above, MBL binds to GG mismatch base pairs but does not bind to CC mismatch base pairs. Therefore, in the conventional method, theoretically, 1/4 of the whole, that is, 25% binds to MBL (the hetero-duplex nucleic acid fragment containing mismatched base pairs itself is 1/2 of the whole). . In fact, the result of FIG. 4 showed a value close to this theoretical value (about 20%).

これに対して、本発明のミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片の調製方法では、MBLによる分離工程に先立つ選択工程おいて前記4種類の二本鎖核酸断片からヘテロ二本鎖核酸断片の一方、つまり、変異型センス鎖と野生型アンチセンス鎖、又は野生型センス鎖と変異型アンチセンス鎖のいずれかを構成するセンス/アンチセンス鎖が特異的に選択される。本実施例のように鋳型が2種類のみである場合、選択工程を経た二本鎖調製工程後の時点でアプライ前サンプル中に含まれる核酸断片は、理論的には100%がMBLと結合するミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片であることとなる。実際、図3は、この理論値にほぼ合致した結果を示した。   In contrast, in the method for preparing a heteroduplex nucleic acid fragment containing a mismatched base pair according to the present invention, the heteroduplex nucleic acid fragment is selected from the four types of double strand nucleic acid fragments in the selection step prior to the separation step by MBL. In other words, the sense / antisense strand constituting either the mutant sense strand and the wild type antisense strand or the wild type sense strand and the mutant antisense strand is specifically selected. When only two types of templates are used as in this example, 100% of the nucleic acid fragments contained in the pre-application sample theoretically bind to MBL at the time after the double-stranded preparation step that has passed through the selection step. This is a heteroduplex nucleic acid fragment containing mismatched base pairs. In fact, FIG. 3 showed a result that almost matched this theoretical value.

以上のように、本発明によれば、目的のミスマッチを含むヘテロ二本鎖核酸断片を100%若しくはほぼ100%という究極的効率で調製できることが立証された。   As described above, according to the present invention, it was proved that a heteroduplex nucleic acid fragment containing a target mismatch can be prepared with an ultimate efficiency of 100% or almost 100%.

<一塩基多型スクリーニングモデルとしての検証>
(目的)
一塩基多型スクリーニングモデルを作製して、本発明の一塩基多型のスクリーニングにおける有用性を検証する。
<Verification as a single nucleotide polymorphism screening model>
(the purpose)
A single nucleotide polymorphism screening model is created to verify the usefulness of the present invention in single nucleotide polymorphism screening.

(材料と方法)
1.ライブラリーモデルの作製
実施例1で作製した変異導入プラスミドpBR322M、及び野生型プラスミドpBR322を用いて、2種類のDNAライブラリーを作製した。
(Materials and methods)
1. Preparation of Library Model Two types of DNA libraries were prepared using the mutation-introduced plasmid pBR322M prepared in Example 1 and the wild-type plasmid pBR322.

まず、前記2つのプラスミドをそれぞれ別個に同一の2種類の4塩基認識制限酵素で消化した。制限酵素には、Sau3AI(TAKARA社)、NlaIII(New England Bio Labs.社)を使用した。チューブ1には666ng/μlのpBR322Mを15.0μl、10U/μlのSau3AIを10μl、購入時にSau3AIに添付されていた10×Hバッファを10μl加え、MQ水で100μlにメスアップした。また、チューブ2には612ng/μlのpBR322Mを16.4μl、10U/μlのSau3AIを10μl、購入時にSau3AIに添付された10×Hバッファを10μl加え、MQ水で100μlにメスアップした。両チューブを37℃で2時間インキュベートして酵素反応を行った。その後、サンプルをエタノール沈殿によって精製した。具体的には、溶液に10μlの3M 酢酸ナトリウムと275μlのエタノールを添加し、-80℃で30分間静置した後、15000rpmで5分間、10℃にて遠心分離を行った。遠心後、上清を除去し、500μlの70%エタノールで沈殿物を洗浄した後、沈殿物を吸引乾燥した。続いて、第2の制限酵素であるNlaIIIによる消化を行った。まず、それぞれのチューブの前記乾燥沈殿物(Sau3AI消化産物)全量に、10U/μlのNlaIIIを10μl、購入時にNlaIIIに添付されていた10×NEB4バッファを10μl加え、MQ水で100μlにメスアップした。両チューブを37℃で2時間インキュベートして酵素反応を行った。その後、サンプルを上記と同様に方法でエタノール沈殿によって精製した。   First, the two plasmids were separately digested with the same two types of 4-base recognition restriction enzymes. Sau3AI (TAKARA) and NlaIII (New England Bio Labs.) Were used as restriction enzymes. To tube 1, 15.0 μl of 666 ng / μl pBR322M, 10 μl of 10 U / μl Sau3AI, 10 μl of 10 × H buffer attached to Sau3AI at the time of purchase were added, and the volume was made up to 100 μl with MQ water. Further, 6.4 ng / μl of pBR322M, 16.4 μl, 10 μl of 10 U / μl Sau3AI, 10 μl of 10 × H buffer attached to Sau3AI at the time of purchase were added to tube 2, and the volume was increased to 100 μl with MQ water. Both tubes were incubated at 37 ° C. for 2 hours to carry out the enzyme reaction. The sample was then purified by ethanol precipitation. Specifically, 10 μl of 3M sodium acetate and 275 μl of ethanol were added to the solution, allowed to stand at −80 ° C. for 30 minutes, and then centrifuged at 15000 rpm for 5 minutes at 10 ° C. After centrifugation, the supernatant was removed, and the precipitate was washed with 500 μl of 70% ethanol, and then the precipitate was dried by suction. Subsequently, digestion with NlaIII, which is the second restriction enzyme, was performed. First, 10 μl of 10 U / μl NlaIII and 10 μl of 10 × NEB4 buffer attached to NlaIII at the time of purchase were added to the total amount of the dried precipitate (Sau3AI digested product) in each tube, and the volume was increased to 100 μl with MQ water. . Both tubes were incubated at 37 ° C. for 2 hours to carry out the enzyme reaction. The sample was then purified by ethanol precipitation in the same manner as above.

次に、上記消化断片を挿入するためにライブラリー用プラスミドベクターを調製した。
ライブラリー用プラスミドベクターとしては、pUC19を使用した。制限酵素には、BamHI、SphI(いずれもTAKARA社)を使用した。チューブに154ng/μlのpUC19を32.5μl、10U/μlのBamHIを5μl、10U/μlのSphIを5μl、購入時にいずれかの酵素に添付されていた10×Hバッファを10μl加え、MQ水で100μlにメスアップした。チューブを37℃で2時間インキュベートして酵素反応を行った。
Next, a library plasmid vector was prepared in order to insert the digested fragment.
PUC19 was used as a plasmid vector for the library. BamHI and SphI (both from TAKARA) were used as restriction enzymes. Add 32.5 μl of 154 ng / μl pUC19, 5 μl of 10 U / μl BamHI, 5 μl of 10 U / μl SphI to the tube, add 10 μl of 10 × H buffer attached to either enzyme at the time of purchase, and 100 μl with MQ water I made a female up. The tube was incubated at 37 ° C. for 2 hours to carry out the enzyme reaction.

得られたBamHI/SphI消化済みpUC19(ライブラリー用プラスミドベクター)と前記Sau3AI/NlaIII消化済みpBR322M及びpBR322断片(挿入断片)をそれぞれMQ水に溶解した後、DNA濃度を測定して、ライゲーションに用いた。ライゲーション反応にはLigation Kit Ver2.0(TAKARA社)を使用した。反応は、113.5ng/μlのBamHI/SphI消化済みpUC19を1μl、415ng/μlのSau3AI/NlaIII消化済みpBR322M(又は)断片を0.5μl、及びLigation Kit soln Iを1.5μl添加混合して16℃、30minインキュベートして行った。インキュベーション後、ライゲーションサンプルを直接大腸菌の形質転換に用いた。まず、0.5mlのライゲーションサンプルをマイクロチューブに3μl分注し、大腸菌Competent High E.coli DH5(TOYOBO社製)を30μl添加した。次に、氷上で30分間インキュベートした後、42℃で40秒間ヒートショックを行った。これに300μlのSOC Mediumを添加して、37℃で1時間インキュベートした後、全量を100μg/mlのアンピシリンを添加したCircle Grow培養液(BIO101社)10mlに接種し、37℃で16時間培養した。その後、9mlの培養液からQIAprep Spin Miniprep Kit(QIAGEN社)を用いて培養液からプラスミドDNAを抽出した。抽出方法は、添付の使用説明書に従った。pBR322M及びpBR322断片のそれぞれの挿入断片について得られたプラスミド溶液をpBR322Mライブラリー及びpBR322ライブラリーとした。   The obtained BamHI / SphI digested pUC19 (library plasmid vector) and the Sau3AI / NlaIII digested pBR322M and pBR322 fragments (insert fragment) were each dissolved in MQ water, and then the DNA concentration was measured and used for ligation. It was. Ligation Kit Ver2.0 (TAKARA) was used for the ligation reaction. The reaction was performed by adding 1 μl of 113.5 ng / μl BamHI / SphI digested pUC19, 415 ng / μl of Sau3AI / NlaIII digested pBR322M (or) fragment 0.5 μl, and Ligation Kit soln I 1.5 μl and mixing at 16 ° C. Incubated for 30 min. After incubation, the ligation sample was used directly for transformation of E. coli. First, 3 μl of 0.5 ml ligation sample was dispensed into a microtube, and 30 μl of Escherichia coli Competent High E. coli DH5 (manufactured by TOYOBO) was added. Next, after incubation on ice for 30 minutes, a heat shock was performed at 42 ° C. for 40 seconds. 300 μl of SOC Medium was added thereto and incubated at 37 ° C. for 1 hour, then the entire amount was inoculated into 10 ml of Circle Grow culture solution (BIO101) supplemented with 100 μg / ml ampicillin and cultured at 37 ° C. for 16 hours. . Thereafter, plasmid DNA was extracted from the culture broth using 9 ml of the culture broth using QIAprep Spin Miniprep Kit (QIAGEN). The extraction method followed the attached instruction manual. The plasmid solutions obtained for the respective inserts of pBR322M and pBR322 fragments were designated as pBR322M library and pBR322 library.

作製した両ライブラリーが目的どおりに作製できたか否かを確認するために以下の試験を行った。すなわち、上記ライブラリーのプラスミドを鋳型に、ベクター上で挿入領域を挟む位置にある塩基配列にハイブリダイズするプライマー対を用いてPCRを行った。プライマーは、配列番号5、6(それぞれPUCMCSF、PUCMCSRとする:pUC19のマルチクローニング部位におけるフォワード/リバース配列に相当)に記載のDNAを、またDNAポリメラーゼは、AmpliTaq Gold Polymerase(Applied Biosystems社)を使用した。またpBR322Mにおいて実施例1で変異導入した領域が、作製したライブラリー中に含まれていることを確認するために、PBRF及びPBRRプライマー対も使用した。各プライマー対は、フォワード/リバースプライマーが5pmol/μlになるように混合したものを使用した。前記いずれのPCR反応も、1μlのライブラリー、5μlの10×PCRバッファ(AmpliTaq Gold Polymeraseに添付のもの)、3μlの25mM MgCl2、4μlの2.5mM dNTP混合液、5μlの5pmol/μlプライマー対、0.25μlの5U/μl AmpliTaq Gold DNAポリメラーゼを50μlにメスアップして混合した。反応条件は、95℃で10分間熱処理した後、95℃で30秒間、60℃で30秒間、72℃で2分間を1サイクルとして30サイクル行い、その後、72℃で8分間の処理を介して、4℃に置いた。これらの反応は、DNAengine(BIORAD社)を用いて行った。 In order to confirm whether or not both of the prepared libraries could be prepared as intended, the following test was performed. That is, PCR was performed using a plasmid pair of the above library as a template and a primer pair that hybridizes to a base sequence located at a position sandwiching the insertion region on the vector. The primers are DNAs described in SEQ ID NOs: 5 and 6 (respectively PUCMCSF and PUCMCSR: corresponding to the forward / reverse sequence in the multicloning site of pUC19), and AmpliTaq Gold Polymerase (Applied Biosystems) is used as the DNA polymerase. did. In order to confirm that the region mutated in Example 1 in pBR322M was included in the prepared library, a PBRF and PBRR primer pair was also used. Each primer pair was mixed so that the forward / reverse primer was 5 pmol / μl. All of the PCR reactions were performed using 1 μl library, 5 μl 10 × PCR buffer (attached to AmpliTaq Gold Polymerase), 3 μl 25 mM MgCl 2 , 4 μl 2.5 mM dNTP mixture, 5 μl 5 pmol / μl primer pair, 0.25 μl of 5U / μl AmpliTaq Gold DNA polymerase was diluted to 50 μl and mixed. The reaction conditions are as follows: heat treatment at 95 ° C. for 10 minutes, 30 cycles of 95 ° C. for 30 seconds, 60 ° C. for 30 seconds and 72 ° C. for 2 minutes, followed by treatment at 72 ° C. for 8 minutes. , Placed at 4 ° C. These reactions were performed using DNAengine (BIORAD).

得られた各PCR産物をアガロースゲル電気泳動で解析した。その結果、配列番号5、6により挿入断片はスメアな状態となり(図示せず)、目的通りのポリクローナルなライブラリーが作製されたことが確認された。また、PBRF及びPBRRプライマー対の使用による変異導入した領域に対する電気泳動結果も当該領域に相当するバンドが確認された(図示せず)。   Each obtained PCR product was analyzed by agarose gel electrophoresis. As a result, it was confirmed that the inserted fragment was smeared by SEQ ID NOs: 5 and 6 (not shown), and the desired polyclonal library was prepared. In addition, a band corresponding to the region was also confirmed in the electrophoresis result for the region into which mutation was introduced by using the PBRF and PBRR primer pair (not shown).

2.ミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片のスクリーニングモデル実験
本発明は未知の一塩基多型をスクリーニングすることを目的として利用されることを想定している。そのために、より実際に使用される状態に近いモデルとして以下の試験を行った。すなわち、数千塩基対のうち1箇所のみが一塩基置換したライブラリー(pBR322Mライブラリー)から、当該置換を有する断片のみを本発明に従って選択的にスクリーニングした。
2. Screening model experiment of heteroduplex nucleic acid fragment containing mismatched base pair The present invention is supposed to be used for the purpose of screening unknown single nucleotide polymorphisms. Therefore, the following test was performed as a model closer to a state in which it is actually used. That is, only a fragment having the substitution was selectively screened according to the present invention from a library (pBR322M library) in which only one place in several thousand base pairs was substituted by one base.

まず、配列番号5、及び6で表されるPUCMCSF及びPUCMCSRの両プライマーに磁性ビースを担持させた。磁性ビーズ化は、実施例2に記載の方法に従った。完成した磁性化プライマーをそれぞれ、Magnet-PUCMCSF及びMagnet-PUCMCSRとした。当該磁性化プライマーが磁性ビーズを担持していることを確認する目的で、PCR反応を行った。鋳型用核酸には、作成したライブラリーから調製したプラスミド混合物を使用した。DNAポリメラーゼは、AmpliTaq Gold Polymerase(Applied Biosystems社)を使用した。また、プライマー対は、Magnet-PUCMCSF/PUCMCSR、及びPUCMCSF/Magnet-PUCMCSR2対を用いて、それぞれ別個のチューブ(チューブA、B)で反応を行った。それぞれのチューブにおいて、1μlの鋳型用核酸を5μlの10×PCRバッファ(AmpliTaq Gold Polymeraseに添付のもの)、4μlの2.5mM dNTP混合液、3μlの25mM MgCl2、5μlの100pmol/μl磁性ビーズ化プライマー、2.5μlの10pmol/μl通常プライマー、0.25μlの5U/μl AmpliTaq Gold DNAポリメラーゼと共に総量50μlとなるように混合した。反応条件は、95℃で10分間熱処理した後、95℃で30秒間、60℃で30秒間、72℃で2分間を1サイクルとして30サイクル行い、その後、72℃で8分間の処理を介して、4℃に置いた。これらの反応は、DNAengine(BIORAD社)を用いて行った。核酸増幅反応後、各チューブで得られた2本鎖DNA断片を96℃で5分間インキュベーションして1本鎖にした。チューブ蓋を開け、即座にマグネットをチューブ壁面に押し当ててビーズを吸着させた後、液相を全て吸引除去した。続いて、チューブA及びBから得た1本鎖DNA溶液を混合した。混合物を電気泳動したところ目的のサイズのPCR産物が検出され(図示せず)、プライマーの磁性化が正常に行われていることが確認された。 First, magnetic beads were carried on both the PUCMCSF and PUCMCSR primers represented by SEQ ID NOs: 5 and 6. Magnetic beading followed the method described in Example 2. The completed magnetized primers were named Magnet-PUCMCSF and Magnet-PUCMCSR, respectively. A PCR reaction was performed for the purpose of confirming that the magnetized primer supported magnetic beads. As the template nucleic acid, a plasmid mixture prepared from the prepared library was used. AmpliTaq Gold Polymerase (Applied Biosystems) was used as the DNA polymerase. In addition, the primer pairs were Magnet-PUCMCSF / PUCMCSR and PUCMCSF / Magnet-PUCMCSR2 pairs, and the reaction was performed in separate tubes (tubes A and B). In each tube, 1 μl of template nucleic acid 5 μl 10 × PCR buffer (provided with AmpliTaq Gold Polymerase), 4 μl 2.5 mM dNTP mixture, 3 μl 25 mM MgCl 2 , 5 μl 100 pmol / μl magnetic bead primer Then, 2.5 μl of 10 pmol / μl normal primer and 0.25 μl of 5 U / μl AmpliTaq Gold DNA polymerase were mixed to a total volume of 50 μl. The reaction conditions are as follows: heat treatment at 95 ° C. for 10 minutes, 30 cycles of 95 ° C. for 30 seconds, 60 ° C. for 30 seconds and 72 ° C. for 2 minutes, followed by treatment at 72 ° C. for 8 minutes. , Placed at 4 ° C. These reactions were performed using DNAengine (BIORAD). After the nucleic acid amplification reaction, the double-stranded DNA fragment obtained in each tube was incubated at 96 ° C. for 5 minutes to make a single strand. The tube lid was opened and the magnet was immediately pressed against the wall of the tube to adsorb the beads, and then all the liquid phase was removed by suction. Subsequently, the single-stranded DNA solution obtained from tubes A and B was mixed. When the mixture was electrophoresed, a PCR product having a target size was detected (not shown), and it was confirmed that the primer was magnetized normally.

次に、これらの磁性化プライマーを用いて、前記作製した2つのライブラリー(pBR322Mライブラリー及びpBR322ライブラリー)のそれぞれを鋳型用核酸としてPCRによる核酸増幅反応を行った。PCR反応は、前記磁性化ビーズの確認で使用した反応条件に従った。プライマー対については、pBR322Mライブラリーを鋳型とするチューブ(チューブI)にはMagnet-PUCMCSF/PUCMCSRを、pBR322ライブラリーを鋳型とするチューブ(チューブII)にはPUCMCSF/Magnet-PUCMCSRを使用した。PCRによる核酸増幅反応後、各チューブで得られた2本鎖DNA断片をそれぞれ100℃で3分間インキュベーションして1本鎖にした。チューブ蓋を開け、即座にマグネットをチューブ壁面に押し当ててビーズを吸着させた後、液相を全て吸引除去した。続いて、チューブI及びIIから得た1本鎖DNA溶液をそれぞれ50μl混合した。この時点において、混合サンプル中には2つのライブラリーに由来する多種類の核酸増幅産物が混在している。それらがお互いに相補する鎖と正確に2本鎖を形成するように、アニーリングは長時間かけて実施した。すなわち、サーマルサイクラー(DNAengine:BIORAD社)を用いて、混合物を96℃で10分間変性し、96〜67℃まで0.1℃/秒で冷却後、67℃で18時間保持した。その後、67〜25℃まで0.1℃/秒で冷却し、25℃下に置くことで完全なアニーリングを行った。なお、スクリーニングモデルである本実施例の場合、目的とするミスマッチ塩基対を含む核酸増幅断片の長さは240bpとなることがわかっている。   Next, using these magnetized primers, a nucleic acid amplification reaction by PCR was performed using each of the prepared two libraries (pBR322M library and pBR322 library) as a template nucleic acid. The PCR reaction followed the reaction conditions used in the confirmation of the magnetized beads. For the primer pair, Magnet-PUCMCSF / PUCMCSR was used for the tube (tube I) using the pBR322M library as a template, and PUCMCSF / Magnet-PUCMCSR was used for the tube (tube II) using the pBR322 library as a template. After the nucleic acid amplification reaction by PCR, the double-stranded DNA fragments obtained in each tube were each incubated at 100 ° C. for 3 minutes to be single-stranded. The tube lid was opened and the magnet was immediately pressed against the wall of the tube to adsorb the beads, and then all the liquid phase was removed by suction. Subsequently, 50 μl of each single-stranded DNA solution obtained from tubes I and II was mixed. At this time, many kinds of nucleic acid amplification products derived from the two libraries are mixed in the mixed sample. Annealing was carried out over a long period of time so that they formed exactly two strands with the complementary strands. That is, the mixture was denatured at 96 ° C. for 10 minutes using a thermal cycler (DNAengine: BIORAD), cooled to 96-67 ° C. at 0.1 ° C./second, and then kept at 67 ° C. for 18 hours. Thereafter, it was cooled to 67-25 ° C. at 0.1 ° C./second and completely annealed by placing it at 25 ° C. In the case of the present example which is a screening model, it is known that the length of the nucleic acid amplification fragment containing the target mismatch base pair is 240 bp.

続いて、アニーリングしたサンプルから実施形態3に記載のMBLを用いたアフィニティークロマトによってミスマッチ塩基対を含む二本鎖核酸断片を分離した。具体的には、カラムを6mlの0.5M NaCl/20mM Na-PO4(pH7.0)/0.01%NaN3で予め洗浄した後、100μlのアニーリングサンプルを前記カラムにアプライした。6mlの0.5M NaCl/20mM Na-PO4(pH7.0)/0.01%NaN3で洗浄した後、6mlの0.5M NaCl/50mM NaOHでアルカリ溶出した。溶出液は、12μlの酢酸で中和した。溶出液中の目的のミスマッチ塩基対を含む二本鎖核酸断片は、その量が少ないことが予想されるため、PCRによって増幅した。これは、得られた二本鎖核酸断片の有無を電気泳動によって確認するための操作である。プライマー対には、磁性ビーズ化していないプライマー(すなわち、PUCMCSF/PUCMCSR)を用いた。PCRの反応条件は、実施例4に準じて行った。得られた増幅産物をアガロースゲル電気泳動により分析した。 Subsequently, double-stranded nucleic acid fragments containing mismatched base pairs were separated from the annealed samples by affinity chromatography using MBL described in Embodiment 3. Specifically, after pre-washing the column with 6 ml of 0.5 M NaCl / 20 mM Na—PO 4 (pH 7.0) /0.01% NaN 3 , 100 μl of the annealing sample was applied to the column. After washing with 6 ml of 0.5 M NaCl / 20 mM Na—PO 4 (pH 7.0) /0.01% NaN 3 , alkali elution was performed with 6 ml of 0.5 M NaCl / 50 mM NaOH. The eluate was neutralized with 12 μl acetic acid. Since the double-stranded nucleic acid fragment containing the desired mismatched base pair in the eluate is expected to be small, it was amplified by PCR. This is an operation for confirming the presence or absence of the obtained double-stranded nucleic acid fragment by electrophoresis. As the primer pair, a primer that was not made into magnetic beads (that is, PUCMCSF / PUCMCSR) was used. PCR reaction conditions were the same as in Example 4. The obtained amplification product was analyzed by agarose gel electrophoresis.

(結果)
結果を図5に示す。この図に示すように得られた増幅産物は、予想される目的のミスマッチ塩基対を含む核酸断片のサイズ240bpに合致していた。以上より、本発明を用いればライブラリーから一塩基置換を有する断片のみを選択的にスクリーニングできることが実証された。
(result)
The results are shown in FIG. As shown in the figure, the obtained amplification product matched the expected size of 240 bp of the nucleic acid fragment containing the desired mismatched base pair. From the above, it was demonstrated that only fragments having a single base substitution can be selectively screened from the library using the present invention.

本発明の実施形態1の概念図Conceptual diagram of Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施形態2の概念図Conceptual diagram of Embodiment 2 of the present invention 本発明のミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片の調製方法による結果Results from the method for preparing heteroduplex nucleic acid fragments containing mismatched base pairs of the present invention 従来方法によるミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片の調製方法による結果Results of preparation of heteroduplex nucleic acid fragments containing mismatched base pairs by conventional methods 本発明を用いた一塩基多型スクリーニングモデルにおける結果Results in a single nucleotide polymorphism screening model using the present invention

符号の説明Explanation of symbols

1:鋳型用核酸
2:選択分子(磁性ビーズ)
31:フォワードプライマー1
32:フォワードプライマー2
41:リバースプライマー1
42:リバースプライマー2
5:二本鎖増幅核酸断片
6:一本鎖増幅核酸断片
7:マグネット
8:へテロ二本鎖核酸断片
9:検出試薬
1: Nucleic acid for template 2: Selection molecule (magnetic bead)
31: Forward primer 1
32: Forward primer 2
41: Reverse primer 1
42: Reverse primer 2
5: Double-stranded amplified nucleic acid fragment 6: Single-stranded amplified nucleic acid fragment
7: Magnet 8: Hetero double-stranded nucleic acid fragment 9: Detection reagent

Claims (10)

ミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片の調製方法であって、
(1)2つの反応系のそれぞれにおいて鋳型用核酸及び該鋳型用核酸にハイブリダイズするプライマー対を用いて核酸増幅反応を行う核酸増幅工程であって、
各反応系の鋳型用核酸が互いに対応する領域の塩基配列を含む同一起源の2つの異なる核酸分子に由来し、かつ
一方の反応系ではフォワード/リバースプライマーのいずれかが選択分子を担持しており、他方の反応系ではそれとは逆方向のプライマーが選択分子を担持している前記核酸増幅工程、
(2)前記各反応系内で増幅した核酸断片を一本鎖に変性させる一本鎖調製工程、
(3)前記選択分子の有する特性を利用して該選択分子を担持する一本鎖増幅核酸断片を選択する選択工程、
(4)前記各反応系で得られた一本鎖増幅核酸断片を混合する混合工程、
(5)前記異なる起源に由来する一本鎖増幅核酸断片をアニーリングさせて二本鎖核酸断片を形成させる二本鎖調製工程、及び
(6)ミスマッチ塩基対と特異的に関連する検出試薬を用いて該検出試薬と関連したヘテロ二本鎖核酸断片を分離する分離工程
を含む前記調製方法。
A method for preparing a heteroduplex nucleic acid fragment containing mismatched base pairs, comprising:
(1) a nucleic acid amplification step of performing a nucleic acid amplification reaction using a template nucleic acid and a primer pair that hybridizes to the template nucleic acid in each of the two reaction systems,
The template nucleic acid for each reaction system is derived from two different nucleic acid molecules of the same origin containing the base sequences of the corresponding regions, and in either reaction system, either the forward / reverse primer carries the selection molecule. In the other reaction system, the nucleic acid amplification step in which the primer in the opposite direction carries the selected molecule,
(2) a single-strand preparation step of denaturing the nucleic acid fragment amplified in each reaction system into a single strand;
(3) a selection step of selecting a single-stranded amplified nucleic acid fragment carrying the selection molecule using the characteristics of the selection molecule;
(4) A mixing step of mixing the single-stranded amplified nucleic acid fragments obtained in the respective reaction systems,
(5) a double-stranded preparation step in which single-stranded amplified nucleic acid fragments derived from the different sources are annealed to form a double-stranded nucleic acid fragment, and (6) a detection reagent specifically associated with the mismatched base pair is used. The preparation method comprising a separation step of separating a hetero double-stranded nucleic acid fragment associated with the detection reagent.
ミスマッチ塩基対を含むヘテロ二本鎖核酸断片の調製方法であって、
(1)異なる起源に由来し、かつ対応する領域の塩基配列を含む2つの鋳型用核酸、並びに該鋳型用核酸のそれぞれにハイブリダイズし、かつ一方のプライマー対ではフォワード/リバースプライマーのいずれかが選択分子を担持しており、他方のプライマー対ではそれとは逆方向のプライマーが選択分子を担持している2対のプライマーを用いて核酸増幅反応を行う核酸増幅工程、
(2)増幅した核酸断片を一本鎖に変性させる一本鎖調製工程、
(3)前記選択分子の有する特性を利用して該選択分子を担持する一本鎖増幅核酸断片を選択する選択工程、
(4)前記異なる起源に由来する一本鎖増幅核酸断片をアニーリングさせて二本鎖核酸断片を形成させる二本鎖調製工程、及び
(5)ミスマッチ塩基対と特異的に関連する検出試薬を用いて該検出試薬と関連したヘテロ二本鎖核酸断片を分離する分離工程
を含む前記調製方法。
A method for preparing a heteroduplex nucleic acid fragment containing mismatched base pairs, comprising:
(1) Two template nucleic acids derived from different sources and containing the base sequence of the corresponding region, and hybridizing to each of the template nucleic acids, and in either primer pair, one of the forward / reverse primers A nucleic acid amplification step in which a nucleic acid amplification reaction is carried out using two pairs of primers that carry a selection molecule, and in the other primer pair, a primer in the opposite direction carries a selection molecule;
(2) a single strand preparation step for denaturing the amplified nucleic acid fragment into a single strand;
(3) a selection step of selecting a single-stranded amplified nucleic acid fragment carrying the selection molecule using the characteristics of the selection molecule;
(4) a double-stranded preparation step in which single-stranded amplified nucleic acid fragments derived from the different sources are annealed to form a double-stranded nucleic acid fragment, and (5) a detection reagent specifically associated with the mismatched base pair is used. The preparation method comprising a separation step of separating a hetero double-stranded nucleic acid fragment associated with the detection reagent.
選択分子が磁性ビーズである、請求項1又は2に記載の調製方法。   The preparation method according to claim 1 or 2, wherein the selected molecule is a magnetic bead. 検出試薬と関連したヘテロ二本鎖核酸断片をアフィニティー分離法によって分離する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の調製方法。   The preparation method according to any one of claims 1 to 3, wherein a hetero double-stranded nucleic acid fragment associated with a detection reagent is separated by an affinity separation method. 検出試薬がミスマッチ結合リガンドNC-link(MBL)又はミスマッチ修復酵素である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の調製方法。   The preparation method according to any one of claims 1 to 4, wherein the detection reagent is a mismatch-binding ligand NC-link (MBL) or a mismatch repair enzyme. 前記起源が同種のゲノムである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の調製方法。   The preparation method according to any one of claims 1 to 5, wherein the origin is a homogenous genome. 前記起源が同種の遺伝子である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の調製方法。   The preparation method according to any one of claims 1 to 5, wherein the origin is the same gene. 請求項1〜7の調製方法によって得られたヘテロ二本鎖核酸断片の各鎖の塩基配列決定を行ない、該核酸断片間に存在する一塩基置換を同定する一塩基置換検出方法。   A single-base substitution detection method for determining the base sequence of each strand of a hetero double-stranded nucleic acid fragment obtained by the preparation method according to claim 1 to identify a single-base substitution existing between the nucleic acid fragments. 2組のプライマー対及び検出試薬を包含する点突然変異検出用キットであって、
前記2組のプライマー対は、互いに対応する領域の塩基配列を含む同一又は異なる起源の2つの異なる鋳型用核酸に対してそれぞれハイブリダイズするように構成されており、かつ、2組のプライマー対のうち一方のプライマー対は、フォワード/リバースプライマーのいずれか一方が選択分子を担持しており、他方のプライマー対は、それとは逆方向のプライマーが選択分子を担持しており、さらに
前記検出試薬がミスマッチ結合リガンドNC-link(MBL)又はミスマッチ修復酵素である
前記キット
A point mutation detection kit comprising two sets of primer pairs and a detection reagent,
The two sets of primer pairs are configured to hybridize with two different template nucleic acids of the same or different origin including the base sequences of regions corresponding to each other, and the two sets of primer pairs One of the primer pairs has one of the forward / reverse primers carrying a selection molecule, the other primer pair has a primer in the opposite direction carrying a selection molecule, and
The detection reagent is a mismatch-binding ligand NC-link (MBL) or a mismatch repair enzyme
Said kit .
選択分子が磁性ビーズである、請求項9に記載のキット。The kit according to claim 9, wherein the selection molecule is a magnetic bead.
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