JP5504676B2 - Genotype identification method - Google Patents

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  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Description

本発明は、遺伝子多型や体細胞変異等の遺伝子型の識別方法及び当該方法に用いられるキットに関し、さらに詳述すると、鎖組み換え反応を利用したコンペティティブハイブリダイゼーションを用いて核酸の塩基配列の僅かな相違を識別する方法の識別精度を改善する方法、及び当該方法に用いられるキットに関する。   The present invention relates to a method for identifying genotypes such as gene polymorphisms and somatic mutations, and a kit used in the method. More specifically, the present invention relates to a method for determining the nucleotide sequence of a nucleic acid using competitive hybridization utilizing strand recombination reaction. The present invention relates to a method for improving the identification accuracy of a method for identifying a difference and a kit used in the method.

ヒトゲノムの解読、特にSNP(Single Nucleotide Polymorphism)地図を作成する国際ハップマッププロジェクトにより、ヒトゲノムに関する情報は増加の一途をたどっている。さらに、得られたゲノム情報と個人の体質との関連を見出し、遺伝子レベルで個人の体質の違いを把握し、個人の特性に応じた病気の診断・治療・予防や薬剤の投与を可能とする「個人の遺伝情報に応じた医療」(オーダーメード医療)の実現をめざした研究が、世界全体で大規模に展開されている。ここでの遺伝子の違いは、個々人のゲノムの塩基配列上での違いを意味し、その主たる違いは一塩基の違い(SNP)である。また、最近では、短い塩基配列が繰り返される回数(コピー数)の違い(Copy Number variation:CNV)も、ゲノム全体に広がっていることがわかり、このCNVの違いと病気との関連性も指摘されている。   Information on the human genome continues to increase due to the decoding of the human genome, especially the international hapmap project that creates SNP (Single Nucleotide Polymorphism) maps. Furthermore, the relationship between the obtained genome information and the individual's constitution is found, the difference in the individual constitution is grasped at the genetic level, and the diagnosis, treatment, prevention and drug administration according to the individual characteristics are enabled. Research aimed at the realization of "medical care according to individual genetic information" (custom-made medicine) is being developed on a large scale all over the world. The difference in gene here means a difference in the base sequence of the genome of an individual, and the main difference is a single base difference (SNP). Recently, it has been found that the difference in the number of times a short base sequence is repeated (copy number) (Copy Number variation: CNV) has spread throughout the genome, and the relationship between this CNV difference and disease has also been pointed out. ing.

ここで、個人の遺伝子レベルでの違いを把握するためには、各個人の遺伝子型を調べる必要が生じてくる。たとえば、あるSNPでは、その遺伝子型はAA、AG、GGの3種類であることが分かっているとする。Aはアデニン、Gはグアニン塩基を示し、このSNPは、ゲノムのその位置がアデニンの場合とグアニンの場合がある一例である。従って、当該SNPの遺伝子型を識別するための検査は、この3種類の遺伝子型のいずれであるかを決定することになる。すなわち、Aについて0と100のいずれであるか、Gについて0と100のいずれであるか、又は、AとGが50と50であるかどうかを見ればよい。このように、SNP等の生殖細胞変異の検出は、ほぼ定性的な検出といってよく、その方法は比較的容易で簡便な各種方法が実用化されている。   Here, in order to grasp the difference at the genetic level of an individual, it becomes necessary to examine the genotype of each individual. For example, it is assumed that a certain SNP has three types of genotypes AA, AG, and GG. A represents adenine and G represents a guanine base. This SNP is an example in which the position of the genome may be adenine or guanine. Therefore, the test for identifying the genotype of the SNP will determine which of these three genotypes. That is, it may be determined whether A is 0 or 100, G is 0 or 100, or A and G are 50 and 50. As described above, detection of germ cell mutations such as SNP can be said to be almost qualitative detection, and various methods that are relatively easy and simple have been put to practical use.

一方、がん細胞においては、体細胞のレベルで変異が生じ、その変異ががんの引き金となって異常な増殖につながると考えられている。従って、ある特定の種類のがん細胞では、特定の遺伝子の変異がみられることがあり、当該変異を指標にがん細胞の検出を行うことも可能である。但し、がん細胞は多様性に富み、一種類の変異でがん細胞を特定することは必ずしも容易ではない。   On the other hand, in cancer cells, mutations occur at the level of somatic cells, and the mutations are considered to trigger cancer and lead to abnormal growth. Accordingly, a specific gene mutation may be observed in a specific type of cancer cell, and it is also possible to detect a cancer cell using the mutation as an index. However, cancer cells are rich in diversity, and it is not always easy to identify cancer cells with one type of mutation.

また、最近の薬物療法においては、生体内の特定の分子(タンパク質等)を標的とした薬剤が開発され、副作用が少なく、効果が高いものが見出されてきている。これらは分子標的薬と呼ばれ、主にがん治療の領域で活発に開発されている。ごく最近、これら分子標的薬では、標的としている分子のシグナル伝達の下流のタンパク質に変異が生じている場合には当該薬剤の効果が発揮できないこと等が明らかになってきている。この場合、変異を生じているタンパク質をコードする遺伝子の変異を調べることにより、当該薬剤の効果を予測することが可能となってきており、SNP検出とは異なる新たなオーダーメード医療の領域が開けつつある。   In recent pharmacotherapy, drugs targeting specific molecules (proteins, etc.) in the living body have been developed, and those with low side effects and high effects have been found. These are called molecularly targeted drugs and are actively being developed mainly in the field of cancer treatment. Very recently, it has become clear that these molecularly targeted drugs cannot exert the effect of the drug when a mutation occurs in a protein downstream of signal transduction of the targeted molecule. In this case, it has become possible to predict the effect of the drug by examining the mutation of the gene encoding the protein in which the mutation has occurred, and a new area of customized medicine different from SNP detection has been opened. It's getting on.

ここで述べた、がん細胞に特徴的な変異又は分子標的薬に抵抗性を示す変異は、そのほとんどが体細胞変異である。先に述べた生殖細胞変異の場合、どの細胞でも共通の変異が見られるのに対し、体細胞変異では変異を起こした細胞でのみ変異が見られ、変異を起こしていない細胞(通常は正常細胞)では変異は見られない。従って、通常、検体(検査の対象となる試料)中では、変異した細胞と正常細胞が混在する状況となっており、これらの細胞の存在比に応じて、変異した遺伝子と正常の遺伝子が存在することになる。つまり、試料の大部分が正常細胞であって一部変異細胞が含まれる場合、多くの正常な遺伝子中に存在するわずかな変異遺伝子を検出しなければならず、この点が生殖細胞における変異検出と異なる点で、体細胞の遺伝子変異検出をより困難にしている点である。   Most of the mutations characteristic of cancer cells or the resistance to molecular target drugs described here are somatic mutations. In the case of germline mutations described above, a common mutation is seen in all cells, whereas in somatic mutations, mutations are found only in the cells that have mutated, and cells that are not mutated (usually normal cells) ) Shows no mutation. Therefore, normally, in the specimen (sample to be tested), mutated cells and normal cells are mixed, and depending on the abundance ratio of these cells, mutated and normal genes exist. Will do. In other words, if most of the sample is normal cells and some mutant cells are included, it is necessary to detect a few mutant genes present in many normal genes, and this is the detection of mutations in germ cells. The difference is that it makes it more difficult to detect genetic mutations in somatic cells.

体細胞の遺伝子変異検出法には大きく分けて二つの方法がある。一つは、遺伝子増幅の段階で正常な遺伝子と変異遺伝子を区別する方法であり、具体的には、変異遺伝子のみを特異的に増幅する方法である。   There are two main methods for detecting gene mutations in somatic cells. One is a method of distinguishing a normal gene and a mutant gene at the stage of gene amplification, and specifically, a method of specifically amplifying only the mutant gene.

たとえば、最も感度がよいとされている方法は、正常な遺伝子のみを制限酵素を用いて切断し、切断されていない変異遺伝子のみを増幅する“mutant−enriched PCR”と呼ばれている方法である(例えば、非特許文献1参照。)。この方法では、変異遺伝子を増幅する反応を繰り返すことにより、正常遺伝子10分子中の1分子の変異遺伝子を検出できるとされている(例えば、非特許文献2参照。)。この方法はこのように高感度という点では優れているが、操作はひじょうに煩雑で一般の診断適用できる方法ではない。
また、PCR等のプライマーの伸張反応において、一塩基の違いを区別して増幅する方法が開発されている。この方法は、“ARMS(amplification refractory mutation system)”(例えば、非特許文献3参照。)、“ASPCR(allele specific PCR)”(例えば、非特許文献4参照。)等と呼ばれている方法である。この方法は、比較的高感度であり、さらに一般的なPCRの増幅反応以外の操作を必要とせず、反応のすべてを閉鎖系で行うことができ、かつ非常に簡便であり、PCRのキャリーオーバーコンタミネーションのない優れた方法である。しかしながら、一度でも一塩基識別を誤って正常遺伝子を増幅した場合、以後の増幅反応において、変異遺伝子の増幅と同じように正常遺伝子も増幅されてしまうため、擬陽性の危険が高い方法とも言える。この方法を用いる場合、反応条件、すなわち反応温度や塩濃度等を厳密に制御する必要があり、また鋳型量も厳密に同じにする必要があり(例えば、非特許文献5参照。)、不特定多数の検体を検査する臨床検査や、高い精度が要求される診断には不向きである。
For example, the most sensitive method is a method called “mutant-enriched PCR” in which only a normal gene is cleaved with a restriction enzyme and only a mutant gene that has not been cleaved is amplified. (For example, refer nonpatent literature 1.). In this way, by repeating the reaction to amplify the mutant gene is to be able to detect the mutant gene of one molecule of normal gene 10 6 molecule (e.g., Non-Patent Document 2 see.). Although this method is excellent in terms of such high sensitivity, the operation is very complicated and is not a method applicable to general diagnosis.
In addition, in a primer extension reaction such as PCR, a method of amplifying by distinguishing a single base difference has been developed. This method is a method called “ARMS (amplification restitution structure system)” (for example, see Non-patent Document 3), “ASPCR (allele specific PCR)” (for example, see Non-Patent Document 4), or the like. is there. This method is relatively sensitive, requires no operations other than the general PCR amplification reaction, can perform all of the reaction in a closed system, is very simple, and carries over PCR. It is an excellent method without contamination. However, it can be said that when a normal gene is amplified by mistake in single nucleotide identification, the normal gene is also amplified in the subsequent amplification reaction in the same manner as the amplification of the mutant gene, so that the risk of false positive is high. When this method is used, it is necessary to strictly control the reaction conditions, that is, the reaction temperature, the salt concentration, etc., and the template amount must be exactly the same (for example, refer to Non-Patent Document 5). It is unsuitable for clinical examinations that examine a large number of specimens and diagnoses that require high accuracy.

体細胞の遺伝子変異を検出するもう一つの方法は、変異遺伝子と正常遺伝子を同時に増幅し、その後変異遺伝子と正常遺伝子を区別して検出する方法である。増幅された変異遺伝子と正常遺伝子を区別して検出する方法としては、電気泳動を利用する方法、ハイブリダイゼーションを利用する各種方法等がある(例えば、非特許文献5参照。)。しかしながら、ほとんどの方法において、多量の正常遺伝子に含まれる少量の変異遺伝子を精度よく検出することは困難である。例えば、変異遺伝子検出のゴールドスタンダードといわれている方法として、ジデオキシシークエンシング法がある。ジデオキシシークエンシング法は、変異遺伝子を比較的高感度で検出することが可能であるものの、変異遺伝子と正常遺伝子が混在する場合に、変異遺伝子の検出感度は10%程度であり、それほど高感度の検出はできない。その他、ピロシークエンシング法では、5%程度まで検出感度を高めることができ、ジデオキシシークエンシング法より優れていることが報告されている(例えば、非特許文献6参照。)。
また、変異を含む配列をPCRにより増幅し、その生成物の2本鎖DNAの融解曲線を求め、変異遺伝子と正常遺伝子の融解曲線の違いから変異遺伝子の割合を求める方法が開発されている。この方法でも、正常遺伝子に含まれる変異遺伝子を5%程度まで検出できるとされている(例えば、非特許文献7参照。)。
Another method for detecting somatic cell gene mutation is a method in which a mutated gene and a normal gene are amplified simultaneously, and then the mutated gene and the normal gene are distinguished and detected. As a method for distinguishing and detecting the amplified mutant gene and the normal gene, there are a method utilizing electrophoresis, various methods utilizing hybridization, and the like (for example, see Non-Patent Document 5). However, in most methods, it is difficult to accurately detect a small amount of mutant genes contained in a large amount of normal genes. For example, a dideoxy sequencing method is known as a gold standard for detecting mutant genes. The dideoxy sequencing method can detect mutant genes with relatively high sensitivity, but when mutant genes and normal genes coexist, the detection sensitivity of mutant genes is about 10%, which is very sensitive. It cannot be detected. In addition, it has been reported that the pyro sequencing method can increase the detection sensitivity to about 5% and is superior to the dideoxy sequencing method (see, for example, Non-Patent Document 6).
In addition, a method has been developed in which a sequence containing a mutation is amplified by PCR, a melting curve of the double-stranded DNA of the product is obtained, and the ratio of the mutant gene is obtained from the difference between the melting curves of the mutant gene and the normal gene. Even with this method, it is said that mutant genes contained in normal genes can be detected up to about 5% (see, for example, Non-Patent Document 7).

その他、同じ塩基配列をもつ2本鎖間での鎖の組み換え反応(鎖置換反応)を利用したPCR−PHFA法が開発された。PCR−PHF法は、遺伝子型の識別対象であるサンプル(2本鎖核酸)と配列既知の標準2本鎖核酸との間で塩基配列がまったく同じであれば、それぞれの鎖を区別することができず、鎖の組換え(鎖置換)が起こるが、1塩基でも違いがあれば、完全に相補的な塩基配列を持つ鎖同士が優先的に2本鎖を形成するために、サンプルと標準2本鎖核酸との間で組換えが起こらないことを利用した変異検出法である。このPCR−PHFA法を用いることにより、実際の検体から1%程度という高感度で変異遺伝子を検出できることが報告されている(例えば、非特許文献8参照。)。このように、PCR−PHFA法は、検出感度が高く、再現性に優れた方法であるが、操作がやや煩雑であり、また、キャリーオーバーコンタミネーション等も問題であった。それらの問題を解決するために、幾つかの改良法が提案されている。   In addition, a PCR-PHFA method using a recombination reaction (strand displacement reaction) between two strands having the same base sequence has been developed. The PCR-PHF method can distinguish each strand if the base sequence is exactly the same between a sample (double-stranded nucleic acid) whose genotype is to be identified and a standard double-stranded nucleic acid with a known sequence. The strand recombination (strand substitution) occurs, but even if there is a difference in even one base, the strands having completely complementary base sequences preferentially form two strands, so the sample and standard This is a mutation detection method utilizing the fact that no recombination occurs between double-stranded nucleic acids. It has been reported that by using this PCR-PHFA method, a mutated gene can be detected from an actual specimen with a high sensitivity of about 1% (see, for example, Non-Patent Document 8). As described above, the PCR-PHFA method is a method having high detection sensitivity and excellent reproducibility. However, the operation is somewhat complicated, and carry-over contamination is also a problem. In order to solve these problems, several improved methods have been proposed.

例えば特許文献1には、PCR−PHFA法の改良法として、蛍光共鳴エネルギー移動を利用する方法が開示されている。微量の変異遺伝子を高感度で正確に測定するPCR−PHFA法においては、同じ配列をもつ二つの2本鎖核酸の間での鎖の組換えを検出する必要があるが、サンプルの2本鎖核酸は非標識とし、鎖の組換えを起こさせるための配列既知の標準核酸を標識する場合が多い。特許文献1記載の方法では、標準核酸の一方の鎖の5’末端付近に蛍光物質を結合させて標識し、他方の鎖の3’末端付近を別の蛍光物質で標識する。鎖組み換え反応が起こらず標準核酸が元の2本鎖の場合には、二つの異なる蛍光物質の間での蛍光共鳴エネルギー移動が観察される。これに対して、サンプルの2本鎖核酸との間での鎖組み換え反応が起こると、蛍光共鳴エネルギー移動は観察されなくなる。従って、この蛍光共鳴エネルギー移動の程度を測定することで鎖の組換えの程度を測定することができる。   For example, Patent Document 1 discloses a method using fluorescence resonance energy transfer as an improved method of the PCR-PHFA method. In the PCR-PHFA method for accurately measuring a minute amount of a mutant gene with high sensitivity, it is necessary to detect strand recombination between two double-stranded nucleic acids having the same sequence. In many cases, the nucleic acid is unlabeled, and a standard nucleic acid with a known sequence for causing strand recombination is labeled. In the method described in Patent Document 1, a fluorescent substance is bound to the vicinity of the 5 'end of one strand of a standard nucleic acid and labeled, and the vicinity of the 3' end of the other strand is labeled with another fluorescent substance. When the recombination reaction does not occur and the standard nucleic acid is the original double strand, fluorescence resonance energy transfer between two different fluorescent substances is observed. On the other hand, when a strand recombination reaction occurs between the sample double-stranded nucleic acid, fluorescence resonance energy transfer is not observed. Therefore, the degree of strand recombination can be measured by measuring the degree of this fluorescence resonance energy transfer.

具体的には、例えば、ある核酸配列のある位置(識別対象とする変異部位)がアデニンである場合とグアニンである場合とを区別する場合、当該位置を含み、かつ当該位置の塩基がアデニン(相補鎖ではチミン)である標準2本鎖核酸を準備する。さらに、その標準2本鎖核酸を、一方の鎖は蛍光物質Xで、他方の鎖は蛍光物質Xと互いにエネルギー移動可能な蛍光物質Yで、それぞれ標識する。つまり、標準2本鎖核酸では、二つの蛍光物質が近接しているために、そのままでは蛍光共鳴エネルギー移動が生じる状態にある。
一方で、サンプル由来の核酸を、核酸増幅反応により、標準2本鎖核酸とまったく同じ長さとなるように増幅して調製する。得られたサンプル由来2本鎖核酸と標準2本鎖核酸を混合し、熱を加えて2本鎖を変性させた後、徐々に温度を低下させて再び2本鎖を形成させる。このとき、サンプル由来2本鎖核酸の変異部位が、すべて標準2本鎖核酸と同じアデニンであった場合、サンプル由来2本鎖核酸と標準2本鎖核酸との間では鎖の組み換え反応が生じる。理論上は、サンプル由来2本鎖核酸と標準2本鎖核酸の分子数の比が1:1であった場合、組み換わる確率は1/2であり、また元の2本鎖にもどる確率も1/2であり、蛍光共鳴エネルギー移動の程度も1/2となる。サンプル由来2本鎖核酸の変異部位が、すべて標準2本鎖核酸とは異なるグアニンであった場合、鎖組み換え反応は起こらず、従って蛍光共鳴エネルギー移動の程度は変化しない。これをもって、サンプル中の検出(識別)したい目的の塩基がアデニンであるかグアニンであるかを検出することが可能となる。サンプル由来2本鎖核酸と標準2本鎖核酸との比を増大させることにより、組換えの程度を大きくすることができる。たとえば、サンプル由来2本鎖核酸と標準2本鎖核酸の比が20:1である場合、組換えの割合は20/21、すなわち標準2本鎖核酸が元の2本鎖に戻る確率は1/21となり、蛍光共鳴エネルギー移動の変化が大きくなり検出が容易になる。
Specifically, for example, when a case where a certain position (mutation site to be identified) of a certain nucleic acid sequence is adenine is distinguished from a case where it is guanine, the base including the position is adenine ( Prepare a standard double-stranded nucleic acid which is thymine in the complementary strand. Further, the standard double-stranded nucleic acid is labeled with a fluorescent substance X on one strand and a fluorescent substance Y capable of energy transfer with the fluorescent substance X on the other strand. That is, in the standard double-stranded nucleic acid, since two fluorescent substances are close to each other, the fluorescence resonance energy transfer occurs as it is.
On the other hand, a nucleic acid derived from a sample is prepared by amplifying the nucleic acid by a nucleic acid amplification reaction so as to have exactly the same length as a standard double-stranded nucleic acid. The obtained sample-derived double-stranded nucleic acid and standard double-stranded nucleic acid are mixed, heat is applied to denature the double-stranded, and then the temperature is gradually lowered to form a double-stranded again. At this time, when all the mutation sites of the sample-derived double-stranded nucleic acid are the same adenine as the standard double-stranded nucleic acid, a chain recombination reaction occurs between the sample-derived double-stranded nucleic acid and the standard double-stranded nucleic acid. . Theoretically, if the ratio of the number of molecules of the sample-derived double-stranded nucleic acid and the standard double-stranded nucleic acid is 1: 1, the probability of recombination is ½, and the probability of returning to the original double-stranded nucleic acid is also possible. The degree of fluorescence resonance energy transfer is also halved. When all the mutation sites of the sample-derived double-stranded nucleic acid are guanine different from the standard double-stranded nucleic acid, the strand recombination reaction does not occur, and therefore the degree of fluorescence resonance energy transfer does not change. With this, it becomes possible to detect whether the target base to be detected (identified) in the sample is adenine or guanine. The degree of recombination can be increased by increasing the ratio of sample-derived double stranded nucleic acid to standard double stranded nucleic acid. For example, if the ratio of the sample-derived double-stranded nucleic acid to the standard double-stranded nucleic acid is 20: 1, the recombination ratio is 20/21, that is, the probability that the standard double-stranded nucleic acid returns to the original double-stranded is 1. / 21, and the change in fluorescence resonance energy transfer becomes large and detection becomes easy.

特開2003−174882号公報JP 2003-174882 A

チェン(Chen)、外1名、アナリティカル・バイオケミストリー(Analytical biochemistry)、1991年、第195巻、第51〜56ページ。Chen, 1 other, Analytical biochemistry, 1991, 195, 51-56. ジャコブソン(Jacobson)、外1名、オンコジーン(Oncogene)、1994年、第9巻、第553〜563ページ。Jacobson, 1 other, Oncogene, 1994, Vol. 9, pages 553-563. ニュートン(Newton)、外7名、ヌクレイック・アシッズ・リサーチ(Nucleic acids research)、1989年、第17巻、第2503〜2516ページ。Newton, 7 others, Nucleic acids research, 1989, 17th, pp. 2503-2516. ウ(Wu)、外3名、プロシーディング・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシズ・オブ・ザ・ユナイテッド・ステーツ・オブ・ジ・アメリカ(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)、1989年、第86巻、第2757〜2760ページ。Wu, 3 others, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of the United States of Sciences of the United States of Sciences of the United States of America), 1989, 86, 2757-2760. ノラウ(Nollau)、外1名、クリニカル・ケミストリー(Clincal Chemistry)、1997年、第43巻、第1114〜1128ページ。Nolau, 1 other, Clincal Chemistry, 1997, 43, 1114-1128. オギノ(Ogino)、外9名、ザ・ジャーナル・オブ・モレキュラー・ダイアグノスティックス(The Journal of Molecular Diagnostics)、2005年、第7巻、第413〜421ページ。Ogino, 9 others, The Journal of Molecular Diagnostics, 2005, Vol. 7, pages 413-421. クリプィ(Krypuy)、外4名、ビーエムシー・キャンサー(BMC Cancer)、2006年、第6巻、第295ページ。Krypuy, 4 others, BMC Cancer, 2006, volume 6, page 295. タダ(Tada)、外7名、クリニカ・キミカ・アクタ(Clinica Chimica Acta)、2002年、第324巻、第105ページ。Tada, 7 others, Clinica Chimica Acta, 2002, volume 324, page 105.

従来のPCR−PHFA法では、鎖組み換え反応における塩基配列の識別精度が十分ではなく、1〜2塩基の違いを識別することができずに相違する核酸鎖同士の間でも鎖組み換え反応が起こってしまい、擬陽性を出してしまうことがあった。
前記特許文献1記載の方法は、蛍光共鳴エネルギー移動を利用しており、感度が高く、また、操作も比較的簡便な良好な方法であるものの、やはり、擬陽性を出してしまうことがあり、識別精度が十分ではなかった。また、蛍光測定の測定ごとのバラツキを防ぐ方法もない。
このように、公知のPCR−PHFA法は、いずれも、実際に変異遺伝子を高感度で検出する方法にはいたっていない。
In the conventional PCR-PHFA method, the base sequence identification accuracy in the chain recombination reaction is not sufficient, and the difference in 1-2 bases cannot be discriminated, and the chain recombination reaction occurs between different nucleic acid strands. As a result, false positives were sometimes produced.
Although the method described in Patent Document 1 uses fluorescence resonance energy transfer and is a good method with high sensitivity and relatively simple operation, it may still give false positives. The accuracy was not enough. There is also no method for preventing variation in each measurement of fluorescence.
Thus, none of the known PCR-PHFA methods are actually methods for detecting mutant genes with high sensitivity.

一方、近年の遺伝子検出技術の進展は著しく、微細加工技術と蛍光検出法を組み合わせた多数の遺伝子発現や変異を同時に検出する方法が開発されており、これらの技術と組み合わせることの可能な変異遺伝子の高感度検出が望まれるところである。
本発明はこのような状況下、PCR−PHFA法を利用した遺伝子型の識別方法において、塩基配列の相違を識別する精度を改善させることができる方法、及び該方法に好適なキットを提供することを目的とする。
On the other hand, the progress of gene detection technology in recent years has been remarkable, and methods for simultaneously detecting many gene expressions and mutations combining microfabrication technology and fluorescence detection methods have been developed. Mutant genes that can be combined with these technologies Therefore, highly sensitive detection is desired.
Under such circumstances, the present invention provides a method capable of improving the accuracy of identifying differences in base sequences in a genotype identification method using the PCR-PHFA method, and a kit suitable for the method. With the goal.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、鎖の組換えを起こさせるための配列既知の標準2本鎖核酸の全部又は一部の塩基を、ヌクレオチドアナログに置換することにより塩基配列の相違の識別精度を改善できることを見出し、本発明を完成させた。さらに本発明者は、標準2本鎖核酸中の変異部位以外の箇所を、天然の遺伝子の塩基配列とは非相補的な塩基配列に改変することにより塩基配列の相違の識別精度を改善できることも見出し、本発明を完成させた。   As a result of diligent research to solve the above-mentioned problems, the present inventor has obtained bases by substituting all or part of bases of standard double-stranded nucleic acids with known sequences for causing strand recombination with nucleotide analogs. The present inventors have found that the accuracy of discriminating sequence differences can be improved and completed the present invention. Furthermore, the present inventor may be able to improve the accuracy of discriminating the difference in base sequence by modifying a portion other than the mutation site in the standard double-stranded nucleic acid to a base sequence that is non-complementary to the base sequence of the natural gene. The headline and the present invention were completed.

すなわち、本発明は、
(1) 遺伝子変異における遺伝子型を識別する方法であって、試料に含まれる遺伝子中の変異部位を含む領域を核酸増幅反応により増幅し、試料2本鎖核酸を調製する核酸増幅工程と、前記変異部位が特定の遺伝子型であり、かつ標識物質により標識されている標準2本鎖核酸を、前記試料2本鎖核酸と混合して競合的鎖組み換え反応を行い、標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸との間で鎖組み換えが生じた程度を測定することにより、前記標準2本鎖核酸と前記試料2本鎖核酸との同一性を識別する識別工程と、を有し、かつ、前記標準2本鎖核酸の少なくとも1の変異部位の塩基がヌクレオチドアナログであり、前記標準2本鎖核酸中の変異部位のみがヌクレオチドアナログにより構成されており、前記ヌクレオチドアナログがロックド核酸(LNA)であることを特徴とする遺伝子型の識別方法、
(2) 前記標準2本鎖核酸を構成する2本の核酸鎖のいずれの変異部位もヌクレオチドアナログにより構成されていることを特徴とする前記(1)載の遺伝子型の識別方法、
That is, the present invention
(1) A method for identifying a genotype in a gene mutation, comprising a step of amplifying a region containing a mutation site in a gene contained in a sample by a nucleic acid amplification reaction to prepare a sample double-stranded nucleic acid, A standard double-stranded nucleic acid whose mutation site is a specific genotype and labeled with a labeling substance is mixed with the sample double-stranded nucleic acid to perform a competitive strand recombination reaction. Identifying the identity of the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid by measuring the degree of occurrence of strand recombination with the double-stranded nucleic acid, and Ri least one base nucleotide analogs der mutation sites of the standard double-stranded nucleic acid, the only mutation site of a standard double-stranded nucleic acid is constituted by nucleotide analogs, said nucleotide analogue is locked nucleus Method of identifying the genotype characterized by acid (LNA) Der Rukoto,
(2) the identification method (1) Symbol placement genotype, characterized in that one of the mutation site of two nucleic acid strands that constitute the standard double-stranded nucleic acid is also constituted by nucleotide analogs,

) 前記標準2本鎖核酸を構成する2本の核酸鎖のうち、一方の鎖の3’端部が第1標識物質により、他方の鎖の5’端部が第2標識物質により、それぞれ標識されており、前記第1標識物質と前記第2標識物質は、互いにエネルギー移動可能な物質であり、前記第1標識物質及び前記第2標識物質間のエネルギー移動によるエネルギー変化の度合いを測定することにより、前記識別工程における標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸との間で鎖組み換えが生じた程度を測定することを特徴とする前記(1)又は(2)記載の遺伝子型の識別方法、
) 前記第1標識物質及び前記第2標識物質の少なくとも一方が蛍光物質であり、前記識別工程における競合的鎖組み換え反応は、前記標準2本鎖核酸と前記試料2本鎖核酸とを含む反応液の温度を、高温から徐々に低下させることにより行うものであり、かつ、前記第1標識物質又は前記第2標識物質の蛍光強度の温度に対する平均変化率が最大となる温度の±3〜5℃の温度範囲における降温速度が、当該温度範囲以外の温度の場合よりも小さいことを特徴とする前記()記載の遺伝子型の識別方法、
) 前記第1標識物質及び前記第2標識物質の少なくとも一方が蛍光物質であり、前記識別工程における競合的鎖組み換え反応は、前記標準2本鎖核酸と前記試料2本鎖核酸とを含む反応液の温度を、高温から徐々に低下させることにより行うものであり、かつ、標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸との間で鎖組み換えが生じた程度の測定を、前記反応液の温度低下による蛍光強度の変化量に基づき測定することを特徴とする前記()又は()記載の遺伝子型の識別方法、
) 前記第1標識物質及び前記第2標識物質の少なくとも一方が蛍光物質であり、前記識別工程における競合的鎖組み換え反応は、前記標準2本鎖核酸と前記試料2本鎖核酸とを含む反応液の温度を、高温から徐々に低下させることにより行うものであり、かつ、標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸との間で鎖組み換えが生じた程度の測定を、前記反応液の温度低下による蛍光強度の変化量と、前記試料2本鎖核酸を含まず前記標準2本鎖核酸を含む対照反応液の温度低下による蛍光強度の変化量との比に基づき測定することを特徴とする前記()又は()記載の遺伝子型の識別方法、
) 前記()〜()に記載の遺伝子型の識別方法により遺伝子型を識別するために用いられるキットであって、試料2本鎖核酸を調製するための核酸増幅試薬と、互いにエネルギー移動可能な2種類の標識物質と、核酸鎖の3’端部に標識物質を導入するための試薬と、核酸鎖の5’端部に標識物質を導入するための試薬と、変異部位が特定の遺伝子型である標準2本鎖核酸とを具備し、前記標準2本鎖核酸の少なくとも1の変異部位の塩基がヌクレオチドアナログであり、前記標準2本鎖核酸中の変異部位のみがヌクレオチドアナログにより構成されており、前記ヌクレオチドアナログがロックド核酸(LNA)であることを特徴とする遺伝子型識別用キット、
を提供するものである。
( 3 ) Of the two nucleic acid strands constituting the standard double-stranded nucleic acid, the 3 ′ end of one strand is a first labeling substance, and the 5 ′ end of the other strand is a second labeling substance. Each of the first labeling substance and the second labeling substance is labeled with each other and is capable of energy transfer with each other, and the degree of energy change due to energy transfer between the first labeling substance and the second labeling substance is measured. And measuring the degree of strand recombination between the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid in the identification step. The genotype of (1) or (2) Identification method,
( 4 ) At least one of the first labeling substance and the second labeling substance is a fluorescent substance, and the competitive strand recombination reaction in the identification step includes the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid. The temperature of the reaction solution is gradually decreased from a high temperature, and ± 3 to the temperature at which the average rate of change of the fluorescence intensity of the first labeling substance or the second labeling substance with respect to the temperature is maximized. The method for identifying a genotype according to ( 3 ) above, wherein the rate of temperature decrease in a temperature range of 5 ° C. is lower than that in the case of a temperature outside the temperature range,
( 5 ) At least one of the first labeling substance and the second labeling substance is a fluorescent substance, and the competitive strand recombination reaction in the identification step includes the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid. The reaction solution is measured by gradually decreasing the temperature of the reaction solution from a high temperature and measuring the degree of strand recombination between the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid. The genotype identification method according to the above ( 3 ) or ( 4 ), characterized in that the measurement is based on the amount of change in fluorescence intensity due to a decrease in temperature;
( 6 ) At least one of the first labeling substance and the second labeling substance is a fluorescent substance, and the competitive strand recombination reaction in the identification step includes the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid. The reaction solution is measured by gradually decreasing the temperature of the reaction solution from a high temperature and measuring the degree of strand recombination between the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid. Measured based on a ratio between the amount of change in fluorescence intensity due to temperature drop and the amount of change in fluorescence intensity due to temperature drop of a control reaction solution that does not contain the sample double-stranded nucleic acid but contains the standard double-stranded nucleic acid. The method for identifying a genotype according to ( 3 ) or ( 4 ),
( 7 ) A kit used for identifying a genotype by the genotype identification method described in ( 3 ) to ( 6 ) above, wherein a nucleic acid amplification reagent for preparing a sample double-stranded nucleic acid and each other Two kinds of labeling substances capable of energy transfer, a reagent for introducing a labeling substance into the 3 ′ end of the nucleic acid chain, a reagent for introducing a labeling substance into the 5 ′ end of the nucleic acid chain, and a mutation site A standard double-stranded nucleic acid of a specific genotype , wherein at least one mutation site in the standard double-stranded nucleic acid is a nucleotide analog, and only the mutation site in the standard double-stranded nucleic acid is a nucleotide analog is constituted by, genotype identification kit said nucleotide analog is characterized locked nucleic acid (LNA) der Rukoto,
Is to provide.

その他、
) 遺伝子変異における遺伝子型を識別する方法であって、試料に含まれる遺伝子中の変異部位を含む領域を核酸増幅反応により増幅し、試料2本鎖核酸を調製する工程と、前記変異部位が特定の遺伝子型である標準2本鎖核酸を、前記試料2本鎖核酸と混合して競合的鎖組み換え反応を行い、標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸との間で鎖組み換えが生じた程度を測定することにより、前記標準2本鎖核酸と前記試料2本鎖核酸との同一性を識別する工程と、を有し、かつ、前記標準2本鎖核酸中の変異部位以外であって、1塩基からなる部位、若しくは2塩基以上の連続又は非連続した部位が、前記遺伝子変異を含む天然の遺伝子とは非相補的な塩基に改変されていることを特徴とする遺伝子型の識別方法、
) 前記標準2本鎖核酸中の改変された部位に相当する前記試料2本鎖核酸中の部位が、当該標準2本鎖核酸の塩基配列と同一の塩基配列に改変されていることを特徴とする前記()記載の遺伝子型の識別方法、
) 前記標準2本鎖核酸中の改変された部位の塩基種がアデニン、チミン、又はウラシルであり、前記遺伝子中の当該部位に相当する部位の塩基種がグアニン又はシトシンであることを特徴とする前記()又は()記載の遺伝子型の識別方法、
) 前記核酸増幅工程が、前記標準2本鎖核酸中の改変された部位に相当する前記試料2本鎖核酸中の部位を、当該標準2本鎖核酸と同一の塩基配列に改変した改変箇所を有するプライマーを用いてポリメラーゼチェーン反応(PCR)を行うことにより、試料2本鎖核酸を調製する工程であることを特徴とする前記()又は()記載の遺伝子型の識別方法、
) 前記改変箇所が、前記プライマーの3’末端から2塩基以上離れた場所に位置していることを特徴とする前記()記載の遺伝子型の識別方法、
もある。
Other,
(A) A method for identifying a genotype of a gene mutation, the region containing the mutation site in the gene contained in the sample is amplified by a nucleic acid amplification reaction, preparing a double-stranded nucleic acid sample, wherein the mutation site A standard double-stranded nucleic acid having a specific genotype is mixed with the sample double-stranded nucleic acid to perform a competitive strand recombination reaction, and strand recombination is performed between the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid. Determining the identity of the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid by measuring the degree of occurrence, and other than the mutation site in the standard double-stranded nucleic acid A genotype characterized in that a site consisting of 1 base, or a continuous or non-contiguous site of 2 or more bases is modified to a base that is non-complementary to the natural gene containing the gene mutation Identification method,
( B ) The site in the sample double-stranded nucleic acid corresponding to the modified site in the standard double-stranded nucleic acid is modified to the same base sequence as that of the standard double-stranded nucleic acid. A method for identifying a genotype as described in ( a ) above,
( C ) The base species of the modified site in the standard double-stranded nucleic acid is adenine, thymine, or uracil, and the base species of the site corresponding to the site in the gene is guanine or cytosine A method for identifying the genotype according to ( a ) or ( b ),
( D ) Modification in which the nucleic acid amplification step modifies a site in the sample double-stranded nucleic acid corresponding to the modified site in the standard double-stranded nucleic acid to the same base sequence as the standard double-stranded nucleic acid. A method of identifying a genotype as described in ( a ) or ( b ) above, which is a step of preparing a sample double-stranded nucleic acid by performing a polymerase chain reaction (PCR) using a primer having a position;
( E ) The method for identifying a genotype as described in ( d ) above, wherein the modified part is located at a position 2 bases or more away from the 3 ′ end of the primer,
There is also.

なお、本願明細書中、上記(1)に係る遺伝子型の識別方法を第1の識別方法、上記()に係る遺伝子型の識別方法を第2の識別方法という In the present specification, the genotype identification method according to (1) is referred to as a first identification method, and the genotype identification method according to ( a ) is referred to as a second identification method .

本発明の遺伝子型の識別方法は、核酸の塩基配列の識別精度が大幅に改善されており、SNP等の生殖細胞変異のみならず、従来のPCR−PHFA法では識別が困難であった体細胞変異も高精度に識別することができる。
また、本発明の遺伝子型識別用キットを用いることにより、本発明の遺伝子型の識別方法をより簡便に行うことができる。
The method for identifying genotypes of the present invention has greatly improved the accuracy of identifying nucleic acid base sequences, so that not only germ cell mutations such as SNPs but also somatic cells that were difficult to identify by conventional PCR-PHFA methods Mutations can also be identified with high accuracy.
Moreover, the genotype identification method of the present invention can be performed more easily by using the genotype identification kit of the present invention.

遺伝子型が異なる場合のドナー標識物質の蛍光挙動の一例を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically an example of the fluorescence behavior of the donor labeling substance in case a genotype differs. 遺伝子型が異なる場合のアクセプター標識物質の蛍光挙動の一例を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically an example of the fluorescence behavior of the acceptor label | marker substance in case a genotype differs. 図1と同様にしてPCR産物(試料2本鎖核酸)、標準2本鎖核酸(マッチ)、標準2本鎖核酸(ミスマッチA)、及び標準2本鎖核酸(ミスマッチB)を調製し、競合的鎖組み換え反応を行った場合の、ドナー標識物質のΔFを示した図である。Prepare PCR products (sample double-stranded nucleic acid), standard double-stranded nucleic acid (match), standard double-stranded nucleic acid (mismatch A), and standard double-stranded nucleic acid (mismatch B) in the same manner as in FIG. It is the figure which showed (DELTA) F of the donor labeling substance at the time of performing a target strand recombination reaction. 実施例1において、試料2本鎖核酸(G12D)と、標準2本鎖核酸(G12D)、標準2本鎖核酸(G12D(LNA))、標準2本鎖核酸(G12S_2)、又は標準2本鎖核酸(G12S_2(LNA))とを混合し、鎖組み換え反応を行った結果を示した図である。In Example 1, sample double-stranded nucleic acid (G12D), standard double-stranded nucleic acid (G12D), standard double-stranded nucleic acid (G12D (LNA)), standard double-stranded nucleic acid (G12S_2), or standard double-stranded It is the figure which mixed the nucleic acid (G12S_2 (LNA)) and showed the result of having performed the strand recombination reaction. 実施例1において、試料2本鎖核酸(G12S_2)と、標準2本鎖核酸(G12D)、標準2本鎖核酸(G12D(LNA))、標準2本鎖核酸(G12S_2)、又は標準2本鎖核酸(G12S_2(LNA))とを混合し、鎖組み換え反応を行った結果を示した図である。In Example 1, sample double-stranded nucleic acid (G12S_2), standard double-stranded nucleic acid (G12D), standard double-stranded nucleic acid (G12D (LNA)), standard double-stranded nucleic acid (G12S_2), or standard double-stranded It is the figure which mixed the nucleic acid (G12S_2 (LNA)) and showed the result of having performed the strand recombination reaction. 実施例1において、試料2本鎖核酸(G12D)と、各標準2本鎖核酸とを混合し、鎖組み換え反応を行って求めたΔFAMを示した図である。In Example 1, it is the figure which showed (DELTA) FAM calculated | required by mixing sample double stranded nucleic acid (G12D) and each standard double stranded nucleic acid, and performing strand recombination reaction. 実施例1において、試料2本鎖核酸(G12S_2)と、各標準2本鎖核酸とを混合し、鎖組み換え反応を行って求めたΔFAMを示した図である。In Example 1, it is the figure which showed (DELTA) FAM calculated | required by mixing sample double stranded nucleic acid (G12S_2) and each standard double stranded nucleic acid, and performing strand recombination reaction.

本発明において遺伝子変異とは、同一生物種の個体間において存在する遺伝子の塩基配列の相違を意味し、変異部位とは、塩基配列中の相違する部位を意味する。具体的には、塩基配列中の1又は複数の塩基が置換・欠失・挿入されていることにより、塩基配列の相違は生じる。すなわち、本発明において遺伝子変異とは、体細胞変異等のように後天的な変異に加えて、SNPやマイクロサテライト多型等の遺伝子多型のような先天的な変異も含む。   In the present invention, the gene mutation means a difference in the base sequence of a gene existing between individuals of the same organism species, and the mutation site means a different site in the base sequence. Specifically, a difference in the base sequence is caused by substitution, deletion, or insertion of one or more bases in the base sequence. That is, in the present invention, gene mutation includes congenital mutation such as gene polymorphism such as SNP and microsatellite polymorphism in addition to acquired mutation such as somatic mutation.

本発明においてヌクレオチドアナログとは、非天然のヌクレオチドであり、天然のヌクレオチドであるデオキシリボヌクレオチド(DNA)やリボヌクレオチド(RNA)と同様の機能を有するものをいう。すなわち、ヌクレオチドアナログは、天然のヌクレオチドの塩基や糖骨格を改変したものであって、ヌクレオチドと同様にリン酸ジエステル結合により鎖を形成することができ、かつ、ヌクレオチドアナログを用いて形成されたプライマーやプローブは、ヌクレオチドのみを用いて形成されたプライマーやプローブと同様に、PCRやハイブリダイゼーションに用いることができる。このようなヌクレオチドアナログとして、例えば、PNA(ポリアミドヌクレオチド誘導体)、LNA(BNA)、ENA(2’−O,4’−C−Ethylene−bridged nucleic acids)、及びこれらの複合体等がある。ここで、PNAは、DNAやRNAのリン酸と5炭糖からなる主鎖をポリアミド鎖に置換したものである。また、LNA(BNA)は、リボヌクレオシドの2’位の酸素原子と4’位の炭素原子がメチレン架橋された構造を持つRNAアナログである。   In the present invention, the nucleotide analog is a non-natural nucleotide and has the same function as deoxyribonucleotide (DNA) or ribonucleotide (RNA), which are natural nucleotides. That is, a nucleotide analog is a modification of the base or sugar skeleton of a natural nucleotide, can form a chain by a phosphodiester bond in the same way as a nucleotide, and is a primer formed using a nucleotide analog The probe and probe can be used for PCR and hybridization in the same manner as primers and probes formed using only nucleotides. Examples of such nucleotide analogs include PNA (polyamide nucleotide derivatives), LNA (BNA), ENA (2'-O, 4'-C-Ethylene-bridged nucleic acids), and complexes thereof. Here, PNA is obtained by substituting a main chain composed of phosphoric acid and pentose of DNA or RNA with a polyamide chain. LNA (BNA) is an RNA analog having a structure in which a 2′-position oxygen atom and a 4′-position carbon atom of a ribonucleoside are methylene-bridged.

本発明の遺伝子型の識別方法において、標準2本鎖核酸とは、PCR−PHFA法において、識別対象である試料由来の2本鎖核酸と競合的に鎖組み換えをさせる塩基配列既知の2本鎖核酸を意味する。具体的には、標準2本鎖核酸は、対象の遺伝子の変異部位を含む部分領域であって、変異部位が特定の遺伝子型である配列と同一の塩基配列を含む2本鎖核酸である。この標準2本鎖核酸と試料由来の2本鎖核酸との間で鎖組み換え反応が起こった場合には、当該試料中に含まれている遺伝子は、標準2本鎖核酸と同一の遺伝子型であり、鎖組み換え反応が起こらなかった場合には、標準2本鎖核酸とは異なる遺伝子型であると識別することができる。   In the genotype identification method of the present invention, the standard double-stranded nucleic acid is a double-stranded nucleic acid with a known base sequence that undergoes recombination competitively with the double-stranded nucleic acid derived from the sample to be identified in the PCR-PHFA method. Means nucleic acid. Specifically, the standard double-stranded nucleic acid is a double-stranded nucleic acid that is a partial region including a mutation site of a target gene and that includes the same base sequence as the sequence whose mutation site is a specific genotype. When a strand recombination reaction occurs between the standard double-stranded nucleic acid and the sample-derived double-stranded nucleic acid, the gene contained in the sample has the same genotype as the standard double-stranded nucleic acid. If no strand recombination reaction occurs, it can be identified as a genotype different from that of the standard double-stranded nucleic acid.

本発明の第1の識別方法は、遺伝子変異における遺伝子型をPCR−PHFA法を用いて識別する際に、競合的鎖組み換え反応に用いる標準2本鎖核酸として、少なくとも1の変異部位の塩基をヌクレオチドアナログに改変したものを用いることにより、競合的鎖組み換え反応における塩基配列の識別精度を改善させる方法である。標準2本鎖核酸の変異部位にヌクレオチドアナログを導入することにより、塩基配列の識別精度が改善できる理由は明らかではないが、変異部位における標準2本鎖核酸の核酸鎖同士の親和性が高められる結果、標準2本鎖核酸と塩基配列が相違する核酸鎖との鎖組み換え反応が顕著に抑制されるためと推察される。   In the first identification method of the present invention, when a genotype in gene mutation is identified using the PCR-PHFA method, at least one mutation site base is used as a standard double-stranded nucleic acid used for competitive strand recombination reaction. This is a method for improving the discrimination accuracy of a base sequence in a competitive strand recombination reaction by using a modified nucleotide analog. Although it is not clear why the nucleotide sequence identification accuracy can be improved by introducing a nucleotide analog at the mutation site of the standard double-stranded nucleic acid, the affinity between the nucleic acid strands of the standard double-stranded nucleic acid at the mutation site is increased. As a result, it is assumed that the strand recombination reaction between the standard double-stranded nucleic acid and the nucleic acid strand having a different base sequence is remarkably suppressed.

例えば、LNAを含むオリゴヌクレオチドがDNAからなるオリゴヌクレオチドとアニールすると、2本鎖核酸のコンフォメーションが変化する。例えば、3’ヌクレオチドごとにLNAを含むオリゴヌクレオチドは、ダブルへリックスをB構造からA構造へ変化させる。これにより2本鎖核酸のスタッキングがよくなり安定性が上昇する。つまり、変異部位において標準2本鎖核酸の2本の核酸鎖間の塩基対がDNA−DNAのみである場合よりも、LNA−DNA又はLNA−LNAである場合の方が、標準2本鎖核酸の核酸鎖同士の親和性が高くなり、競合的鎖組み換え反応において、標準2本鎖核酸の核酸鎖同士が、試料由来の2本鎖核酸の核酸鎖よりも優先的にハイブリダイズする。これにより、試料由来の2本鎖核酸の塩基配列が標準2本鎖核酸とは相違する場合に、標準2本鎖核酸が誤って試料由来の核酸鎖と鎖組み換えされることを顕著に抑制することができる。   For example, when an oligonucleotide containing LNA anneals to an oligonucleotide made of DNA, the conformation of the double-stranded nucleic acid changes. For example, an oligonucleotide containing an LNA every 3 'nucleotide changes the double helix from a B structure to an A structure. This improves the stacking of double-stranded nucleic acids and increases the stability. That is, when the base pair between the two nucleic acid strands of the standard double-stranded nucleic acid is only DNA-DNA at the mutation site, the case where the standard double-stranded nucleic acid is LNA-DNA or LNA-LNA. In the competitive strand recombination reaction, the nucleic acid strands of the standard double-stranded nucleic acid hybridize preferentially over the nucleic acid strand of the sample-derived double-stranded nucleic acid. Thereby, when the base sequence of the sample-derived double-stranded nucleic acid is different from that of the standard double-stranded nucleic acid, the standard double-stranded nucleic acid is remarkably suppressed from being recombined with the sample-derived nucleic acid strand by mistake. be able to.

一般的には、LNAによる改変は、Tm値の大幅な増加を目的とするものであり、20mer程度のオリゴヌクレオチドに対して改変がなされる。これに対して、PCR−PHFA法では、識別対象である試料2本鎖核酸としてPCR産物を用いる場合が多く、このため、競合的鎖組み換え反応に用いる標準2本鎖核酸は、40〜50bp程度の長さが必要であると予測される。さらに、LNA改変によるTm値の増加は、オリゴヌクレオチドの長さ依存的に減少する傾向にあることが報告されている(Yong et al., Nucleic acids research、2006年、第34巻、第8号:e61参照。)。つまり、40〜50bpという比較的長いオリゴヌクレオチドに対してLNAを導入する改変を行うことや、2本鎖核酸をLNA改変することによるハイブリダイゼーション効率への影響、さらにLNA改変した2本鎖核酸を用いてPCR−PHFA法を行うことは、過去に実施されておらず、その効果は未知であった。そして、PCR−PHFA法において競合的鎖組み換え反応に用いる塩基配列既知の2本鎖核酸として変異部位をLNA改変した2本鎖核酸を用いることにより、識別精度が改善され、塩基配列が相違する核酸鎖と誤って鎖組み換え反応が起こる確率が大幅に減少することは、本発明者が初めて見出した知見である。   In general, modification with LNA is intended to significantly increase the Tm value, and modification is performed on an oligonucleotide of about 20 mer. In contrast, in the PCR-PHFA method, a PCR product is often used as a sample double-stranded nucleic acid to be identified. For this reason, the standard double-stranded nucleic acid used for the competitive strand recombination reaction is about 40 to 50 bp. Is expected to be required. Furthermore, it has been reported that the increase in Tm value due to LNA modification tends to decrease in an oligonucleotide length-dependent manner (Yong et al., Nucleic acids research, 2006, 34, 8). : See e61). In other words, modification of introducing a LNA into a relatively long oligonucleotide of 40 to 50 bp, influence on hybridization efficiency by modifying a double-stranded nucleic acid by LNA, and further, a double-stranded nucleic acid modified by LNA It has not been carried out in the past to use the PCR-PHFA method, and its effect was unknown. Then, by using a double-stranded nucleic acid whose mutation site is LNA-modified as a double-stranded nucleic acid with a known base sequence to be used for competitive strand recombination reaction in the PCR-PHFA method, a nucleic acid with improved discrimination accuracy and a different base sequence The present inventors have found for the first time that the probability that a strand recombination reaction will occur erroneously with a strand is greatly reduced.

本発明の第1の識別方法において、標準2本鎖核酸に導入されるヌクレオチドアナログは、天然のヌクレオチドのみを用いた場合よりも、標準2本鎖核酸の核酸鎖同士の親和性を高められるヌクレオチドアナログであれば特に限定されるものではなく、前記で列挙されたいずれのヌクレオチドアナログを用いてもよく、また、これらのヌクレオチドアナログの修飾体を用いてもよい。本発明においては、より識別精度向上効果が優れていることから、LNAを用いることが好ましい。   In the first identification method of the present invention, the nucleotide analog introduced into the standard double-stranded nucleic acid can increase the affinity between the nucleic acid strands of the standard double-stranded nucleic acid as compared with the case where only the natural nucleotide is used. It is not particularly limited as long as it is an analog, and any of the nucleotide analogs listed above may be used, and modified versions of these nucleotide analogs may be used. In the present invention, it is preferable to use LNA because the effect of improving the identification accuracy is more excellent.

標準2本鎖核酸中、ヌクレオチドアナログに改変する部位は、変異部位を含んでいればよいが、変異部位のみを改変することが好ましい。塩基配列の識別精度をより向上させることができるためである。なお、変異部位が2以上の塩基から構成される場合や、一の標準2本鎖核酸中に複数の変異部位がある場合には、これらの変異部位を構成する塩基のうち、少なくとも1の塩基がヌクレオチドアナログに改変されていればよい。もちろん、変異部位を構成する全てをヌクレオチドアナログに改変してもよい。   In the standard double-stranded nucleic acid, the site to be modified to a nucleotide analog only needs to contain a mutation site, but it is preferable to modify only the mutation site. This is because the base sequence identification accuracy can be further improved. When the mutation site is composed of two or more bases, or when there are a plurality of mutation sites in one standard double-stranded nucleic acid, at least one base among the bases constituting these mutation sites May be modified to a nucleotide analog. Of course, all of the mutation sites may be modified to nucleotide analogues.

また、標準2本鎖核酸を構成する2本の核酸鎖のうち、片方の核酸鎖の変異部位にのみヌクレオチドアナログを導入してもよく、両方の核酸鎖の変異部位にヌクレオチドアナログを導入してもよい。   In addition, a nucleotide analog may be introduced only into the mutation site of one of the two nucleic acid strands constituting the standard double-stranded nucleic acid, or a nucleotide analog may be introduced into the mutation site of both nucleic acid strands. Also good.

このようなヌクレオチドアナログ改変部位を有する標準2本鎖核酸は、例えば、公知の化学合成によって調製することができる。化学合成法としては、トリエステル法、亜リン酸法等が挙げられる。例えば、液相法又は不溶性の担体を使った固相合成法等を利用した通常の自動合成機(APPLIED BIOSYSTEMS社392等)を使用して1本鎖のDNAを大量に調製し、その後アニーリングを行うことにより2本鎖DNAを調製することができる。1本鎖を合成する際に、ヌクレオチドアナログを導入することができる。   A standard double-stranded nucleic acid having such a nucleotide analog modification site can be prepared by, for example, known chemical synthesis. Examples of the chemical synthesis method include triester method and phosphorous acid method. For example, a large amount of single-stranded DNA is prepared using an ordinary automatic synthesizer (APPLIED BIOSSYSTEMS 392, etc.) using a liquid phase method or a solid phase synthesis method using an insoluble carrier, and then annealed. By doing so, double-stranded DNA can be prepared. When synthesizing a single strand, a nucleotide analog can be introduced.

本発明の第1の識別方法は、具体的には、試料に含まれる遺伝子中の変異部位を含む領域を核酸増幅反応により増幅し、試料2本鎖核酸を調製する核酸増幅工程と、前記変異部位が特定の遺伝子型である標準2本鎖核酸を、前記試料2本鎖核酸と混合して競合的鎖組み換え反応を行い、標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸との間で鎖組み換えが生じた程度を測定することにより、前記標準2本鎖核酸と前記試料2本鎖核酸との同一性を識別する識別工程とを有する。   Specifically, the first identification method of the present invention includes a nucleic acid amplification step of amplifying a region containing a mutation site in a gene contained in a sample by a nucleic acid amplification reaction to prepare a sample double-stranded nucleic acid, and the mutation A standard double-stranded nucleic acid of a specific genotype is mixed with the sample double-stranded nucleic acid to perform a competitive strand recombination reaction, and a strand recombination between the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid. And a discriminating step for identifying the identity between the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid by measuring the degree of occurrence.

本発明の第1の識別方法に供される試料としては、例えば、細菌、ウィルス等の病原体、ヒト等の生体から分離された血液、唾液、組織病片等、或いは糞尿等の排泄物が挙げられる。更に、出生前診断を行う場合は、羊水中に存在する胎児の細胞や、試験管内での分裂卵細胞の一部を検体とすることもできる。また、これらの試料は直接、又は必要に応じて遠心分離操作等により沈渣として濃縮した後、例えば、酵素処理、熱処理、界面活性剤処理、超音波処理、或いはこれらの組み合わせ等による細胞破壊処理を予め施したものを使用することができる。この場合、上記細胞破壊処理は、目的とする組織由来の核酸を顕在化させる目的で行われるものである。なお、細胞破壊処理の具体的な方法は、PCRプロトコルス・アカデミック・プレス・インク(PCR PROTOCOLS Academic Press Inc.,p14、p352(1990))等の文献に記載された公知の方法に従って行うことができる。また、試料中の核酸は、トータル量で5〜50ng程度であることが好ましいが、5ng以下でも充分増幅可能である。   Examples of the sample used in the first identification method of the present invention include pathogens such as bacteria and viruses, blood separated from living bodies such as humans, saliva, tissue lesions, and excreta such as manure. It is done. Furthermore, when performing a prenatal diagnosis, fetal cells existing in amniotic fluid or a part of a dividing egg cell in a test tube can be used as a specimen. In addition, these samples are concentrated as a sediment directly or if necessary by centrifugation, etc., and then subjected to cell destruction treatment such as enzyme treatment, heat treatment, surfactant treatment, ultrasonic treatment, or a combination thereof. Those previously applied can be used. In this case, the cell destruction treatment is performed for the purpose of revealing the nucleic acid derived from the target tissue. In addition, the specific method of the cell destruction treatment may be performed according to a known method described in a literature such as PCR Protocols Academic Press Inc. (p14, p352, p352 (1990)). it can. Further, the total amount of nucleic acid in the sample is preferably about 5 to 50 ng, but sufficient amplification is possible even with 5 ng or less.

本発明の第1の識別方法において識別対象とする変異部位としては、がん関連遺伝子、遺伝病に関連する遺伝子、ウィルス遺伝子、細菌遺伝子及び病気のリスクファクターと呼ばれる多型性を示す遺伝子等に存在するものが挙げられる。がん関連遺伝子としては、例えばk−ras遺伝子、N−ras遺伝子、p53遺伝子、BRCA1遺伝子、BRCA2遺伝子、又はAPC遺伝子等が挙げられる。遺伝病に関連する遺伝子としては、各種先天性代謝異常症等との関連が報告されている遺伝子等が挙げられる。ウィルス遺伝子、細菌遺伝子としては、例えばC型肝炎ウィルス、B型肝炎ウィルス等の遺伝子が挙げられる。多型性を示す遺伝子としては、例えば、HLA(Human Leukocyte Antigen)や血液型に関する遺伝子のように、病気等の原因とは必ずしも直接は関係のない、個体によって異なる塩基配列を持つ遺伝子や、高血圧、糖尿病等の発症に関係するとされている遺伝子等が挙げられる。これらの遺伝子は、その大部分が宿主の染色体上に存在するものであるが、ミトコンドリア遺伝子にコードされている場合もある。   Examples of mutation sites to be identified in the first identification method of the present invention include cancer-related genes, genes related to genetic diseases, viral genes, bacterial genes, and genes showing polymorphisms called disease risk factors. What exists is listed. Examples of cancer-related genes include k-ras gene, N-ras gene, p53 gene, BRCA1 gene, BRCA2 gene, or APC gene. Examples of genes related to genetic diseases include genes reported to be associated with various inborn errors of metabolism. Examples of viral genes and bacterial genes include genes such as hepatitis C virus and hepatitis B virus. Examples of genes showing polymorphism include genes having different nucleotide sequences that are not directly related to the cause of illness, such as genes related to HLA (Human Leukocyte Antigen) and blood groups, And genes that are considered to be related to the onset of diabetes and the like. Most of these genes are present on the host chromosome, but may be encoded by mitochondrial genes.

本発明においては、まず、核酸増幅工程として、試料に含まれる遺伝子中の変異部位を含む領域を核酸増幅反応により増幅し、試料2本鎖核酸を調製する。核酸増幅反応としては、変異部位を含む領域を2本鎖核酸として増幅可能な反応であれば、特に限定されるものではなく、PCR法、LCR(Ligase chain Reaction)法、3SR(Self−sustained Sequence Replication)法、SDA(Strand Displacement Amplification)法等の公知の核酸増幅反応の中から適宜選択して用いることができる(Manak,DNA Probes 2nd Edition p255〜291,Stockton Press(1993))。本発明においては、特にPCR法が好適である。   In the present invention, first, as a nucleic acid amplification step, a region containing a mutation site in a gene contained in a sample is amplified by a nucleic acid amplification reaction to prepare a sample double-stranded nucleic acid. The nucleic acid amplification reaction is not particularly limited as long as it can amplify a region containing a mutation site as a double-stranded nucleic acid. The PCR method, LCR (Ligase chain Reaction) method, 3SR (Self-stained Sequence) It can be used by appropriately selecting from known nucleic acid amplification reactions such as replication (Replication) method and SDA (Strand Displacement Amplification) method (Manak, DNA Probes 2nd Edition p255-291, Stockton Press (1993)). In the present invention, the PCR method is particularly suitable.

例えば、変異部位を含む増幅する領域を挟むようにプライマーを設計し、ポリメラーゼを用いたプライマーの伸長反応を繰り返し行うことにより、試料2本鎖核酸を調製することができる。この伸長反応に用いられるdNTP、ポリメラーゼ等の試薬は、核酸増幅を行う場合に通常用いられている試薬の中から、適宜選択して用いることができる。例えば、ポリメラーゼとしては、E.coliDNAポリメラーゼI、E.coliDNAポリメラーゼIのクレノウ断片、T4 DNAポリメラーゼ等の任意のDNAポリメラーゼを用いることができるが、特にTaq DNAポリメラーゼ、Tth DNAポリメラーゼ、Vent DNAポリメラーゼ等の熱安定性DNAポリメラーゼを用いることが好ましく、これによりサイクル毎に新たな酵素の添加の必要性がなくなり、自動的にサイクルを繰り返すことが可能になり、更にアニーリング温度を50〜60℃に設定することが可能なためプライマーによる標的塩基配列認識の特異性を高めることができ、迅速かつ特異的に遺伝子増幅反応を行うことができる(詳細については特開平1−314965号公報、特開平1−252300号公報参照)。また、この伸長反応を行う際の反応条件等の具体的な方法については、実験医学第8巻第9号(羊土社、(1990))、PCRテクノロジー・ストックトン・プレス(PCR Technology Stockton press)(1989)等の文献に記載された公知の方法に従い行うことができる。   For example, a sample double-stranded nucleic acid can be prepared by designing a primer so as to sandwich an amplification region including a mutation site and repeatedly performing a primer extension reaction using a polymerase. Reagents such as dNTP and polymerase used in this extension reaction can be appropriately selected from reagents usually used for nucleic acid amplification. For example, polymerases include E. coli. coli DNA polymerase I, E. coli. Any DNA polymerase such as Klenow fragment of E. coli DNA polymerase I or T4 DNA polymerase can be used, but it is particularly preferable to use a thermostable DNA polymerase such as Taq DNA polymerase, Tth DNA polymerase or Vent DNA polymerase. There is no need to add a new enzyme for each cycle, the cycle can be automatically repeated, and the annealing temperature can be set to 50-60 ° C. The gene amplification reaction can be carried out quickly and specifically (see JP-A-1-314965 and JP-A-1-252300 for details). For specific methods such as reaction conditions for carrying out this elongation reaction, Experimental Medicine Vol. 8 No. 9 (Yodosha, (1990)), PCR Technology Stockton Press (PCR Technology Stockton press) ) (1989).

試料2本鎖核酸は、変異部位を含む遺伝子中の領域のうち、標準2本鎖核酸と完全に同一の領域を核酸増幅して得られた2本鎖核酸である。このように、試料2本鎖核酸と標準2本鎖核酸とは、変異部位のみが異なるため、変異部位が1塩基のみである場合の識別精度をより向上させることができる。   A sample double-stranded nucleic acid is a double-stranded nucleic acid obtained by nucleic acid amplification of a region in a gene including a mutation site that is completely identical to a standard double-stranded nucleic acid. Thus, since the sample double-stranded nucleic acid and the standard double-stranded nucleic acid differ only in the mutation site, the discrimination accuracy when the mutation site is only one base can be further improved.

次いで、識別工程として、標準2本鎖核酸を試料2本鎖核酸と混合して競合的鎖組み換え反応を行い、標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸との間で鎖組み換えが生じた程度を測定することにより、標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸との同一性を識別する。   Next, as a discriminating step, the standard double-stranded nucleic acid is mixed with the sample double-stranded nucleic acid to perform a competitive strand recombination reaction, and the degree of strand recombination between the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid. By measuring the identity of the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid.

競合的鎖組み換え反応は、相同な塩基配列を持つ2本鎖核酸と1本鎖核酸との間、或いは相同な塩基配列を持つ2本鎖核酸と2本鎖核酸との間で起こる競合的な核酸鎖の置換反応(コンペティティブハイブリダイゼーション)であり、標準2本鎖核酸及び試料2本鎖核酸を混合して変性した後、アニーリングすることにより行うことができる。   Competitive strand recombination is a competitive reaction that occurs between a double-stranded nucleic acid having a homologous base sequence and a single-stranded nucleic acid, or between a double-stranded nucleic acid having a homologous base sequence and a double-stranded nucleic acid. This is a nucleic acid strand displacement reaction (competitive hybridization), which can be performed by mixing and denaturing a standard double-stranded nucleic acid and a sample double-stranded nucleic acid, followed by annealing.

標準2本鎖核酸及び試料2本鎖核酸を変性する方法としては、加熱による方法又はアルカリによる方法が好ましい。本発明においては、簡便であることから、加熱により変性させることが好ましい。具体的には、2本鎖核酸を、90〜100℃、好ましくは95〜100℃に一定時間加熱することにより、変性させることができる。   As a method for denaturing the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid, a method using heating or a method using alkali is preferable. In this invention, since it is simple, it is preferable to denature by heating. Specifically, the double-stranded nucleic acid can be denatured by heating to 90 to 100 ° C., preferably 95 to 100 ° C. for a certain time.

変性させた標準2本鎖核酸及び試料2本鎖核酸をアニーリングさせる場合には、反応液中の塩濃度が最適になるように調製することが好ましい。最適な塩濃度は、一般的には鎖長に依存する。一般に、ハイブリダイゼーションにおいては、SSC(20×SSC:3M塩化ナトリウム、0.3Mクエン酸ナトリウム)やSSPE(20×SSPE:3.6M塩化ナトリウム、0.2Mリン酸ナトリウム、2mM EDTA)が使われており、本発明の識別方法においても、これらの溶液を好適な濃度に希釈して使用することができる。また、必要に応じてジメチルスルフォキシド(DMSO)、ジメチルフォルムアミド(DMF)等の有機溶媒を添加することもできる。   When annealing the denatured standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid, it is preferable to prepare the salt concentration in the reaction solution to be optimum. The optimum salt concentration generally depends on the chain length. Generally, in hybridization, SSC (20 × SSC: 3M sodium chloride, 0.3M sodium citrate) or SSPE (20 × SSPE: 3.6M sodium chloride, 0.2M sodium phosphate, 2mM EDTA) is used. In the identification method of the present invention, these solutions can be diluted to a suitable concentration and used. Moreover, organic solvents, such as a dimethyl sulfoxide (DMSO) and a dimethylformamide (DMF), can also be added as needed.

加熱により変性させた場合には、反応液の温度を、高温(一般的には、変性温度であり、例えば、90〜100℃の範囲のいずれかの温度)から降下させることにより、アニーリングを行い、競合的鎖組み換え反応を行うことができる。反応液の降温速度や反応終了時点の反応液の温度等の条件は、標準2本鎖核酸及び試料2本鎖核酸の鎖長や塩基配列に応じて適宜設定することができる。標準2本鎖核酸のTm付近の温度範囲(Tm±3〜5℃)において、反応液の温度低下がゆっくり(例えば、0.1℃/分〜0.3℃/分の速度)であるほど、非相補的な塩基配列を有する1本鎖同士がハイブリダイズする確率が低減され、精度よく競合的鎖組み換え反応を行うことができる。   When denatured by heating, annealing is performed by lowering the temperature of the reaction solution from a high temperature (generally, the denaturation temperature, for example, any temperature in the range of 90 to 100 ° C.). A competitive strand recombination reaction can be performed. Conditions such as the temperature drop rate of the reaction solution and the temperature of the reaction solution at the end of the reaction can be appropriately set according to the chain length and base sequence of the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid. In the temperature range near Tm (Tm ± 3 to 5 ° C.) of the standard double-stranded nucleic acid, the temperature decrease of the reaction solution is slow (eg, at a rate of 0.1 ° C./min to 0.3 ° C./min). The probability that single strands having non-complementary base sequences will hybridize is reduced, and competitive strand recombination can be carried out with high accuracy.

標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸との間で鎖組み換えが生じた程度は、いずれかの核酸を標識物質により標識し、当該標識を指標として測定することができる。例えば、標準2本鎖核酸を構成する2本の核酸鎖のうち、一方の鎖をある標識物質で標識し、他方の鎖を別の標識物質で標識する。この場合、鎖組み換え反応が起こらなかった場合には、2種類の標識物質は全て同じ分子から検出される。一方、鎖組み換え反応が起こった場合には、2種類の標識物質のうちのいずれか一方のみ検出される分子が存在する。よって、反応液中の2本鎖核酸の各分子がいずれの標識物質で標識されているかを検出することにより、標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸との間で鎖組み換えが生じた程度を測定することができる。なお、標準2本鎖核酸に代えて試料2本鎖核酸を同様に標識してもよい。さらに、標準2本鎖核酸の一方の核酸鎖をある標識物質で標識し、この標識した核酸鎖と鎖組み換え反応が起こり得る試料2本鎖核酸の一方の核酸鎖を別の標識物質で標識してもよい。   The degree of strand recombination between the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid can be measured by labeling any nucleic acid with a labeling substance and using the label as an indicator. For example, one of the two nucleic acid strands constituting the standard double-stranded nucleic acid is labeled with a certain labeling substance, and the other strand is labeled with another labeling substance. In this case, when the chain recombination reaction has not occurred, the two kinds of labeling substances are all detected from the same molecule. On the other hand, when a chain recombination reaction occurs, there are molecules that can detect only one of the two types of labeling substances. Therefore, the extent to which recombination occurred between the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid by detecting with which labeling substance each molecule of the double-stranded nucleic acid in the reaction solution is labeled. Can be measured. Note that the sample double-stranded nucleic acid may be similarly labeled instead of the standard double-stranded nucleic acid. Further, one nucleic acid strand of the standard double-stranded nucleic acid is labeled with a certain labeling substance, and one nucleic acid strand of the sample double-stranded nucleic acid that can undergo a strand recombination reaction with this labeled nucleic acid chain is labeled with another labeling substance. May be.

標識物質としては、非放射性、放射性物質のどちらを用いてもよいが、好ましくは非放射性物質が用いられる。非放射性の標識物質としては、直接標識可能なものとして蛍光物質[例えばフルオレッセイン誘導体(フルオレッセインイソチオシアネート等)、ローダミン及びその誘導体(テトラメチルローダミンイソチオシアネート等)]、化学発光物質(例えばアクリジン等)等が挙げられる。 また、標識物質と特異的に結合する物質を利用することにより、間接的に標識物質を検出することができる。このような標識物質としては、ビオチン、リガンド、特定の核酸あるいはタンパク質ハプテン等が挙げられる。そして、標識物質と特異的に結合する物質としては、ビオチンの場合にはこれに特異的に結合するアビジンあるいはストレプトアビジンが、ハプテンの場合はこれに特異的に結合する抗体が、リガンドの場合はレセプターが、特定の核酸あるいはタンパク質の場合はこれと特異的に結合する核酸、核酸結合タンパク質あるいは特定のタンパク質と親和性のあるタンパク質等が利用できる。 上記ハプテンとしては2,4−ジニトロフェニル基を有する化合物やジゴキシゲニンを使うことができ、更にはビオチンあるいは蛍光物質等もハプテンとして使用することができる。これらの標識物質は、いずれも単独又は必要があれば複数種の組み合わせで公知の手段(特開昭59−93099号公報、特開昭59−148798号公報、特開昭59−204200号公報参照。)により、導入することができる。   As the labeling substance, either a non-radioactive substance or a radioactive substance may be used, but a non-radioactive substance is preferably used. Non-radioactive labeling substances include fluorescent substances [for example, fluorescein derivatives (fluorescein isothiocyanate, etc.), rhodamine and derivatives thereof (tetramethylrhodamine isothiocyanate, etc.)], chemiluminescent substances (for example, Acridine, etc.). Further, the labeling substance can be indirectly detected by using a substance that specifically binds to the labeling substance. Examples of such a labeling substance include biotin, a ligand, a specific nucleic acid, or a protein hapten. In the case of biotin, the avidin or streptavidin that specifically binds to this substance is specifically bound to the labeling substance, and in the case of a hapten, the antibody that specifically binds to this is the ligand. When the receptor is a specific nucleic acid or protein, a nucleic acid that specifically binds to the receptor, a nucleic acid binding protein, a protein having an affinity for the specific protein, or the like can be used. As the hapten, a compound having 2,4-dinitrophenyl group or digoxigenin can be used, and biotin or a fluorescent substance can also be used as a hapten. Any of these labeling substances may be used alone or in combination of a plurality of kinds if necessary (see JP-A-59-93099, JP-A-59-148798, JP-A-59-204200). )).

また、2種類の標識物質のうち、いずれかの標識物質を固相単体に結合可能な物質とした場合には、汎用されている固液分離作業を行うことにより、標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸との間で鎖組み換えが生じた程度を測定することができる。例えば、標準2本鎖核酸の一方の鎖を標識物質Aで標識し、他方の鎖を固相単体に結合可能な標識物質Bで標識し、鎖組み換え反応後の反応液を標識物質Bが結合可能な固相単体に接触させる。その後、当該固相担体に結合している2本鎖核酸中の標識物質Aを測定する。鎖組み換え反応が起こった場合には、固相担体に結合している2本鎖核酸中の標識物質Aにより標識されている2本鎖核酸の割合が減少する。   In addition, when one of the two types of labeling substances is a substance that can bind to a solid phase, a standard double-stranded nucleic acid and a sample can be obtained by performing a widely used solid-liquid separation operation. The degree to which strand recombination has occurred between the double-stranded nucleic acid can be measured. For example, one strand of a standard double-stranded nucleic acid is labeled with a labeling substance A, the other strand is labeled with a labeling substance B that can bind to a solid phase alone, and the labeling substance B binds to the reaction solution after the strand recombination reaction. Contact with possible solid phase alone. Thereafter, the labeling substance A in the double-stranded nucleic acid bound to the solid phase carrier is measured. When the strand recombination reaction occurs, the ratio of the double-stranded nucleic acid labeled with the labeling substance A in the double-stranded nucleic acid bound to the solid phase carrier decreases.

特に、本発明においては、互いにエネルギー移動可能な2種類の標識物質(例えば、励起により蛍光を発生するドナー標識物質と、その蛍光を吸収するアクセプター標識物質)を用いて、これらの標識物質間のエネルギー移動によるエネルギー変化の度合いを指標として、標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸との間で鎖組み換えが生じた程度を測定することが好ましい。   In particular, in the present invention, two kinds of labeling substances capable of transferring energy to each other (for example, a donor labeling substance that generates fluorescence by excitation and an acceptor labeling substance that absorbs the fluorescence) are used, and between these labeling substances. It is preferable to measure the degree of strand recombination between the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid, using the degree of energy change due to energy transfer as an index.

本発明における標識物質間のエネルギー移動とは、エネルギーを発生するドナー標識物質とこのドナー標識物質から発生したエネルギーを吸収するアクセプター標識物質との少なくとも2種の標識物質が、互いに近接した状態にある場合に、ドナー標識物質からアクセプター標識物質へのエネルギーの移動をいう。例えば、2種の標識物質が蛍光物質である場合、ドナー標識物質を励起して生じる蛍光をアクセプター標識物質が吸収し、このアクセプター標識物質が発する蛍光を測定するか、又はドナー標識物質を励起して生じる蛍光をアクセプター標識物質が吸収することにより起こるドナー標識物質の消光を測定することができる(PCR Methods and applications 4,357−362(1995)、Nature Biotechnology 16,49−53(1998))。なお、ドナー標識物質の蛍光波長とアクセプター標識物質の吸収波長に重なりがなくてもエネルギー移動が起こる場合があるが、このようなエネルギー移動も本発明に含まれるものである。また、アクセプター標識物質はクエンチャーであってもよい。このようなくクエンチャーとして、例えばdubcylやブラックホール等が挙げられる。   The energy transfer between the labeling substances in the present invention means that at least two kinds of labeling substances, that is, a donor labeling substance that generates energy and an acceptor labeling substance that absorbs energy generated from the donor labeling substance are in proximity to each other. In some cases, it refers to the transfer of energy from a donor labeling substance to an acceptor labeling substance. For example, when the two kinds of labeling substances are fluorescent substances, the acceptor labeling substance absorbs the fluorescence generated by exciting the donor labeling substance and measures the fluorescence emitted by the acceptor labeling substance, or the donor labeling substance is excited. The quenching of the donor labeling substance caused by the absorption of the fluorescence generated by the acceptor labeling substance can be measured (PCR Methods and applications 4,357-362 (1995), Nature Biotechnology 16, 49-53 (1998)). Note that energy transfer may occur even if there is no overlap between the fluorescence wavelength of the donor labeling substance and the absorption wavelength of the acceptor labeling substance. Such energy transfer is also included in the present invention. The acceptor labeling substance may be a quencher. As such, the quencher includes, for example, dubcyl and black hole.

具体的には、標準2本鎖核酸として、構成する2本の核酸鎖のうち、一方の鎖の3’端部を第1標識物質により標識し、他方の鎖の5’端部を第1標識物質と互いにエネルギー移動可能な第2標識物質により標識したものを用いる。第1標識物質と第2標識物質のいずれがドナー標識物質であってもよい。この標準2本鎖核酸は、第1標識物質と第2標識物質が近接した状態にあるため、エネルギー移動が生じる。一方、試料2本鎖核酸との間で競合的鎖組み換え反応が起こると、鎖の組み換えが起こった2本鎖核酸では、第1標識物質と第2標識物質とが離れているため、エネルギー移動が生じず、反応液中のエネルギー移動が生じた2本鎖核酸の割合が減少する。そこで、第1標識物質又は第2標識物質から発されるエネルギー(蛍光物質である場合には蛍光強度)を測定することにより、エネルギー移動によるエネルギー変化の度合いを測定し、標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸との間で鎖組み換えが生じた程度を測定することができる。   Specifically, as a standard double-stranded nucleic acid, among the two nucleic acid strands constituting one, the 3 ′ end of one strand is labeled with the first labeling substance, and the 5 ′ end of the other strand is the first. A labeling substance labeled with a second labeling substance capable of energy transfer with each other is used. Either the first labeling substance or the second labeling substance may be a donor labeling substance. In this standard double-stranded nucleic acid, energy transfer occurs because the first labeling substance and the second labeling substance are close to each other. On the other hand, when a competitive strand recombination reaction occurs between the sample double-stranded nucleic acid, energy transfer is caused because the first labeled substance and the second labeled substance are separated in the double-stranded nucleic acid in which strand recombination has occurred. Does not occur, and the proportion of double-stranded nucleic acids in which energy transfer occurs in the reaction solution decreases. Therefore, by measuring the energy emitted from the first labeling substance or the second labeling substance (fluorescence intensity in the case of a fluorescent substance), the degree of energy change due to energy transfer is measured, and the standard double-stranded nucleic acid and The degree to which strand recombination has occurred with the sample double-stranded nucleic acid can be measured.

遺伝子型が異なる(変異部の塩基配列が相違する)核酸鎖同士に比べて、遺伝子型が同一の(完全に相補的な塩基配列を持つ)核酸鎖同士のほうがより優先的に2本鎖を形成する。このため、これに伴って標識物質間でのエネルギー移動によるエネルギー変化の度合、すなわち、鎖置き換え反応によって生じたり消失したりするエネルギー移動の変化の度合を任意の検出器を用いて測定することにより、試料中に含まれていた遺伝子の変異部位の遺伝子型が、標準2本鎖核酸と同一であるかどうかや、試料中に含まれていた標準2本鎖核酸と同一の遺伝子型の割合を検出することができる。例えば、検出に蛍光エネルギー移動を利用する場合には、分光蛍光光度計、蛍光プレートリーダーなどで特定波長の蛍光スペクトルを測定することにより、標準2本鎖核酸と同一の遺伝子型を持つ遺伝子の有無や割合を容易に検出することができる。   Compared to nucleic acid strands with different genotypes (different mutation base sequences), nucleic acid strands with the same genotype (having completely complementary base sequences) are more preferentially double-stranded. Form. For this reason, by measuring the degree of energy change due to energy transfer between the labeled substances, that is, the degree of energy transfer change caused or lost by the strand displacement reaction, by using an arbitrary detector. Whether the genotype of the mutation site of the gene contained in the sample is the same as the standard double-stranded nucleic acid, and the ratio of the same genotype as the standard double-stranded nucleic acid contained in the sample Can be detected. For example, when fluorescence energy transfer is used for detection, the presence or absence of a gene having the same genotype as that of a standard double-stranded nucleic acid is measured by measuring a fluorescence spectrum of a specific wavelength with a spectrofluorometer, a fluorescence plate reader, or the like. And the ratio can be easily detected.

標準2本鎖核酸は標識せず、試料2本鎖核酸を構成する2本の核酸鎖のうち、一方の鎖の3’端部を第1標識物質により標識し、他方の鎖の5’端部を第2標識物質により標識したものを用いてもよい。この場合には、標準2本鎖核酸を標識した場合と同様に、鎖の組み換えが起こった2本鎖核酸ではエネルギー移動が生じず、反応液中のエネルギー移動が生じた2本鎖核酸の割合が減少する。
また、標準2本鎖核酸の一方の核酸鎖の3’端部(又は5’端部)を第1標識物質により標識し、この標識した核酸鎖と鎖組み換え反応が起こり得る試料2本鎖核酸の一方の核酸鎖(第1標識物質により標識した核酸鎖の相補鎖)の5’端部 (又は3’端部)を第2標識物質により標識したものを用いてもよい。この場合には、鎖の組み換えが起こった2本鎖核酸ではエネルギー移動が生じ、反応液中のエネルギー移動が生じた2本鎖核酸の割合が増大する。
The standard double-stranded nucleic acid is not labeled. Of the two nucleic acid strands constituting the sample double-stranded nucleic acid, the 3 ′ end of one strand is labeled with the first labeling substance, and the 5 ′ end of the other strand is labeled. A part labeled with a second labeling substance may be used. In this case, as in the case of labeling the standard double-stranded nucleic acid, the energy transfer does not occur in the double-stranded nucleic acid in which the strand recombination has occurred, and the ratio of the double-stranded nucleic acid in which the energy transfer in the reaction solution has occurred. Decrease.
In addition, a sample double-stranded nucleic acid in which the 3 ′ end (or 5 ′ end) of one nucleic acid strand of a standard double-stranded nucleic acid is labeled with a first labeling substance and a recombination reaction can occur with the labeled nucleic acid strand. One of the nucleic acid strands (complementary strand of the nucleic acid strand labeled with the first labeling substance) 5 'end (or 3' end) labeled with the second labeling substance may be used. In this case, energy transfer occurs in the double-stranded nucleic acid in which strand recombination has occurred, and the ratio of the double-stranded nucleic acid in which the energy transfer has occurred in the reaction solution increases.

このように、標識物質間のエネルギー移動によるエネルギー変化の度合いを測定することによって、標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸との間で鎖組み換えが生じた程度を測定することにより、固液分離作業等の煩雑な作業を要することなく、迅速かつ簡便に標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸との同一性を識別することができる。しかも、両標識物質を、互いに近接する3’端部と5’端部とに導入することにより、鎖の置き換えが生じた程度を正確かつ確実に捕えることができる上、標準2本鎖核酸又は試料2本鎖核酸が鎖の長い遺伝子断片であっても、常に良好な感度をもって正確かつ確実に相補鎖の置換の程度を測定し得、遺伝子型の同一性を正確かつ安定的に識別することができる。特に、従来の煩雑な固液の分離作業を必要としない簡易な方法であることから、自動化も可能となり、最前線の医療現場での要望に応えることができる。   Thus, by measuring the degree of energy change due to energy transfer between the labeled substances, the degree of strand recombination between the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid is measured, The identity between the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid can be quickly and easily identified without requiring complicated work such as separation work. In addition, by introducing both labeling substances into the 3 ′ end and the 5 ′ end adjacent to each other, it is possible to accurately and surely capture the degree of strand displacement, and the standard double-stranded nucleic acid or Even if the sample double-stranded nucleic acid is a long-chain gene fragment, the degree of substitution of the complementary strand can always be measured accurately and reliably with good sensitivity, and the genotype identity can be accurately and stably identified. Can do. In particular, since it is a simple method that does not require a conventional complicated solid-liquid separation operation, it is possible to automate and meet the demands of the frontline medical site.

第1標識物質又は第2標識物質として用いることができる標識物質としては、互いに近接した状態でエネルギー移動可能なものであれば特に制限されないが、中でも蛍光物質、遅延蛍光物質が好ましく、場合によっては化学発光物質、生物発光物質等を用いることもできる。このような標識物質の組み合せとしては、フルオレセイン及びその誘導体(例えばフルオレセインイソチオシアネート等)とローダミン及びその誘導体(例えばテトラメチルローダミンイソチオシアネート、テトラメチルローダミン−5−(and−6−)ヘキサノイックアシッド等)との組み合わせ、フルオレセインとダブシルとの組み合わせ等が挙げられ、これらの中から任意の組み合わせを選択することができる(Nonisotopic DNA Probe Techniques.Academic Press(1992))。その他、近接させた場合に熱エネルギーの放出が生じる組み合わせの分子であってもよい。このような標識物質の組み合わせとしては、Alexa Fluor(登録商標)488(インビトロジェン社製)、ATTO 488(ATTO-TEC GmbH社製)、Alexa Fluor(登録商標)594(インビトロジェン社製)、及びROX(Carboxy-X-rhodamine)からなる群より選択される1とBHQ(登録商標、Black hole quencher)−1又はBHQ(登録商標)−2との組み合わせ等が挙げられる。
なお、グアニンは、FAMが近接した場合にクエンチする能力があるため(Nucleic acids Research 2002,vol.30.no.9 2089-2195)、これを利用してもよい。例えば、標準2本鎖核酸の一方の鎖の3’端部をFAMで標識した場合であって、他方の鎖の5’末端の塩基がグアニンである場合には、当該他方の鎖を標識物質で標識せずともよい。
The labeling substance that can be used as the first labeling substance or the second labeling substance is not particularly limited as long as it can transfer energy in the state of being close to each other, but among them, a fluorescent substance and a delayed fluorescent substance are preferable. A chemiluminescent substance, a bioluminescent substance, etc. can also be used. As a combination of such labeling substances, fluorescein and its derivatives (for example, fluorescein isothiocyanate) and rhodamine and its derivatives (for example, tetramethylrhodamine isothiocyanate, tetramethylrhodamine-5- (and-6) hexanoic acid) Etc.), a combination of fluorescein and dabsyl, and the like, and any combination can be selected from these (Nisotopic DNA Probe Techniques. Academic Press (1992)). In addition, it may be a combination of molecules in which thermal energy is released when close to each other. Examples of combinations of such labeling substances include Alexa Fluor (registered trademark) 488 (manufactured by Invitrogen), ATTO 488 (manufactured by ATTO-TEC GmbH), Alexa Fluor (registered trademark) 594 (manufactured by Invitrogen), and ROX ( Examples thereof include a combination of 1 selected from the group consisting of Carboxy-X-rhodamine) and BHQ (registered trademark, Black hole quencher) -1 or BHQ (registered trademark) -2.
In addition, since guanine has the ability to quench when FAM adjoins (Nucleic acids Research 2002, vol.30.no.9 2089-2195), you may utilize this. For example, when the 3 ′ end of one strand of a standard double-stranded nucleic acid is labeled with FAM, and the base at the 5 ′ end of the other strand is guanine, the other strand is labeled as a labeling substance. It is not necessary to label with.

標準2本鎖核酸又は試料2本鎖核酸に、第1標識物質又は第2標識物質を導入する方法としては、一般的な核酸への標識導入方法を採用することができる。例えば、標識物質を核酸に直接化学的に導入する方法(Biotechniques 24,484−489(1998))、DNAポリメラーゼ反応あるいはRNAポリメラーゼ反応により標識物質結合モノヌクレオチドを導入する方法(Science 238,336−3341(1987))、標識物質を導入したプライマーを用いてPCR反応を行うことにより導入する方法(PCR Methods and Applications 2,34−40(1992))等が挙げられる。   As a method for introducing the first labeling substance or the second labeling substance into the standard double-stranded nucleic acid or the sample double-stranded nucleic acid, a general method for introducing a label into a nucleic acid can be employed. For example, a method of directly introducing a labeling substance into a nucleic acid (Biotechniques 24, 484-489 (1998)), a method of introducing a labeling substance-bound mononucleotide by a DNA polymerase reaction or an RNA polymerase reaction (Science 238, 336-3341). (1987)), a method of introducing a PCR reaction using a primer into which a labeling substance has been introduced (PCR Methods and Applications 2, 34-40 (1992)) and the like.

標準2本鎖核酸又は試料2本鎖核酸に標識物質を導入する位置は、鎖置き換え反応によりエネルギー移動が生じたり、消失する位置、すなわち、核酸鎖の3’端部及び/又は5’端部である必要がある。具体的には、本発明において、5’端部及び3’端部とは、核酸鎖の5’末端及び3’末端からそれぞれ30塩基以内の範囲を示すが、両方の標識物質が近ければ近いほどエネルギー移動を起こし易いため、好ましくはそれぞれの末端から10塩基以内であり、最も好ましくは5’末端及び3’末端である。ここで、標識物質を相補鎖とハイブリダイズする塩基部分に多数導入すると1塩基程度の置換が検出できなくなる可能性があるため、それぞれの核酸鎖の端部分のみに導入することが好ましい。例えば、2種の標識物質の一方を一方の核酸鎖の5’端部(3’端部)に導入すると共に、これと相補的な他方の核酸鎖の3’端部(5’端部)に他方の標識物質を導入することにより、ハイブリダイゼーション反応に影響を与えることなく、両核酸鎖は鎖置き換え反応により、エネルギー移動を生じたり、消失したりする。   The position where the labeling substance is introduced into the standard double-stranded nucleic acid or the sample double-stranded nucleic acid is a position where energy transfer occurs or disappears by the strand displacement reaction, that is, the 3 ′ end and / or the 5 ′ end of the nucleic acid strand. Need to be. Specifically, in the present invention, the 5 ′ end and the 3 ′ end indicate ranges within 30 bases from the 5 ′ end and 3 ′ end of the nucleic acid strand, respectively, but are closer if both labeling substances are close. Since energy transfer is likely to occur, it is preferably within 10 bases from each end, and most preferably 5 ′ end and 3 ′ end. Here, if a large number of labeling substances are introduced into the base portion that hybridizes with the complementary strand, substitution of about one base may not be detected, so it is preferable to introduce it only at the end portion of each nucleic acid strand. For example, one of two kinds of labeling substances is introduced into the 5 ′ end (3 ′ end) of one nucleic acid strand and the 3 ′ end (5 ′ end) of the other nucleic acid strand complementary thereto By introducing the other labeling substance into the two, both nucleic acid strands cause energy transfer or disappear by the strand displacement reaction without affecting the hybridization reaction.

具体的には、5’端部に標識を有する核酸鎖を調製するには、5’端部に標識物質が導入されたリンカーと任意の核酸鎖をリガーゼにより結合させる方法(Nucleic Acids Res.25,922−923(1997))、あるいは5’端部に標識物質が導入されたプライマーを用いてPCR反応を行う方法(PCR Methods and Applications 2,34−40(1992))等が挙げられる。   Specifically, in order to prepare a nucleic acid chain having a label at the 5 ′ end, a method in which a linker having a labeling substance introduced at the 5 ′ end is bonded to an arbitrary nucleic acid chain by ligase (Nucleic Acids Res. 25). 922-923 (1997)), or a method of performing a PCR reaction using a primer having a labeling substance introduced at the 5 ′ end (PCR Methods and Applications 2, 34-40 (1992)).

一方、3’端部に標識を有する核酸鎖を調製するには、上記5’端部に標識物質を導入する場合と同様に、3’端部に標識物質が導入されたリンカーと任意の核酸鎖をリガーゼにより結合させる方法がある。なお、核酸鎖がDNAではなくRNAであったり、DNAの3’端部がRNAである場合には、その末端のRNAの糖(リボース)部を選択的に開環させて、生じたアルデヒド基を利用して標識することもできる。   On the other hand, in order to prepare a nucleic acid chain having a label at the 3 ′ end, as in the case of introducing a labeling substance at the 5 ′ end, a linker having a labeling substance introduced at the 3 ′ end and an arbitrary nucleic acid There is a method of joining the strands with ligase. In addition, when the nucleic acid chain is RNA instead of DNA, or the 3 ′ end of DNA is RNA, the sugar (ribose) part of the RNA at the end is selectively opened, and the resulting aldehyde group It can also be labeled using.

さらに、標識物質を導入したモノヌクレオチド三リン酸を、ターミナルデオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼの働きにより核酸鎖の3’端部に導入することもできる(Biotechniques 15,486−496(1993))。   Furthermore, mononucleotide triphosphates into which a labeling substance has been introduced can also be introduced into the 3 'end of a nucleic acid chain by the action of terminal deoxynucleotidyl transferase (Biotechniques 15, 486-496 (1993)).

なお、標準2本鎖核酸が100塩基以下の比較的短い核酸鎖である場合には、直接化学合成により標識核酸を調製することもできる(Nucleic Acids Res.16,2659−2669(1988)、Bioconjug.Chem.3,85−87(1992))。   When the standard double-stranded nucleic acid is a relatively short nucleic acid strand of 100 bases or less, a labeled nucleic acid can also be prepared by direct chemical synthesis (Nucleic Acids Res. 16, 2659-2669 (1988), Bioconjug. Chem. 3, 85-87 (1992)).

標識物質間のエネルギー移動によるエネルギー変化の度合いの測定は、一般的に、標識物質から発される蛍光を測定することにより行われるが、この蛍光測定は、多数の検体を同時に測定でき、しかも多彩な温度制御ができるいわゆるリアルタイムPCR装置等を使う場合が多い。しかしながら、このような装置では、検出ごとの蛍光測定精度は必ずしも高くなく、バラツキの大きい結果となる場合が多い。また、添加する標準2本鎖核酸の添加量のバラツキも、測定精度に大きな影響を与える要因となり得る。反応を微量で行うための装置では、このような測定のバラツキ、標準物質の添加量のバラツキはさらに大きくなることが危惧される。従って、定量的な測定を行う場合には、それら測定間でのバラツキを補正することが好ましい。   Measurement of the degree of energy change due to energy transfer between labeling substances is generally performed by measuring the fluorescence emitted from the labeling substance. This fluorescence measurement can measure a large number of specimens at the same time. In many cases, a so-called real-time PCR apparatus or the like capable of controlling temperature is used. However, in such an apparatus, the accuracy of fluorescence measurement for each detection is not necessarily high, and in many cases results in large variations. In addition, variation in the amount of the standard double-stranded nucleic acid to be added can be a factor that greatly affects the measurement accuracy. In an apparatus for carrying out the reaction in a very small amount, there is a concern that such variations in measurement and variations in the amount of standard substance added will become even greater. Therefore, when performing quantitative measurement, it is preferable to correct the variation between these measurements.

一般的に測定間のバラツキを補正する方法として、各測定間で同じ結果となることが明らかな標準物質を用いる方法がある。例えば、各反応液に、第1標識物質及び第2標識物質のいずれとも異なる蛍光物質を共通に添加しておき、当該蛍光物質の値に基づき、目的の蛍光測定値を補正することが可能である。しかしながら、このような補正方法は、間接的である上に、標準2本鎖核酸の添加量のバラツキを補正することはできない。   In general, as a method for correcting the variation between measurements, there is a method using a standard substance that clearly shows the same result between measurements. For example, it is possible to add a fluorescent substance different from both the first labeling substance and the second labeling substance to each reaction solution and correct the target fluorescence measurement value based on the value of the fluorescent substance. is there. However, such a correction method is indirect and cannot correct variations in the amount of standard double-stranded nucleic acid added.

また、蛍光共鳴エネルギー移動を利用した検出法においては、一般的に、ドナーとなる蛍光物質とアクセプターとなる蛍光物質の両方蛍光値の比を求めることにより、測定間のバラツキを補正する方法が行われている。すなわち、ドナーを励起して生じる蛍光と、ドナーからのエネルギー移動で励起されて発光したアクセプターの蛍光との両方を測定し、その比を求める方法である。そこで、本発明者は、本発明の遺伝子型の識別方法において、標識物質間のエネルギー移動によるエネルギー変化の度合いを測定する際に、ドナー標識物質の蛍光値とアクセプター標識物質の蛍光値との比を求めることによりバラツキが低減できるかどうかを検討したが、満足できる結果には到らなかった。これは、鎖組み換え反応後のドナー標識物質の蛍光値は非常に小さく、このような状態での蛍光測定はバラツキが非常に大きくなり易く、このため、ドナー標識物質の蛍光値とアクセプター標識物質の蛍光値との比も非常に大きなバラツキを生じることになるためと考えられる。なお、ドナー標識物質の蛍光値が小さいのは、鎖組み換え反応が起こらずに、変性後の標準2本鎖核酸が元の2本鎖核酸に戻ったときには、エネルギー移動が生じるため、ドナー標識物質の蛍光はほとんどアクセプター標識物質にエネルギー移動される結果、非常に弱い発光となるためである。   In addition, in the detection method using fluorescence resonance energy transfer, generally, a method of correcting the variation between measurements by calculating the ratio of the fluorescence values of both the donor fluorescent substance and the acceptor fluorescent substance is performed. It has been broken. That is, it is a method of measuring both the fluorescence generated by exciting the donor and the fluorescence of the acceptor excited by the energy transfer from the donor and determining the ratio. Therefore, the present inventor determined the ratio between the fluorescence value of the donor labeling substance and the fluorescence value of the acceptor labeling substance when measuring the degree of energy change due to the energy transfer between the labeling substances in the genotype identification method of the present invention. However, it was not possible to achieve satisfactory results. This is because the fluorescence value of the donor labeling substance after the strand recombination reaction is very small, and the fluorescence measurement in such a state is likely to vary greatly. Therefore, the fluorescence value of the donor labeling substance and the acceptor labeling substance It is considered that the ratio with the fluorescence value also causes a very large variation. The donor labeling substance has a small fluorescence value because the energy transfer occurs when the standard double-stranded nucleic acid after denaturation returns to the original double-stranded nucleic acid without causing the strand recombination reaction. This is because most of the fluorescence of the light becomes very weak light emission as a result of energy transfer to the acceptor labeling substance.

さらに、本発明の遺伝子型の識別方法では、標識物質の種類、遺伝子型の種類、標準2本鎖核酸や試料2本鎖核酸の塩基配列の種類、標準2本鎖核酸中の変異部位の位置等により、標識物質の蛍光値の変化、特にドナー標識物質の蛍光値の変化の挙動が影響を受けるという問題があることを、本発明者は見出した。図1は、遺伝子型が異なる場合のドナー標識物質の蛍光挙動の一例を模式的に示した図であり、図2は、同じく遺伝子型が異なる場合のアクセプター標識物質の蛍光挙動の一例を模式的に示した図である。まず、3種類の遺伝子型がある遺伝子変異に対して、一の遺伝子型であるPCR産物を試料2本鎖核酸とし、このPCR産物と同一の遺伝子型の標準2本鎖核酸(マッチ)と、このPCR産物と異なる遺伝子型の標準2本鎖核酸(ミスマッチA)と、両者いずれとも異なる遺伝子型の標準2本鎖核酸(ミスマッチB)とを用意し、各標準2本鎖核酸は、構成する2本の核酸鎖のうち、一方の鎖の3’端部をドナー標識物質により標識し、他方の鎖の5’端部をアクセプター標識物質により標識した。試料2本鎖核酸と各標準2本鎖核酸をそれぞれ混合し、変性させた後、95℃から35℃まで反応液の温度を降下させ、各温度における蛍光強度を測定したところ、標準2本鎖核酸(ミスマッチA)と標準2本鎖核酸(ミスマッチB)とでは、ドナー標識物質の蛍光値が大きく異なり、特にエンドポイント(35℃)では、標準2本鎖核酸(ミスマッチB)の蛍光強度は、標準2本鎖核酸(ミスマッチA)の蛍光強度よりも大幅に大きく、標準2本鎖核酸(マッチ)の蛍光強度に近くなっている。このように、遺伝子型の塩基の種類によって、蛍光強度が影響を受ける場合があり、本発明の遺伝子型の識別方法では、ドナー標識物質の蛍光値とアクセプター標識物質の蛍光値との比を求めることによっては、データのバラツキを補正することにはつながらない。   Furthermore, in the genotype identification method of the present invention, the type of labeling substance, the type of genotype, the type of base sequence of standard double-stranded nucleic acid or sample double-stranded nucleic acid, the position of the mutation site in the standard double-stranded nucleic acid The present inventors have found that there is a problem that the change in the fluorescence value of the labeling substance, particularly the behavior of the change in the fluorescence value of the donor labeling substance, is affected by the above. FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the fluorescence behavior of the donor labeling substance when the genotype is different, and FIG. 2 is a schematic example of the fluorescence behavior of the acceptor labeling substance when the genotype is different. It is the figure shown in. First, for a gene mutation having three genotypes, a PCR product that is one genotype is used as a sample double-stranded nucleic acid, and a standard double-stranded nucleic acid (match) having the same genotype as the PCR product, A standard double-stranded nucleic acid having a genotype different from the PCR product (mismatch A) and a standard double-stranded nucleic acid having a genotype different from each other (mismatch B) are prepared, and each standard double-stranded nucleic acid is constituted. Of the two nucleic acid strands, the 3 ′ end of one strand was labeled with a donor labeling substance, and the 5 ′ end of the other strand was labeled with an acceptor labeling substance. After mixing and denaturing each sample double-stranded nucleic acid and each standard double-stranded nucleic acid, the temperature of the reaction solution was lowered from 95 ° C. to 35 ° C., and the fluorescence intensity at each temperature was measured. The fluorescence value of the donor labeling substance differs greatly between the nucleic acid (mismatch A) and the standard double-stranded nucleic acid (mismatch B). The fluorescence intensity of the standard double-stranded nucleic acid (mismatch B) is particularly high at the end point (35 ° C). The fluorescence intensity of the standard double-stranded nucleic acid (mismatch A) is significantly larger than that of the standard double-stranded nucleic acid (match). Thus, the fluorescence intensity may be affected by the type of base of the genotype. In the genotype identification method of the present invention, the ratio between the fluorescence value of the donor labeling substance and the fluorescence value of the acceptor labeling substance is obtained. In some cases, this does not lead to correction of data variation.

そこで、本発明者は、さらに検討を重ねた結果、鎖組み換え反応後(エンドポイント)における蛍光強度のみではなく、反応液の温度低下による蛍光強度の変化量、つまり、変性により1本鎖の状態における蛍光強度と、アニーリング後の2本鎖核酸の状態における蛍光強度との変化量ΔF(フルオラセンス)に基づいて補正することにより、測定間のバラツキをよく補正できることを見出した。ΔFは、ドナー標識物質の変化量であってもよく、アクセプター標識物質の変化量であってもよい。ドナー標識物質のΔFは、具体的には、下記式(1)により求めることができる。同じくアクセプター標識物質のΔFは、下記式(2)により求めることができる。下記式(1)及び(2)中、「F[start-point]」は、反応液の温度降下開始時点の温度における蛍光強度、「F[end-point]」は、反応液の温度降下終了時点の温度における蛍光強度を意味する。   Therefore, as a result of further studies, the present inventor has found that not only the fluorescence intensity after the chain recombination reaction (end point) but also the amount of change in the fluorescence intensity due to the temperature drop of the reaction solution, that is, the state of a single strand by denaturation It was found that the variation between measurements can be well corrected by correcting based on the amount of change ΔF (fluorescence) between the fluorescence intensity in and the fluorescence intensity in the double-stranded nucleic acid state after annealing. ΔF may be a change amount of the donor labeling substance or a change amount of the acceptor labeling substance. Specifically, ΔF of the donor labeling substance can be obtained by the following formula (1). Similarly, ΔF of the acceptor labeling substance can be obtained by the following formula (2). In the following formulas (1) and (2), “F [start-point]” is the fluorescence intensity at the temperature at the start of the temperature drop of the reaction solution, and “F [end-point]” is the end of the temperature drop of the reaction solution. It means the fluorescence intensity at the temperature at the time.

Figure 0005504676
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また、ΔFは、ドナー標識物質とアクセプター標識物質のいずれであっても、下記式(3)により求めることもできる。下記式(3)中、「F[max]」は、反応液の温度降下開始から終了までの温度依存的な蛍光挙動内で最も高い蛍光強度を意味し、「F[min]」は、同じく温度依存的な蛍光挙動内で最も低い蛍光強度を意味する。   In addition, ΔF can be obtained by the following formula (3) for any of the donor labeling substance and the acceptor labeling substance. In the following formula (3), “F [max]” means the highest fluorescence intensity in the temperature-dependent fluorescence behavior from the start to the end of the temperature drop of the reaction solution, and “F [min]” It means the lowest fluorescence intensity in the temperature-dependent fluorescence behavior.

Figure 0005504676
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図3は、図1と同様にしてPCR産物(試料2本鎖核酸)、標準2本鎖核酸(マッチ)、標準2本鎖核酸(ミスマッチA)、及び標準2本鎖核酸(ミスマッチB)を調製し、競合的鎖組み換え反応を行った場合の、上記式(1)に基づき求めたドナー標識物質のΔFを示した図である。図3において、標準2本鎖核酸(マッチ)のΔFがマイナス値となっているのは、Tris緩衝液の温度依存的なpH変化による蛍光物質の変化、あるいは蛍光物質の温度依存性によるものである。特に、ドナー標識物質としてフルオラセインを用いた場合には、このようにΔFがマイナス値となるような挙動を示す。つまり、試料2本鎖核酸とは遺伝子型が異なる場合(ミスマッチの場合)のΔF値は大きくなり、試料2本鎖核酸と遺伝子型が同一の場合(マッチの場合)のΔF値はマイナスから0に近い値となる。逆に、アクセプター標識物質のΔF値を指標とした場合、試料2本鎖核酸と遺伝子型が同一の場合のΔF値は大きくなり、試料2本鎖核酸とは遺伝子型が異なる場合のΔF値はマイナスから0に近い値となる。そして、これらのΔF値を算出することにより、遺伝子型を識別することができる。   FIG. 3 shows PCR products (sample double-stranded nucleic acid), standard double-stranded nucleic acid (match), standard double-stranded nucleic acid (mismatch A), and standard double-stranded nucleic acid (mismatch B) in the same manner as FIG. It is the figure which showed (DELTA) F of the donor labeling substance calculated | required based on the said Formula (1) at the time of preparing and performing competitive strand recombination reaction. In FIG. 3, the ΔF of the standard double-stranded nucleic acid (match) has a negative value because of the change in the fluorescent substance due to the temperature-dependent pH change of the Tris buffer or the temperature dependence of the fluorescent substance. is there. In particular, when fluoracein is used as the donor labeling substance, the behavior is such that ΔF becomes a negative value. That is, the ΔF value when the genotype is different from the sample double-stranded nucleic acid (in the case of mismatch) is large, and the ΔF value when the sample double-stranded nucleic acid and the genotype are the same (in the case of match) is minus 0 A value close to. Conversely, when the ΔF value of the acceptor labeling substance is used as an index, the ΔF value when the genotype is the same as that of the sample double-stranded nucleic acid is large, and the ΔF value when the genotype is different from the sample double-stranded nucleic acid is The value is close to 0 from minus. The genotype can be identified by calculating these ΔF values.

鎖組み換え反応が起こらずに、変性後の標準2本鎖核酸が元の2本鎖核酸に戻ったときには、鎖組み換え反応後のドナー標識物質の蛍光は弱く、また、1本鎖の状態におけるアクセプター標識物質の蛍光も弱いものの、ΔFのバラツキは、ドナー標識物質の蛍光値とアクセプター標識物質の蛍光値との比をとった場合ほど大きくなく、測定間のバラツキをよく補正できることがわかった。   When the standard double-stranded nucleic acid after denaturation returns to the original double-stranded nucleic acid without the strand recombination reaction, the fluorescence of the donor labeling substance after the strand recombination reaction is weak, and the acceptor in the single-stranded state Although the fluorescence of the labeling substance is weak, the variation in ΔF is not as great as the ratio between the fluorescence value of the donor labeling substance and the fluorescence value of the acceptor labeling substance, and it was found that the variation between measurements can be corrected well.

測定機器の種類により蛍光強度の測定値は変動する傾向があるが、ΔFによる補正では、測定機器間のバラツキを補正することは困難である。そこで、本発明者は、試料2本鎖核酸と標準2本鎖核酸うち、標識物質で標識されていない2本鎖核酸を含有しない対照反応液を調製し、この対照反応液の温度低下による蛍光強度の変化量ΔFを用いることにより、測定装機器のバラツキをより低減できることを見出した。これは、対照反応液のΔFを測定ごと、あるいは測定装機器ごとに参照することにより、蛍光測定時の外部標準としての役割を果たしているためである。   Although the measured value of the fluorescence intensity tends to vary depending on the type of the measuring device, it is difficult to correct the variation between the measuring devices by the correction using ΔF. Therefore, the present inventor prepared a control reaction solution that does not contain a double-stranded nucleic acid that is not labeled with a labeling substance among the sample double-stranded nucleic acid and the standard double-stranded nucleic acid, and the fluorescence due to the temperature drop of the control reaction solution. It has been found that the variation in the measurement equipment can be further reduced by using the intensity change ΔF. This is because ΔF of the control reaction solution serves as an external standard at the time of fluorescence measurement by referring to each measurement or each measurement device.

つまり、標準2本鎖核酸を標識物質で標識した場合に、試料2本鎖核酸を含まず標準2本鎖核酸を含むものを対照反応液とし、反応液のΔFと対照反応液のΔFとの比を測定することにより、標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸との間で鎖組み換えが生じた程度を測定する。この比は、具体的には下記式(4)により求めることができる。なお、式(4)中、「ΔF[反応液]」は、反応液の蛍光変化量ΔF、「ΔF[対照反応液]」は、対照反応液の蛍光変化量ΔFを意味する。   That is, when a standard double-stranded nucleic acid is labeled with a labeling substance, a sample containing no standard double-stranded nucleic acid but containing a standard double-stranded nucleic acid is used as a control reaction solution, and ΔF of the reaction solution is compared with ΔF of the control reaction solution. By measuring the ratio, the degree to which strand recombination has occurred between the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid is measured. Specifically, this ratio can be obtained by the following equation (4). In the formula (4), “ΔF [reaction solution]” means the fluorescence change amount ΔF of the reaction solution, and “ΔF [control reaction solution]” means the fluorescence change amount ΔF of the control reaction solution.

Figure 0005504676
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標識した2本鎖核酸のみの蛍光共鳴エネルギー移動の程度、つまりΔF[対照反応液]を100%とし、標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸の組み換えがどの程度起こっているかを求めることができる。標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸とを混合し、鎖組み換え反応を行った場合に、INDEX値が100%に近い場合には、鎖組み換えが起こらなかったことを示し、試料2本鎖核酸の遺伝子型は標準2本鎖核酸とは異なると識別される。一方、INDEX値が0%に近い場合には、鎖組み換えが起こったことを示し、試料2本鎖核酸の遺伝子型は標準2本鎖核酸と同一であると識別される。   The degree of fluorescence resonance energy transfer of only the labeled double-stranded nucleic acid, that is, ΔF [control reaction solution] is assumed to be 100%, and the degree of recombination between the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid can be determined. it can. When standard double-stranded nucleic acid and sample double-stranded nucleic acid are mixed and subjected to strand recombination reaction, if the INDEX value is close to 100%, this indicates that strand recombination has not occurred, and sample double strand The genotype of the nucleic acid is identified as different from the standard double stranded nucleic acid. On the other hand, when the INDEX value is close to 0%, it indicates that strand recombination has occurred, and the genotype of the sample double-stranded nucleic acid is identified as being the same as that of the standard double-stranded nucleic acid.

また、前述したように、鎖組み換え反応では、反応液の温度をゆっくりと低下させていくことが重要であるが、降温速度を低下させることにより、鎖組み換え反応に非常に長時間を要するという問題もある。そこで、標識物質間のエネルギー移動によるエネルギー変化の度合いを測定することによって、標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸との間で鎖組み換えが生じた程度を測定する場合には、予め、標識した2本鎖核酸の融解曲線を描き、第1標識物質又は前記第2標識物質の蛍光強度の温度に対する平均変化率(dF/dT;温度に対する蛍光強度の変化量)を求め、この平均変化率が大きい温度範囲において反応液の降温速度を十分に小さくし、その他の温度範囲についてはより大きな降温速度で行うことにより、鎖組み換え反応における識別精度を損なうことなく、短時間で鎖組み換え反応を行うことができる。   In addition, as described above, in the strand recombination reaction, it is important to slowly lower the temperature of the reaction solution, but the problem that the strand recombination reaction takes a very long time by lowering the cooling rate. There is also. Therefore, when measuring the degree of energy change due to energy transfer between the labeled substances to measure the degree of strand recombination between the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid, labeling is performed in advance. The melting curve of the double-stranded nucleic acid is drawn, and the average change rate with respect to temperature (dF / dT; change amount of fluorescence intensity with respect to temperature) of the first labeled substance or the second labeled substance is obtained, and this average change rate In the temperature range where the temperature is large, the temperature drop rate of the reaction solution is made sufficiently small, and in other temperature ranges, the temperature drop rate is higher, so that the strand recombination reaction can be performed in a short time without impairing the discrimination accuracy in the strand recombination reaction. be able to.

具体的には、蛍光強度の温度に対する平均変化率が最大となる温度の±3〜5℃の温度範囲にのみを、十分に小さな降温速度、例えば0.1℃/分〜0.3℃/分、より好ましくは0.1℃/分という非常に緩やかな降温速度とし、他の温度範囲ではより早い降温速度とする。事前に標識した2本鎖核酸の相転移付近の温度を把握することにより、効率的な測定を行うことができ、測定時間の短縮化に繋がる。   Specifically, only in a temperature range of ± 3 to 5 ° C. of the temperature at which the average rate of change of the fluorescence intensity with respect to the temperature is maximized, a sufficiently low cooling rate, for example, 0.1 ° C./min to 0.3 ° C. Minute, more preferably a very slow temperature decrease rate of 0.1 ° C./minute, and a faster temperature decrease rate in other temperature ranges. By grasping the temperature in the vicinity of the phase transition of the double-stranded nucleic acid labeled in advance, efficient measurement can be performed, which leads to shortening of the measurement time.

なお、相転移付近でも早い速度で降温させると、試料2本鎖核酸と標準2本鎖核酸との遺伝子型が異なる場合であっても、誤って鎖組み換え反応を起こしてしまうことがあり、ミスマッチのレスポンス、すなわち、蛍光PCR−PHFAの場合では、蛍光共鳴エネルギー移動の程度が本来よりも小さくなってしまい、擬陽性に繋がる可能性がある。   In addition, if the temperature is lowered at a high speed even near the phase transition, even if the genotypes of the sample double-stranded nucleic acid and the standard double-stranded nucleic acid are different, a strand recombination reaction may occur by mistake, resulting in a mismatch. Response, that is, in the case of fluorescent PCR-PHFA, the degree of fluorescence resonance energy transfer becomes smaller than the original, which may lead to false positives.

本発明の第2の識別方法は、遺伝子変異における遺伝子型をPCR−PHFA法を用いて識別する際に、競合的鎖組み換え反応に用いる標準2本鎖核酸として、変異部位以外であって、1塩基からなる部分領域、若しくは2塩基以上の連続又は非連続した部分領域が、当該遺伝子変異を含む天然の遺伝子とは非相補的な塩基に改変されているものを用いることにより、競合的鎖組み換え反応における塩基配列の識別精度を改善させる方法である。標準2本鎖核酸に、天然の遺伝子とは非相補的な塩基(塩基配列)に改変した部位を設けることにより、塩基配列の識別精度が改善できる理由は明らかではないが、試料2本鎖核酸の遺伝子型に関わらず、試料2本鎖核酸と標準2本鎖核酸との親和性を低下させる結果、標準2本鎖核酸と塩基配列が相違する核酸鎖との鎖組み換え反応が顕著に抑制されるためと推察される。   In the second identification method of the present invention, when a genotype in gene mutation is identified using the PCR-PHFA method, the standard double-stranded nucleic acid used for the competitive strand recombination reaction is other than the mutation site, Competitive strand recombination by using a partial region consisting of bases, or a continuous or non-contiguous partial region of 2 or more bases modified to a base that is non-complementary to the natural gene containing the gene mutation This is a method for improving the base sequence identification accuracy in the reaction. The reason why the identification accuracy of the base sequence can be improved by providing a standard double-stranded nucleic acid with a site modified to a base (base sequence) that is non-complementary to the natural gene is not clear. Regardless of the genotype, the affinity between the sample double-stranded nucleic acid and the standard double-stranded nucleic acid is reduced, and as a result, the recombination reaction between the standard double-stranded nucleic acid and the nucleic acid strand having a different base sequence is remarkably suppressed. It is guessed that

なお、本発明及び本願明細書において、「天然の遺伝子」とは、人工的な改変等を行わない状態で、生物が有する遺伝子を意味する。すなわち、本発明の第2の識別方法では、変異部位以外の領域(つまり、識別対象である遺伝子変異の全ての遺伝子型において、塩基配列が同一である領域)の塩基種を改変した標準2本鎖核酸を用いる。   In the present invention and the specification of the present application, the “natural gene” means a gene that an organism has without being artificially modified. That is, in the second identification method of the present invention, two standards that are modified in the base species of the region other than the mutation site (that is, the region having the same nucleotide sequence in all genotypes of the gene mutation to be identified). Use strand nucleic acid.

例えば、天然の遺伝子では、変異部位の近傍に、GCリッチ領域(グアニン、シトシンの含有率が高い領域)のように比較的強い力で塩基対を形成している部位が存在する場合には、この部位の高い親和性に引きずられて、1塩基の相違が認識し難く、変異部位の遺伝子型が異なる核酸鎖同士であってもハイブリダイズし易くなってしまう。そこで、このような強い力で塩基対を形成している部位の塩基種を、非相補的な塩基種に改変することにより、当該部位の1本鎖核酸同士の親和性が低下し、これにより、試料由来の2本鎖核酸の遺伝子型が標準2本鎖核酸とは相違する場合に、標準2本鎖核酸が誤って試料由来の核酸鎖と鎖組み換えされることを顕著に抑制することができる。   For example, in the case of a natural gene, when there is a site that forms a base pair with a relatively strong force, such as a GC-rich region (a region having a high content of guanine or cytosine), in the vicinity of the mutation site, Due to the high affinity of this site, it is difficult to recognize a difference of one base, and even nucleic acid strands having different genotypes at the mutation site are likely to hybridize. Therefore, by changing the base type of the site forming the base pair with such a strong force to a non-complementary base type, the affinity between the single-stranded nucleic acids of the site decreases, When the genotype of a sample-derived double-stranded nucleic acid is different from that of a standard double-stranded nucleic acid, the standard double-stranded nucleic acid can be remarkably suppressed from being recombined with the sample-derived nucleic acid strand by mistake. it can.

本発明においては、特に、天然の遺伝子ではグアニン又はシトシンである部位を、標準2本鎖核酸ではアデニン又はチミン(RNA鎖又はDNAとRNAのキメラ鎖を形成する場合にはウラシル)に改変することが好ましい。   In the present invention, in particular, a site that is guanine or cytosine in a natural gene is modified to adenine or thymine (uracil in the case of forming an RNA strand or a DNA-RNA chimeric strand) in a standard double-stranded nucleic acid. Is preferred.

また、標準2本鎖核酸中の塩基種を改変する部位(以下、塩基種改変部位)は、変異部位以外であれば特に限定されるものではなく、標準2本鎖核酸や試料2本鎖核酸の塩基配列の種類等を考慮して、適宜決定することができる。塩基種改変部位は、1塩基からなる部分領域であってもよく、2塩基以上の連続した部分領域であってもよい。また、一の標準2本鎖核酸中に含まれる塩基種改変部位は、1つであってもよく、2以上であってもよい。例えば、1塩基又は2塩基以上からなる塩基種改変部位が、標準2本鎖核酸中に非連続的に複数存在していてもよい。   Further, the site for modifying the base species in the standard double-stranded nucleic acid (hereinafter referred to as the base species-modified site) is not particularly limited as long as it is other than the mutation site, and the standard double-stranded nucleic acid or the sample double-stranded nucleic acid is not limited. It can be determined appropriately in consideration of the type of the base sequence. The base type modification site may be a partial region consisting of one base or a continuous partial region of two or more bases. Further, the number of base species modification sites contained in one standard double-stranded nucleic acid may be one, or two or more. For example, a plurality of base species modification sites consisting of one base or two or more bases may be present discontinuously in a standard double-stranded nucleic acid.

塩基種改変部位を有する標準2本鎖核酸は、ヌクレオチドアナログ改変部位を有する標準2本鎖核酸と同様に公知の化学合成によって調製することができる。その他、核酸に変異を導入する際に一般的に用いられる核酸増幅反応を用いることによっても調製することができる。例えば、天然の遺伝子由来の核酸を鋳型として、塩基種改変部位を所望の塩基種に改変したプライマー等を用いてPCRを行うことにより、塩基種改変部位を有する標準2本鎖核酸を調製することができる。さらに、核酸増幅反応したものを、プラスミドベクター、ファージベクター、又はプラスミドとファージのキメラベクターから選ばれるベクターに組み込み、大腸菌、枯草菌等の細菌あるいは酵母等の増殖可能な任意の宿主に導入して大量に調製することもできる(遺伝子クローニング)。   A standard double-stranded nucleic acid having a base species modification site can be prepared by known chemical synthesis in the same manner as a standard double-stranded nucleic acid having a nucleotide analog modification site. In addition, it can be prepared by using a nucleic acid amplification reaction generally used for introducing a mutation into a nucleic acid. For example, a standard double-stranded nucleic acid having a base type modification site is prepared by performing PCR using a nucleic acid derived from a natural gene as a template and using a primer or the like whose base type modification site is modified to a desired base type. Can do. Furthermore, the nucleic acid amplification reaction product is incorporated into a vector selected from a plasmid vector, a phage vector, or a chimeric vector of a plasmid and a phage, and introduced into any proliferative host such as bacteria such as E. coli and Bacillus subtilis or yeast. It can also be prepared in large quantities (gene cloning).

本発明の第2の識別方法は、具体的には、試料に含まれる遺伝子中の変異部位を含む領域を核酸増幅反応により増幅し、試料2本鎖核酸を調製する核酸増幅工程と、前記変異部位が特定の遺伝子型である標準2本鎖核酸を、前記試料2本鎖核酸と混合して競合的鎖組み換え反応を行い、標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸との間で鎖組み換えが生じた程度を測定することにより、前記標準2本鎖核酸と前記試料2本鎖核酸との同一性を識別する識別工程とを有する。なお、本発明の第2の識別方法における核酸増幅工程及び識別工程は、前述の本発明の第1の識別方法と同様にして行うことができる。   Specifically, the second identification method of the present invention includes a nucleic acid amplification step of amplifying a region containing a mutation site in a gene contained in a sample by a nucleic acid amplification reaction to prepare a sample double-stranded nucleic acid, and the mutation A standard double-stranded nucleic acid of a specific genotype is mixed with the sample double-stranded nucleic acid to perform a competitive strand recombination reaction, and a strand recombination between the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid. And a discriminating step for identifying the identity between the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid by measuring the degree of occurrence. The nucleic acid amplification step and the identification step in the second identification method of the present invention can be performed in the same manner as in the first identification method of the present invention described above.

本発明の第2の識別方法では、標準2本鎖核酸中の塩基種改変部位に相当する試料2本鎖核酸の部位も、当該標準2本鎖核酸の塩基配列と同一の塩基配列に改変されていることが好ましい。変異部位以外の部位において、標準2本鎖核酸のみならず、試料2本鎖核酸の核酸鎖同士の親和性を低下させることにより、さらに識別精度を改善することができるためである。   In the second identification method of the present invention, the site of the sample double-stranded nucleic acid corresponding to the base type modification site in the standard double-stranded nucleic acid is also modified to the same base sequence as that of the standard double-stranded nucleic acid. It is preferable. This is because the identification accuracy can be further improved by reducing the affinity between the nucleic acid strands of the sample double-stranded nucleic acid as well as the standard double-stranded nucleic acid at a site other than the mutation site.

このように、標準2本鎖核酸中の塩基種改変部位に相当する部位の塩基種が改変された試料2本鎖核酸は、標準2本鎖核酸と同様に、核酸に変異を導入するために一般的に用いられる核酸増幅反応を用いることによって調製することができる。具体的には、核酸増幅工程において、塩基種改変部位に相当する部位の塩基種を標準2本鎖核酸と同一の塩基配列に改変した改変箇所を有するプライマーを用いてPCRを行うことにより調製することができる。なお、当該改変箇所は、試料2本鎖核酸の核酸増幅に用いるプライマーの3’末端から2塩基以上離れた場所に位置していることが好ましい。   In this way, the sample double-stranded nucleic acid in which the base species corresponding to the base species-modified site in the standard double-stranded nucleic acid has been modified is used to introduce mutations into the nucleic acid in the same manner as the standard double-stranded nucleic acid. It can be prepared by using a commonly used nucleic acid amplification reaction. Specifically, in the nucleic acid amplification step, it is prepared by performing PCR using a primer having a modified site obtained by modifying the base species corresponding to the base species modified site to the same base sequence as the standard double-stranded nucleic acid. be able to. In addition, it is preferable that the said modification location is located in the place 2 bases or more away from the 3 'end of the primer used for nucleic acid amplification of a sample double stranded nucleic acid.

さらに、本発明の第2の識別方法は、本発明の第1の識別方法と組み合わせてもよい。すなわち、標準2本鎖核酸として、変異部位をヌクレオチドアナログで改変し、変異部位以外の部位を非相補的な塩基に改変する(好ましくは、天然の遺伝子においてグアニン又はシトシンである部位を、アデニン、チミン、又はウラシルに改変する)ことにより、より一層遺伝子型の識別精度を向上させることができる。   Furthermore, the second identification method of the present invention may be combined with the first identification method of the present invention. That is, as a standard double-stranded nucleic acid, a mutation site is modified with a nucleotide analog, and a site other than the mutation site is modified to a non-complementary base (preferably, a site that is a guanine or cytosine in a natural gene is adenine, By changing to thymine or uracil), the genotype identification accuracy can be further improved.

本発明の遺伝子の識別方法は、遺伝子型の識別精度が非常に優れており、SNP等の生殖細胞変異のみならず、がん細胞等で観察されるような体細胞変異をも十分な精度で識別することが可能である。   The gene identification method of the present invention has very good genotype identification accuracy, and not only germ cell mutations such as SNP but also somatic mutations observed in cancer cells etc. with sufficient accuracy. It is possible to identify.

本発明の遺伝子の識別方法は、その高い識別精度から、臨床検査等においても有用である。
例えば、K−rasはシグナル伝達系のタンパク質であり、プロトオンコ―ジーンである。多くのがん細胞においてK−ras遺伝子に変異が生じていることが報告されている。特にK−ras遺伝子のコドン12、13にアミノ酸置換を伴う変異が顕著に見られ、13種類の変異パターンが存在することが知られている。最近、K−ras遺伝子に変異がある患者では、抗がん剤であるEGFR抗体薬(セツキシマブ、パニツムマブ)等が効力を発揮できないことが次々に明らかとなっている。このような抗がん剤治療は副作用のみならず高額な費用を要する。したがって、治療前にK−ras変異の検査を行い、効く患者のみを選別して治療することがオーダーメード医療の一環として提案されている。
The gene identification method of the present invention is useful in clinical examinations and the like because of its high identification accuracy.
For example, K-ras is a signal transduction system protein and a proto-oncogene. It has been reported that mutations have occurred in the K-ras gene in many cancer cells. In particular, mutations involving amino acid substitutions are remarkably observed in codons 12 and 13 of the K-ras gene, and it is known that 13 types of mutation patterns exist. Recently, it has been clarified one after another that EGFR antibody drugs (cetuximab, panitumumab), etc., which are anticancer agents, cannot exert their efficacy in patients with mutations in the K-ras gene. Such anticancer drug treatment requires not only side effects but also high costs. Therefore, it has been proposed as a part of custom-made medicine to test K-ras mutation before treatment and to select and treat only effective patients.

また、EGFR抗体薬であるセツキシマブは、大腸がん治療薬として使用されている。大腸がんの年間罹患数は10万人弱であり、平成17年の死亡者数は4万800人であった。食生活の欧米化により増え続ける傾向にあり、4年後には40,000人の大腸がん患者がEGFR抗体薬治療の対象となるとのEGFR抗体薬のメーカーによる試算もある。当該試算が正しければ、K−rasの検査市場は日本国内だけで4年後には4億円を越すものと予想される。   Also, cetuximab, which is an EGFR antibody drug, is used as a colorectal cancer therapeutic drug. The annual incidence of colorectal cancer was just under 100,000, and the number of deaths in 2005 was 40,800. There is a tendency for the EGFR antibody drug manufacturer to estimate that 40,000 colorectal cancer patients will be the target of EGFR antibody drug treatment in 4 years, due to the increasing trend of eating habits in the West. If the estimate is correct, the K-ras inspection market is expected to exceed 400 million yen in four years in Japan alone.

しかしながら、従来の識別法では、体細胞変異を十分な精度で識別することは困難であり、擬陽性が多い、と言う問題があった。本発明の遺伝子の識別方法は、体細胞変異をも非常に精度よく識別可能であることから、臨床検査における精度改善のみならず、医療費の削減にも資することが期待できる。   However, the conventional identification method has a problem that it is difficult to identify somatic mutations with sufficient accuracy, and there are many false positives. Since the gene identification method of the present invention can identify somatic mutations with very high accuracy, it can be expected not only to improve accuracy in clinical examinations but also to reduce medical costs.

本発明の遺伝子型識別用キットは、上記本発明の第1の識別方法に従って、試料中に含まれている遺伝子変異の遺伝子型を識別したり、特定の遺伝子型が含まれている割合を検出するために用いられるキットであって、試料2本鎖核酸を調製するための核酸増幅試薬と、互いにエネルギー移動可能な2種類の標識物質と、核酸鎖の3’端部に標識物質を導入するための試薬と、核酸鎖の5’端部に標識物質を導入するための試薬とを具備することを特徴とする。その他、キットには、試料前処理用の細胞破壊試薬や、標識物質の標識を検出するための試薬等を組み合わせても良い。このように、本発明の第1の識別方法に必要な試薬等をキット化することにより、より簡便かつ短時間で遺伝子型の識別を行うことができる。   According to the first identification method of the present invention, the genotype identification kit of the present invention identifies the genotype of a gene mutation contained in a sample or detects the proportion of a specific genotype. A nucleic acid amplification reagent for preparing a sample double-stranded nucleic acid, two kinds of labeling substances capable of energy transfer with each other, and a labeling substance at the 3 ′ end of the nucleic acid chain And a reagent for introducing a labeling substance into the 5 ′ end of the nucleic acid strand. In addition, the kit may be combined with a cell destruction reagent for sample pretreatment, a reagent for detecting the label of the labeling substance, or the like. Thus, genotype discrimination can be performed more easily and in a short time by using a kit necessary for the first identification method of the present invention.

以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to the following Example.

[実施例1]
がん遺伝子であるK−rasのコドン12及びコドン13の遺伝子変異を識別対象の変異部位として、本発明の第1の識別方法の識別精度を調べた。なお、使用する標準2本鎖核酸及び試料2本鎖核酸は、常法の化学合成法により調製した。
まず、コドン12及びコドン13の各遺伝子変異の遺伝子型に対して、表1記載の遺伝子型の標準2本鎖核酸をそれぞれ作製した。各標準2本鎖核酸は、一方の5’末端はFAM標識(グレンリサーチ社)し、もう一方の3’末端はAlexa標識(インビトロジェン社製)した。各遺伝子型の標準2本鎖核酸は、プライマーを設計してPCRにより調製することもできるが、本実施例においては、構成する2本の核酸鎖を1本ずつ化学合成したものをハイブリダイズさせることにより調製した。表1に、化学合成した核酸鎖の配列を、遺伝子型ごとに示す。
表1中、コドン12、13は下線で示し、変異部位は小文字で表した。また、「Wild」は野生型を、「6−FAM」はFAM標識を、「Ale594」はAlexa標識を、右欄の数字は配列表中の対応する配列番号を、それぞれ示す。
[Example 1]
The identification accuracy of the first identification method of the present invention was examined using the gene mutations of codon 12 and codon 13 of the oncogene K-ras as the mutation site to be identified. The standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid to be used were prepared by a conventional chemical synthesis method.
First, standard double-stranded nucleic acids of the genotypes shown in Table 1 were prepared for the genotypes of the gene mutations of codon 12 and codon 13, respectively. Each standard double-stranded nucleic acid was labeled with FAM (Glen Research) at one 5 ′ end and Alexa labeled (manufactured by Invitrogen) at the other 3 ′ end. The standard double-stranded nucleic acid of each genotype can be prepared by PCR by designing primers, but in this example, the chemically synthesized two nucleic acid strands are hybridized one by one. It was prepared by. Table 1 shows the sequences of chemically synthesized nucleic acid strands for each genotype.
In Table 1, codons 12 and 13 are underlined, and mutation sites are shown in lower case. “Wild” indicates the wild type, “6-FAM” indicates the FAM label, “Ale594” indicates the Alexa label, and the numbers in the right column indicate the corresponding sequence numbers in the sequence listing.

Figure 0005504676
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表1記載の標準2本鎖核酸のうち、遺伝子型G12D及びG12S_2の標準2本鎖核酸の変異部位をLNA改変したもの〔標準2本鎖核酸(G12D(LNA))及び標準2本鎖核酸(G12S_2(LNA))〕も作製した。さらに、試料2本鎖核酸として、遺伝子型がG12D又はG12S_2である2本鎖核酸を調製した〔試料2本鎖核酸(G12D)及び試料2本鎖核酸(G12S_2)〕。なお、各試料2本鎖核酸も、標準2本鎖核酸と同様に、構成する2本の核酸鎖を1本ずつ化学合成したものをハイブリダイズさせることにより調製した。表2に、化学合成した核酸鎖の配列を、遺伝子型ごとに示す。表2中、コドン12、13は下線で示し、変異部位は小文字で表した。また、右欄の数字は配列表中の対応する配列番号を示す。   Among the standard double-stranded nucleic acids listed in Table 1, those obtained by modifying the mutation sites of the standard double-stranded nucleic acids of genotypes G12D and G12S_2 [standard double-stranded nucleic acids (G12D (LNA)) and standard double-stranded nucleic acids ( G12S_2 (LNA))] was also produced. Furthermore, double-stranded nucleic acids having a genotype of G12D or G12S_2 were prepared as sample double-stranded nucleic acids [sample double-stranded nucleic acid (G12D) and sample double-stranded nucleic acid (G12S_2)]. In addition, each sample double-stranded nucleic acid was also prepared by hybridizing the chemically synthesized two nucleic acid strands one by one in the same manner as the standard double-stranded nucleic acid. Table 2 shows the sequences of chemically synthesized nucleic acid chains for each genotype. In Table 2, codons 12 and 13 are underlined, and mutation sites are shown in lower case. The numbers in the right column indicate the corresponding sequence numbers in the sequence listing.

Figure 0005504676
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まず、表1記載のいずれかの標準2本鎖核酸と、表2記載のいずれかの試料2本鎖核酸を混合した反応液を、表3の組成となるように調製した。この調製した各反応液を、蛍光強度(蛍光共鳴エネルギー移動)の測定装置にセットし、95℃で5分間保持して変性させた後、85℃から75℃の温度範囲の各温度で3分間保持しつつ降温し、75℃から35℃にさらに降温し、35℃で5分間保持した。なお、蛍光強度の測定装置はABI7900の装置を用いた。さらに、FAMの蛍光強度の変化量ΔFAMを、下記式(5)により求めた。なお、式(5)中、「FAM[95℃]」は95℃から反応液の温度が下がる直前の蛍光強度であり、「FAM[35℃]」はエンドポイントでの蛍光強度である。   First, a reaction solution in which any one of the standard double-stranded nucleic acids shown in Table 1 and any sample double-stranded nucleic acid shown in Table 2 was mixed was prepared to have the composition shown in Table 3. Each prepared reaction solution is set in a fluorescence intensity (fluorescence resonance energy transfer) measuring device, denatured by holding at 95 ° C. for 5 minutes, and then at each temperature in the temperature range of 85 ° C. to 75 ° C. for 3 minutes. The temperature was lowered while being held, further lowered from 75 ° C. to 35 ° C., and held at 35 ° C. for 5 minutes. In addition, the apparatus of ABI7900 was used for the fluorescence intensity measuring apparatus. Further, the amount of change ΔFAM in the fluorescence intensity of FAM was determined by the following formula (5). In Formula (5), “FAM [95 ° C.]” is the fluorescence intensity immediately before the temperature of the reaction solution drops from 95 ° C., and “FAM [35 ° C.]” is the fluorescence intensity at the end point.

Figure 0005504676
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図4は、試料2本鎖核酸(G12D)と、標準2本鎖核酸(G12D)、標準2本鎖核酸(G12D(LNA))、標準2本鎖核酸(G12S_2)、又は標準2本鎖核酸(G12S_2(LNA))とを混合し、鎖組み換え反応を行った結果を示した図である。FAMはドナー標識分子であるため、理論的には、試料2本鎖核酸と遺伝子型が異なる標準2本鎖核酸(G12S_2)及び標準2本鎖核酸(G12S_2(LNA))の場合には、鎖組み換え反応が生じず、蛍光共鳴エネルギー移動が起こり、FAMの蛍光強度は小さくなる。一方で、試料2本鎖核酸と遺伝子型が同一の標準2本鎖核酸(G12D)及び標準2本鎖核酸(G12D(LNA))の場合には、鎖組み換え反応が生じるため、FAMの蛍光強度はあまり変化しない。
しかしながら、実際には、標準2本鎖核酸(G12S_2)では、ドナー(FAM)の蛍光挙動は変曲、すなわち消光現象が観察されておらず、変異部位を認識できずに誤って鎖組み換え反応が起こったことを示している。これに対して、LNAで変異部位を改変した標準2本鎖核酸(G12S_2(LNA))では、温度依存的にFAMが消光している様子が観察された。これらの結果は、LNA改変によってミスマッチ識別能が顕著に改善されたことを示唆している。
FIG. 4 shows a sample double-stranded nucleic acid (G12D), a standard double-stranded nucleic acid (G12D), a standard double-stranded nucleic acid (G12D (LNA)), a standard double-stranded nucleic acid (G12S_2), or a standard double-stranded nucleic acid. It is the figure which showed the result of having mixed (G12S_2 (LNA)) and performing chain recombination reaction. Since FAM is a donor-labeled molecule, theoretically, in the case of a standard double-stranded nucleic acid (G12S_2) and a standard double-stranded nucleic acid (G12S_2 (LNA)) that differ in genotype from the sample double-stranded nucleic acid, the chain No recombination reaction occurs, fluorescence resonance energy transfer occurs, and the fluorescence intensity of FAM decreases. On the other hand, in the case of a standard double-stranded nucleic acid (G12D) and a standard double-stranded nucleic acid (G12D (LNA)) that have the same genotype as the sample double-stranded nucleic acid, a chain recombination reaction occurs, so the fluorescence intensity of FAM Does not change much.
However, in actuality, in the standard double-stranded nucleic acid (G12S_2), the fluorescence behavior of the donor (FAM) is not inflected, that is, no quenching phenomenon is observed, and the mutation site cannot be recognized and the strand recombination reaction is erroneously performed. Indicates what happened. In contrast, in the standard double-stranded nucleic acid (G12S_2 (LNA)) in which the mutation site was modified with LNA, it was observed that FAM was quenched in a temperature-dependent manner. These results suggest that the mismatch discrimination ability was significantly improved by LNA modification.

図5は、試料2本鎖核酸(G12S_2)と、標準2本鎖核酸(G12D)、標準2本鎖核酸(G12D(LNA))、標準2本鎖核酸(G12S_2)、又は標準2本鎖核酸(G12S_2(LNA))とを混合し、鎖組み換え反応を行った結果を示した図である。図4と同様に、試料2本鎖核酸と遺伝子型が異なるにも関わらず、標準2本鎖核酸(G12D)では、消光現象が観察されておらず、変異部位を認識できずに誤って鎖組み換え反応が起こっていた。これに対して、LNAで変異部位を改変した標準2本鎖核酸(G12D(LNA))では、温度依存的にFAMが消光している様子が観察されており、標準2本鎖核酸をLNA改変することにより、鎖組み換え反応における核酸識別性が改善されることが観察された。   FIG. 5 shows a sample double-stranded nucleic acid (G12S_2), a standard double-stranded nucleic acid (G12D), a standard double-stranded nucleic acid (G12D (LNA)), a standard double-stranded nucleic acid (G12S_2), or a standard double-stranded nucleic acid. It is the figure which showed the result of having mixed (G12S_2 (LNA)) and performing chain recombination reaction. As in FIG. 4, the standard double-stranded nucleic acid (G12D) has no quenching phenomenon despite the fact that the genotype differs from that of the sample double-stranded nucleic acid. A recombination reaction was taking place. On the other hand, in the standard double-stranded nucleic acid (G12D (LNA)) in which the mutation site was modified with LNA, it was observed that FAM was quenched in a temperature-dependent manner. By doing so, it was observed that the nucleic acid discrimination in the chain recombination reaction was improved.

さらに、試料2本鎖核酸(G12D)と、各標準2本鎖核酸とを混合し、鎖組み換え反応を行なった。この結果に基づき、各反応液のΔFAMを算出し、比較した。各反応液のΔFAMを図6に示す。理論的には、試料2本鎖核酸と遺伝子型が同一の標準2本鎖核酸(G12D)及び標準2本鎖核酸(G12D(LNA))では、鎖組み換え反応が生じ、ΔFAMは0に近くなるが、その他の遺伝子型では、鎖組み換え反応が生じず、ΔFAMは大きくなる。
しかしながら実際には、標準2本鎖核酸(G12S_2)ではΔFAMは小さくなっており、擬陽性となった。一方、LNA改変した標準2本鎖核酸(G12S_2(LNA))ではΔFAMは大きくなっており、陰性であった。
Further, the sample double-stranded nucleic acid (G12D) and each standard double-stranded nucleic acid were mixed to perform a strand recombination reaction. Based on this result, ΔFAM of each reaction solution was calculated and compared. The ΔFAM of each reaction solution is shown in FIG. Theoretically, in the standard double-stranded nucleic acid (G12D) and the standard double-stranded nucleic acid (G12D (LNA)) that have the same genotype as the sample double-stranded nucleic acid, a strand recombination reaction occurs, and ΔFAM is close to 0. However, in other genotypes, chain recombination reaction does not occur and ΔFAM increases.
Actually, however, ΔFAM was small in the standard double-stranded nucleic acid (G12S_2), and it became a false positive. On the other hand, in the standard double-stranded nucleic acid modified with LNA (G12S_2 (LNA)), ΔFAM was large and negative.

図7は、試料2本鎖核酸(G12S_2)と、各標準2本鎖核酸とを混合し、鎖組み換え反応を行って求めたΔFAMを示した図である。この結果、標準2本鎖核酸の遺伝子型がG12D、野生型、G12A、G12Vの場合に、ΔFAMの値が小さく、擬陽性となった。一方、同じ遺伝子型であっても、LNA改変した標準2本鎖核酸(G12D(LNA))ではΔFAMは大きくなっており、陰性であった。   FIG. 7 is a diagram showing ΔFAM obtained by mixing a sample double-stranded nucleic acid (G12S_2) and each standard double-stranded nucleic acid and performing a strand recombination reaction. As a result, when the genotype of the standard double-stranded nucleic acid was G12D, wild type, G12A, or G12V, the value of ΔFAM was small and the result was false positive. On the other hand, even with the same genotype, ΔFAM was large and negative for the standard double-stranded nucleic acid modified with LNA (G12D (LNA)).

すなわち、これらの結果から、PCR−PHFA法において、標準2本鎖核酸、特に変異部位をLNA改変することにより、ミスマッチの識別性が大幅に向上し、擬陽性の確率を低減できることが明らかになった。また、この改変に伴い、偽陰性(標準2本鎖核酸と同一の遺伝子型であるにもかかわらず、鎖組み換え反応が生じないこと)は観察されなかった。   That is, from these results, it has been clarified that, in the PCR-PHFA method, by modifying the standard double-stranded nucleic acid, particularly the mutation site, with LNA, mismatch discrimination can be greatly improved and the probability of false positive can be reduced. . In addition, with this modification, no false negative (a strand recombination reaction does not occur despite the same genotype as the standard double-stranded nucleic acid) was not observed.

K−ras検査において、擬陽性を出さないことは非常に重要である。なぜならば、その判定如何では非常に効果のある大腸がん分子標的薬等が投与されないことになるからである。そのような意味で、PCR−PHFA法による体細胞変異検出を考えた場合、本発明の遺伝子型の識別方法は、非常に重要である。   In K-ras test, it is very important not to give false positives. This is because a highly effective colorectal cancer molecular target drug or the like is not administered depending on the determination. In that sense, the genotype identification method of the present invention is very important when considering somatic mutation detection by the PCR-PHFA method.

本発明の遺伝子型の識別方法は、遺伝子型の識別精度が非常に優れているため、臨床検査等の分野、特に体細胞変異の検査等の分野において利用が可能である。   Since the genotype identification method of the present invention has very good genotype identification accuracy, it can be used in the field of clinical examination, particularly in the field of somatic mutation examination.

Claims (7)

遺伝子変異における遺伝子型を識別する方法であって、
試料に含まれる遺伝子中の変異部位を含む領域を核酸増幅反応により増幅し、試料2本鎖核酸を調製する核酸増幅工程と、
前記変異部位が特定の遺伝子型であり、かつ標識物質により標識されている標準2本鎖核酸を、前記試料2本鎖核酸と混合して競合的鎖組み換え反応を行い、標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸との間で鎖組み換えが生じた程度を測定することにより、前記標準2本鎖核酸と前記試料2本鎖核酸との同一性を識別する識別工程と、
を有し、
かつ、前記標準2本鎖核酸の少なくとも1の変異部位の塩基がヌクレオチドアナログであり、
前記標準2本鎖核酸中の変異部位のみがヌクレオチドアナログにより構成されており、
前記ヌクレオチドアナログがロックド核酸(LNA)であることを特徴とする遺伝子型の識別方法。
A method for identifying a genotype in a genetic mutation, comprising:
A nucleic acid amplification step of amplifying a region containing a mutation site in a gene contained in a sample by a nucleic acid amplification reaction to prepare a sample double-stranded nucleic acid;
A standard double-stranded nucleic acid whose mutation site is a specific genotype and labeled with a labeling substance is mixed with the sample double-stranded nucleic acid to perform a competitive strand recombination reaction, An identifying step of identifying the identity between the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid by measuring the degree of strand recombination between the sample double-stranded nucleic acid and
Have
And, Ri least one base nucleotide analogs der mutation sites of the standard double-stranded nucleic acid,
Only the mutation site in the standard double-stranded nucleic acid is composed of nucleotide analogs,
Method of identifying genotypes said nucleotide analog is characterized locked nucleic acid (LNA) der Rukoto.
前記標準2本鎖核酸を構成する2本の核酸鎖のいずれの変異部位もヌクレオチドアナログにより構成されていることを特徴とする請求項1記載の遺伝子型の識別方法。   2. The method for identifying a genotype according to claim 1, wherein any mutation site of the two nucleic acid strands constituting the standard double-stranded nucleic acid is constituted by a nucleotide analog. 前記標準2本鎖核酸を構成する2本の核酸鎖のうち、一方の鎖の3’端部が第1標識物質により、他方の鎖の5’端部が第2標識物質により、それぞれ標識されており、
前記第1標識物質と前記第2標識物質は、互いにエネルギー移動可能な物質であり、
前記第1標識物質及び前記第2標識物質間のエネルギー移動によるエネルギー変化の度合いを測定することにより、前記識別工程における標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸との間で鎖組み換えが生じた程度を測定することを特徴とする請求項1又は2記載の遺伝子型の識別方法。
Of the two nucleic acid strands constituting the standard double-stranded nucleic acid, the 3 ′ end of one strand is labeled with the first labeling substance, and the 5 ′ end of the other strand is labeled with the second labeling substance. And
The first labeling substance and the second labeling substance are substances capable of transferring energy to each other,
By measuring the degree of energy change due to energy transfer between the first labeling substance and the second labeling substance, strand recombination occurred between the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid in the discrimination step. The method for identifying a genotype according to claim 1 or 2, wherein the degree is measured.
前記第1標識物質及び前記第2標識物質の少なくとも一方が蛍光物質であり、
前記識別工程における競合的鎖組み換え反応は、前記標準2本鎖核酸と前記試料2本鎖核酸とを含む反応液の温度を、高温から徐々に低下させることにより行うものであり、かつ、前記第1標識物質又は前記第2標識物質の蛍光強度の温度に対する平均変化率が最大となる温度の±3〜5℃の温度範囲における降温速度が、当該温度範囲以外の温度の場合よりも小さいことを特徴とする請求項記載の遺伝子型の識別方法。
At least one of the first labeling substance and the second labeling substance is a fluorescent substance;
The competitive strand recombination reaction in the identification step is performed by gradually lowering the temperature of the reaction solution containing the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid from a high temperature, The rate of temperature decrease in the temperature range of ± 3 to 5 ° C. of the temperature at which the average rate of change in the fluorescence intensity of the 1st labeling substance or the second labeling substance with respect to the temperature is maximum is smaller than in the case of the temperature outside the temperature range 4. The method for identifying a genotype according to claim 3 .
前記第1標識物質及び前記第2標識物質の少なくとも一方が蛍光物質であり、
前記識別工程における競合的鎖組み換え反応は、前記標準2本鎖核酸と前記試料2本鎖核酸とを含む反応液の温度を、高温から徐々に低下させることにより行うものであり、
かつ、標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸との間で鎖組み換えが生じた程度の測定を、前記反応液の温度低下による蛍光強度の変化量に基づき測定することを特徴とする請求項又は記載の遺伝子型の識別方法。
At least one of the first labeling substance and the second labeling substance is a fluorescent substance;
The competitive strand recombination reaction in the identification step is performed by gradually lowering the temperature of the reaction solution containing the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid from a high temperature,
The measurement to the extent that strand recombination has occurred between the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid is measured based on the amount of change in fluorescence intensity due to the temperature drop of the reaction solution. 5. A method for identifying a genotype according to 3 or 4 .
前記第1標識物質及び前記第2標識物質の少なくとも一方が蛍光物質であり、
前記識別工程における競合的鎖組み換え反応は、前記標準2本鎖核酸と前記試料2本鎖核酸とを含む反応液の温度を、高温から徐々に低下させることにより行うものであり、
かつ、標準2本鎖核酸と試料2本鎖核酸との間で鎖組み換えが生じた程度の測定を、前記反応液の温度低下による蛍光強度の変化量と、前記試料2本鎖核酸を含まず前記標準2本鎖核酸を含む対照反応液の温度低下による蛍光強度の変化量との比に基づき測定することを特徴とする請求項又は記載の遺伝子型の識別方法。
At least one of the first labeling substance and the second labeling substance is a fluorescent substance;
The competitive strand recombination reaction in the identification step is performed by gradually lowering the temperature of the reaction solution containing the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid from a high temperature,
In addition, the measurement of the degree of strand recombination between the standard double-stranded nucleic acid and the sample double-stranded nucleic acid does not include the amount of change in fluorescence intensity due to the temperature drop of the reaction solution and the sample double-stranded nucleic acid. The genotype identification method according to claim 3 or 4 , wherein the measurement is performed based on a ratio with a change amount of fluorescence intensity due to a temperature drop of a control reaction solution containing the standard double-stranded nucleic acid.
請求項に記載の遺伝子型の識別方法により遺伝子型を識別するために用いられるキットであって、
試料2本鎖核酸を調製するための核酸増幅試薬と、互いにエネルギー移動可能な2種類の標識物質と、核酸鎖の3’端部に標識物質を導入するための試薬と、核酸鎖の5’端部に標識物質を導入するための試薬と、変異部位が特定の遺伝子型である標準2本鎖核酸とを具備し、
前記標準2本鎖核酸の少なくとも1の変異部位の塩基がヌクレオチドアナログであり、
前記標準2本鎖核酸中の変異部位のみがヌクレオチドアナログにより構成されており、
前記ヌクレオチドアナログがロックド核酸(LNA)であることを特徴とする遺伝子型識別用キット。
A kit used to identify the genotype by the identification method of the genotype as claimed in claim 3-6,
A nucleic acid amplification reagent for preparing a sample double-stranded nucleic acid, two kinds of labeling substances capable of transferring energy to each other, a reagent for introducing a labeling substance at the 3 ′ end of the nucleic acid chain, and 5 ′ of the nucleic acid chain A reagent for introducing a labeling substance at the end , and a standard double-stranded nucleic acid whose mutation site is a specific genotype ,
The base of at least one mutation site of the standard double-stranded nucleic acid is a nucleotide analog;
Only the mutation site in the standard double-stranded nucleic acid is composed of nucleotide analogs,
Genotype identification kit said nucleotide analog is characterized locked nucleic acid (LNA) der Rukoto.
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