JP6451633B2 - 固相プローブを用いた修飾核酸塩基の測定方法およびそのキット - Google Patents
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Description
〔1〕以下を含む、修飾核酸塩基の測定方法:
(1)核酸サンプル、捕捉プローブおよび固相プローブを溶液中でインキュベートすること;ならびに
(2)(1)で得られた溶液において、修飾核酸塩基に対する抗体を用いて修飾核酸塩基を測定すること。
〔2〕核酸サンプルが、修飾核酸塩基を含む標的核酸を含有し、かつ工程(1)および(2)がそれぞれ(1’)および(2’)により行われる、〔1〕の方法:
(1’)修飾核酸塩基を含む標的核酸を含有する核酸サンプル、捕捉プローブおよび固相プローブを溶液中でインキュベートにより反応させて、当該標的核酸、捕捉プローブおよび固相プローブから構成されるハイブリッドを形成すること;ならびに
(2’)当該ハイブリッドを含む溶液において、修飾核酸塩基に対する抗体を用いて修飾核酸塩基を測定すること。
〔3〕標的核酸が、2以上の修飾核酸塩基を含む可能性がある標的核酸である、〔1〕または〔2〕の方法。
〔4〕核酸サンプルおよび捕捉プローブを含有する溶液を固相プローブが固定された固相に添加して、核酸サンプル、捕捉プローブおよび該固相プローブを含有する溶液を調製することをさらに含む、〔1〕〜〔3〕のいずれかの方法。
〔5〕前記核酸サンプルが、修飾核酸塩基を含む標的DNAを含有するサンプルである、〔1〕〜〔4〕のいずれかの方法。
〔6〕捕捉プローブまたは固相プローブの一方または双方が、標的核酸に対して異種の核酸を含むプローブである、〔1〕〜〔5〕のいずれかの方法。
〔7〕捕捉プローブが、標的核酸に対して異種の核酸を含むプローブである、〔6〕の方法。
〔8〕固相プローブがポリAまたはポリTである、〔1〕〜〔7〕のいずれかの方法。
〔9〕修飾核酸塩基を構成する核酸塩基がシトシンである、〔1〕〜〔8〕のいずれかの方法。
〔10〕修飾核酸塩基がメチルシトシンである、〔1〕〜〔9〕のいずれかの方法。
〔11〕ハイブリッド中の標的核酸および捕捉プローブから構成される二本鎖構造部分において修飾核酸塩基の不対部分が形成されるように、捕捉プローブが設計される、〔2〕〜〔10〕のいずれかの方法。
〔12〕ハイブリッドの一本鎖構造部分において修飾核酸塩基が存在するように、捕捉プローブが設計される、〔2〕〜〔11〕のいずれかの方法。
〔13〕修飾核酸塩基に対する抗体を用いる修飾核酸塩基の測定が、ELISAにより行われる、〔1〕〜〔12〕のいずれかの方法。
〔14〕以下を含む、修飾核酸塩基の測定用キット:
(I)捕捉プローブ;
(II)固相プローブ;および
(III)修飾核酸塩基に対する抗体。
(1)核酸サンプル、捕捉プローブおよび固相プローブを溶液中でインキュベートすること;ならびに
(2)(1)で得られた溶液において、修飾核酸塩基に対する抗体を用いて修飾核酸塩基を測定すること。
ホモポリヌクレオチドとは、同種のヌクレオチド残基のみから構成されるポリヌクレオチドをいう。ホモポリヌクレオチドがDNAプローブである場合、ホモポリヌクレオチドは、好ましくは、核酸塩基としてアデニン、シトシンまたはチミンのいずれか一つのみを含むヌクレオチド残基のみから構成されるポリA、ポリCまたはポリTであり、より好ましくは、アデニンまたはチミンの一方のみを含むヌクレオチド残基のみから構成されるポリAまたはポリTである。ホモポリヌクレオチドがRNAプローブである場合、ホモポリヌクレオチドは、好ましくは、核酸塩基としてアデニン、シトシンまたはウラシルのいずれか一つのみを含むヌクレオチド残基のみから構成されるポリA、ポリCまたはポリUであり、より好ましくは、アデニンまたはウラシルの一方のみを含むヌクレオチド残基のみから構成されるポリAまたはポリUである。好ましくは、ホモポリヌクレオチドは、ポリAまたはポリTである。
ヘテロポリヌクレオチドとは、2以上の異種のヌクレオチド残基から構成されるポリヌクレオチドをいう。ヘテロポリヌクレオチドがDNAプローブである場合、ヘテロポリヌクレオチドは、好ましくは、核酸塩基としてアデニン、シトシンまたはチミンを含むヌクレオチド残基から構成され、より好ましくは、アデニンまたはチミンを含むヌクレオチド残基から構成される。ヘテロポリヌクレオチドがRNAプローブである場合、ヘテロポリヌクレオチドは、好ましくは、核酸塩基としてアデニン、シトシンまたはウラシルを含むヌクレオチド残基から構成され、より好ましくは、アデニンまたはウラシルを含むヌクレオチド残基から構成される。
ここで、工程(1)についての表現「核酸サンプル、捕捉プローブおよび固相プローブを溶液中でインキュベートする」とは、標的核酸(核酸サンプルが標的核酸を含有する場合)、捕捉プローブおよび固相プローブから構成されるハイブリッドが最終的に形成されるように、核酸サンプル、捕捉プローブおよび固相プローブが同時または時間差の様式においてインキュベートされることが意図される。
したがって、上記表現は、具体的には、以下の態様を包含するものである:
(1−1)核酸サンプル、捕捉プローブおよび固相プローブを溶液中で同時にインキュベートすること;
(1−2)核酸サンプルおよび捕捉プローブを先ずインキュベートし(核酸サンプルが標的核酸を含む場合、標的核酸および捕捉プローブから構成される中間ハイブリッドが形成される)、次いで、本インキュベーションにより得られた溶液を固相プローブと組み合わせてさらにインキュベートすること(核酸サンプルが標的核酸を含む場合、標的核酸、捕捉プローブおよび固相プローブから構成されるハイブリッドが形成される);ならびに
(1−3)捕捉プローブおよび固相プローブを先ずインキュベートし(捕捉プローブおよび固相プローブから構成される中間ハイブリッドが形成される)、次いで、本インキュベーションにより得られた溶液を核酸サンプルと組み合わせてさらにインキュベートすること(核酸サンプルが標的核酸を含む場合、標的核酸、捕捉プローブおよび固相プローブから構成されるハイブリッドが形成される)。
核酸サンプルが標的核酸を含まない場合、核酸サンプル、捕捉プローブおよび固相プローブを溶液中でインキュベートしても、標的核酸、捕捉プローブおよび固相プローブから構成される目的のハイブリッドは形成されない。この場合、後述する工程(2)において、修飾核酸塩基を検出することはできないが、核酸サンプル中に修飾核酸塩基が存在しないことを判定できる。
核酸サンプルが修飾核酸塩基を含まない標的核酸(換言すれば、非修飾核酸塩基のみを含む標的核酸)を含有する場合、核酸サンプル、捕捉プローブおよび固相プローブを溶液中でインキュベートすることにより、修飾核酸塩基を含まない標的核酸、捕捉プローブおよび固相プローブが反応して、当該標的核酸、捕捉プローブおよび固相プローブから構成されるハイブリッドが形成される。この場合、後述する工程(2)において、修飾核酸塩基を検出することはできないが、核酸サンプル中に(標的核酸が存在するにもかかわらず)修飾核酸塩基が存在しないこと、換言すれば、標的核酸中の所定の核酸塩基が修飾されていないことを判定できる。
核酸サンプルが修飾核酸塩基を含む標的核酸を含有する場合、核酸サンプル、捕捉プローブおよび固相プローブを溶液中でインキュベートすることにより、修飾核酸塩基を含む標的核酸、捕捉プローブおよび固相プローブが反応して、当該標的核酸、捕捉プローブおよび固相プローブから構成されるハイブリッドが形成される。この場合、後述する工程(2)において、修飾核酸塩基が存在することを判定でき、また修飾核酸塩基を定量することもできる。
溶液中の捕捉プローブの濃度は、本発明の方法により標的核酸が検出可能である限り特に限定されないが、例えば0.01nM以上、好ましくは0.1nM以上、より好ましくは1nM以上、さらにより好ましくは5nM以上、特に好ましくは10nM以上であってもよい。溶液中の捕捉プローブの濃度はまた、例えば1M以下、100mM以下、10mM以下、1mM以下、100μM以下、10μM以下または1μM以下であってもよい。したがって、このような濃度が達成されるように、捕捉プローブを溶液に添加してもよい。
溶液中の固相プローブの濃度は、本発明の方法により標的核酸が検出可能である限り特に限定されないが、例えば0.01nM以上、好ましくは0.1nM以上、より好ましくは1nM以上、5nM以上、または10nM以上であってもよい。溶液中の捕捉プローブの濃度はまた、例えば1M以下、100mM以下、10mM以下、1mM以下、100μM以下、10μM以下または1μM以下であってもよい。したがって、このような濃度が達成されるように、固相プローブを溶液に添加してもよい。
例えば、修飾核酸塩基に対するポリクローナル抗体は、上記複合体を抗原として、市販のアジュバント(例、完全または不完全フロイントアジュバント)とともに、動物の皮下あるいは腹腔内に2〜3週間おきに2〜4回程度投与し、最終免疫から約3〜約10日後に全血を採取して抗血清を精製することにより取得できる。抗原を投与する動物としては、例えば、ラット、マウス、ウサギ、ヤギ、ウシ、モルモット、ハムスターなどの哺乳動物が挙げられる。
修飾核酸塩基に対するモノクローナル抗体は、例えば、細胞融合法により作製できる。例えば、上記複合体を市販のアジュバントと共にマウスに2〜4回皮下または腹腔内に投与し、最終投与の約3日後に脾臓あるいはリンパ節を採取し、白血球を採取する。この白血球と骨髄腫細胞(例、NS−1)を細胞融合して該因子に対するモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマを得る。細胞融合としては、PEG法、電圧パルス法が挙げられる。所望のモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマは、周知のEIAまたはRIA法等を用いて抗原と特異的に結合する抗体を、培養上清中から検出することにより選択できる。モノクローナル抗体を産生するハイブリドーマの培養は、インビトロ、またはマウスもしくはラット、好ましくはマウス腹水中等のインビボで行うことができ、抗体はそれぞれハイブリドーマの培養上清および動物の腹水から取得できる。モノクローナル抗体は、IgG、IgM、IgA、IgE等のいずれのアイソタイプであってもよい。あるいは、モノクローナル抗体の作製方法としては、ファージディスプレイ法(Ulmanら,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,90,1184−89(1993))、ADLibシステム(国際公開第2004/011644号)等のin vitro法も知られているので、修飾核酸塩基に対する抗体の作製のため、このような方法を使用してもよい。
(2−1)上記工程(1)で得られた溶液において、修飾核酸塩基に対する抗体を用いてアッセイして、シグナル値を計測すること;
(2−2)修飾核酸塩基を含む標的核酸を含有せず、かつ捕捉プローブおよび固相プローブを含有する溶液において、修飾核酸塩基に対する抗体を用いてアッセイして、バックグランド値を計測すること;および
(2−3)シグナル値をバックグランド値と比較して、修飾核酸塩基の有無を評価すること。
修飾核酸塩基の測定において、シグナル値およびバックグランド値は、修飾核酸塩基に対する抗体または2次抗体(2次抗体が用いられる場合)に結合した標識を利用して計測される値(例、吸光度、蛍光度、発色度、および放射活性)である。
(2−1’)上記工程(1)で得られた溶液において、修飾核酸塩基に対する抗体を用いてアッセイして、シグナル値を計測すること;
(2−2’)修飾核酸塩基を含む標的核酸を含有せず、かつ捕捉プローブおよび固相プローブを含有する溶液において、修飾核酸塩基に対する抗体を用いてアッセイして、バックグランド値を計測すること;
(2−3’)バックグランド値でシグナル値を補正して、補正シグナル値を得ること;ならびに
(2−4’)補正シグナル値に基づき、修飾核酸塩基の量を評価すること。
(2−1’’)上記工程(1)で得られた溶液において、修飾核酸塩基に対する抗体を用いてアッセイして、シグナル値を計測すること;
(2−2’’)修飾核酸塩基を含む標的核酸(標品)、かつ捕捉プローブおよび固相プローブを含有する溶液において、修飾核酸塩基に対する抗体を用いてアッセイして、検量用値を計測すること;ならびに
(2−3’’)シグナル値を検量用値に照合して、修飾核酸塩基の量を評価すること。
標品を用いる上記測定は、バックグランド値の上記測定と併用されてもよい。
(i)修飾核酸塩基を含む標的核酸を含有する核酸サンプル、捕捉プローブおよび第1の親和性物質で標識された固相プローブを溶液中でインキュベートして、当該標的核酸、捕捉プローブおよび当該固相プローブから構成されるハイブリッドを形成すること;
(ii)ハイブリッドを、第2の親和性物質で処理された固相に固定すること;
(iii)修飾核酸塩基に対する1次抗体を、固相に固定されたハイブリッドと反応させて、1次抗体とハイブリッドとの1次複合体を得ること;
(iv)標識物質で標識された2次抗体を1次複合体と反応させて、2次抗体と1次抗体との2次複合体を得ること;ならびに
(v)2次複合体中の2次抗体が有する標識物質を利用して、形成されたハイブリッド(換言すれば、修飾核酸塩基)の存在および/または量を測定すること
第1の親和性物質および第2の親和性物質は、互いに親和性を有する組合せ(例、ビオチンとストレプトアビジンとの組合せ)で用いられる。なお、本発明の方法は、上記工程(i)および(ii)の代わりに、(i’)修飾核酸塩基を含む標的核酸を含有する核酸サンプル、捕捉プローブおよび固相に固定された固相プローブを溶液中でインキュベートして、当該標的核酸、捕捉プローブおよび当該固相プローブから構成されるハイブリッドを形成することを含んでいてもよい。この場合、固相に固定された固相プローブを得ること(例、第1の親和性物質で標識された固相プローブを、第2の親和性物質で処理された固相に加えること)をさらに含んでいてもよい。本発明の方法は、工程(iii)の前に、固相を洗浄することを含んでいてもよい。2次抗体は、1次抗体のみを認識する抗体(例、1次抗体の定常領域に結合する抗体)であってもよいが、2次複合体中の1次抗体および1次複合体の双方を認識するものであってもよい。(i)〜(v)を含む本発明の方法はまた、本明細書中に詳細に記載された方法論にしたがって行うことができる。
(I)捕捉プローブ;
(II)固相プローブ;および
(III)修飾核酸塩基に対する抗体。
捕捉プローブ、固相プローブおよび修飾核酸塩基に対する抗体は、上述したとおりである。例えば、固相プローブは、親和性物質で標識されていてもよく、修飾核酸塩基に対する抗体は、標識物質で標識されていてもよい。本発明のキットは、親和性物質、標識物質、2次抗体、2次抗体の検出試薬(例、2次抗体が酵素で標識されている場合には、その酵素の基質)および固相等の上述したような構成成分をさらに含んでいてもよい。固相は、親和性物質で処理されていてもよい。本発明のキットはまた、修飾核酸塩基の標品、または修飾核酸塩基を含む標的核酸の標品を、溶液としてまたは粉末として含んでいてもよい。
固相プローブが検出シグナルのバックグランド値に与える影響を検討した。
固相プローブ(DNA)のヌクレオチド配列は表5に示したとおりであり、北海道システムサエンス社により人工合成されたものをそれぞれ使用した。
その結果、固相プローブ配列により検出シグナルのバックグラウンド値が大きく変化することが確認された(表6、図2)。表6の結果より、固相プローブとしては、Aおよび/またはT(もしくはU)を含むもの(換言すれば、CおよびGを含まないもの)が好ましいと考えられた。
標的核酸(DNA)のヌクレオチド配列は5’−TTGCGCGGCGTC[C]GTCCTGTTGACTTC−3’(配列番号11、[C]は5−メチルシトシン)、標的核酸を捕捉するための捕捉プローブ(DNA)のヌクレオチド配列は5’−GAAGTCAACAGGACGACGCCGCGCAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA−3’(配列番号12)、固相プローブ(DNA)のヌクレオチド配列は5’−TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT−3’(配列番号13、5’末端はビオチン標識)であり、北海道システムサイエンス社により人工合成されたものをそれぞれ使用した。捕捉プローブは、標的核酸および固相プローブとのハイブリッドが形成されたとき、標的核酸および捕捉プローブから構成される二本鎖構造部分中の修飾核酸塩基[C]で不対部分が形成されるように設計した。
固相プローブおよび捕捉プローブを用いた修飾核酸塩基の測定は、以下のとおり行った。まず、5pmolの固相プローブをPBS緩衝液100μL中に溶解させた後、ストレプトアビジンでコートされたプレート(Thermo Scientific社製)に全量加え、37℃で30分反応させることで、ストレプトアビジンプレート上に固相プローブを固定化した。固定化された固相プローブ核酸を300μLのPBS−Tで2回洗浄し、ハイブリダイゼーションBuffer(4×SSC、0.1%SDS)中に5−メチルシトシンを含む標的核酸(1pmol、0.1pmol、0.01pmolまたは0.001pmol)と捕捉プローブ(5pmol)を含む溶液を100μL加え(核酸サンプル溶液中、標的核酸の濃度はそれぞれ10nM、1nM、0.1nM、または0.01nMであり、捕捉プローブの濃度は50nMであり、固相プローブの濃度は理論上50nM以下(用いた全量の固相プローブが固相に固定されたと仮定した場合、50nM)である)、60℃で2時間反応させ、続いて37℃で30分反応させることで、標的核酸、捕捉プローブ、および固相プローブ3者のハイブリッドを形成させた。また、標的核酸を含まない溶液でも同様の操作を行った。300μLのPBS−Tで2回洗浄し、500ng/mLの抗メチルシトシン抗体(Millipore社製、Clone33D3)を50μLずつ加え、37℃で1時間反応させた。300μLのPBS−Tで3回洗浄し、500ng/mLのペルオキシダーゼ標識抗IgG抗体(Thermo Scientific社製)を50μLずつ加え、37℃で30分反応させた。300μLのPBS−Tで3回洗浄した後、3,3’,5,5’−Tetramethylbenzidineを100μLずつ加え、遮光室温で7分反応させた。その後、2N塩酸溶液を100μLずつ加え、マイクロプレートリーダー(PerkinElmer社製Arvo)により450nmの吸光度を測定した。
その結果、固相プローブおよび捕捉プローブの併用は、捕捉プローブの単独使用(参考例1)に比し、バックグラント値を抑制し、かつS/N値を向上させることが確認された(表7、図3〜5)。
捕捉プローブ(DNA)のヌクレオチド配列として5’−GAAGTCAACAGGACGACGCCGCGCAATTTTTTTTTTTTTTTTTTTT−3’(配列番号14)、固相プローブ(DNA)のヌクレオチド配列として5’−AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA−3’(配列番号15、5’末端はビオチン標識)を使用した以外は、実施例2と同様の方法で試験した。
その結果、固相プローブおよび捕捉プローブの併用は、捕捉プローブの単独使用(参考例1)に比し、バックグラント値を抑制し、かつS/N値を向上させることが確認された(表7、図3〜5)。
捕捉プローブ(DNA)のヌクレオチド配列として5’−GAAGTCAACAGGACGACGCCGCGCAACCCCCCCCCCCCCCCCCCCC−3’(配列番号16)、固相プローブ(DNA)のヌクレオチド配列として5’−GGGGGGGGGGGGGGGGGGGG−3’(配列番号17、5’末端はビオチン標識)を使用した以外は、実施例2と同様の方法で試験した。
その結果、固相プローブおよび捕捉プローブの併用は、捕捉プローブの単独使用(参考例1)に比し、バックグラント値を抑制し、かつS/N値を向上させることが確認された(表7、図3〜5)。また、本実施例で用いた固相プローブおよび捕捉プローブは、実施例2及び3のものに比し、バックグランド値の抑制効率が低かった。このことは、グアニン残基の含量が少ない固相プローブがより適切であることを示す。
標的核酸(DNA)のヌクレオチド配列は5’−TTGCGCGGCGTC[C]GTCCTGTTGACTTC−3’(配列番号11、[C]は5−メチルシトシン)、捕捉プローブ(DNA)のヌクレオチド配列は5’−GAAGTCAACAGGACGACGCCGCGCAA−3’(配列番号18、5’末端はビオチン標識)であり、北海道システムサイエンス社により人工合成されたものをそれぞれ使用した。
捕捉プローブを用いた修飾核酸塩基の測定は、以下のとおり行った。まず、5−メチルシトシンを含む標的核酸(1pmol、0.1pmol、0.01pmol、または0.001pmol)と標的核酸を捕捉するためのプローブ核酸(5pmol)をハイブリダイゼーションBuffer(4×SSC、0.1%SDS)100μL中に溶解させた後、60℃で2時間反応させることで、標的核酸と標的核酸を捕捉するためのプローブ核酸のハイブリッドを形成させた。また、標的核酸を含まない溶液も調製し、同様の操作を行った。ハイブリダイゼーション反応後の溶液を、ストレプトアビジンでコートされたプレート(Thermo Scientific社製)に100μL加え、37℃で30分反応させることで、ストレプトアビジンプレート上に核酸のハイブリッドを固定化した。300μLのPBS−Tで2回洗浄し、500ng/mLの抗メチルシトシン抗体(Millipore社製、Clone33D3)を50μLずつ加え、37℃で1時間反応させた。300μLのPBS−Tで3回洗浄し、500ng/mLのペルオキシダーゼ標識抗IgG抗体(Thermo Scientific社製)を50μLずつ加え、37℃で30分反応させた。300μLのPBS−Tで3回洗浄した後、3,3’,5,5’−Tetramethylbenzidineを100μLずつ加え、遮光室温で7分反応させた。その後、2N塩酸溶液を100μLずつ加え、マイクロプレートリーダー(PerkinElmer社製Arvo)により450nmの吸光度を測定した。
結果は、表7、図3〜5に示すとおりであった。
標的核酸(DNA)のヌクレオチド配列は5’−AATCAG[C]GGGAGCTCTTTCTTTGCGCGGCGTCCGTCCTGTTGACTTC−3’(配列番号19、[C]は5−メチルシトシン)、標的核酸を捕捉するための捕捉プローブ(DNA)のヌクレオチド配列は5’−GAAGTCAACAGGACGACGCCGCGCAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA−3’(配列番号12)、固相プローブ(DNA)のヌクレオチド配列は5’−TTTTTTTTTTTTTTTTTTTT−3’(配列番号1、5’末端はビオチン標識)であり、北海道システムサイエンス社により人工合成されたものをそれぞれ使用した。捕捉プローブは、標的核酸および固相プローブとのハイブリッドが形成されたとき、ハイブリッドの一本鎖構造部分において修飾核酸塩基[C]が存在するように設計した。
捕捉プローブおよび固相プローブを用いる修飾核酸塩基の測定は、異なる標的核酸を異なる量(10pmol、1pmol、0.1pmolまたは0.01pmol)で用いたこと、ならびに異なる捕捉プローブおよび異なる固相プローブを用いたこと以外は、実施例2と同様の方法で行った。
その結果、標的核酸、捕捉プローブおよび固相プローブのハイブリッドが形成されたとき、ハイブリッドの一本鎖構造部分において修飾核酸塩基[C]が存在するように、捕捉プローブを設計した場合にも、バックグラント値の低下、およびS/N値の向上が認められた(表8、図6、7)。
標的核酸(DNA)のヌクレオチド配列は5’−AATCAG[C]GGGAGCTCTTTCTTTGCGCGGCGTCCGTCCTGTTGACTTC−3’(配列番号19、[C]は5−メチルシトシン)、標的核酸を捕捉するための捕捉プローブ(DNA)のヌクレオチド配列は5’−GAAGTCAACAGGACGACGCCGCGCAA−3’(配列番号18、5’末端はビオチン標識)であり、北海道システムサイエンス社により人工合成されたものをそれぞれ使用した。
捕捉プローブを用いた修飾核酸塩基の測定は、以下のとおり行った。まず、5−メチルシトシンを含む標的核酸(10pmol、1pmol、0.1pmolまたは0.01pmol)と捕捉プローブ(5pmol)をハイブリダイゼーションBuffer(4×SSC、0.1%SDS)100μL中に溶解させた後、60℃で2時間反応させることで、標的核酸と捕捉プローブのハイブリッドを形成させた。また、標的核酸を含まない溶液も調製し、同様の操作を行った。ハイブリダイゼーション反応後の溶液を、ストレプトアビジンでコートされたプレート(Thermo Scientific社製)に100μL加え、37℃で30分反応させることで、ストレプトアビジンプレート上に核酸のハイブリッドを固定化した。300μLのPBS−Tで2回洗浄し、500ng/mLの抗メチルシトシン抗体(Millipore社製、Clone33D3)を50μLずつ加え、37℃で1時間反応させた。300μLのPBS−Tで3回洗浄し、500ng/mLのペルオキシダーゼ標識抗IgG抗体(Thermo Scientific社製)を50μLずつ加え、37℃で30分反応させた。300μLのPBS−Tで3回洗浄した後、3,3’,5,5’−Tetramethylbenzidineを100μLずつ加え、遮光室温で7分反応させた。その後、2N塩酸溶液を100μLずつ加え、マイクロプレートリーダー(PerkinElmer社製Arvo)により450nmの吸光度を測定した。
結果は、表8、図6、7に示すとおりであった。
標的核酸(DNA)のヌクレオチド配列は5’−G[C]GGAGCTCTCCCT[C]GGGA[C]GGTGGCAGCCTCGAGTGGTCCTGCA−3’(配列番号20、[C]は5−メチルシトシン)、標的核酸を捕捉するための捕捉プローブ(DNA)のヌクレオチド配列は5’−AAAAAAAAAAAAAAAAAAAATGCAGGACCACTCGAGGCTGCCAC−3’(配列番号21)、固相プローブ(DNA)のヌクレオチド配列は5’−TTTTTTTTTTTTTTTTTTTT−3’(配列番号1、5’末端はビオチン標識)であり、北海道システムサイエンス社により人工合成されたものをそれぞれ使用した。捕捉プローブは、標的核酸および固相プローブとのハイブリッドが形成されたとき、ハイブリッドの一本鎖構造部分において修飾核酸塩基[C]が存在するように設計した。
捕捉プローブおよび固相プローブを用いる修飾核酸塩基の測定は、以下のとおり行った。まず、5pmolの固相プローブをPBS緩衝液100μL中に溶解させた後、ストレプトアビジンでコートされたプレート(Thermo Scientific社製)に全量加え、37℃で30分反応させることで、ストレプトアビジンプレート上に固相プローブを固定化した。300μLのPBS−Tで2回洗浄し、ハイブリダイゼーションBuffer(4×SSC、0.3%Tween20)中に5−メチルシトシンを含む標的核酸(1pmol、0.1pmol、0.01pmolまたは0.001pmol)と捕捉プローブ(5pmol)を含む溶液を100μL加え、60℃で2時間反応させ、続いて37℃で30分反応させることで、標的核酸、捕捉プローブ、および固相プローブ3者のハイブリッドを形成させた。また、標的核酸を含まない溶液でも同様の操作を行った。300μLのPBS−Tで2回洗浄し、50ng/mLの抗メチルシトシン抗体(ニッポンジーン社製、Clone33D3)を100μLずつ加え、37℃で1時間反応させた。300μLのPBS−Tで3回洗浄し、250ng/mLのペルオキシダーゼ標識抗IgG抗体(Thermo Scientific社製)を100μLずつ加え、37℃で30分反応させた。300μLのPBS−Tで3回洗浄した後、3,3’,5,5’−Tetramethylbenzidineを100μLずつ加え、遮光室温で15分反応させた。その後、2N塩酸溶液を100μLずつ加え、マイクロプレートリーダー(PerkinElmer社製Arvo)により450nmの吸光度を測定した。
その結果、捕捉プローブおよび固相プローブを用いる修飾核酸塩基の測定において、実施例2および実施例5と異なる標的核酸および異なる捕捉プローブを使用した場合にも、バックグラント値の低下、およびS/N値の向上が認められた(表9、図8、9)。興味深いことに、複数の修飾核酸塩基を含む標的核酸を用いた本試験では、捕捉プローブおよび固相プローブの併用は、標的核酸の濃度範囲(0.001〜1pmol)と検出シグナル値との間でより直線的な関係(傾きがほぼ一定)を示したが、捕捉プローブのみの使用は、標的核酸の低い濃度範囲(0〜0.01pmol)において、検出シグナル値に殆ど変化は認められなかった(図9)。このことは、複数の修飾核酸塩基を含む標的核酸の低い濃度範囲(例、0〜0.01pmol)では、捕捉プローブおよび固相プローブの併用により、検出感度が増幅されることを示唆する。
標的核酸(DNA)のヌクレオチド配列は5’−G[C]GGAGCTCTCCCT[C]GGGA[C]GGTGGCAGCCTCGAGTGGTCCTGCA−3’(配列番号20、[C]は5−メチルシトシン)、標的核酸を捕捉するための捕捉プローブ(DNA)のヌクレオチド配列は5’−TGCAGGACCACTCGAGGCTGCCAC−3’(配列番号22、5’末端はビオチン標識)であり、北海道システムサイエンス社により人工合成されたものをそれぞれ使用した。
捕捉プローブを用いた修飾核酸塩基の測定は、以下のとおり行った。まず、5−メチルシトシンを含む標的核酸(1pmol、0.1pmol、0.01pmolまたは0.001pmol)と捕捉プローブ(5pmol)をハイブリダイゼーションBuffer(4×SSC、0.3%Tween20)100μL中に溶解させた後、60℃で2時間反応させることで、標的核酸と捕捉プローブのハイブリッドを形成させた。また、標的核酸を含まない溶液も調製し、同様の操作を行った。ハイブリダイゼーション反応後の溶液を、ストレプトアビジンでコートされたプレート(Thermo Scientific社製)に100μL加え、37℃で30分反応させることで、ストレプトアビジンプレート上に核酸のハイブリッドを固定化した。300μLのPBS−Tで2回洗浄し、50ng/mLの抗メチルシトシン抗体(ニッポンジーン社製、Clone33D3)を100μLずつ加え、37℃で1時間反応させた。300μLのPBS−Tで3回洗浄し、250ng/mLのペルオキシダーゼ標識抗IgG抗体(Thermo Scientific社製)を100μLずつ加え、37℃で30分反応させた。300μLのPBS−Tで3回洗浄した後、3,3’,5,5’−Tetramethylbenzidineを100μLずつ加え、遮光室温で15分反応させた。その後、2N塩酸溶液を100μLずつ加え、マイクロプレートリーダー(PerkinElmer社製Arvo)により450nmの吸光度を測定した。
結果は、表9、図8、9に示すとおりであった。
標的核酸(DNA)のヌクレオチド配列は5’−G[C]GCAC[C]GTTTG[C]GACTTGGTGAGTGTCTGGGT[C]GCCT[C]GCTCC−3’(配列番号23、[C]は5−メチルシトシン)、標的核酸を捕捉するための捕捉プローブ(DNA)のヌクレオチド配列は5’−AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAACCCAGACACTCACCAAGTC−3’(配列番号24)、固相プローブ(DNA)のヌクレオチド配列は5’−TTTTTTTTTTTTTTTTTTTT−3’(配列番号1、5’末端はビオチン標識)であり、北海道システムサイエンス社により人工合成されたものをそれぞれ使用した。捕捉プローブは、標的核酸および固相プローブとのハイブリッドが形成されたとき、ハイブリッドの一本鎖構造部分において修飾核酸塩基[C]が存在するように設計した。
捕捉プローブおよび固相プローブを用いる修飾核酸塩基の測定は、異なる標的核酸および異なる捕捉プローブを用いたこと以外は、実施例6と同様の方法で行った。
その結果、捕捉プローブおよび固相プローブを用いる修飾核酸塩基の測定において、実施例2、実施例5および実施例6と異なる標的核酸および異なる捕捉プローブを使用した場合にも、バックグラント値の低下、およびS/N値の向上が認められた(表10、図10、11)。興味深いことに、複数の修飾核酸塩基を含む標的核酸を用いた本試験では、捕捉プローブおよび固相プローブの併用は、標的核酸の濃度範囲(0.001〜1pmol)と検出シグナル値との間でより直線的な関係(傾きがほぼ一定)を示したが、捕捉プローブのみの使用は、標的核酸の低い濃度範囲(0〜0.01pmol)において、検出シグナル値に殆ど変化は認められなかった(図11)。このことは、複数の修飾核酸塩基を含む標的核酸の低い濃度範囲(例、0〜0.01pmol)では、捕捉プローブおよび固相プローブの併用により、検出感度が増幅されることを示唆する。
標的核酸(DNA)のヌクレオチド配列は5’−G[C]GCAC[C]GTTTG[C]GACTTGGTGAGTGTCTGGGT[C]GCCT[C]GCTCC−3’(配列番号23、[C]は5−メチルシトシン)、標的核酸を捕捉するための捕捉プローブ(DNA)のヌクレオチド配列は5’−ACCCAGACACTCACCAAGTC−3’(配列番号25、5’末端はビオチン標識)であり、北海道システムサイエンス社により人工合成されたものをそれぞれ使用した。
捕捉プローブを用いた修飾核酸塩基の測定は、異なる標的核酸および異なる捕捉プローブを用いたこと以外は、参考例3と同様の方法で行った。
結果は、表10、図10、11に示すとおりであった。
標的核酸(DNA)のヌクレオチド配列は5’−TTGCGCGGCGTC[C]GTCCTGTTGACTTC−3’(配列番号11、[C]は5−メチルシトシン)、標的核酸を捕捉するための捕捉プローブ(異種核酸プローブ:2’−O−メチル化RNA+DNA)のヌクレオチド配列は5’−GAAGUCAACAGGACGACGCCGCGCAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA−3’(配列番号26、5’末端側の1番目から26番目までのヌクレオチド残基の主鎖は2’−O−メチル化RNAであり、27番目から48番目までのヌクレオチド残基の主鎖はDNAである)、固相プローブのヌクレオチド配列は5’−TTTTTTTTTTTTTTTTTTTT−3’(配列番号1、5’末端はビオチン標識)であり、北海道システムサイエンス社により人工合成されたものをそれぞれ使用した。捕捉プローブは、標的核酸および固相プローブとのハイブリッドが形成されたとき、標的核酸および捕捉プローブから構成される二本鎖構造部分中の修飾核酸塩基[C]で不対部分が形成されるように設計した。
異種核酸プローブを用いる修飾核酸塩基の測定(実験1)は、異なる標的核酸および異なる捕捉プローブを用いたこと以外は、実施例6と同様の方法で行った。
次いで、同種核酸プローブを用いて修飾核酸塩基の測定(実験2)を同様に行った。実験2は、実験1で使用した一部の主鎖が2’−O−メチル化RNAである捕捉プローブの代わりに、主鎖がDNAである(標的核酸に対する)同種核酸プローブ(5’−GAAGTCAACAGGACGACGCCGCGCAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA−3’(配列番号12))を用いた以外は、実験1と同様の方法で試験した。なお、実験2は、用いた標的核酸(DNA)、捕捉プローブ(DNA)および固相プローブ(DNA)の種類の観点から、実施例2に類する。
実験1で測定された吸光度(異種)を、実験2で測定された吸光度(同種)で除算して、OD450比(異種/同種)を求めた。ここで、バックグランド値の比(異種/同種)は、実験1において、修飾核酸塩基を含む標的核酸の不在下(即ち、0pmol)で測定された吸光度(バックグランド値(異種))を、実験2において、修飾核酸塩基を含む標的核酸の不在下(即ち、0pmol)で測定された吸光度(バックグランド値(同種))で除算して求めた値に対応する。
また、実験1および実験2で測定された吸光度からS/N(異種)およびS/N(同種)をそれぞれ算出し、次いで、S/N(異種)をS/N(同種)で除算して、S/N(異種/同種)を求めた。なお、S/N(異種)およびS/N(同種)について、Sは、修飾核酸塩基を含む標的核酸(1ppmol、1pmol、0.1pmolまたは0.01pmol)の存在下で測定された吸光度を表し、Nは、修飾核酸塩基を含む標的核酸の不在下(即ち、0pmol)で測定された吸光度(バックグランド値)を表す。結果を表11に示す。
その結果、バックグランド値の比(異種/同種)より明らかであるように、異種核酸プローブは、同種核酸プローブに比し、バックグランド値を抑制した(表11)。また、標的核酸の量がより少ないとき(例えば0.1pmol以下、特に0.01pmol以下)、換言すれば、溶液中の標的核酸の濃度がより低いとき(例えば1nM以下、特に0.1nM以下)、OD450比(異種/同種)の低下が認められた(表11)。さらに、標的核酸の量がより多いとき(例えば0.1pmol以上、特に1pmol以上)、換言すれば、溶液中の標的核酸の濃度が高いとき(例えば1nM以上、特に10nM以上)、S/N比(異種/同種)の向上が認められた(表11)。
1)標的核酸が存在しないか、または標的核酸の濃度が少ない場合、異種核酸プローブは、同種核酸プローブに比し、検出シグナルの値をより抑制した。使用した標的核酸の量の範囲では、検出シグナル値の抑制に関し、異種核酸プローブは、同種核酸プローブに比し、常に優れた効果を奏した。
2)使用した標的核酸の量が少ない場合、異種核酸プローブを用いて計測されたS/N値は、同種核酸プローブを用いて計測されたS/N値と同等であった。一方、使用した標的核酸の量が多い場合、異種核酸プローブは、同種核酸プローブに比し、S/N値をより向上させた。つまり、S/N値に関して、異種核酸プローブは、同種核酸プローブに比し、常に同等以上の効果を奏した。
以上より、本発明の方法における異種核酸プローブの使用は有益であることが示された。
Claims (14)
- 以下を含む、修飾核酸塩基の測定方法:
(1)核酸サンプル、捕捉プローブおよび固相プローブを溶液中でインキュベートすること;ならびに
(2)(1)で得られた溶液において、標的核酸中に含まれる修飾核酸塩基に対する抗体を用いて標的核酸中に含まれる修飾核酸塩基を測定すること。 - 核酸サンプルが、修飾核酸塩基を含む標的核酸を含有し、かつ工程(1)および(2)がそれぞれ(1’)および(2’)により行われる、請求項1記載の方法:
(1’)修飾核酸塩基を含む標的核酸を含有する核酸サンプル、捕捉プローブおよび固相プローブを溶液中でインキュベートにより反応させて、当該標的核酸、捕捉プローブおよび固相プローブから構成されるハイブリッドを形成すること;ならびに
(2’)当該ハイブリッドを含む溶液において、修飾核酸塩基に対する抗体を用いて修飾核酸塩基を測定すること。 - 標的核酸が、2以上の修飾核酸塩基を含む可能性がある標的核酸である、請求項1または2記載の方法。
- 核酸サンプルおよび捕捉プローブを含有する溶液を固相プローブが固定された固相に添加して、核酸サンプル、捕捉プローブおよび該固相プローブを含有する溶液を調製することをさらに含む、請求項1〜3のいずれか一項記載の方法。
- 前記核酸サンプルが、修飾核酸塩基を含む標的DNAを含有するサンプルである、請求項1〜4のいずれか一項記載の方法。
- 捕捉プローブまたは固相プローブの一方または双方が、標的核酸に対して異種の核酸を含むプローブである、請求項1〜5のいずれか一項記載の方法。
- 捕捉プローブが、標的核酸に対して異種の核酸を含むプローブである、請求項6記載の方法。
- 固相プローブがポリAまたはポリTである、請求項1〜7のいずれか一項記載の方法。
- 修飾核酸塩基を構成する核酸塩基がシトシンである、請求項1〜8のいずれか一項記載の方法。
- 修飾核酸塩基がメチルシトシンである、請求項1〜9のいずれか一項記載の方法。
- ハイブリッド中の標的核酸および捕捉プローブから構成される二本鎖構造部分において修飾核酸塩基の不対部分が形成されるように、捕捉プローブが設計される、請求項2〜10のいずれか一項記載の方法。
- ハイブリッドの一本鎖構造部分において修飾核酸塩基が存在するように、捕捉プローブが設計される、請求項2〜11のいずれか一項記載の方法。
- 修飾核酸塩基に対する抗体を用いる修飾核酸塩基の測定が、ELISAにより行われる、請求項1〜12のいずれか一項記載の方法。
- 以下を含む、標的核酸中に含まれる修飾核酸塩基の測定用キット:
(I)捕捉プローブ;
(II)固相プローブ;および
(III)標的核酸中に含まれる修飾核酸塩基に対する抗体。
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