JP6846636B2 - Oligonucleotide for nucleic acid detection - Google Patents

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Description

本開示は、PCR(Polymerase Chain Reaction)法により得られる特定の標的核酸を検出するための核酸検出用オリゴヌクレオチドに関する。 The present disclosure relates to a nucleic acid detection oligonucleotide for detecting a specific target nucleic acid obtained by the PCR (Polymerase Chain Reaction) method.

臨床や病理学等の様々な分野において、遺伝子の発現解析、機能解析、診断等を目的として、PCR法が広く利用されている。PCRは、一般に、(1)熱処理により二本鎖核酸を一本鎖核酸に解離するステップ、(2)一本鎖核酸(鋳型核酸)にプライマをアニーリングさせる(鋳型核酸にプライマを結合させる)ステップ、及び(3)核酸ポリメラーゼを用いて上記プライマの伸長生成物を形成する(一本鎖と相補的な核酸が合成される)ステップ、の3つのステップを1サイクルとして、このサイクルを繰り返すことにより、目的の遺伝子配列を指数関数的に増幅させることができる。 In various fields such as clinical practice and pathology, the PCR method is widely used for the purpose of gene expression analysis, functional analysis, diagnosis, and the like. In general, PCR generally involves (1) dissociating a double-stranded nucleic acid into a single-stranded nucleic acid by heat treatment, and (2) annealing a prima to the single-stranded nucleic acid (template nucleic acid) (binding the prima to the template nucleic acid). By repeating this cycle, the three steps of (3) forming an extension product of the prima using a nucleic acid polymerase (a nucleic acid complementary to a single strand is synthesized) are set as one cycle. , The target gene sequence can be amplified exponentially.

中でも、リアルタイムPCR(Real time PCR)は、核酸の増幅量を経時的に(リアルタイムに)モニターし解析する手法として、mRNA(メッセンジャーRNA)発現解析、SNP(Single Nucleotide Polymorphism)解析、感染症診断等様々な目的で広く利用されている。リアルタイムPCRでは、サイクル数とPCR最終産物の量(最終的な核酸の増幅量)から既知のスタンダードとの比較により目的遺伝子の初期量を算出する。PCR最終産物は、光学的に定量される。例えば、一本鎖と相補的な核酸が合成される際に、標的核酸に結合した蛍光プローブが分解されて発光された蛍光を測定する。 Among them, real-time PCR (Real-time PCR) is a method for monitoring and analyzing the amount of nucleic acid amplification over time (in real time), such as mRNA (messenger RNA) expression analysis, SNP (Single Nucleotide Polymer) analysis, and infectious disease diagnosis. Widely used for various purposes. In real-time PCR, the initial amount of the target gene is calculated from the number of cycles and the amount of PCR final product (final nucleic acid amplification amount) by comparison with a known standard. The PCR end product is optically quantified. For example, when a nucleic acid complementary to a single strand is synthesized, the fluorescence probe bound to the target nucleic acid is decomposed and the emitted fluorescence is measured.

また、従来のPCR法の1つとして、特許文献1は、標的核酸中の特定塩基配列に相補的な配列を有し、該標的核酸と結合した場合に蛍光を発する、インターカレーター性蛍光色素で標識した核酸プローブ(インターカレーター性の蛍光プローブ)を用いる方法を開示している。該方法によれば、該プローブが標的核酸と相補結合を形成することで測定可能な蛍光を発するため、試料中の特定塩基配列を含む一本鎖RNAについて、反応液を急激に昇温及び降温するという操作を繰り返すことなく、概ね一定温度で蛍光を測定することが可能となる。 Further, as one of the conventional PCR methods, Patent Document 1 is an intercalator fluorescent dye which has a sequence complementary to a specific base sequence in a target nucleic acid and emits fluorescence when bound to the target nucleic acid. A method using a labeled nucleic acid probe (intercalator fluorescent probe) is disclosed. According to the method, since the probe emits measurable fluorescence by forming a complementary bond with the target nucleic acid, the reaction solution is rapidly heated and lowered with respect to the single-stranded RNA containing a specific base sequence in the sample. It is possible to measure fluorescence at a substantially constant temperature without repeating the operation of doing.

特開2000−014400号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-014400

しかしながら、特許文献1に開示される従来技術では、上述した利点があるものの、図5に示すように、鋳型核酸の初期濃度が低くなるほどPCR産物の増幅曲線は立ち上がりが遅くなり、さらに、指数関数的な増加が見られない。そのため、鋳型核酸の初期濃度が低い(微量である)と、PCR最終産物が発する蛍光を検出することができないという問題がある。 However, although the prior art disclosed in Patent Document 1 has the above-mentioned advantages, as shown in FIG. 5, the lower the initial concentration of the template nucleic acid, the slower the rise of the amplification curve of the PCR product, and further, the exponential function. No increase is seen. Therefore, if the initial concentration of the template nucleic acid is low (trace amount), there is a problem that the fluorescence emitted by the PCR final product cannot be detected.

そこで、本開示は、微量の標的核酸を高感度に検出が可能となる核酸検出用オリゴヌクレオチドを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present disclosure is to provide an oligonucleotide for nucleic acid detection capable of detecting a trace amount of a target nucleic acid with high sensitivity.

上記目的を達成するために、本開示の一形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチドは、鋳型核酸に結合する、蛍光物質及び消光物質により修飾された核酸検出用オリゴヌクレオチドであって、核酸検出用オリゴヌクレオチドは、少なくとも第1オリゴヌクレオチド、第2オリゴヌクレオチド、及び第3オリゴヌクレオチドを含み、第1オリゴヌクレオチドは、鋳型核酸に結合する核酸検出用オリゴヌクレオチドのうち最も3’末端側に結合し、5’末端の少なくとも1つの塩基が鋳型核酸と相補的配列を有しており、第2オリゴヌクレオチドは、鋳型核酸に結合する核酸検出用オリゴヌクレオチドのうち最も5’末端側に結合し、3’末端の少なくとも1つの塩基が鋳型核酸と相補的配列を有しており、第3オリゴヌクレオチドは、第1オリゴヌクレオチドと第2オリゴヌクレオチドとが鋳型核酸にそれぞれ結合する領域の間の領域に結合し、5’末端及び3’末端以外の少なくとも1つの塩基が鋳型核酸と相補的配列を有しており、第1オリゴヌクレオチド、第2オリゴヌクレオチド、及び第3オリゴヌクレオチドのうち隣接して鋳型核酸に結合するオリゴヌクレオチドは、一方から見て鋳型核酸の5’末端側にあるオリゴヌクレオチドの5’末端と、他方から見て鋳型核酸の3’末端側にあるオリゴヌクレオチドの3’末端の少なくとも1つの塩基が相補的配列を有する。 In order to achieve the above object, the nucleic acid detection oligonucleotide according to one embodiment of the present disclosure is a nucleic acid detection oligonucleotide modified with a fluorescent substance and a dimming substance that binds to a template nucleic acid, and is a nucleic acid detection oligo. The nucleotides include at least a first oligonucleotide, a second oligonucleotide, and a third oligonucleotide, and the first oligonucleotide binds to the most 3'terminal side of the nucleic acid detection oligonucleotides that bind to the template nucleic acid, 5 The'terminal at least one base has a sequence complementary to the template nucleic acid, and the second oligonucleotide binds to the most 5'terminal side of the nucleic acid detection oligonucleotides that bind to the template nucleic acid, and the 3'end. At least one of the bases has a complementary sequence to the template nucleic acid, and the third oligonucleotide binds to the region between the regions where the first and second oligonucleotides each bind to the template nucleic acid. At least one base other than the 5'end and the 3'end has a sequence complementary to the template nucleic acid, and binds to the template nucleic acid adjacently among the first oligonucleotide, the second oligonucleotide, and the third oligonucleotide. The oligonucleotide to be used is at least one base of the 5'end of the oligonucleotide on the 5'end side of the template nucleic acid when viewed from one side and the 3'end of the oligonucleotide on the 3'end side of the template nucleic acid when viewed from the other side. Has a complementary sequence.

本開示によれば、微量の標的核酸を高感度に検出することが可能となる核酸検出用オリゴヌクレオチドを提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide an oligonucleotide for nucleic acid detection capable of detecting a trace amount of a target nucleic acid with high sensitivity.

実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチドが鋳型核酸に結合した状態を示す模式図Schematic diagram showing a state in which the nucleic acid detection oligonucleotide according to the embodiment is bound to the template nucleic acid. 実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチドの結合部位を示す模式図Schematic diagram showing the binding site of the oligonucleotide for nucleic acid detection according to the embodiment. 実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチドが鋳型核酸に結合する過程を示す図The figure which shows the process which the oligonucleotide for nucleic acid detection which concerns on embodiment binds to a template nucleic acid. 実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチドが蛍光を発する様子を説明する図The figure explaining how the oligonucleotide for nucleic acid detection which concerns on embodiment fluoresces. 従来技術におけるPCR増幅曲線PCR amplification curve in the prior art

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、ステップ及びステップの順序などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. It should be noted that all of the embodiments described below show a preferred specific example of the present disclosure. Therefore, the numerical values, shapes, materials, components, the arrangement positions and connection forms of the components, the steps and the order of the steps, etc., which are shown in the following embodiments, are examples and are intended to limit the present disclosure. Absent. Therefore, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept of the present disclosure will be described as arbitrary components.

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。 It should be noted that each figure is a schematic view and is not necessarily exactly illustrated. Further, in each figure, the same reference numerals are given to substantially the same configurations, and duplicate description will be omitted or simplified.

(実施の形態)
以下、本実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチドについて、図面を参照して説明する。
(Embodiment)
Hereinafter, the oligonucleotide for detecting nucleic acid according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

本開示における「上流側」とは塩基配列の領域内で3’末端側を、「下流側」とは塩基配列の領域内で5’末端側を意味する。 In the present disclosure, the "upstream side" means the 3'end side in the region of the base sequence, and the "downstream side" means the 5'end side in the region of the base sequence.

また、本開示における「核酸」とは、DNA(デオキシリボ核酸)及びRNA(リボ核酸)を意味する。 Further, the “nucleic acid” in the present disclosure means DNA (deoxyribonucleic acid) and RNA (ribonucleic acid).

[A.核酸検出用オリゴヌクレオチド]
以下、本実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチドについて、図1〜図4を用いて説明する。
[A. Oligonucleotide for nucleic acid detection]
Hereinafter, the oligonucleotide for nucleic acid detection according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

図1は、本実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチド5が鋳型核酸100aに結合した状態を示す模式図である。図2は、本実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチド5の結合部位21、22、23a〜23d、30a〜30eを示す模式図である。図3は、本実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチド5が鋳型核酸100aに結合する様子を説明する図である。図4は、本実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチド5が蛍光を発する様子を説明する図である。 FIG. 1 is a schematic view showing a state in which the nucleic acid detection oligonucleotide 5 according to the present embodiment is bound to the template nucleic acid 100a. FIG. 2 is a schematic diagram showing binding sites 21, 22, 23a to 23d, and 30a to 30e of the nucleic acid detection oligonucleotide 5 according to the present embodiment. FIG. 3 is a diagram illustrating how the nucleic acid detection oligonucleotide 5 according to the present embodiment binds to the template nucleic acid 100a. FIG. 4 is a diagram illustrating how the nucleic acid detection oligonucleotide 5 according to the present embodiment fluoresces.

なお、以下、核酸検出用オリゴヌクレオチド5を、単に、オリゴヌクレオチド5と称する場合がある。 Hereinafter, the oligonucleotide 5 for nucleic acid detection may be simply referred to as an oligonucleotide 5.

[A−1.核酸検出用オリゴヌクレオチドの基本構造]
図1〜図3に示すように、本実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチド5は、その両端を蛍光物質10及び消光物質11により修飾されたオリゴヌクレオチドである。核酸検出用オリゴヌクレオチド5においては、蛍光物質10と消光物質11とが近接しているため、蛍光物質10の有する蛍光シグナルを発する機能が、消光物質11によって妨げられている。しかしながら、図4に示すように、DNAの伸長反応の過程で、鋳型核酸100aに結合した核酸検出用オリゴヌクレオチド5は、例えば、Taq DNAポリメラーゼの有する5’→3’エキソヌクレアーゼ活性により分解され、核酸検出用オリゴヌクレオチド5に修飾されていた蛍光物質10及び消光物質11は、相互に空間的に分離されるため、蛍光物質10が蛍光シグナルを発する。この蛍光シグナルの強さは、増幅された標的核酸の分子数に比例する。
[A-1. Basic structure of oligonucleotide for nucleic acid detection]
As shown in FIGS. 1 to 3, the nucleic acid detection oligonucleotide 5 according to the present embodiment is an oligonucleotide in which both ends thereof are modified with a fluorescent substance 10 and a quenching substance 11. In the nucleic acid detection oligonucleotide 5, since the fluorescent substance 10 and the quenching substance 11 are in close proximity to each other, the function of the fluorescent substance 10 to emit a fluorescent signal is hindered by the quenching substance 11. However, as shown in FIG. 4, in the process of DNA elongation reaction, the nucleic acid detection oligonucleotide 5 bound to the template nucleic acid 100a is decomposed by, for example, the 5'→ 3'exonuclease activity of the Taq DNA polymerase. Since the fluorescent substance 10 and the extinguishing substance 11 modified to the nucleic acid detection oligonucleotide 5 are spatially separated from each other, the fluorescent substance 10 emits a fluorescent signal. The intensity of this fluorescent signal is proportional to the number of molecules of the amplified target nucleic acid.

[A−1−1.蛍光物質及び消光物質]
本実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチド5を修飾する蛍光物質10は、核酸増幅工程中に分解又は蛍光が減衰しなければよい。蛍光物質10としては、特に限定されないが、例えば、フルオロセイン又はその誘導体(例えば、FAM(カルボキシフルオレセイン)、JOE(6−カルボキシ−4’,5’−ジクロロ2’,7’−ジメトキシフルオレセイン)、FITC(フルオレセインイソチオシアネート)、TET(テトラクロロフルオレセイン)、HEX(5'−ヘキサクロロ−フルオレセイン−CEホスホロアミダイト))、BODIPY(登録商標)シリーズ、ローダミン又はその誘導体(例えば、5−カルボキシローダミン6G(CR6G)やテトラメチルローダミン(TAMRA))、Cy(登録商標)色素(例えば、Cy3、Cy5)等を使用してもよい。蛍光色素10の核酸検出用オリゴヌクレオチド5への結合方法は、通常の方法に従って行うことができる。蛍光物質10の消光を利用すれば、インターカレーターなどの他の二重鎖核酸構造への挿入色素を用いることなく、また、FRET(Fluorescence resonance energy transfer)現象を起こす2種類のプローブを用いることなく、1種類の蛍光物質に標識されたプローブを用いて単純かつ特異的に標的核酸配列を検出することができる。核酸検出用オリゴヌクレオチド5の塩基配列中の蛍光物質10の修飾位置は、特に限定されないが、末端(最も末端の塩基から5塩基以内)に修飾されてもよく、中でも、最も末端の塩基に標識されていてもよい。
[A-1-1. Fluorescent and quenching substances]
The fluorescent substance 10 that modifies the nucleic acid detection oligonucleotide 5 according to the present embodiment may not be decomposed or its fluorescence is not attenuated during the nucleic acid amplification step. The fluorescent substance 10 is not particularly limited, but for example, fluoroscein or a derivative thereof (for example, FAM (carboxyfluorescein), JOE (6-carboxy-4', 5'-dichloro2', 7'-dimethoxyfluorescein), FITC (Fluorescein isothiocyanate), TET (Tetrachlorofluorescein), HEX (5'-hexachloro-fluorescein-CE phosphoromidite)), BODICY® series, Rhodamine or derivatives thereof (eg, 5-carboxyrhodamine 6G (eg, 5-carboxyrhodamine 6G) CR6G), tetramethylrhodamine (TAMRA)), Cy® dyes (eg, Cy3, Cy5) and the like may be used. The method for binding the fluorescent dye 10 to the nucleic acid detection oligonucleotide 5 can be carried out according to a usual method. By utilizing the quenching of the fluorescent substance 10, it is possible to use no dye inserted into other double-stranded nucleic acid structures such as an intercalator, and without using two types of probes that cause a FRET (Fluorescence resonance energy transfer) phenomenon. The target nucleic acid sequence can be detected simply and specifically using a probe labeled with one type of fluorescent substance. The modification position of the fluorescent substance 10 in the base sequence of the nucleic acid detection oligonucleotide 5 is not particularly limited, but may be modified to the terminal (within 5 bases from the terminal base), and the terminal base is labeled. It may have been.

また、消光物質11としては、TAMRA(テトラメチル−ローダミン)、DABCYL(4−(4−ジメチルアミノフェニルアゾ)安息香酸)、BHQ1(BHQ:Black Hole Quencher(登録商標))、BHQ2、BHQ3等が挙げられるが、これらに限定されない。 Examples of the quenching substance 11 include TAMRA (tetramethyl-rhodamine), DABCYL (4- (4-dimethylaminophenylazo) benzoic acid), BHQ1 (BHQ: Black Hole Quencher (registered trademark)), BHQ2, BHQ3 and the like. However, it is not limited to these.

蛍光物質10及び消光物質11は、蛍光物質10を核酸検出用オリゴヌクレオチド5の5’末端に、消光物質11を3’末端に修飾してもよく、消光物質11を核酸検出用オリゴヌクレオチド5の5’末端に、蛍光物質10を3’末端に修飾してもよい。 The fluorescent substance 10 and the quenching substance 11 may modify the fluorescent substance 10 to the 5'end of the nucleic acid detection oligonucleotide 5 and the quenching substance 11 to the 3'end, and the quenching substance 11 may be modified to the nucleic acid detection oligonucleotide 5. The fluorescent substance 10 may be modified at the 5'end and at the 3'end.

[A−1−2.核酸検出用オリゴヌクレオチドの塩基配列]
本実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチド5は、鋳型核酸100aにおける特定の塩基配列と相補的な塩基配列を有する。そのため、核酸検出用オリゴヌクレオチド5は、鋳型核酸100aの特定の塩基配列を有する領域に特異的に結合することができる。
[A-1-2. Nucleotide sequence of oligonucleotide for nucleic acid detection]
The nucleic acid detection oligonucleotide 5 according to the present embodiment has a base sequence complementary to the specific base sequence in the template nucleic acid 100a. Therefore, the nucleic acid detection oligonucleotide 5 can specifically bind to the region having a specific base sequence of the template nucleic acid 100a.

核酸検出用オリゴヌクレオチド5は、少なくとも1つの塩基が鋳型核酸100aと相補的な配列を有している。核酸検出用オリゴヌクレオチド5は、相補鎖である鋳型核酸100aに含まれる連続する7〜25個であってもよく、好ましくは、9〜25個、より好ましくは、12〜25個、さらに好ましくは、15〜25個と相補的なヌクレオチドを有していてもよい。核酸検出用オリゴヌクレオチド5が鋳型核酸100aと相補的な塩基配列を多く有することにより、鋳型核酸100aの標的部位(図2の結合部位21、22、23a〜23d)に結合しやすくなるとともに、鋳型核酸100aとの結合力が強まるからである。 The nucleic acid detection oligonucleotide 5 has a sequence in which at least one base is complementary to the template nucleic acid 100a. The nucleic acid detection oligonucleotide 5 may be 7 to 25 consecutive oligonucleotides contained in the complementary strand template nucleic acid 100a, preferably 9 to 25, more preferably 12 to 25, and even more preferably. It may have 15 to 25 nucleotides complementary to it. When the nucleic acid detection oligonucleotide 5 has many base sequences complementary to the template nucleic acid 100a, it becomes easy to bind to the target site (binding sites 21, 22, 23a to 23d in FIG. 2) of the template nucleic acid 100a, and the template This is because the binding force with the nucleic acid 100a is strengthened.

核酸検出用オリゴヌクレオチド5の塩基配列は、Tm値の説明で後述するように、標的核酸の塩基配列により適宜設計することができる。 The base sequence of the nucleic acid detection oligonucleotide 5 can be appropriately designed according to the base sequence of the target nucleic acid, as will be described later in the description of the Tm value.

[A−2.核酸検出用オリゴヌクレオチドの構成要素]
本実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチド5は、少なくとも第1オリゴヌクレオチド1、第2オリゴヌクレオチド2、及び第3オリゴヌクレオチド3を含む。これらのオリゴヌクレオチドは、通常、「プローブ」と呼ばれるものである。
[A-2. Components of oligonucleotides for nucleic acid detection]
The nucleic acid detection oligonucleotide 5 according to the present embodiment contains at least the first oligonucleotide 1, the second oligonucleotide 2, and the third oligonucleotide 3. These oligonucleotides are commonly referred to as "probes".

図1〜図3に示すように、第1オリゴヌクレオチド1は、核酸検出用オリゴヌクレオチド5のうち、鋳型核酸100aの最も上流側に結合する。第1オリゴヌクレオチド1は、5’末端の少なくとも1つの塩基が鋳型核酸100aと相補的な配列を有している。第2オリゴヌクレオチド2は、核酸検出用オリゴヌクレオチド5のうち、鋳型核酸100aの最も下流側に結合する。第2オリゴヌクレオチド2は、3’末端の少なくとも1つの塩基が鋳型核酸100aと相補的な配列を有している。第3オリゴヌクレオチド3は、第1オリゴヌクレオチド1と第2オリゴヌクレオチド2とが鋳型核酸100aにそれぞれ結合する領域の間の領域に結合する。第3オリゴヌクレオチド3は、5’末端及び3’末端以外の少なくとも1つの塩基が鋳型核酸100aと相補的な配列を有している。 As shown in FIGS. 1 to 3, the first oligonucleotide 1 binds to the most upstream side of the template nucleic acid 100a among the nucleic acid detection oligonucleotides 5. The first oligonucleotide 1 has a sequence in which at least one base at the 5'end is complementary to the template nucleic acid 100a. The second oligonucleotide 2 binds to the most downstream side of the template nucleic acid 100a among the nucleic acid detection oligonucleotides 5. The second oligonucleotide 2 has a sequence in which at least one base at the 3'end is complementary to the template nucleic acid 100a. The third oligonucleotide 3 binds to the region between the regions where the first oligonucleotide 1 and the second oligonucleotide 2 each bind to the template nucleic acid 100a. The third oligonucleotide 3 has a sequence in which at least one base other than the 5'end and the 3'end is complementary to the template nucleic acid 100a.

また、第3オリゴヌクレオチド3は、複数種類のオリゴヌクレオチド(第3オリゴヌクレオチド3a、3b、3c、3d)を含んでもよい。標的核酸の塩基配列に基づき設計された、塩基配列の異なる複数種類の第3オリゴヌクレオチド3a、3b、3c、3d(以降、3a〜3dと称す。)を含むことにより、鋳型核酸100aに多くの蛍光物質10を付与することができる。 Further, the third oligonucleotide 3 may contain a plurality of types of oligonucleotides (third oligonucleotides 3a, 3b, 3c, 3d). By including a plurality of types of third oligonucleotides 3a, 3b, 3c, and 3d (hereinafter referred to as 3a to 3d) having different base sequences, which are designed based on the base sequence of the target nucleic acid, a large amount of the template nucleic acid 100a is used. The fluorescent substance 10 can be applied.

なお、複数種類の第3オリゴヌクレオチド3a〜3dのTm値は、第1オリゴヌクレオチド1のTm値よりも大きく、第2オリゴヌクレオチド2のTm値よりも小さければよい。理由については、後述するため、ここでの説明を省略する。 The Tm value of the plurality of types of third oligonucleotides 3a to 3d may be larger than the Tm value of the first oligonucleotide 1 and smaller than the Tm value of the second oligonucleotide 2. The reason will be described later, and the description thereof will be omitted here.

[A−2−1.第1、第2及び第3オリゴヌクレオチドの関連性]
以下、第1、第2、及び第3オリゴヌクレオチドの関連性(例えば、鋳型核酸への結合位置等)について、図2及び図3を用いて説明する。
[A-2-1. Relationship between the first, second and third oligonucleotides]
Hereinafter, the relationship between the first, second, and third oligonucleotides (for example, the binding position to the template nucleic acid, etc.) will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

図2に示すように、本実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチド5は、鋳型核酸100aの3’末端側(上流側)から順に、第1オリゴヌクレオチド1、第3オリゴヌクレオチド3a〜3d、第2オリゴヌクレオチド2が鋳型核酸100aと結合する。これらの核酸検出用オリゴヌクレオチド5のうち、隣接するオリゴヌクレオチド5は、結合部位30a〜30eにおいて互いに結合する。また、個々のオリゴヌクレオチド1、2、3a〜3dはそれぞれ、結合部位21、22、23a〜23dにおいて、鋳型核酸100aと結合する。 As shown in FIG. 2, the nucleic acid detection oligonucleotides 5 according to the present embodiment are the first oligonucleotide 1, the third oligonucleotides 3a to 3d, in order from the 3'terminal side (upstream side) of the template nucleic acid 100a. The second oligonucleotide 2 binds to the template nucleic acid 100a. Of these nucleic acid detection oligonucleotides 5, adjacent oligonucleotides 5 bind to each other at binding sites 30a to 30e. In addition, the individual oligonucleotides 1, 2, 3a to 3d bind to the template nucleic acid 100a at the binding sites 21, 22, 23a to 23d, respectively.

また、本実施の形態においては、第1オリゴヌクレオチド1、第2オリゴヌクレオチド2、及び第3オリゴヌクレオチド3a〜3dのうち隣接して鋳型核酸100aに結合するオリゴヌクレオチドは、一方から見て鋳型核酸100aの5’末端側(下流側)にあるオリゴヌクレオチドの5’末端と、他方から見て鋳型核酸100aの3’末端側(上流側)にあるオリゴヌクレオチドの3’末端の少なくとも1つの塩基が相補的配列を有する。 Further, in the present embodiment, the oligonucleotides of the first oligonucleotide 1, the second oligonucleotide 2, and the third oligonucleotides 3a to 3d that are adjacent to each other and bind to the template nucleic acid 100a are the template nucleic acids when viewed from one side. At least one base of the 5'end of the oligonucleotide on the 5'end side (downstream side) of 100a and the 3'end of the oligonucleotide on the 3'end side (upstream side) of the template nucleic acid 100a when viewed from the other side. It has a complementary sequence.

例えば、図3(b)に示すように、隣接して鋳型核酸100aに結合する第1オリゴヌクレオチド1及び第3オリゴヌクレオチド3aは、第3オリゴヌクレオチド3aから見て鋳型核酸100aの上流側にある第1オリゴヌクレオチド1の3’末端(図3の(b)の、消光物質11で修飾される末端)の少なくとも1つの塩基と、第1オリゴヌクレオチド1から見て鋳型核酸100aの下流側にある第3オリゴヌクレオチド3aの5’末端(図3の(b)の、蛍光物質10で修飾される末端)の少なくとも1つの塩基と、が相補的な配列を有する。このように、隣接する核酸検出用オリゴヌクレオチド5(ここでは、第1オリゴヌクレオチド1及び第3オリゴヌクレオチド3a)が互いに対向する側に相補的な配列を有することにより、隣接する核酸検出用オリゴヌクレオチド5の末端が互いに結合する。これにより、互いに対向する側に相補的な配列を有しない核酸検出用オリゴヌクレオチドを鋳型核酸に結合させる場合に比べ、鋳型核酸100aに、より多くの核酸検出用オリゴヌクレオチド5を結合させることができる。そのため、鋳型核酸100aに、より多くの蛍光物質10を付与することができ、微量の標的核酸であっても高感度に蛍光を検出することができる。 For example, as shown in FIG. 3B, the first oligonucleotide 1 and the third oligonucleotide 3a that are adjacent to each other and bind to the template nucleic acid 100a are on the upstream side of the template nucleic acid 100a when viewed from the third oligonucleotide 3a. It is located downstream of at least one base of the 3'end of the first oligonucleotide 1 (the end of FIG. 3B, modified with the extinguishing substance 11) and the template nucleic acid 100a as viewed from the first oligonucleotide 1. It has a complementary sequence with at least one base of the 5'end of the third oligonucleotide 3a (the end of FIG. 3B, which is modified with the fluorescent substance 10). As described above, the adjacent nucleic acid detection oligonucleotides 5 (here, the first oligonucleotide 1 and the third oligonucleotide 3a) have complementary sequences on the opposite sides to each other, so that the adjacent nucleic acid detection oligonucleotides are present. The ends of 5 are attached to each other. As a result, more nucleic acid detection oligonucleotides 5 can be bound to the template nucleic acid 100a as compared with the case where nucleic acid detection oligonucleotides having no complementary sequences on the opposite sides are bound to the template nucleic acid. .. Therefore, a larger amount of the fluorescent substance 10 can be added to the template nucleic acid 100a, and fluorescence can be detected with high sensitivity even with a small amount of the target nucleic acid.

[A−2−2.核酸検出用オリゴヌクレオチドのTm値]
核酸検出用オリゴヌクレオチド5の結合位置及び結合の順序等をコントロールするために、Tm値に基づいて核酸検出用オリゴヌクレオチド5を設計してもよい。以下、本実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチド5のTm値について、図2及び図3を用いて説明する。
[A-2-2. Tm value of oligonucleotide for nucleic acid detection]
In order to control the binding position and binding order of the nucleic acid detection oligonucleotide 5, the nucleic acid detection oligonucleotide 5 may be designed based on the Tm value. Hereinafter, the Tm value of the nucleic acid detection oligonucleotide 5 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

本実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチド5は、第1オリゴヌクレオチド1、第2オリゴヌクレオチド2、及び第3オリゴヌクレオチド3のそれぞれのTm値は、鋳型核酸100aに結合するプライマのTm値よりも大きくてもよい。これにより、核酸検出用オリゴヌクレオチド5は、プライマが鋳型核酸100aに結合する前に、鋳型核酸100aに結合することができる。 In the nucleic acid detection oligonucleotide 5 according to the present embodiment, the Tm values of the first oligonucleotide 1, the second oligonucleotide 2, and the third oligonucleotide 3 are based on the Tm value of the primer bound to the template nucleic acid 100a. May also be large. Thereby, the nucleic acid detection oligonucleotide 5 can bind to the template nucleic acid 100a before the primer binds to the template nucleic acid 100a.

ここで、Tm値とは、標準二本鎖核酸のTm値(融解温度)を意味する。Tm値は、常法により、融解曲線から求めることができる。融解曲線は、例えば、標準二本鎖核酸のみを含有する溶液の温度を、熱変性を生じさせる高温から低温へと変化させる際に、当該溶液の吸光度や蛍光強度を経時的に(リアルタイムに)測定することにより求めることができる。得られた融解曲線において、吸光度や蛍光強度の温度に対する平均変化率、又は微分値が最大となる温度がTm値である。 Here, the Tm value means the Tm value (melting temperature) of a standard double-stranded nucleic acid. The Tm value can be obtained from the melting curve by a conventional method. The melting curve shows, for example, the absorbance and fluorescence intensity of a solution over time (in real time) when the temperature of a solution containing only standard double-stranded nucleic acids is changed from a high temperature that causes thermal denaturation to a low temperature. It can be obtained by measuring. In the obtained melting curve, the Tm value is the temperature at which the average rate of change of the absorbance and the fluorescence intensity with respect to the temperature or the differential value is maximum.

また、Tm値は、算出値を用いてもよい。例えば、汎用されているプライマ/プローブ設計ソフトウェア等を用いることにより、標準二本鎖核酸の塩基配列情報から、Tm値を算出することができる。すなわち、Tm値を決定する要因はPCR増幅産物の二本鎖DNAの結合の強さに依存しており、GC含量や、増幅長等により左右されるため、標的核酸によってTm値を変えることが可能である。 Moreover, you may use the calculated value as the Tm value. For example, the Tm value can be calculated from the base sequence information of a standard double-stranded nucleic acid by using general-purpose primer / probe design software or the like. That is, the factor that determines the Tm value depends on the binding strength of the double-stranded DNA of the PCR amplification product, and depends on the GC content, the amplification length, etc., so that the Tm value can be changed depending on the target nucleic acid. It is possible.

本実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチド5のTm値(Tm(n))は、プライマのTm値(Tm(p))よりも大きければよく、例えば、Tm(p)値が60℃である場合、Tm(n)値は、70℃以上80℃以下である。 The Tm value (Tm (n)) of the nucleic acid detection oligonucleotide 5 according to the present embodiment may be larger than the Tm value (Tm (p)) of the primer, for example, when the Tm (p) value is 60 ° C. In some cases, the Tm (n) value is 70 ° C. or higher and 80 ° C. or lower.

さらに、本実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチド5は、第1オリゴヌクレオチド1、第2オリゴヌクレオチド2、及び第3オリゴヌクレオチド3a〜3dのそれぞれのTm値は、鋳型核酸100aの上流側から下流側に向けて結合する順に小さくなってもよい。 Further, in the nucleic acid detection oligonucleotide 5 according to the present embodiment, the Tm values of the first oligonucleotide 1, the second oligonucleotide 2, and the third oligonucleotides 3a to 3d are set from the upstream side of the template nucleic acid 100a. It may become smaller in the order of bonding toward the downstream side.

すなわち、核酸検出用オリゴヌクレオチド5のうち、鋳型核酸100aの上流側から下流側に向けて結合する順に、第1オリゴヌクレオチド1のTm値(Tm(n1))>第3オリゴヌクレオチド3aのTm値(Tm(n3a))>第3オリゴヌクレオチド3bのTm値(Tm(n3b))>第3オリゴヌクレオチド3cのTm値(Tm(n3c))>第3オリゴヌクレオチド3dのTm値(Tm(n3d))>第2オリゴヌクレオチド2のTm値(Tm(n2))となってもよい。 That is, among the nucleic acid detection oligonucleotides 5, the Tm value of the first oligonucleotide 1 (Tm (n1))> the Tm value of the third oligonucleotide 3a in the order of binding from the upstream side to the downstream side of the template nucleic acid 100a. (Tm (n3a))> Tm value of the third oligonucleotide 3b (Tm (n3b))> Tm value of the third oligonucleotide 3c (Tm (n3c))> Tm value of the third oligonucleotide 3d (Tm (n3d)) )> The Tm value of the second oligonucleotide 2 (Tm (n2)) may be obtained.

これにより、プライマの結合領域側から鋳型核酸100aの下流側に向かって順に、核酸検出用オリゴヌクレオチド5が鋳型核酸100aに結合する。そのため、核酸検出用オリゴヌクレオチド5の全てが鋳型核酸100aに結合する前にプライマが結合したとしても、DNA伸長反応の間に、少しでも多くの核酸検出用オリゴヌクレオチド5を鋳型核酸100aに結合することができる。 As a result, the nucleic acid detection oligonucleotide 5 binds to the template nucleic acid 100a in this order from the binding region side of the primer toward the downstream side of the template nucleic acid 100a. Therefore, even if the prima binds before all of the nucleic acid detection oligonucleotides 5 bind to the template nucleic acid 100a, as many nucleic acid detection oligonucleotides 5 as possible bind to the template nucleic acid 100a during the DNA extension reaction. be able to.

以下、本実施の形態における第1オリゴヌクレオチド1、第2オリゴヌクレオチド2、第3オリゴヌクレオチド3a〜3d、及びプライマが鋳型核酸100aに結合する過程を、図3を用いて説明する。 Hereinafter, the process of binding of the first oligonucleotide 1, the second oligonucleotide 2, the third oligonucleotides 3a to 3d, and the primer to the template nucleic acid 100a in the present embodiment will be described with reference to FIG.

例えば、図3の(a)に示すように、第1オリゴヌクレオチド1は、鋳型核酸100aに結合する核酸検出用オリゴヌクレオチド5のうち、鋳型核酸100aの最も上流側に結合する。このとき、第1オリゴヌクレオチド1の3’末端の塩基配列は、鋳型核酸100aと相補的な塩基配列を有しないため、3’末端(ここでは、消光物質11で修飾された側)のみ、鋳型核酸100aと結合しない状態で残る。 For example, as shown in FIG. 3A, the first oligonucleotide 1 binds to the most upstream side of the template nucleic acid 100a among the nucleic acid detection oligonucleotides 5 that bind to the template nucleic acid 100a. At this time, since the base sequence at the 3'end of the first oligonucleotide 1 does not have a base sequence complementary to the template nucleic acid 100a, only the base sequence at the 3'end (here, the side modified with the quencher 11) is a template. It remains unbound to nucleic acid 100a.

第1オリゴヌクレオチド1の3’末端の塩基配列は、第1オリゴヌクレオチド1に隣接して鋳型核酸100aと結合する第3オリゴヌクレオチド3aの5’末端(ここでは、蛍光物質10で修飾された側)と相補的な塩基配列を有する。そのため、図2の結合部位30a及び図3の(b)に示すように、第1オリゴヌクレオチド1及び第3オリゴヌクレオチド3aは、隣接する末端同士が結合する。 The base sequence at the 3'end of the first oligonucleotide 1 is the 5'end of the third oligonucleotide 3a that binds to the template nucleic acid 100a adjacent to the first oligonucleotide 1 (here, the side modified with the fluorescent substance 10). ) And has a complementary base sequence. Therefore, as shown in the binding site 30a of FIG. 2 and (b) of FIG. 3, the first oligonucleotide 1 and the third oligonucleotide 3a bind to each other at adjacent ends.

また、第1オリゴヌクレオチド1の5’末端(蛍光物質10で修飾された側)の相補的な塩基配列の塩基数は、第1オリゴヌクレオチド1が鋳型核酸100aと結合を維持できれば特に限定されず、少なくとも1塩基であればよく、例えば、7塩基以上25塩基以下、好ましくは、9塩基以上25塩基以下、より好ましくは、12塩基以上25塩基以下、さらに好ましくは、15塩基以上25塩基以下である。 The number of bases in the complementary base sequence of the 5'end (the side modified with the fluorescent substance 10) of the first oligonucleotide 1 is not particularly limited as long as the first oligonucleotide 1 can maintain binding to the template nucleic acid 100a. , At least 1 base, for example, 7 bases or more and 25 bases or less, preferably 9 bases or more and 25 bases or less, more preferably 12 bases or more and 25 bases or less, and further preferably 15 bases or more and 25 bases or less. is there.

このように、第1オリゴヌクレオチド1が5’末端に鋳型核酸100aの上流側の塩基配列と相補的な塩基配列を有することにより、核酸検出用オリゴヌクレオチド5のうち最もプライマの結合領域側に結合することができる。ここで、第1オリゴヌクレオチド1は、3’末端‘(消光物質11で修飾された側)に鋳型核酸100aと相補的な塩基配列を有しないため、他のオリゴヌクレオチド5が第1オリゴヌクレオチド1よりも下流側に隣接して結合した場合、隣接する他のオリゴヌクレオチド5の5’末端側と結合することができる。 As described above, since the first oligonucleotide 1 has a base sequence complementary to the base sequence on the upstream side of the template nucleic acid 100a at the 5'end, it binds to the most prime binding region side of the nucleic acid detection oligonucleotide 5. can do. Here, since the first oligonucleotide 1 does not have a base sequence complementary to the template nucleic acid 100a at the 3'end'(the side modified with the extinguishing substance 11), the other oligonucleotide 5 is the first oligonucleotide 1. When bound adjacent to the downstream side, it can bind to the 5'terminal side of other adjacent oligonucleotides 5.

次に、図3の(b)に示すように、第3オリゴヌクレオチド3aは、第1オリゴヌクレオチド1に隣接して鋳型核酸100aと結合する。ここで、第3オリゴヌクレオチド3aの5’末端(蛍光物質10で修飾された側)の少なくとも1つの塩基は、第1オリゴヌクレオチド1の3’末端(消光物質11で修飾された側)の相補的な塩基配列と結合する。 Next, as shown in FIG. 3B, the third oligonucleotide 3a binds to the template nucleic acid 100a adjacent to the first oligonucleotide 1. Here, at least one base at the 5'end (the side modified with the fluorescent substance 10) of the third oligonucleotide 3a complements the 3'end (the side modified with the quencher 11) of the first oligonucleotide 1. Binds to a specific base sequence.

隣接するオリゴヌクレオチド5(ここでは、第1オリゴヌクレオチド1及び第3オリゴヌクレオチド3a)同士の相補的な塩基配列は、結合を維持できればよく、例えば、少なくとも1塩基であればよく、5塩基以下であればよい。この相補的な塩基配列は、C(シトシン)及びG(グアニン)の割合が相対的に高い方がよい。C及びGは水素結合で結合され、A(アデニン)及びT(チミン)よりも強い結合力を有するため、CGの割合が高い方が相補的な配列における結合を強めることができる。 The complementary base sequences of the adjacent oligonucleotides 5 (here, the first oligonucleotide 1 and the third oligonucleotide 3a) need only be able to maintain the binding, for example, at least 1 base, and 5 bases or less. All you need is. This complementary base sequence should have a relatively high proportion of C (cytosine) and G (guanine). Since C and G are bound by hydrogen bonds and have a stronger binding force than A (adenine) and T (thymine), a higher proportion of CG can strengthen the binding in the complementary sequence.

次に、図3の(b)に示すように、第3オリゴヌクレオチド3aの5’末端(蛍光物質10で修飾された側)の塩基配列は、第1オリゴヌクレオチド1の3’末端(消光物質11で修飾された側)の相補的な塩基配列と結合する。そして、第3オリゴヌクレオチド3aの5’末端及び3’末端以外の少なくとも1つの塩基が鋳型核酸100aと結合する。第3オリゴヌクレオチド3aの5’末端及び3’末端以外の(3’末端及び5’末端の間の)相補的な塩基配列(図2の結合部位23aの塩基配列)は、第3オリゴヌクレオチド3aが鋳型核酸100aとの結合を維持できれば特に限定されず、好ましい塩基数については、上述した第1オリゴヌクレオチド1と同様である。 Next, as shown in FIG. 3 (b), the base sequence of the 5'end (the side modified with the fluorescent substance 10) of the third oligonucleotide 3a is the 3'end (quenching substance) of the first oligonucleotide 1. It binds to the complementary base sequence of (the side modified with 11). Then, at least one base other than the 5'end and the 3'end of the third oligonucleotide 3a binds to the template nucleic acid 100a. The complementary base sequence (between the 3'end and the 5'end) other than the 5'end and the 3'end of the third oligonucleotide 3a (the base sequence of the binding site 23a in FIG. 2) is the third oligonucleotide 3a. Is not particularly limited as long as it can maintain the binding to the template nucleic acid 100a, and the preferable number of bases is the same as that of the first oligonucleotide 1 described above.

また、図3の(c)に示すように、第3オリゴヌクレオチド3aは、第3オリゴヌクレオチド3aの3’末端側(蛍光物質10で修飾された側)に隣接する第3オリゴヌクレオチド3bの5’末端(消光物質11で修飾された側)と相補的な配列を有しており、第3オリゴヌクレオチド3bの5’末端の少なくとも1つの塩基が第3オリゴヌクレオチド3aの3’末端と結合する。第3オリゴヌクレオチド3bの5’末端及び3’末端以外の(3’末端及び5’末端の間の)相補的な塩基配列(図2の結合部位23bの塩基配列)は、第3オリゴヌクレオチド3bが鋳型核酸100aとの結合を維持できれば特に限定されず、好ましい塩基数については、上述した第1オリゴヌクレオチド1と同様である。 Further, as shown in FIG. 3C, the third oligonucleotide 3a is 5 of the third oligonucleotide 3b adjacent to the 3'terminal side (the side modified with the fluorescent substance 10) of the third oligonucleotide 3a. It has a sequence complementary to the'end (the side modified with the extinguishing substance 11), and at least one base at the 5'end of the third oligonucleotide 3b binds to the 3'end of the third oligonucleotide 3a. .. The complementary base sequence (between the 3'end and the 5'end) other than the 5'end and the 3'end of the third oligonucleotide 3b (the base sequence of the binding site 23b in FIG. 2) is the third oligonucleotide 3b. Is not particularly limited as long as it can maintain the binding to the template nucleic acid 100a, and the preferable number of bases is the same as that of the first oligonucleotide 1 described above.

最後に、第2オリゴヌクレオチド2は、鋳型核酸100aに結合する核酸検出用オリゴヌクレオチド5のうち、鋳型核酸100aの最も下流側に結合する。第2オリゴヌクレオチド2の5’末端(蛍光物質10で修飾された側)の塩基配列は、隣接する第3オリゴヌクレオチド3dの3’末端(消光物質11で修飾された側)と相補的な塩基配列を有するため、第2オリゴヌクレオチド2は第3オリゴヌクレオチド3dの3’末端(消光物質11で修飾された側)と結合する(図2の結合部位30e)。 Finally, the second oligonucleotide 2 binds to the most downstream side of the template nucleic acid 100a among the nucleic acid detection oligonucleotides 5 that bind to the template nucleic acid 100a. The base sequence of the 5'end (the side modified with the fluorescent substance 10) of the second oligonucleotide 2 is a base complementary to the 3'end (the side modified with the quencher 11) of the adjacent third oligonucleotide 3d. Due to its sequence, the second oligonucleotide 2 binds to the 3'end (the side modified with quencher 11) of the third oligonucleotide 3d (binding site 30e in FIG. 2).

以上のように、鋳型核酸100aの上流から下流に向かって順に核酸検出用オリゴヌクレオチド5を鋳型核酸100aに結合させるためには、個々のオリゴヌクレオチド5のTm値に差異が生じるように設計すればよく、より好ましくは、互いのTm値にそれぞれ1℃以上、より好ましくは2℃以上、さらに好ましくは3℃以上の差異が生じるように設計すればよい。 As described above, in order to bind the nucleic acid detection oligonucleotide 5 to the template nucleic acid 100a in order from the upstream to the downstream of the template nucleic acid 100a, it is necessary to design so that the Tm value of each oligonucleotide 5 is different. It is preferable, and more preferably, the Tm values may be designed to differ from each other by 1 ° C. or higher, more preferably 2 ° C. or higher, and even more preferably 3 ° C. or higher.

そして、核酸検出用オリゴヌクレオチド5のTm値をプライマのTm値よりも大きくすることにより、図3の(d)に示すように、プライマは、全ての核酸検出用オリゴヌクレオチド5が鋳型核酸100aに結合した後に、鋳型核酸100aに結合する。 Then, by making the Tm value of the nucleic acid detection oligonucleotide 5 larger than the Tm value of the primer, as shown in FIG. 3D, in the primer, all the nucleic acid detection oligonucleotides 5 are used as the template nucleic acid 100a. After binding, it binds to the template nucleic acid 100a.

このように、プライマが鋳型核酸100aに結合すると、DNAポリメラーゼが作用し、DNAの伸長反応が開始される。これにより、核酸検出用オリゴヌクレオチド5の分解が起こり、蛍光シグナルが発せられる。 In this way, when the primer binds to the template nucleic acid 100a, the DNA polymerase acts and the DNA elongation reaction is started. As a result, the oligonucleotide 5 for nucleic acid detection is decomposed, and a fluorescent signal is emitted.

[A−2−3.蛍光のメカニズム]
本実施の形態における蛍光のメカニズムについて、図4を用いて説明する。図4は、本実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチド5が蛍光を発する様子を説明する図である。
[A-2-3. Fluorescence mechanism]
The mechanism of fluorescence in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating how the nucleic acid detection oligonucleotide 5 according to the present embodiment fluoresces.

本実施の形態においては、図3の(d)に示すように、全ての核酸検出用オリゴヌクレオチド5が鋳型核酸100aに結合した後、プライマ(フォワード(Fw)プライマ及びリバース(Rv)プライマ)が鋳型核酸100a及び100bに結合する。上述したように、これらのプライマが結合すると、DNAポリメラーゼの作用により、DNAの伸長反応が開始される。 In the present embodiment, as shown in FIG. 3D, after all nucleic acid detection oligonucleotides 5 are bound to the template nucleic acid 100a, the primers (forward (Fw) primer and reverse (Rv) primer) are applied. It binds to template nucleic acids 100a and 100b. As described above, when these primers are bound, the DNA polymerase reaction initiates a DNA elongation reaction.

なお、本明細書では、核酸検出用オリゴヌクレオチド5が鋳型核酸100aに結合する例を示したが、本開示の核酸検出用オリゴヌクレオチド5は、鋳型核酸100bに結合してもよい。 Although the present specification shows an example in which the nucleic acid detection oligonucleotide 5 binds to the template nucleic acid 100a, the nucleic acid detection oligonucleotide 5 of the present disclosure may bind to the template nucleic acid 100b.

図4に示すように、プライマが伸長(上記、DNAの伸長を指す。)する過程で、鋳型核酸100aに結合した第1オリゴヌクレオチド1は、DNAポリメラーゼの有する5’→3’エキソヌクレアーゼ活性により分解される。このとき、第1オリゴヌクレオチド1に修飾されていた蛍光物質10及び消光物質11は、相互に空間的に分離され(例えば、第1オリゴヌクレオチドの一部1a、1b、1c)、蛍光物質10が蛍光シグナルを発する。 As shown in FIG. 4, the first oligonucleotide 1 bound to the template nucleic acid 100a in the process of elongation of the primer (referring to the elongation of DNA described above) is subjected to the 5'→ 3'exonuclease activity of the DNA polymerase. It is disassembled. At this time, the fluorescent substance 10 and the quenching substance 11 modified to the first oligonucleotide 1 are spatially separated from each other (for example, a part 1a, 1b, 1c of the first oligonucleotide), and the fluorescent substance 10 is used. It emits a fluorescent signal.

分解される前の第1オリゴヌクレオチド1では、蛍光物質10及び消光物質11が近接しているため、蛍光物質10の有する蛍光シグナルを発する機能が消光物質11により妨げられている。しかしながら、DNAの伸長過程で、第1オリゴヌクレオチド1が分解されると、消光物質11の作用が及ばなくなり、蛍光物質10は蛍光シグナルを発する。 In the first oligonucleotide 1 before decomposition, since the fluorescent substance 10 and the quenching substance 11 are in close proximity to each other, the function of the fluorescent substance 10 to emit a fluorescent signal is hindered by the quenching substance 11. However, when the first oligonucleotide 1 is decomposed in the process of DNA elongation, the action of the quencher 11 is lost and the fluorescent substance 10 emits a fluorescent signal.

この蛍光シグナルは、増幅された標的核酸の分子数(コピー数)に比例するため、得られる蛍光シグナルの強度に基づいて、標的核酸の初期濃度を算出することができる。 Since this fluorescent signal is proportional to the number of molecules (copy number) of the amplified target nucleic acid, the initial concentration of the target nucleic acid can be calculated based on the intensity of the obtained fluorescent signal.

[B.プライマ]
本実施の形態におけるプライマは、Tm値の説明で上述したように、標的核酸の塩基配列により適宜設定することができる。なお、Tm値が相対的に高いほど、鋳型核酸に対する結合性が相対的に高くなるため、標的核酸の種類に応じて、好適なTm値を有するプライマを設計してもよい。
[B. Primer]
The primer in the present embodiment can be appropriately set according to the base sequence of the target nucleic acid as described above in the description of the Tm value. Since the relatively high Tm value has a relatively high binding property to the template nucleic acid, a primer having a suitable Tm value may be designed according to the type of the target nucleic acid.

[まとめ]
以上のように、本実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチド5は、鋳型核酸100aに結合する、蛍光物質10及び消光物質11により修飾された核酸検出用オリゴヌクレオチド5であって、核酸検出用オリゴヌクレオチド5は、少なくとも第1オリゴヌクレオチド1、第2オリゴヌクレオチド2、及び第3オリゴヌクレオチド3を含み、第1オリゴヌクレオチド1は、鋳型核酸100aに結合する核酸検出用オリゴヌクレオチド5のうち最も3’末端側に結合し、5’末端の少なくとも1つの塩基が鋳型核酸100aと相補的配列を有しており、第2オリゴヌクレオチド2は、鋳型核酸100aに結合する核酸検出用オリゴヌクレオチド5のうち最も5’末端側に結合し、3’末端の少なくとも1つの塩基が鋳型核酸100aと相補的配列を有しており、第3オリゴヌクレオチド3は、第1オリゴヌクレオチド1と第2オリゴヌクレオチド2とが鋳型核酸100aにそれぞれ結合する領域の間の領域に結合し、5’末端及び3’末端以外の少なくとも1つの塩基が鋳型核酸100aと相補的配列を有しており、第1オリゴヌクレオチド1、第2オリゴヌクレオチド2、及び第3オリゴヌクレオチド3のうち隣接して鋳型核酸100aに結合するオリゴヌクレオチドは、一方から見て鋳型核酸100aの5’末端側にあるオリゴヌクレオチドの5’末端と、他方から見て鋳型核酸の3’末端側にあるオリゴヌクレオチドの3’末端の少なくとも1つの塩基が相補的配列を有する。
[Summary]
As described above, the nucleic acid detection oligonucleotide 5 according to the present embodiment is a nucleic acid detection oligonucleotide 5 that binds to the template nucleic acid 100a and is modified by the fluorescent substance 10 and the extinguishing substance 11, and is for nucleic acid detection. The oligonucleotide 5 contains at least the first oligonucleotide 1, the second oligonucleotide 2, and the third oligonucleotide 3, and the first oligonucleotide 1 is the most 3 of the nucleic acid detection oligonucleotides 5 that bind to the template nucleic acid 100a. Of the nucleic acid detection oligonucleotides 5 that bind to the'terminal side and at least one base at the 5'end has a complementary sequence to the template nucleic acid 100a, and the second oligonucleotide 2 binds to the template nucleic acid 100a. It binds to the most 5'end side, and at least one base at the 3'end has a sequence complementary to the template nucleic acid 100a, and the third oligonucleotide 3 is the first oligonucleotide 1 and the second oligonucleotide 2. Is bound to the region between the regions that bind to the template nucleic acid 100a, respectively, and at least one base other than the 5'end and the 3'end has a complementary sequence to the template nucleic acid 100a, and the first oligonucleotide 1, Of the second oligonucleotide 2 and the third oligonucleotide 3, the oligonucleotides that are adjacent to each other and bind to the template nucleic acid 100a are the 5'end of the oligonucleotide located on the 5'end side of the template nucleic acid 100a when viewed from one side and the other. At least one base at the 3'end of the oligonucleotide on the 3'end side of the template nucleic acid has a complementary sequence.

このように、隣接する核酸検出用オリゴヌクレオチド5が互いに対向する側に相補的な配列を有することにより、隣接する核酸検出用オリゴヌクレオチド5の末端が互いに結合する。これにより、対向する側に相補的な配列を有しない核酸検出用オリゴヌクレオチドを鋳型核酸に結合させる場合に比べ、鋳型核酸100aにより多くの核酸検出用オリゴヌクレオチド5を結合させることができる。そのため、鋳型核酸100aに、より多くの蛍光物質10を付与することができ、微量の標的核酸であっても高感度に蛍光を検出することができる。 As described above, when the adjacent nucleic acid detection oligonucleotides 5 have complementary sequences on the opposite sides, the ends of the adjacent nucleic acid detection oligonucleotides 5 are bound to each other. As a result, more nucleic acid detection oligonucleotides 5 can be bound to the template nucleic acid 100a than in the case where a nucleic acid detection oligonucleotide having no complementary sequence on the opposite side is bound to the template nucleic acid. Therefore, a larger amount of the fluorescent substance 10 can be added to the template nucleic acid 100a, and fluorescence can be detected with high sensitivity even with a small amount of the target nucleic acid.

また、本実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチド5では、第3オリゴヌクレオチド3は、複数種類のオリゴヌクレオチド3a〜3dを含んでもよい。標的核酸(鋳型核酸100a)の塩基配列に基づき設計された、塩基配列の異なる複数種類の第3オリゴヌクレオチド3a〜3dを含むことにより、鋳型核酸100aに多くの蛍光物質10を付与することができる。 Further, in the nucleic acid detection oligonucleotide 5 according to the present embodiment, the third oligonucleotide 3 may contain a plurality of types of oligonucleotides 3a to 3d. By including a plurality of types of third oligonucleotides 3a to 3d having different base sequences designed based on the base sequence of the target nucleic acid (template nucleic acid 100a), many fluorescent substances 10 can be imparted to the template nucleic acid 100a. ..

また、本実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチド5では、第1オリゴヌクレオチド1、第2オリゴヌクレオチド2、及び第3オリゴヌクレオチド3のそれぞれのTm値は、鋳型核酸100aに結合するプライマのTm値よりも大きくてもよい。これにより、核酸検出用オリゴヌクレオチド5は、プライマが鋳型核酸100aに結合する前に、鋳型核酸100aに結合することができる。 Further, in the nucleic acid detection oligonucleotide 5 according to the present embodiment, the Tm values of the first oligonucleotide 1, the second oligonucleotide 2, and the third oligonucleotide 3 are the Tm of the primer that binds to the template nucleic acid 100a. May be greater than the value. Thereby, the nucleic acid detection oligonucleotide 5 can bind to the template nucleic acid 100a before the primer binds to the template nucleic acid 100a.

さらに、本実施の形態に係る核酸検出用オリゴヌクレオチド5は、第1オリゴヌクレオチド1、第2オリゴヌクレオチド2、及び第3オリゴヌクレオチド3のそれぞれのTm値は、鋳型核酸100aの3’末端側から5’末端側に向けて結合する順に小さくなってもよい。これにより、プライマの結合領域側から鋳型核酸100aの下流側に向かって順に、核酸検出用オリゴヌクレオチド5が鋳型核酸100aに結合する。そのため、核酸検出用オリゴヌクレオチド5の全てが鋳型核酸100aに結合する前にプライマが結合したとしても、DNAが伸長する間に、少しでも多くの核酸検出用オリゴヌクレオチド5を鋳型核酸100aに結合することができる。 Further, in the nucleic acid detection oligonucleotide 5 according to the present embodiment, the Tm values of the first oligonucleotide 1, the second oligonucleotide 2, and the third oligonucleotide 3 are set from the 3'end side of the template nucleic acid 100a. It may become smaller in the order of binding toward the 5'end side. As a result, the nucleic acid detection oligonucleotide 5 binds to the template nucleic acid 100a in this order from the binding region side of the primer toward the downstream side of the template nucleic acid 100a. Therefore, even if the prima binds before all of the nucleic acid detection oligonucleotides 5 bind to the template nucleic acid 100a, as much nucleic acid detection oligonucleotide 5 as possible binds to the template nucleic acid 100a while the DNA is elongated. be able to.

以上、本開示に係る核酸検出用オリゴヌクレオチドについて、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態に施したものや、実施の形態における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本開示の範囲内に含まれる。 The oligonucleotides for nucleic acid detection according to the present disclosure have been described above based on the embodiments, but the present disclosure is not limited to these embodiments. As long as the gist of the present disclosure is not deviated, various modifications that can be conceived by those skilled in the art are applied to the embodiment, and other forms constructed by combining some components in the embodiment are also within the scope of the present disclosure. include.

1 第1オリゴヌクレオチド
2 第2オリゴヌクレオチド
3、3a、3b、3c、3d 第3オリゴヌクレオチド
5 核酸検出用オリゴヌクレオチド
10 蛍光物質
11 消光物質
100a、100b 鋳型核酸
1 First oligonucleotide 2 Second oligonucleotide 3, 3a, 3b, 3c, 3d Third oligonucleotide 5 Nucleic acid detection oligonucleotide 10 Fluorescent substance 11 Quenching substance 100a, 100b Template nucleic acid

Claims (4)

鋳型核酸に結合する、蛍光物質及び消光物質により修飾された核酸検出用オリゴヌクレオチドであって、
前記核酸検出用オリゴヌクレオチドは、少なくとも第1オリゴヌクレオチド、第2オリゴヌクレオチド、及び第3オリゴヌクレオチドを含み、
前記第1オリゴヌクレオチドは、前記鋳型核酸に結合する前記核酸検出用オリゴヌクレオチドのうち最も3’末端側に結合し、5’末端の少なくとも1つの塩基が前記鋳型核酸と相補的配列を有しており、
前記第2オリゴヌクレオチドは、前記鋳型核酸に結合する前記核酸検出用オリゴヌクレオチドのうち最も5’末端側に結合し、3’末端の少なくとも1つの塩基が前記鋳型核酸と相補的配列を有しており、
前記第3オリゴヌクレオチドは、前記第1オリゴヌクレオチドと前記第2オリゴヌクレオチドとが前記鋳型核酸にそれぞれ結合する領域の間の領域に結合し、5’末端及び3’末端以外の少なくとも1つの塩基が前記鋳型核酸と相補的配列を有しており、
前記第1オリゴヌクレオチド、前記第2オリゴヌクレオチド、及び前記第3オリゴヌクレオチドのうち隣接して前記鋳型核酸に結合するオリゴヌクレオチドは、一方から見て前記鋳型核酸の5’末端側にあるオリゴヌクレオチドの5’末端と、他方から見て前記鋳型核酸の3’末端側にあるオリゴヌクレオチドの3’末端の少なくとも1つの塩基が相補的配列を有する、
核酸検出用オリゴヌクレオチド。
A nucleic acid detection oligonucleotide modified with a fluorescent substance and a quencher that binds to a template nucleic acid.
The nucleic acid detection oligonucleotide contains at least a first oligonucleotide, a second oligonucleotide, and a third oligonucleotide.
The first oligonucleotide binds to the most 3'terminal side of the nucleic acid detection oligonucleotide that binds to the template nucleic acid, and at least one base at the 5'end has a sequence complementary to the template nucleic acid. Ori,
The second oligonucleotide binds to the most 5'terminal side of the nucleic acid detection oligonucleotide that binds to the template nucleic acid, and at least one base at the 3'end has a sequence complementary to the template nucleic acid. Ori,
The third oligonucleotide binds to a region between the region where the first oligonucleotide and the second oligonucleotide each bind to the template nucleic acid, and contains at least one base other than the 5'end and the 3'end. It has a complementary sequence to the template nucleic acid and has a complementary sequence.
The first oligonucleotide, the second oligonucleotide, and the third oligonucleotide, which are adjacent to each other and bind to the template nucleic acid, are the oligonucleotides on the 5'terminal side of the template nucleic acid when viewed from one side. At least one base of the 5'end and the 3'end of the oligonucleotide on the 3'end side of the template nucleic acid when viewed from the other has a complementary sequence.
Oligonucleotide for nucleic acid detection.
前記第3オリゴヌクレオチドは、複数種類のオリゴヌクレオチドを含む、
請求項1に記載の核酸検出用オリゴヌクレオチド。
The third oligonucleotide contains a plurality of types of oligonucleotides.
The oligonucleotide for detecting nucleic acid according to claim 1.
前記第1オリゴヌクレオチド、前記第2オリゴヌクレオチド、及び前記第3オリゴヌクレオチドのそれぞれのTm値は、前記鋳型核酸に結合するプライマのTm値よりも大きい、
請求項1又は2に記載の核酸検出用オリゴヌクレオチド。
The Tm value of each of the first oligonucleotide, the second oligonucleotide, and the third oligonucleotide is larger than the Tm value of the primer that binds to the template nucleic acid.
The oligonucleotide for detecting nucleic acid according to claim 1 or 2.
前記第1オリゴヌクレオチド、前記第2オリゴヌクレオチド、及び前記第3オリゴヌクレオチドのそれぞれのTm値は、前記鋳型核酸の3’末端側から5’末端側に向けて結合する順に小さくなる、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の核酸検出用オリゴヌクレオチド。
The Tm values of the first oligonucleotide, the second oligonucleotide, and the third oligonucleotide decrease in the order of binding from the 3'end side to the 5'end side of the template nucleic acid.
The oligonucleotide for detecting nucleic acid according to any one of claims 1 to 3.
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