JP6914831B2 - 標的核酸の高感度検出方法 - Google Patents

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Description

本発明は、非標的核酸の核酸増幅を選択的に抑制する少なくとも1つのオリゴヌクレオチド及びミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドを組み合わせた標的核酸の高感度検出方法に関する。
遺伝性および後天性の疾患は、塩基置換、欠失および挿入などの遺伝子変異と関連したものがあることが知られている。これらの変異の中には、疾患があることと直接関連するものもあれば、疾患の危険性および/または予後と相関するものもある。その中で、疾患の進行に伴って、野生型遺伝子が変異型遺伝子に変化していく疾患や、変異型遺伝子を有する細胞の増加がみられる疾患においては、当該変異遺伝子の存在を調べることが重要になってくる。当該遺伝子変異を伴う後天的な疾患と関連遺伝子変異の例としては、肺がんとEGFR遺伝子変異又はK−ras遺伝子変異、肺扁平上皮がんとDDR2遺伝子変異、大腸がんとK-ras遺伝子変異、PIK3CA遺伝子変異又はB-raf遺伝子変異、胃がんとKit遺伝子変異又はPDGFRA遺伝子変異が挙げられる。
また、上記事例の逆の場合もありうる。例えば、遺伝子変異を伴う後天的な疾患を治療している過程において、今度は変異型遺伝子が減少し、野生型遺伝子が増加してくる状況をモニターリングする場合などである。微小残存病変検出などが例示される。
これらの遺伝子変異を解析する方法として、従来は制限酵素断片長多型法(RFLP法)が用いられたが、操作が煩雑で長時間を要する上、一塩基多型(SNP)部位近辺の塩基配列によっては適用が不可能な場合が多いなど、臨床検査の現場で使用するには問題の多いことが指摘されてきた。そこで近年では、より簡便で汎用性のある手法としてInvader法、TaqMan PCR法、一塩基伸長法、Pyrosequencing法、Exonuclease Cycling Assay法など種々の方法が開発されている。しかしながら通常のPCR法では、野生型遺伝子に混入する微量の変異型遺伝子が5%未満の場合、変異型遺伝子由来の標的核酸が検出できる量に達する前に増幅反応自体がプラトーに達してしまい、結局のところ標的核酸を十分検出できない。
このように変異型遺伝子を標的核酸として検出するのにPCR法は非常に有効なツールである。しかしながらPCR法では増幅産物の濃度が高くなるに従い、増幅産物同士のアニールとプライマーのアニールとの競合が増加し、ついにはプライマーがアニールできなくなって反応がプラトーに達する。その結果、SNPや短い欠失や挿入を含む標的核酸の増幅断片は、大過剰に存在する非標的核酸の増幅断片とアニールしてしまうため、増幅反応がプラトーに達した時点では、標的核酸の増幅断片の存在比は反応前の存在比を下回っている。従って、同一領域の微量なSNPや欠失、挿入を検出する場合には、野生型遺伝子由来の核酸の増幅を抑制した変異型遺伝子由来の核酸の特異的な増幅が必要となる。
野生型遺伝子の核酸増幅を抑制し、変異型遺伝子由来の核酸を選択的に増幅する方法としては、Enriched PCR法(非特許文献1)やRestriction Endonuclease−Mediated Selective PCR法(非特許文献2、3および特許文献1)が報告されている。当該方法では、目的遺伝子の変異部位の塩基配列を含むプライマーの内部に制限酵素の認識・切断サイトを導入し、野生型遺伝子の増幅を抑制し、変異型遺伝子を選択的に増幅させる。しかしながら、これらの方法では、解析したい目的遺伝子の変異部位を認識・切断する制限酵素を選択する必要があり、さらに当該制限酵素が認識・切断するのは、野生型遺伝子でなければならない。また、当該制限酵素は、PCR法のサイクルの間に失活してはならない。これらの要件を満たす制限酵素は限られており、適用可能な野生型遺伝子及び変異型遺伝子の対象が限られているという問題がある。
別の野生型遺伝子及び変異型遺伝子の核酸を増幅する方法として、Mutant Enrichment with 3’−modified oligonucleotides(MEMO)法(非特許文献4及び特許文献2)が提案された。当該方法では、目的遺伝子の変異部位を含む3’末端ブロッキングプイライマーを使用する。この3’末端ブロッキングプイライマーは、野生型遺伝子に100%マッチするが変異型遺伝子とはミスマッチする特徴を有している。当該3’末端ブロッキングプライマーにより野生型遺伝子の核酸増幅において増幅用プライマーのアニーリング及び伸長が阻害される。一方、変異型遺伝子に対しては、当該3’末端ブロッキングプイライマーとの間に生じるミスマッチに起因する不安定性により増幅用プライマーのアニーリング及び伸長は阻害されない。その結果、変異型遺伝子の核酸の増幅が優先される。当該方法での検出は、融解曲線解析やシークエンシングにて行う。しかしながら、この方法では、3’末端ブロッキングプイライマーが野生型遺伝子のプライマー伸長反応のみを阻害するようにハイブリダイズさせる必要があり、核酸増幅反応中の温度を厳格にコントロールする必要がある。また、もとの試料中に大量に存在する野生型遺伝子の初期量は保持されたままであり、当該野生型遺伝子の核酸の予期せぬ増幅を減少させることはできない。
また最近になって、耐熱性のミスマッチエンドヌクレアーゼを用いた変異検出方法(特許文献3)が報告された。しかしながら、これらの方法でも野生型遺伝子の核酸増幅を抑制し、変異型遺伝子を選択的に増幅し、変異遺伝子の存在のみを正確に検出するにはまだまだ問題があった。
国際公開第1996/32500号パンフレット 米国第2013/0149695号公開公報 国際公開第2014/142261号パンフレット
ロイケミア (Leukemia)、第5巻、第2号、160〜161頁(1991年) オンコジーン(Oncogene)、第6巻、第6号、1079〜1083頁(1991年) アメリカン ジャーナル オブ パソロジー(American Journal of Pathology)、第153巻、373−379頁(1998年) ザ ジャーナル オブ モレキュラー ダイアグノスティクス(The Journal of Molecular Diagnostics)、第13巻、657−668頁(2011年)
本発明の目的は、非標的核酸に対して微量な標的核酸の高感度検出方法を提供することにある。
本発明者らは、ミスマッチ部位を認識・切断するミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドの特性、特にミスマッチの種類や位置と切断活性との相関を解析した。その結果、配列中の少なくとも1塩基が相違する2種の核酸について、相違する塩基の種類に制限されることなく、そのうちの任意の一方を切断できる方法を見出した。また、当該方法で大量の非標的核酸と希少な標的核酸の混在した試料を処理することで、非標的核酸を選択的に切断することが可能となり、希少な標的核酸を選択的に核酸増幅できる方法、さらに当該核酸増幅方法を用いた標的核酸の高感度検出方法を見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明の第一の発明は、標的核酸と、標的核酸と相同な塩基配列の領域を有する非標的核酸とを含有する試料中の非標的核酸を選択的に切断する方法であって、
(i)非標的核酸とハイブリダイズさせた際に少なくとも1つのミスマッチを生じ、かつ標的核酸とハイブリダイズさせた際に前記非標的核酸とハイブリダイズさせた際に生じるミスマッチよりも多くのミスマッチを生じるオリゴヌクレオチド;及び
(ii)ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチド、
を試料と接触させる工程を含む方法に関する。
本発明の第一の発明において、非標的核酸が、標的核酸が有している塩基配列に塩基置換を生じた塩基配列を有しており、オリゴヌクレオチドが非標的核酸とハイブリダイズした際に少なくとも1つのミスマッチを生じ、かつ標的核酸とハイブリダイズした際に前記ミスマッチに相当するミスマッチと少なくとももう1つのミスマッチを生じるオリゴヌクレオチドであってもよい。また、当該オリゴヌクレオチドは、非標的核酸とハイブリダイズさせた際に1つのミスマッチを生じ、かつ標的核酸とハイブリダイズさせた際に前記ミスマッチに相当するミスマッチともう1つのミスマッチを生じるオリゴヌクレオチドであってもよい。さらに当該オリゴヌクレオチドにおいては、標的核酸とオリゴヌクレオチドをハイブリダイズさせた際に生じる2つのミスマッチが、隣接するか又は5塩基までの間隔で位置しているものが好適に使用できる。
本発明の第一の発明の別態様としては、非標的核酸が、標的核酸が有している塩基配列に塩基の挿入がなされた塩基配列を有しており、オリゴヌクレオチドが非標的核酸の当該挿入がなされた塩基配列を含む領域にハイブリダイズした際に少なくとも1つのミスマッチを生じるオリゴヌクレオチドを使用する方法が挙げられる。
さらに別態様としては、非標的核酸が、標的核酸が有している塩基配列に塩基の欠失が生じた塩基配列を有しており、オリゴヌクレオチドが非標的核酸の当該欠失が生じた部位を含む領域にハイブリダイズした際に少なくとも1つのミスマッチを生じるオリゴヌクレオチドを用いる方法が挙げられる。
本発明の第一の発明においては、ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドとして、耐熱性菌由来のポリペプチドもしくはその変異体を使うことができる。また、本発明は、酸性高分子物質存在下で行うことができる。さらに、増殖細胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen:PCNA)を組み合わせて実施してもよい。
本発明の第二の発明は、標的核酸と、標的核酸と相同な塩基配列の領域を有する非標的核酸とを含有する試料中の標的核酸を選択的に増幅する方法であって、以下の工程を含むことを特徴とする方法;
(1)前記第一の発明の方法で試料中の非標的核酸を切断する工程;及び
(2)標的核酸を増幅する工程、に関する。
また、本発明の第二の発明において、標的核酸の増幅はPCRによって行うことができる。
本発明の第三の発明は、標的核酸と、標的核酸と相同な塩基配列の領域を有する非標的核酸とを含有する試料中の標的核酸を選択的に検出する方法であって、以下の工程を含むことを特徴とする方法;
(1)前記第二の発明の方法で標的核酸を選択的に増幅する工程;及び
(2)上記工程(1)と同時に又は工程(1)の後で、標的核酸を検出する工程、に関する。
また、本発明の第三の発明において、標的核酸の検出はサイクリング・プローブ法又はTaqMan(登録商標)法で行うことができる。
本発明の第四の発明は、本発明の第二又は第三の発明のための組成物であって、
(a)非標的核酸とハイブリダイズさせた際に少なくとも1つのミスマッチを生じ、かつ標的核酸とハイブリダイズさせた際に前記非標的核酸とハイブリダイズさせた際に生じるミスマッチよりも多くのミスマッチを生じるオリゴヌクレオチド;
(b)少なくとも一対のオリゴヌクレオチドプライマー;
(c)ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチド;及び
(d)DNAポリメラーゼ活性を有するポリペプチド、を含有する組成物、に関する。
本発明の第五の発明は、本発明の第二又は第三の発明のためのキットであって、
(a)非標的核酸とハイブリダイズさせた際に少なくとも1つのミスマッチを生じ、かつ標的核酸とハイブリダイズさせた際に前記非標的核酸とハイブリダイズさせた際に生じるミスマッチよりも多くのミスマッチを生じるオリゴヌクレオチド;
(b)少なくとも一対のオリゴヌクレオチドプライマー;
(c)ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチド;及び
(d)DNAポリメラーゼ活性を有するポリペプチド、を含有するキット、に関する。
本発明の第四又は第五の発明において、さらに酸性高分子物質を含んでもよい。また、当該発明において、ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチド並びにDNAポリメラーゼ活性を有するポリペプチドは、耐熱性のポリペプチドであってもよく、変異体であってよい。さらに、増殖細胞核抗原(PCNA)を含んでいてもよい。
本発明の第六の発明は、酸性高分子物質存在下で標的核酸と、標的核酸と少なくとも1塩基が相違する塩基配列を有する非標的核酸とを含有する試料中の非標的核酸を選択的に切断する方法であって、
(i)酸性高分子物質;
(ii)ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチド;及び
(iii)非標的核酸とハイブリダイズさせた際に少なくとも1つのミスマッチを生じ、かつ標的核酸とハイブリダイズさせた際に前記非標的核酸とハイブリダイズさせた際に生じるミスマッチよりも多くのミスマッチを生じるオリゴヌクレオチド、を試料と接触させる工程を含む方法、に関する。
本発明の第六の発明において、ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドは、耐熱性のポリペプチドであってもよく、変異体であってもよい。また、増殖細胞核抗原(PCNA)を組み合わせて実施してもよい。
本発明により、大量の非標的核酸と希少な標的核酸の混在した試料について、非標的核酸の核酸増幅を抑制し、かつ標的核酸を選択的に核酸増幅できる方法が提供される。また、当該核酸増幅方法と標的核酸の特異的リアルタイム検出方法を組み合わせることで、希少な変異型遺伝子の高感度での検出を可能とする方法が提供される。
実施例1で調製した各存在比率の非標的核酸及び標的核酸を含む試料のリアルタイム検出結果である。 実施例2で調製した各存在比率の非標的核酸及び標的核酸を含む試料のリアルタイム検出結果である。 実施例3の本発明の切断方法における酸性高分子物質の効果(アルギン酸ナトリウム非存在下)を示したリアルタイム検出結果である。 実施例3の本発明の切断方法における酸性高分子物質の効果(56μg/mlのアルギン酸ナトリウム存在下)を示したリアルタイム検出結果である。 実施例3の本発明の切断方法における酸性高分子物質の効果(140μg/mlのアルギン酸ナトリウム存在下)を示したリアルタイム検出結果である。 実施例3の本発明の切断方法における酸性高分子物質の効果(168μg/mlのアルギン酸ナトリウム存在下)を示したリアルタイム検出結果である。 実施例5で調製した各存在比率の非標的核酸及び標的核酸を含む試料のリアルタイム検出結果である。
本発明においてミスマッチとは、二本鎖核酸中に存在するワトソン−クリック塩基対とは異なる塩基の対合、すなわちG(グアニン塩基)−C(シトシン塩基)、A(アデニン塩基)−T(チミン塩基)またはU(ウラシル塩基)の塩基対結合以外の組み合わせの塩基結合を示す。
本発明において、標的核酸とは、検出することが望まれる任意の核酸(例えば天然の遺伝子を構成する核酸、人為的に作製された核酸が挙げられる)を言う。本発明は、当該標的核酸をこれと類似した塩基配列の非標的核酸と区別することに有用である。特に本発明を限定するものではないが、本発明における標的核酸、非標的核酸にはDNAが好適である。
特に限定はされないが、例えば標的核酸と非標的核酸としては、変異型遺伝子由来の核酸と当該変異型遺伝子に対応する野生型遺伝子由来の核酸の組み合わせ、人為的変異導入後の核酸と変異導入前の核酸の組み合わせ、バイサルファイト処理された核酸と処理前のメチル化された核酸の組み合わせ、あるいは置換、欠失、挿入が生じた後の核酸とこれら変異が生じる前の核酸の組み合わせ、薬剤投与の前及び後に生体、組織、細胞等から採取された核酸の組み合わせ等が挙げられる。なお本発明においては、標的核酸を上記例示のどちらの核酸に設定するかによって、組み合わせ中の標的核酸と非標的核酸が入れ替わることもありうる。
以下、さらに詳細に説明する。
(1)本発明の非標的核酸の選択的切断方法
本発明は、標的核酸と、標的核酸と相同な塩基配列の領域を有する非標的核酸とを含有する試料中において、非標的核酸のみを選択的に切断する方法を提供する。ここで、「標的核酸と相同な塩基配列の領域を有する非標的核酸」とは、非標的核酸の塩基配列中に、標的核酸の塩基配列の少なくとも一部と相同性のある塩基配列が含まれていることを意味する。例えば、標的核酸が有している塩基配列に1以上の塩基置換を生じた塩基配列を有している非標的核酸、標的核酸が有している塩基配列に1以上の塩基の挿入がなされた塩基配列を有している非標的核酸、標的核酸が有している塩基配列に1以上の塩基の欠失が生じた塩基配列を有している非標的核酸などが挙げられる。相同な配列における塩基置換、挿入、又は欠失の数は、特に限定されない。しかしながら本発明では標的核酸と非標的核酸の塩基配列で少なくとも1塩基の違いがあれば当該核酸を区別することができる。さらに相違する塩基数が増加するにつれて、標的核酸と非標的核酸の識別精度も向上させることができる。
本発明の第一の態様では、標的核酸と、標的核酸と相同な塩基配列の領域を有している非標的核酸の混合物中で、非標的核酸が選択的に切断される。前記の方法は、非標的核酸とハイブリダイズさせた際に少なくとも1つのミスマッチを生じ、かつ標的核酸とハイブリダイズさせた際に前記非標的核酸とハイブリダイズさせた際に生じるミスマッチよりも多くのミスマッチを生じるオリゴヌクレオチド(以下、抑制オリゴヌクレオチドと称することがある)とミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドを用いる。抑制オリゴヌクレオチドを非標的核酸とハイブリダイズさせた際に生じる少なくとも1つのミスマッチの数は、非標的核酸の選択的切断が起こる範囲であれば特に限定されず、抑制オリゴヌクレオチドの鎖長にもよるが、例えば、1〜7個、1〜5個、又は1〜3個などが挙げられる。また、上記ミスマッチの数を抑制オリゴヌクレオチドの鎖長に占める%で表現すると、例えば、1〜20%、3〜15%、又は4〜8%の範囲である。本態様について、塩基配列中の1つの塩基のみが相違する標的核酸、非標的核酸の組合せを例として説明する。当該抑制オリゴヌクレオチドを標的核酸とハイブリダイズさせると、標的核酸、非標的核酸の間で相違する塩基との間でミスマッチ(以降、第1のミスマッチと称することがある)を生じるとともに、もう一つの別のミスマッチ(以降、第2のミスマッチと称することがある)を生じる。
前記第1のミスマッチの塩基は、標的核酸と非標的核酸の間で相違する塩基に関連するものであり、共存するミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドで認識・切断されるか否かは問わない。
一方、第2のミスマッチは、共存するミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドで認識・切断されるミスマッチ塩基である。特に限定はされないが例えば、グアニン塩基−グアニン塩基、グアニン塩基−チミン塩基、又はチミン塩基−チミン塩基を認識・切断するミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドの場合は、これらから選択されるミスマッチが形成されるように抑制オリゴヌクレオチドが設計される。
また当該抑制オリゴヌクレオチドは、非標的核酸とハイブリダイズさせた際には、前記の第2のミスマッチを生じるが、第1のミスマッチは生じない。
以上のような性質を備えた抑制オリゴヌクレオチドを設計して使用することにより、ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドによる非標的核酸の選択的な切断が可能となる。本発明は、前記のような1つもしくは2つのミスマッチを形成できる抑制オリゴヌクレオチドの使用に限定されるものではなく、所望の核酸の選択的切断が起こる範囲で、3以上のミスマッチを生じる抑制オリゴヌクレオチドを設計し、使用してもよい。この場合、標的核酸および非標的核酸において生じる少なくとも1つのミスマッチが前記第2のミスマッチであればよく、その他のミスマッチについて、ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドで認識・切断されるか否かは問わない。好ましくは、前記3以上のミスマッチは、ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドで認識・切断されるものである。
本発明の方法で使用する抑制オリゴヌクレオチドは、DNAで構成されるが、その一部をヌクレオチドアナログやRNAとしてもよい。即ち、非標的核酸とハイブリダイズした際に少なくとも1つのミスマッチを有する二本鎖核酸を形成する構造を有し、さらに前記ミスマッチが共存するミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドによって認識・切断されるものであれば特に限定はされない。
例えば、ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドを使用して2種の核酸における1塩基の相違を識別する場合には、通常、ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドが本来認識しうるミスマッチが前記核酸の一方で形成されるようなオリゴヌクレオチドを作製して使用される。
しかしながら、識別しようとする塩基によってはミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドが本来認識するミスマッチを形成させられない場合がある。このような場合は、本発明の方法のように、核酸上の識別しようとする塩基以外の領域でミスマッチを生じさせ、これを前記塩基の違いに基づいたミスマッチの形成/非形成と組み合わせることによって、一方の核酸の選択的な切断を起こすことができる。すなわち本発明では、塩基配列中の少なくとも1塩基相違する2種の核酸のうち、一方とハイブリダイズした場合にはミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドが本来認識する少なくとも1つのミスマッチを形成し、他方とハイブリダイズした場合には前記のミスマッチに加えて、2種の核酸の塩基配列中の相違する塩基に由来する少なくとも1つのミスマッチが形成されるような塩基配列のオリゴヌクレオチドが利用される。このオリゴヌクレオチド(抑制オリゴヌクレオチド)とミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドとを組み合わせることにより、1つのミスマッチが生じた二本鎖核酸は前記ポリペプチドにより切断されるが、2つ以上のミスマッチが生じた二本鎖核酸ではそのような切断は起こらない。
従って本発明の方法の別態様としては、非標的核酸が、標的核酸が有している塩基配列に塩基置換を生じた塩基配列を有しており、非標的核酸とハイブリダイズした際に少なくとも1つのミスマッチを生じ、かつ標的核酸とハイブリダイズした際に前記ミスマッチに相当するミスマッチと少なくとももう1つのミスマッチを生じるオリゴヌクレオチドと、ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドとを試料と接触させることを特徴とする方法が挙げられる。当該態様では、前記オリゴヌクレオチドは、非標的核酸あるいはその相補鎖とハイブリダイズさせた際に1つのミスマッチ(第2のミスマッチ)を生じ、かつ標的核酸あるいはその相補鎖とハイブリダイズさせた際に前記ミスマッチに相当するミスマッチともう1つのミスマッチ(第1のミスマッチ)を生じるものも含まれる。
例えば、ある変異型遺伝子の塩基変異部位(例えば、SNP)の塩基ではミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドが本来認識するミスマッチを形成させることができない場合は、標的核酸とする当該変異型遺伝子のSNP部位でのミスマッチの他に、当該SNP部位の近傍にもう一つのミスマッチが形成されるような塩基配列を有する抑制オリゴヌクレオチドを作製することができる。前記の、もう一つのミスマッチは、SNPと無関係な塩基、すなわち変異型遺伝子と野生型遺伝子に共通する塩基で形成され、かつ、ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドで認識・切断可能なミスマッチである。また、この抑制オリゴヌクレオチドの、当該SNP部位の塩基に対応する塩基は野生型遺伝子の塩基に正しく対合するものとしておく。野生型遺伝子の核酸に抑制オリゴヌクレオチドがハイブリダイズして形成される二本鎖核酸にはミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドで切断可能な1つのミスマッチが形成されることから、野生型遺伝子の核酸は選択的に切断される。一方、変異型遺伝子の核酸では2つのミスマッチが形成されるために抑制オリゴヌクレオチドが安定的にハイブリダイズできず、さらに前記ポリペプチドによる切断が妨害される。このように本発明の方法では、ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドによる野生型遺伝子の選択的切断が、共存する変異型遺伝子の塩基変異部位と異なる位置で行われることが特徴である。
また、本発明の方法の別態様は、非標的核酸が、標的核酸が有している塩基配列に塩基の挿入がなされた塩基配列を有しており、オリゴヌクレオチドが非標的核酸の当該挿入がなされた塩基配列を含む領域にハイブリダイズした際に少なくとも1つのミスマッチを生じるオリゴヌクレオチドとミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドを試料と接触させることを特徴とする方法が挙げられる。当該態様においては、前記オリゴヌクレオチド(抑制オリゴヌクレオチド)のハイブリダイズする領域は、標的核酸には存在しないが、非標的核酸には存在する領域から選択することが好適である。あるいは前記ハイブリダイズする領域は、標的核酸には存在しない領域と存在する領域にまたがる領域であってもよい。
このような抑制オリゴヌクレオチドは、非標的核酸とハイブリダイズした場合に、少なくともミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドによって認識・切断されるミスマッチが1つ以上形成されるように設計する。このように設計したオリゴヌクレオチドは、非標的核酸に挿入された塩基配列を有しない標的核酸との間ではさらに数多くのミスマッチを形成して二本鎖核酸が不安定化されるか、もしくは標的核酸とハイブリダイズできない。さらにミスマッチを生じさせる場合には当該ミスマッチの配置には限定はない。
さらに本発明の方法の別態様しては、非標的核酸が、標的核酸が有している塩基配列に塩基の欠失が生じた塩基配列を有しており、非標的核酸の当該欠失が生じた部位を含む領域にハイブリダイズした際に少なくとも1つのミスマッチを生じるオリゴヌクレオチドとミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドを試料と接触させることを特徴とする方法が挙げられる。当該態様においては、前記オリゴヌクレオチド(抑制オリゴヌクレオチド)のハイブリダイズする領域は、非標的核酸上の前記の欠失が生じた部位を含む領域から選択することが好適である。また、抑制オリゴヌクレオチドは、非標的核酸とハイブリダイズした場合にミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドによって認識・切断されるミスマッチが1つ以上形成されるように設計する。このように設計したオリゴヌクレオチドは、非標的核酸では失われている塩基配列を有する標的核酸との間ではさらに数多くのミスマッチを形成して二本鎖核酸が不安定化されるか、もしくは標的核酸とハイブリダイズできない。さらにミスマッチを生じさせる場合には当該ミスマッチの配置には限定はない。
本発明の方法に使用される抑制オリゴヌクレオチドの鎖長は、7塩基以上のものが好ましく、特に限定はされないが7〜40塩基、好ましくは10〜30塩基、特に好ましくは11〜25塩基の範囲である。また、抑制オリゴヌクレオチドの塩基配列は、非標的核酸とハイブリダイズさせた際に少なくとも1つのミスマッチを生じ、かつ標的核酸とハイブリダイズさせた際に前記非標的核酸とハイブリダイズさせた際に生じるミスマッチよりも多くのミスマッチを生じるように設計される。この際、標的核酸(例えば変異型遺伝子由来の核酸)あるいはその相補鎖とハイブリダイズした場合に、標的核酸と非標的核酸とで相違する塩基との間でミスマッチを形成するとともに、当該塩基の位置から5’側あるいは3’側に、好ましくは5塩基の範囲、特に好ましくは2塩基の範囲、あるいは隣接して、少なくとももう1つのミスマッチ塩基を有するような塩基配列が選択される。即ち、2つのミスマッチが5塩基以内に配置されるものが好適に使用できる。さらに、両ミスマッチは、当該オリゴヌクレオチドの中心塩基に近い領域に設定することが好ましい。また、この塩基配列のオリゴヌクレオチドは非標的核酸(例えば野生型遺伝子由来の核酸)とハイブリダイズした場合には、標的核酸と非標的核酸とで相違する塩基との間でミスマッチを形成しない。また、標的核酸あるいはその相補鎖とハイブリダイズした場合に標的核酸と非標的核酸とで相違する塩基との間で生じるミスマッチは、ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドで認識・切断されるものであっても、されないものであってもよい。さらに、標的核酸または非標的核酸あるいはそれらの相補鎖とハイブリダイズした場合に、標的核酸と非標的核酸とで相違する塩基以外の塩基との間で生じるミスマッチのうち少なくとも1つは、ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドで認識・切断されるものである。このような抑制オリゴヌクレオチドのデザインにより、本発明の方法は、制限酵素等を用いる従来技術に比べ格段に変異検出のターゲットを広げることができる。さらに、本発明を特に限定するものではないが、このオリゴデオキシヌクレオチドの3’端は、このオリゴデオキシヌクレオチドからのDNAポリメラーゼによる伸長反応を抑制するための修飾を施されていてもよい。例えば、アミノ化などの修飾が例示される。
本発明の方法において、抑制オリゴヌクレオチドは、ミスマッチ塩基の認識・切断に最適なミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドと組み合わせて使用される。特に限定はされないが例えば、Pyrococcus furiosus由来のPF0012ポリペプチド(国際公開第2014/142261号パンフレット)あるいは当該ペプチドの変異体(総称してNucSタンパク質と記載することがある)が好適に使用できる。また、前記ポリペプチドの、Pyrococcus abyssi由来のホモログ(GenBank Accession No.Q9V2E8)、Thermococcus barophilus由来のホモログ(RsfSeq ID:YP_004072075)やMethanocaldococcus jannaschii由来のホモログ(RsfSeq ID:NP 247194)由来のホモログ、あるいはそれらの変異体も本発明の方法で好適に使用できる。
本発明の好適な態様においては、並行して行われる核酸増幅や検出のために耐熱性菌由来のミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドを用いることが好ましい。特に限定はされないが、例えばPCRのような熱サイクル中でも安定に活性を保持するものが好ましく、50℃以上、さらに好ましくは、70℃以上、より好ましくは90℃以上でも失活しないポリペプチドが使用できる。
本発明の方法は、酸性高分子物質存在下で実施することができる。当該酸性高分子物質は、それが共存することによって、当該ポリペプチドのミスマッチ認識・切断活性を制御する効果が確認されている。当該効果は、試料中の核酸量が少ない場合において、より効果を発揮する。当該酸性高分子物質としては、ポリアニオンであるものが好ましい。また糖骨格を有する酸性多糖あるいは直鎖炭素鎖を有する酸性多糖が好ましい。酸性高分子物質としては、フコース硫酸含有多糖、デキストラン硫酸、カラギーナン、ヘパリン、ラムナン硫酸、デルマタン硫酸(コンドロイチン硫酸B)、ヘパラン硫酸、ヒアルロン酸、アルギン酸、ペクチン、ポリグルタミン酸、ポリアクリル酸、ポリビニル硫酸、ポリスチレン硫酸、およびそれらの塩、あるいは標的核酸及び非標的核酸とは異なる核酸からなる群より選択された1種以上を使用することができる。
本発明の方法は、さらに、増殖細胞核抗原(PCNA)を組み合わせて実施してもよい。
(2)本発明の標的核酸の選択的増幅方法
本発明の核酸の選択的な増幅方法は、類似した塩基配列の領域を有する2種の核酸(標的核酸及び非標的核酸)が存在する試料において、前記核酸のうちの一方(標的核酸)を選択的に増幅する方法であって、(1)本発明の非標的核酸の選択的切断方法で試料中の非標的核酸を切断する工程、及び(2)標的核酸を増幅する工程、を含むことを特徴とする。前記の2つの工程は、それぞれを段階的に行っても良いし、両工程を同時に行ってもよい。即ち、後者では核酸増幅反応中に非標的核酸の切断が生じていればよい。
本発明の標的核酸の選択的増幅方法においては、ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドで非標的核酸が選択的に切断され、その存在比率が低下した結果、標的核酸が選択的に増幅される。核酸増幅の工程には、公知の核酸増幅方法が利用できるが、前記抑制オリゴヌクレオチドが非標的核酸とハイブリダイズ可能な環境を経る核酸増幅方法が好ましい。特に好ましくは、PCR法を本発明の方法に使用できるが、これに限定はされない。
本発明では、核酸増幅を酸性高分子物質存在下で実施することができる。前記の(1)、(2)両工程を同時に実施する態様では、当該酸性高分子物質の効果により、核酸増幅の効率向上とミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドによる非標的核酸の認識・切断の効率向上を同時に達成することができる。当該効果は、試料中の核酸量が少ない場合において、より効果を発揮する。当該酸性高分子物質としては、前述の本発明の非標的核酸の選択的切断方法の説明で例示されたものが好適に使用できる。
さらに本発明の方法は、増殖細胞核抗原(PCNA)を組み合わせて実施してもよい。
(3)本発明の標的核酸の選択的検出方法
本発明の標的核酸の選択的検出方法は、(1)本発明の標的核酸の選択的増幅方法で標的核酸を増幅する工程、及び(2)上記工程(1)と同時又は工程(1)の後で、標的核酸を検出する工程、を含むことを特徴とする。当該検出方法を多量の非標的核酸と微量の標的核酸とを含有する試料に適用した場合には、出発試料中の非標的核酸と標的核酸の存在比率と検出工程での存在比率は逆転する。言い換えれば、非標的核酸の増幅を抑制しつつ標的核酸を増幅することにより、標的核酸を感度よく検出することが可能となる。本発明の検出方法は、工程(1)の後に工程(2)を実施してもよく、両工程を同時に実施することもできる。工程(2)の検出方法は、増幅物の検出や定量を実施する方法でもよく、増幅物をその塩基配列特異的に検出する方法であってもよい。例えばエンドポイント検出では、ダイレクトシーケンス法やインターカーレーターによる高解像度融解曲線解析(HRM:High Resolution Melting Curve Analysis)法を用いることができる。またリアルタイム検出では、配列特異的プローブを使用するサイクリング・プローブ法(例えば国際公開第2003/074696号)やTaqMan(登録商標)アッセイ法(例えば国際公開第92/02638号)と組み合わせることができる。特に好ましくは、PCR法と組み合わせることができるサイクリング・プローブ法による検出である。
PCR法に使用するプライマー対は、標的核酸及び非標的核酸中の、両核酸で相違している配列を含む領域(すなわち抑制オリゴヌクレオチドがハイブリダイズ可能な領域)が増幅されるように設計すればよい。プライマーの設計および合成は公知の方法で実施することができる。
特に限定はされないが上記サイクリング・ブローブ法で検出する場合には、当該検出系にリボヌクレアーゼH活性を有するポリペプチドを共存させる。当該リボヌクレアーゼH活性を有するポリペプチドは、耐熱性のものが好ましい。特に限定はされないが、Bacillus caldotenax由来、Pyrococcus furiosus由来、Pyrococcus horikoshii由来、Archaeoglobus fulgidus由来、Thermococcus litoralis由来、Thermococcus celer由来、Thermotoga maritima由来、又はArchaeoglobus profundus由来のリボヌクレアーゼHが好適に使用できる。
サイクリング・プローブ法では標的核酸を非標的核酸と区別して検出することが可能である。このような検出に使用可能なプローブ(キメラオリゴヌクレオチドプローブ)は公知の方法、例えば国際公開第2012/014988号パンフレットに開示された方法により設計することができる。当該キメラオリゴヌクレオチドプローブは、RNA部分を挟んで一方が蛍光物質で、もう一方がその蛍光物質の発する蛍光を消光する物質(クエンチャー)で標識されているものが好適である。当該物質の組合せとしては、6−FAM(6−carboxyfluorescein)とDABCYL(4−dimethylaminoazobenzene−4’−sulfone)、ROX(6−carboxy−X−rhodamine)とDABCYL、6−FAMとEclipse(Epoch Biosciences社製)、ROXとEclipse、TET(tetrachlorofluorescein)とDABCYL、TETとEclipse等が好適に使用できる。
本発明の標的核酸の選択的検出方法において使用する抑制オリゴヌクレオチドは、本発明の非標的核酸の選択的切断方法で説明した抑制オリゴヌクレオチドの特性を備え、さらに標的核酸の検出方法で用いるオリゴヌクレオチドプローブとハイブリダイズした場合に共存するミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドによって認識・切断されないように設計することが好ましい。
PCRを利用する本発明の検出方法においては、さらに陽性対照核酸の増幅と検出を組み合わせてもよい。前記陽性対照核酸は、試料中に最初から存在する検出の対象となる遺伝子と異なる遺伝子の核酸(例えば、ハウスキーピング遺伝子など)が好ましい。試料中に最初から存在する遺伝子を陽性対照核酸とする場合は、当該遺伝子の任意の領域を増幅させるためのプライマー対と検出用プローブを組み合わせて使用する。また、人工核酸を調製して試料に予め添加してもよく、例えば、標的核酸及び非標的核酸の増幅領域と同じ領域あるいは標的核酸及び非標的核酸の増幅領域とは異なる領域の核酸であってもよい。予め試料に既知量を添加した人工核酸を陽性対照核酸とする場合は、標的核酸及び非標的核酸の増幅領域と同じプライマーで増幅可能であれば共通のプライマー対を使用し、標的核酸及び非標的核酸の増幅領域とは異なる領域であれば当該領域増幅用のプライマー対を使用する。当該陽性対照核酸を検出するためのプローブは、これらの陽性対照核酸を選択的に検出できるものを使用する。本発明の標的核酸の検出と同時にこれらの陽性対照核酸の検出を行うことにより、本発明の検出系での増幅に異常かないかどうかの確認、並びに増幅曲線の比較による標的核酸の初期量の半定量的な解析が可能となる。
本発明の検出方法は、酸性高分子物質存在下で実施することができる。当該酸性高分子物質の効果は、サンプルの核酸量が少ない場合において、より効果を発揮する。当該酸性高分子物質としては、前述の本発明の非標的核酸の選択的切断方法の説明で例示されたものが好適に使用できる。本発明の方法は、さらに増殖細胞核抗原(PCNA)を組み合わせて実施してもよい。
本発明の検出方法は、特定の塩基配列を有する核酸、例えば変異の存在が知られている遺伝子に対応する核酸について、野生型遺伝子と変異型遺伝子とを区別して検出することを可能にする。変異型遺伝子の塩基配列を有する核酸を標的核酸に、また野生型遺伝子の塩基配列を有する核酸を非標的核酸に設定して本発明の検出方法を実施することにより、大過剰の正常対立遺伝子(すなわち野生型遺伝子の塩基配列を有するDNA)の存在下における少数の変異対立遺伝子の検出が可能となる。例えば血中循環腫瘍DNAの検出や母親の血液中に含有されている少量の胎児DNA配列の検出に本発明の方法は有用である。当該変異としては、微小欠失及び点突然変異が例示される。
本発明を特に限定するものではないが、前記の特定の塩基配列を有する核酸としては、腫瘍マーカーとして利用される一塩基多型変異、癌治療用薬剤による治療効果と相関する一塩基多型変異、及び細胞の癌化との相関が知られている一塩基多型変異からなる群より選択された少なくとも1つの一塩基多型変異を含む核酸が好ましい。SNPsには、腫瘍細胞に高頻度で認められるものや、癌治療用薬剤による治療効果や発癌との相関が知られているものがある。このような後天的遺伝子変異としては、K−ras遺伝子、B−raf遺伝子、上皮成長因子受容体(EGFR)遺伝子の変異が例示される。K−ras遺伝子の体細胞変異は、結腸直腸癌、肺腺癌、甲状腺癌等において高頻度で認められる。B−raf遺伝子の体細胞変異は、結腸直腸癌、悪性黒色腫、甲状腺乳頭癌、非小細胞肺癌、肺腺癌等において高頻度で認められる。また、EGFR遺伝子の体細胞変異は、様々な固形腫瘍において高頻度で認められる。ゲフィチニブやエルロチニブ等のEGFR阻害剤による癌の治療は、癌組織のEGFR遺伝子が特定の一塩基多型変異を有する場合に有効である可能性が高いことが知られている。一方、癌組織のK−ras遺伝子が一塩基多型変異を有する場合には、EGFR阻害剤への抵抗性を示す可能性が高いことが知られている。
本発明の検出方法は、メチル化解析にも利用することができる。例えば、生物由来試料から抽出したメチル化DNAを野生型遺伝子とし、当該野生型遺伝子を含む組成物を亜硫酸水素塩処理した後に得られたDNAを変異型遺伝子として実施してもよい。本発明の検出方法によれば、大過剰の非メチル化対立遺伝子の存在下における少数のメチル化対立遺伝子の検出、あるいは大過剰のメチル化対立遺伝子の存在下における少数の非メチル化対立遺伝子の検出を行うことができる。
前記の亜硫酸水素塩による処理として、メチル化DNAの検出に用いられる公知の亜硫酸水素塩法(バイサルファイト法)が利用できる。当該処理により非メチル化シトシンはウラシルに変換されるが、メチル化シトシンは変化しない。さらに、このバイサルファイト処理済みの反応液をPCR法で増幅すると、ウラシルはチミンに変換され、メチル化シトシンはシトシンとなる。つまり特定の部位での大過剰の非メチル化対立遺伝子の存在下における少数のメチル化対立遺伝子の検出、あるいは大過剰のメチル化対立遺伝子の存在下における少数の非メチル化対立遺伝子の検出は、それぞれ大過剰のチミン含有核酸の中のシトシン含有核酸の存在、または大過剰のシトシン含有核酸の中のチミン含有核酸の存在を検証することに他ならない。ここで大過剰に存在するチミンあるいはシトシンを含有するDNAからの増幅を抑制できれば、少数のメチル化対立遺伝子あるいは非メチル化対立遺伝子の存在はたやすく検証することができる。
本発明の検出方法では、反応液中にミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドと野生型遺伝子との間でミスマッチを生じる抑制オリゴデオキシヌクレオチドを添加することにより、野生型遺伝子の増幅を抑制し、かつ希少な変異型遺伝子を選択的に増幅、簡便に検出することができる。また、後述の実施例で示すように本来の塩基変異部位と当該変異部位と異なる位置に少なくとももう一つミスマッチを人為的に設定することで当該塩基変異部位の塩基の種類にとらわれることなく、ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドが認識・切断可能な抑制オリゴヌクレオチドを幅広く設計できる。
(4)本発明の組成物
本発明の標的核酸の選択的増幅方法及び/又は標的核酸の選択的検出方法のための組成物としては、(a)標非標的核酸とハイブリダイズさせた際に少なくとも1つのミスマッチを生じ、かつ標的核酸とハイブリダイズさせた際に前記非標的核酸とハイブリダイズさせた際に生じるミスマッチよりも多くのミスマッチを生じるオリゴヌクレオチド、(b)少なくとも一対のオリゴヌクレオチドプライマー、(c)ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチド又はその変異体、及び(d)DNAポリメラーゼ活性を有するポリペプチド又はその変異体、を含有する組成物が例示される。
当該組成物は、酸性高分子物質を含んでいてもよい。当該酸性高分子物質としては、前述の本発明の非標的核酸の選択的切断方法の説明で例示されたものが好適に使用できる。
本発明の組成物は、さらに増殖細胞核抗原(PCNA)を含んでいてもよい。
また、PCRにより標的核酸の検出を実施する本発明の標的核酸の選択的検出方法に使用される組成物は、リボヌクレアーゼH活性を有するポリペプチド又はその変異体、キメラオリゴヌクレオチドであるサイクリング・プローブ、あるいはTaqManプローブを含んでいてもよい。特にミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチド、DNAポリメラーゼ活性を有するポリペプチド、リボヌクレアーゼH活性を有するポリペプチドは、野生型ポリペプチドあるいは変異型ポリペプチドのいずれから選択してもよい。特に限定はされないが、ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドとしてPfu由来NucSタンパク質の変異体が好適である。さらに陽性対照核酸検出用のプライマー対とキメラオリゴヌクレオチドプローブあるいはTaqManプローブを組み合わせてもよい。
(5)本発明のキット
本発明の標的核酸の選択的増幅方法及び/又は標的核酸の選択的検出方法のためのキットとしては、(a)非標的核酸とハイブリダイズさせた際に少なくとも1つのミスマッチを生じ、かつ標的核酸とハイブリダイズさせた際に前記非標的核酸とハイブリダイズさせた際に生じるミスマッチよりも多くのミスマッチを生じるオリゴヌクレオチド、(b)少なくとも一対のオリゴヌクレオチドプライマー、(c)ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチド又はその変異体、及び(d)DNAポリメラーゼ活性を有するポリペプチド又はその変異体、を含有するキットが例示される。
本発明のキットは、さらに酸性高分子物質を含んでいてもよく、適当な濃度に調製された水溶液が好適に使用できる。当該酸性高分子物質としては、前述の本発明の非標的核酸の選択的切断方法の説明で例示されたものが好適に使用できる。
本発明のキットは、さらに増殖細胞核抗原(PCNA)を含んでいてもよい。
また、PCRにより標的核酸の検出を実施する本発明の標的核酸の選択的検出方法に使用されるキットは、リボヌクレアーゼH活性を有するポリペプチド又はその変異体、キメラオリゴヌクレオチドであるサイクリング・プローブ、あるいはTaqManプローブを含んでいてもよい。特にミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチド、DNAポリメラーゼ活性を有するポリペプチド、リボヌクレアーゼH活性を有するポリペプチドは、野生型ポリペプチドあるいは変異型ポリペプチドのいずれから選択してもよい。特に限定はされないが、ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドとしてPfu由来NucSタンパク質の変異体が好適である。さらに陽性対照核酸検出用のプライマー対とキメラオリゴヌクレオチドプローブあるいはTaqManプローブを組み合わせてもよい。
(6)本発明の酸性高分子物質存在下における非標的核酸の選択的切断方法
本発明の非標的核酸の選択的切断方法の別態様としては、酸性高分子物質存在下で標的核酸と、標的核酸と相同な領域を有する非標的核酸とを含有する試料中の非標的核酸を選択的に切断する方法であって、(i)酸性高分子物質、(ii)ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチド、及び(iii)非標的核酸とハイブリダイズさせた際に少なくとも1つのミスマッチを生じ、かつ標的核酸とハイブリダイズさせた際に前記非標的核酸とハイブリダイズさせた際に生じるミスマッチよりも多くのミスマッチを生じるオリゴヌクレオチド、を試料と接触させる工程を含む方法が例示される。
当該方法において、前記酸性高分子物質、ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチド、及びオリゴヌクレオチドは、前述の本発明の非標的核酸の選択的切断方法の説明で例示されたものが好適に使用できる。本発明の方法は、さらに増殖細胞核抗原(PCNA)を組み合わせて実施してもよい。
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例1 ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドによる希少混入変異型遺伝子EGFR T790Mの特異的増幅
(1)検出用テンプレートの準備
GenBank accession No.NC_000007で公開されているHuman EGFR遺伝子のCDS配列情報から、後述のプライマー EGFR_T790M_F及びEGFR_T790M_Rに対応する塩基配列、並びに両配列に挟まれた領域の塩基配列を含有するDNAを人工合成した。この際、EGFR遺伝子における塩基番号2369の塩基CをTに変換した。この塩基置換により、人工合成されたDNA中の、EGFRの790番のアミノ酸に対応するコドンがスレオニン(T)のものからメチオニン(M)のものに置換される。得られた人工合成遺伝子は、EGFR codon790 DNAと命名し、変異型遺伝子として用いた。この変異をEGFR_T790Mと称す。当該事例においては、T790Mの部分でミスマッチ塩基を設定できる。また野生型遺伝子の塩基配列を有するDNAとして、ヒト細胞HL60よりゲノムDNAを調製した。
本実施例では、標的核酸はEGFR コドン790位で変異を有するEGFR_T790M DNA、非標的核酸はHL60ゲノムDNAになる。
(2)増幅用プライマー及び抑制オリゴヌクレオチドの調製
配列表の配列番号1及び2に示した塩基配列を有する2種のプライマー EGFR_T790M_F及びEGFR_T790M_Rを常法により調製した。次に、EGFR遺伝子の、塩基番号2369の塩基を含む領域にハイブリダイズ可能な、配列表の配列番号3記載の塩基配列を有するオリゴヌクレオチドを常法により調製した。当該オリゴヌクレオチドは、その3’末端からポリメラーゼ伸長反応が起こらないように、3’末端のヒドロキシ基がアミノ基で修飾されている。このオリゴヌクレオチドを抑制オリゴヌクレオチド T790M_NucG−1と命名した。前記オリゴヌクレオチドは、EGFRの野生型遺伝子のマイナス鎖とハイブリダイズすると塩基番号2369(プラス鎖)のCと相補的なGの位置でG−Gのミスマッチを生じる。一方、塩基番号2369がTに置換された変異型遺伝子のマイナス鎖とハイブリダイズすると当該Tに相補的なAの位置でG−Aのミスマッチを生じる。
(3)特異的変異型遺伝子検出用プローブの設計、調製
EGFR codon790 DNAを特異的に検出するためのプローブとして、EGFR codon790 DNA上の、EGFR遺伝子の塩基番号2369に相当する塩基から3’側方向に1塩基、5’側方向に8塩基伸ばした領域のマイナス鎖の塩基配列を有し、かつ5’側末端から4塩基目のDNAをRNAに置き換えたキメラオリゴヌクレオチドプローブを合成した。さらに、このオリゴヌクレオチドの5’末端にEclips quencherを、3’末端にFAM色素を結合させた。こうして作製されたキメラオリゴヌクレオチドプローブをT790M_detect−1と命名した。当該T790M_detect−1の塩基配列を配列表の配列番号4に示す。
T790M_detect−1は、塩基番号2369がTに置換された変異型EGFR遺伝子に完全にハイブリダイズするため、ここにリボヌクレアーゼHが共存するとRNA部分が切断される。一方、野生型EGFR遺伝子にハイブリダイズするとミスマッチを生じるためリボヌクレアーゼHによる切断を受けない。
(4)野生型遺伝子増幅抑制を伴う特異的変異検出方法の検討
実施例1-(1)で調製したHL60ゲノムDNAならびにEGFR codon790 DNAを50,000コピー:500コピー(=100:1)、50,000コピー:50コピー(=1000:1)および50,000コピー:5コピー(=10,000:1)で混合したDNAサンプルを調製した。HL60ゲノムDNA50,000コピーのDNA量としては、約185ngになる。また、対照として、HL60ゲノムDNAのみのものも調製した。これらのサンプルを鋳型として使用した。
ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドとして使用する、Pyrococcus furiosus由来のミスマッチヌクレオチド特異的二本鎖切断活性を有するポリペプチド(以下、NucSタンパク質と称す)は、国際公開第2014/142261号パンフレットの調製例1〜3及び実施例1記載の方法で調製したW77Fが導入されたPF0012ポリペプチドの変異体である。
野生型遺伝子増幅抑制を伴う特異的変異検出は、以下のようにして行った。即ち、CycleavePCR Reaction Mix(タカラバイオ社製)を用いて、上記サンプル、112nMのNucSタンパク質、0.2μMのT790M_NucG−1及び0.2μMのEGFR_T790M プライマー対、0.2μMのT790M_detect−1を含む最終容量25μlの反応液を調製した。リアルタイムPCR検出は、サーマルサイクラーTP900(タカラバイオ社製)で行った。PCRの反応条件は、95℃ 10秒の初期変性処理の後、95℃ 5秒、55℃ 10秒、72℃ 20秒を1サイクルとする45サイクル反応で行い、経時的に蛍光強度を観察した。この時、対照として、NucSタンパク質を添加しない反応液群を作製し、同様の測定を行った。その結果を図1に示す。
即ち、図1はEGFR遺伝子のT790M変異の高感度検出方法の結果であり、縦軸は蛍光高度を示し、横軸はPCRサイクル数を示す。蛍光曲線は、変異型遺伝子のコピー数(0、5、50及び500コピー)を示す。NucSタンパク質を含まない、図1(B)の反応液ではキメラオリゴヌクレオチドプローブ T790M_detect−1の切断による蛍光値の上昇は見られなかった。このことは、混在するHL60ゲノムDNAによってEGFR codon790 DNAに由来するDNAの増幅が抑制されていることを示唆している。
一方、NucSタンパク質を添加してPCRを実施した図1(A)の反応液では、50,000コピーのHL60ゲノムDNAに対し5コピーのEGFR codon790 DNAが混在するサンプルにおいても経時的な蛍光値の上昇が確認された。すなわち、EGFR codon790 DNAを鋳型として増幅されたDNAがT790M_detect−1により特異的に検出された。この結果より、NucSと抑制オリゴヌクレオチドを組み合わせによりHL60ゲノムDNAを鋳型とするDNA増幅が抑制され、EGFR codon790 DNAの検出が可能となることが確認できた。
実施例2 L858R変異を有するEGFR遺伝子の特異的検出
(1)検出用テンプレートの準備
GenBank accession No.NC_000007で公開されているHuman EGFRのCDS配列情報からプライマー EGFR_L858R_F及びEGFR_L858R_Rに対応する塩基配列、並びに両配列に挟まれた領域の塩基配列を含有するDNAを人工合成した。この際、EGFR遺伝子における塩基番号2573の塩基TをGに変換した。配列を人工合成した。この塩基置換により、人工合成されたDNA中の、EGFRの858番目のアミノ酸に対応するコドンがロイシン(L)のものからアルギニン(R)のものに置換される。得られた人工合成遺伝子は、EGFR codon858 DNAと命名し、変異型遺伝子として用いた。この変異をEGFR_L858Rと称す。当該事例においては、L858Rの部分でミスマッチ塩基を設定できない。また野生型遺伝子は、実施例1で調製したヒト細胞HL60ゲノムDNAを用いた。
本実施例では、標的核酸はEGFR コドン858位で変異を有するEGFR_L858R DNA、非標的核酸はHL60ゲノムDNAになる。
(2)増幅用プライマー及び抑制オリゴヌクレオチドの調製
配列表の配列番号5及び6に示した塩基配列を有する2種のプライマー EGFR_L858R_F及びEGFR_L858R_Rを常法により調製した。次に、EGFR遺伝子の塩基番号2573を含む領域にハイブリダイズ可能な、配列番号7記載の塩基配列を有するオリゴヌクレオチドを作製した。当該オリゴヌクレオチドは、その3’末端からポリメラーゼ伸長反応が起こらないように、3’末端のヒドロキシ基がアミノ基で修飾されている。このオリゴヌクレオチドを抑制オリゴヌクレオチド EGFR_L858R_sup_p3と命名した。当該EGFR_L858R_sup_p3の塩基配列を配列表の配列番号7に示す。前記オリゴヌクレオチドは、EGFRの野生型遺伝子のプラス鎖とハイブリダイズすると塩基番号2575のGの位置でG−Tのミスマッチを生じる。一方、塩基番号2573がGに置換された変異型遺伝子のプラス鎖とハイブリダイズした場合には、当該Gの位置でG−Aのミスマッチを生じ、さらにその3’側2塩基目(塩基番号2575)のGの位置でもG−Tのミスマッチを生じる。
(3)特異的変異型遺伝子検出用プローブの設計、調製
EGFR codon858DNAを特異的に検出するためのプローブとして、当該DNA上の、EGFR遺伝子の塩基番号2573に相当する塩基から3’側方向に1塩基、5’側方向に9塩基伸ばした領域の相補鎖の配列を有し、かつ5’側末端から3塩基目のDNAをRNAに置き換えたキメラオリゴヌクレオチドプローブを合成した。さらに、このオリゴヌクレオチドプローブの5’末端にEclips quencherを、3’末端にFAM色素を結合させた。このキメラオリゴヌクレオチドプローブをEGFR_L858R_P2と命名した。当該EGFR_L858R_P2の塩基配列を配列表の配列番号8に示す。
EGFR_L858R_P2は、塩基番号2573の塩基TがGに置換された変異型EGFR遺伝子に完全にハイブリダイズするため、ここにリボヌクレアーゼHが共存するとRNA部分が切断される。一方、野生型EGFR遺伝子にハイブリダイズするとミスマッチを生じるためリボヌクレアーゼHによる切断を受けない。
(4)野生型遺伝子増幅抑制を伴う特異的変異検出方法の検討
HL60ゲノムDNAならびにEGFR codon858 DNAを50,000コピー:500コピー(=100:1)、50,000コピー:50コピー(=1000:1)および50,000コピー:5コピー(=10,000:1)で混合したDNAサンプルを調製した。また対照にはHL60ゲノムDNAのみを使用した。HL60ゲノムDNA50,000コピーのDNA量としては、約185ngになる。
野生型遺伝子増幅抑制を伴う特異的変異検出は、以下のようにして行った。即ち、CycleavePCR Reaction Mix(タカラバイオ社製)を用いて、上記の各DNAサンプル、112nMのNucSタンパク質、0.2μMのEGFR_L858R_sup_p3及び各0.2μMのEGFR_L858R プライマー対、0.2μMのEGFR_L858R_sup_P2を含む最終容量25μlの反応液を調製した。リアルタイムPCR検出は、サーマルサイクラーTP900(タカラバイオ社製)で行った。PCRの反応条件は、95℃ 10秒の初期変性処理の後、95℃ 5秒、55℃ 10秒、72℃ 20秒を1サイクルとする45サイクル反応で行い、経時的に蛍光強度を観察した。この時、対照として、NucSタンパク質を添加しない反応液群を作製し、同様の測定を行った。その結果を図2に示す。
即ち、図2はEGFR遺伝子 L858R変異の検出方法の結果であり、縦軸は蛍光高度を示し、横軸はPCRサイクル数を示す。蛍光曲線は、変異型遺伝子のコピー数(0、5、50及び500コピー)を示す。NucSタンパク質を含まない、図2(B)の反応液では、キメラオリゴヌクレオチドプローブ EGFR_L858R_P2の切断による蛍光値の上昇は見られなかった。すなわち、HL60ゲノムDNAの混在のためにEGFR codon858 DNAに由来するDNAの増幅が抑制されていることが示された。
一方、NucSタンパク質を添加してPCRを実施した図2(A)に示される反応液では、50,000コピーの野生型遺伝子に対し5コピーの変異型遺伝子が混在するサンプルにおいても蛍光値の上昇、すなわちキメラオリゴヌクレオチドEGFR_L858R_P2の切断が確認された。すなわち、大過剰の野生型遺伝子の混在化でのEGFR_L858R変異遺伝子の検出が可能であることが示された。
この結果より、本発明により提供される抑制オリゴヌクレオチドとミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチド(NucSタンパク質)とを組み合わせることにより、当該ポリペプチドが認識できるミスマッチを形成できないような塩基置換であっても、核酸中の当該塩基置換の有無を区別して、その一方を選択的に切断できる系を構築できることが確認できた。さらに前記組み合わせに核酸増幅反応を組み合わせることにより、存在比率の高い野生型遺伝子由来の核酸の増幅を抑制し、かつ変異型遺伝子由来の核酸を優先的に増幅させることにより、変異型遺伝子を高感度に検出できることが確認できた。
実施例3 酸性高分子物質存在下における標的核酸の検出方法の検討
(1)酸性高分子物質存在下における変異検出方法の検討
実施例2(4)で調製したものと同じ一連のDNAサンプルを調製した。同様にHL60ゲノムDNAならびにEGFR codon858 DNAを5,000コピー:500コピー(=10:1)、5,000コピー:50コピー(=100:1)および5,000コピー:5コピー(=1,000:1)で混合したDNAサンプルを調製した。さらに、対照として、鋳型DNAを含まないサンプルも調製した。HL60ゲノムDNA5,000コピーのDNA量としては、約18.5ngになる。
CycleavePCR Reaction Mix(タカラバイオ社製)を用いて、上記の各DNAサンプル、112nMのNucSタンパク質、0.2μMのEGFR_L858R_sup_p3及び各0.2μMのEGFR_L858R プライマー対、0.2μMのEGFR_L858R_sup_P2、ならびに終濃度56μg/ml、140μg/mlまたは168μg/mlのアルギン酸ナトリウムを含む最終容量25μlの反応液を調製した。比較のため、同じ組成でアルギン酸ナトリウムを含まない反応液も調製した。
リアルタイムPCR検出は、サーマルサイクラーTP900(タカラバイオ社製)で行った。PCRの反応条件は、95℃ 10秒の初期変性処理の後、95℃ 5秒、55℃ 10秒、72℃ 20秒を1サイクルとする45サイクル反応で行い、経時的に蛍光強度を観察した。
(2)酸性高分子物質の効果の解析
リアルタイムPCR検出の結果を図3に示す。即ち、図3は本発明の変異型遺伝子検出方法における酸性高分子物質の効果を示す図であり、縦軸は蛍光高度を示し、横軸はPCRサイクル数を示す。蛍光曲線は、鋳型DNAなし(N.C.)と変異型遺伝子のコピー数(5、50及び500コピー)を示す。図3(A−1)、(B−1)、(C−1)及び(D−1)はHL60ゲノムDNAが50,000コピーの場合、図3(A−2)、(B−2)、(C−2)及び(D−2)はHL60ゲノムDNAが5,000コピーの場合を示す。図3(A)がアルギン酸ナトリウム非存在下の場合、(B)は56μg/mlのアルギン酸ナトリウム存在下の場合、(C)は140μg/mlのアルギン酸ナトリウム存在下の場合及び(D)は168μg/mlのアルギン酸ナトリウム存在下の場合での効果を示す。いずれの濃度においてもアルギン酸非存在下の場合に比べて検出効率が増大していることが確認できた。特に、鋳型DNA量が少ない(HLゲノムDNAが5,000コピー)場合に効果が大きいことが確認できた。このことから、本発明の検出方法で酸性高分子物質を組み合わせることにより、検体由来のDNA量が少なくても効率よく変異型遺伝子を検出できることが確認できた。
実施例4 ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドの核酸切断反応における酸性高分子物質の効果
酸性高分子物質の効果について、さらに検討した。反応液は以下のようにして調製した。即ち、CycleavePCR Reaction Mix(タカラバイオ社製)を使用して5コピー(0.16fg)のEGFR codon790 DNA、112nMのNucSタンパク質、0.2μMのT790M_NucG−1、各0.2μMのEGFR_T790M プライマー対、0.2μMのT790M_detect−1並びに最終濃度140μg/mlのアルギン酸ナトリウムを含む最終容量25μlの反応液を調製した。本反応液を反応液4とした。さらに、反応液4からNucSタンパク質及びアルギン酸ナトリウムを除いた反応液1、反応液4からNucSタンパク質を除いた反応液2、反応液4からアルギン酸ナトリウムを除いた反応液3を調製した。リアルタイムPCR検出は、実施例1記載の条件で行った。
その結果、反応液1、反応液2及び反応液4では微量コピー数でも変異型遺伝子の増幅が確認できた。一方、反応液3は、全く増幅が確認できなかった。
反応液3では野生型遺伝子が存在しないために、抑制オリゴヌクレオチドが変異遺伝子と予期せぬハイブリダイズを引き起こし、それをNucSタンパク質が切断した可能性が示唆された。それとは対照的に反応液4では、酸性高分子物質がNucSタンパク質と相互作用することにより、予期せぬ切断を抑えたことが示唆された。
以上の事から、酸性高分子物質はNucSタンパク質と相互作用することによって、当該NucSタンパク質のミスマッチ認識・切断活性を制御する効果があることを確認できた。
実施例5 EGFR_エキソン19欠失変異遺伝子の特異的検出
本発明の方法を用いたEGFR遺伝子エキソン19の欠失変異検出について検討した。本実施例では、標的核酸はEGFR_19_delE746−A750 DNA、非標的核酸はHuman genomic DNA(タカラバイオ社製)になる。
(1)検出用テンプレートの準備
GenBank accession No.NC_000007で公開されているHuman EGFRのCDS配列情報からプライマー EGFR_19_delE746−A750_F及びEGFR_19_delE746−A750_Rに対応する塩基配列、並びに両配列に挟まれた領域で塩基番号の2236番目〜2250番目までが欠失した塩基配列を含有するDNAを人工合成した。この塩基欠失により、人工合成されたDNA中の、EGFRの746番目〜750番目までのアミノ酸が欠失していることになる。得られた人工合成遺伝子は、EGFR_19_delE746−A750 DNAと命名し、変異型遺伝子として用いた。
(2)増幅用プライマー及び抑制オリゴヌクレオチドの調製
配列表の配列番号9及び10に示した塩基配列を有する2種のプライマー EGFR_19_delE746−A750_F及びEGFR_19_delE746−A750_Rを常法により調製した。次に、EGFR遺伝子の欠失領域にハイブリダイズ可能な、配列番号11記載の塩基配列を有するオリゴヌクレオチドを作製した。当該オリゴヌクレオチドは、その3’末端からポリメラーゼ伸長反応が起こらないように、3’末端のヒドロキシ基がアミノ基で修飾されている。このオリゴヌクレオチドを抑制オリゴヌクレオチド EGFR_19_delE746−A750 oligo−7と命名した。前記オリゴヌクレオチドは、EGFRの野生型遺伝子のプラス鎖とハイブリダイズすると塩基番号2245番目のGの位置でG−Gのミスマッチを生じる。一方、欠失変異型遺伝子のプラス鎖には、ハイブリダイズしない。
(3)特異的変異型遺伝子検出用プローブの設計、調製
EGFR_19_delE746−A750 DNAを特異的に検出するためのプローブとして、当該DNA上の、EGFR遺伝子の塩基番号2228番目〜2235番目並びに2251番目〜2253番目の領域に対する相補鎖を有し、かつ5’側末端から3塩基目のDNAをRNAに置き換えたキメラオリゴヌクレオチドプローブを合成した。さらに、このオリゴヌクレオチドプローブの5’末端にEclips quencherを、3’末端にFAM色素を結合させた。このキメラオリゴヌクレオチドプローブをEGFR_2236−2250delと命名した。当該EGFR_2236−2250delの塩基配列を配列表の配列番号12に示す。
EGFR_2236−2250delは、塩基番号2236番目〜2250番目の塩基配列が欠失した変異型EGFR遺伝子に完全にハイブリダイズするため、ここにリボヌクレアーゼHが共存するとRNA部分が切断される。一方、野生型EGFR遺伝子にはハイブリダイズせず、リボヌクレアーゼHによる切断を受けない。
(4)野生型遺伝子増幅抑制を伴う特異的変異検出方法の検討
Human genomic DNAならびにEGFR_19_delE746−A750 DNAを50,000コピー:500コピー(=100:1)、50,000コピー:50コピー(=1000:1)および50,000コピー:5コピー(=10,000:1)で混合したDNAサンプルを調製した。また対照にはHuman genomic DNAのみを使用した。Human genomic DNA50,000コピーのDNA量としては、約185ngになる。
野生型遺伝子増幅抑制を伴う特異的変異検出は、以下のようにして行った。即ち、CycleavePCR Reaction Mixを用いて、上記の各DNAサンプル、687.5nMのNucSタンパク質、0.2μMのEGFR_2236−2250del及び各0.2μMのEGFR_19_delE746−A750 プライマー対、0.2μMのEGFR_19_delE746−A750 oligo−7、最終濃度140μg/mlのアルギン酸ナトリウムを含む最終容量25μlの反応液を調製した。リアルタイムPCR検出は、サーマルサイクラーTP900で行った。PCRの反応条件は、95℃ 10秒の初期変性処理の後、95℃ 5秒、55℃ 10秒、72℃ 20秒を1サイクルとする45サイクル反応で行い、経時的に蛍光強度を観察した。この時、対照として、NucSタンパク質を添加しない反応液群を作製し、同様の測定を行った。その結果を図4に示す。
即ち、図4はEGFR遺伝子 エキソン19の欠失変異の検出方法の結果であり、縦軸は蛍光高度を示し、横軸はPCRサイクル数を示す。蛍光曲線は、変異型遺伝子のコピー数(0、5、50及び500コピー)を示す。NucSタンパク質を添加してPCRを実施した反応液では、50,000コピーの野生型遺伝子に対し5コピーの変異型遺伝子が混在するサンプルにおいても蛍光値の上昇、すなわちキメラオリゴヌクレオチドEGFR_2236−2250delの切断が確認された。一方、NucSタンパク質を含まない反応液では、キメラオリゴヌクレオチドプローブ EGFR_2236−2250delの切断による蛍光値の上昇は見られなかった。すなわち、Human genomic DNAの混在のためにEGFR_19_delE746−A750 DNAに由来するDNAの増幅が抑制されていることが示された。
この結果より、本発明により提供される抑制オリゴヌクレオチドとミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチド(NucSタンパク質)とを組み合わせることにより、欠失型遺伝子変異であっても問題なく大過剰の野生型遺伝子の混在化でも目的の欠失型遺伝子を高感度に検出できることが確認できた。
実施例6 k−ras遺伝子コドン12及びコドン13の変異解析
本発明の方法を用いたk−ras遺伝子コドン12及びコドン13の点突然変異検出について検討した。本実施例では、標的核酸はk−ras遺伝子コドン12の点突然変異体、及びk−ras遺伝子コドン13の点突然変異体、非標的核酸はHL60ゲノムDNAになる。
(1)検出用テンプレートの準備
GenBank accession No.NC_000012.12で公開されているHuman K−ras遺伝子情報から配列表の配列番号13及び14記載の塩基配列を有するk−rasG12_F及びk−rasG12_Rプライマーを化学合成した。また、前記プライマーの塩基配列に挟まれた領域の塩基配列を有するDNAであって、コドン12の点突然変異により当該コドンのアミノ酸がグリシンからセリン、グリシンからシステイン、グリシンからアルギニン、グリシンからアスパラギン酸、グリシンからバリン並びにグリシンからアラニンになったものも人工合成した。これらの人工合成DNAは、それぞれT−Vector pMD20(タカラバイオ社製)のT−cloning site部位に常法により挿入した。このようにして調製したプラスミドは、k−rasG12S DNA、k−rasG12C DNA、k−rasG12R DNA、k−rasG12D DNA、k−rasG12V DNA並びにk−rasG12A DNAと命名し、それぞれ変異型遺伝子として用いた。
同様に、k−rasG12_F及びk−rasG12_Rプライマー対に対応する塩基配列に挟まれた領域の塩基配列を有するDNAであって、コドン13の点突然変異により当該コドンのアミノ酸がグリシンからセリン、グリシンからシステイン、グリシンからアルギニン、グリシンからアスパラギン酸並びにグリシンからアラニンになったものを人工合成した。さらに得られた人工合成DNAをそれぞれT−Vector pMD20のT−cloning site部位に常法により挿入した。このようにして調製したプラスミドは、k−rasG13S DNA、k−rasG13C DNA、k−rasG13R DNA、k−rasG13D DNA並びにk−rasG13A DNAと命名し、それぞれ変異型遺伝子として用いた。
(2)抑制オリゴヌクレオチドの調製
k−ras遺伝子コドン12及びコドン13を含む領域にハイブリダイズ可能な、配列番号15記載の塩基配列を有するオリゴヌクレオチドを作製した。当該オリゴヌクレオチドは、その3’末端からポリメラーゼ伸長反応が起こらないように、3’末端のヒドロキシ基がアミノ基で修飾されている。このオリゴヌクレオチドを抑制オリゴヌクレオチド k−rasG12/13_S1と命名した。前記オリゴヌクレオチドは、配列表の配列番号16記載の塩基配列を有するk−ras コドン12の野生型遺伝子のプラス鎖とハイブリダイズすると塩基番号35番目のGの位置でG−Gのミスマッチを生じる。一方、k−rasG12S DNAのプラス鎖とハイブリダイズした場合には、塩基番号35番目のGの位置でG−Gのミスマッチが生じ、さらに塩基番号34番目のAの位置でA−Cのミスマッチを生じる。k−rasG12C DNAのプラス鎖とハイブリダイズした場合には、塩基番号35番目のGの位置でG−Gのミスマッチが生じ、さらに塩基番号34番目のTの位置でT−Cのミスマッチを生じる。k−rasG12R DNAのプラス鎖とハイブリダイズした場合には、塩基番号35番目のGの位置でG−Gのミスマッチが生じ、さらに塩基番号34番目のCの位置でC−Cのミスマッチを生じる。k−rasG12D DNAのプラス鎖とハイブリダイズした場合には、塩基番号35番目のAの位置でA−Gのミスマッチが生じる。k−rasG12V DNAのプラス鎖とハイブリダイズした場合には、塩基番号35番目のTの位置でT−Gのミスマッチが生じる。k−rasG12A DNAのプラス鎖とハイブリダイズした場合には、ミスマッチが生じない。
また、抑制オリゴヌクレオチド k−rasG12/13_S1は、k−ras コドン13の野生型遺伝子のプラス鎖とハイブリダイズすると塩基番号35番目のGの位置でG−Gのミスマッチを生じる。一方、k−rasG13S DNAのプラス鎖とハイブリダイズした場合には、塩基番号35番目のGの位置でG−Gのミスマッチが生じ、さらに塩基番号37番目のAの位置でA−Cのミスマッチを生じる。k−rasG13C DNAのプラス鎖とハイブリダイズした場合には、塩基番号35番目のGの位置でG−Gのミスマッチが生じ、さらに塩基番号37番目のTの位置でT−Cのミスマッチを生じる。k−rasG13R DNAのプラス鎖とハイブリダイズした場合には、塩基番号35番目のGの位置でG−Gのミスマッチが生じ、さらに塩基番号37番目のCの位置でC−Cのミスマッチを生じる。k−rasG13D DNAのプラス鎖とハイブリダイズした場合には、塩基番号35番目のGの位置でG−Gのミスマッチが生じ、さらに塩基番号38番目のAの位置でA−Cのミスマッチを生じる。k−rasG13A DNAのプラス鎖とハイブリダイズした場合には、塩基番号35番目のGの位置でG−Gのミスマッチが生じ、さらに塩基番号38番目のCの位置でC−Cのミスマッチを生じる。
(3)野生型遺伝子増幅抑制の確認
Human genomic DNAならびにk−rasG12C DNAを50,000コピー:50コピー(=1000:1)で混合したDNAサンプルを調製した。また対照にはHuman genomic DNAのみを使用した。Human genomic DNA50,000コピーのDNA量としては、約185ngになる。
同様に、Human genomic DNAならびにk−rasG13C DNAを50,000コピー:50コピー(=1000:1)で混合したDNAサンプルも調製した。
上記の各DNAサンプル、1000nMのNucSタンパク質、各0.2μMのk−rasG12_F及びk−rasG12_R プライマー対、0.2μMのk−rasG12/13_S1、最終濃度140μg/mlのアルギン酸ナトリウムを含む最終容量25μlの反応液を調製した。PCRは、サーマルサイクラーTP900で行った。反応温度条件は、95℃ 10秒の初期変性処理の後、95℃ 5秒、55℃ 10秒、72℃ 20秒を1サイクルとする45サイクル反応し、得られた増幅断片をTaKaRA MiniBEST DNA Fragment Pulification Kit ver.4.0(タカラバイオ社製)で精製後、配列表の配列番号13記載の塩基配列を有するオリゴヌクレオチドを用いてダイレクトシークエンスに供した。
ダイレクトシークエンスの結果から、上記k−rasG12C DNAサンプルからk−rasG12C DNA由来のものが主増産物として解析できた。また、k−rasG13C DNAサンプルからもk−rasG13C DNA由来のものが主増産物として解析できたこのことから、本発明の方法で野生型遺伝子の増幅が抑制され、かつ変異型遺伝子の増幅が優先されることが確認できた。すなわち、変異型遺伝子の選択的濃縮が可能であることが示された。
実施例7 酸性高分子物質を組み合わせた高感度検出方法
実施例2のL858R変異を有するEGFR遺伝子の特異的検出方法をモデルとして、酸性高分子物質の効果についてさらに検討した。本実施例では、酸性高分子物質として、糖鎖骨格を有するコンドロイチン硫酸Bの塩及び糖鎖骨格を有さないポリアクリル酸について検討した。
(1)酸性高分子物質の影響-1
CycleavePCR Reaction Mixを用いて、実施例3(1)で調製したDNAサンプル、125nMのNucSタンパク質、0.2μMのEGFR_L858R_sup_p3及び各0.2μMのEGFR_L858R プライマー対、0.2μMのEGFR_L858R_sup_P2、ならびに終濃度30μg/ml、40μg/ml、50μg/ml並びに60μg/mlのコンドロイチン硫酸Bナトリウム(シグマ-アルドリッチ社製)を含む最終容量25μlの反応液を調製した。比較のため、同じ組成でコンドロイチン硫酸Bナトリウムを含まない反応液も調製した。
リアルタイムPCR検出は、実施例3(1)と同条件で行った。その結果、コンドロイチン硫酸Bナトリウムを含まない場合よりも反応液に含む方が、いずれの最終濃度の場合でも明らかにCt値が小さくなることが確認できた。このことから、糖鎖骨格を有する酸性高分子が本発明の方法に有効であることが確認できた。
(2)酸性高分子物質の影響−2
次に糖鎖骨格を有さない酸性高分子物質として、ポリアクリル酸5000(和光純薬社製)を使用した場合について検討した。反応液は、上記(1)の組成で、コンドロイチン硫酸Bナトリウムの代わりに、終濃度1μg/ml、2μg/ml、3μg/ml、4μg/ml並びに5μg/mlのポリアクリル酸5000を含む最終容量25μlの反応液を調製した。比較のため、同じ組成でポリアクリル酸5000を含まない反応液も調製した。
リアルタイムPCR検出の結果、ポリアクリル酸を含まない場合よりも反応液に含む方が、いずれの最終濃度の場合でも明らかにCt値が小さくなることが確認できた。このことから、糖鎖骨格を有さない直鎖炭素鎖の酸性高分子物質であっても本発明の方法に有効であることが確認できた。
実施例8 陽性対照核酸の増幅を組み合わせた本発明の方法
本発明の方法を用いた標的核酸の定量方法について検討した。標的核酸は、EGFR_L858Rとした。EGFR遺伝子の別の領域を陽性対照核酸とした。即ち、配列表の配列番号17及び18記載の塩基配列を有するEGFRL858R_IC2_F及びEGFRL858R_IC2_Rプライマー対を常法により合成した。また、当該陽性対照核酸を特異的に検出するためのプローブとして、配列表の配列番号19記載の塩基配列を有し、かつ5’側末端から3塩基目のDNAをRNAに置き換えたキメラオリゴヌクレオチドプローブを合成した。さらに、このオリゴヌクレオチドプローブの5’末端にEclips quencherを、3’末端にFAM色素を結合させた。このキメラオリゴヌクレオチドプローブをEGFRL858R_IC2_P2と命名した。
鋳型となるDNAは、実施例2で調製したDNAサンプルを用いた。また、反応液は以下のようにして調製した。即ち、CycleavePCR Reaction Mixを用いて、各DNAサンプル、125nMのNucSタンパク質、0.2μMのEGFR_L858R_sup_p3及び各0.2μMのEGFR_L858R プライマー対、0.2μMのEGFR_L858R_sup_P2、ならびに終濃度56μg/mlのアルギン酸ナトリウム、さらに各0.1μMのEGFRL858R_IC2プライマー対、0.2μMのEGFRL858R_IC2_P2を含む最終容量25μlの反応液を調製した。また、リアルタイムPCR検出は、実施例3の条件と同じにした。
リアルタイムPCR検出の結果、陽性対照核酸の増幅が並行して行われているにも関わらず、実施例3と同じ結果が得られた。このことから、当該陽性対照核酸の増幅量を指標として、各反応液間の誤差を補正することが可能であることが確認できた。また、増幅対照核酸の増幅量とサンプル中の標的核酸の増幅量を比較することにより、サンプル中の標的核酸の存在を定量できることが確認できた。このことから、本発明の検出方法で検体由来のDNA量が少なくても効率よく変異型遺伝子を検出し、陽性対照核酸の増幅と比較することにより変異型遺伝子の定量もできることが確認できた。
実施例9 PCNAを組み合わせた本発明の方法
本発明の方法におけるPCNAの効果について検討した。反応液組成は、陽性対照核酸検出用として配列表の配列番号20記載の塩基配列を有し、かつ5’側末端から3塩基目のDNAをRNAに置き換えたキメラオリゴヌクレオチドプローブのEGFRL858R_IC2_P3、100μg/mlのコンドロイチン硫酸Bナトリウム、国際公開WO2007/004654号パンフレット 実施例記載の方法で調製した8μg/mlのPufPCNA D143R変異体(PCNA13)並びに375nMのNucS蛋白質を含む以外は、実施例8記載のものと同様にした。また、リアルタイムPCR検出は、実施例3の条件と同じにした。
リアルタイムPCR検出の結果、陽性対照核酸の増幅が並行して行われているにも関わらず、PCNAを反応液に含まない場合よりも含む方が、明らかにCt値が小さくなることが確認できた。このことから、PCNAが本発明の方法をさらに改善することが確認できた。
本発明の高感度変異検出方法により、ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドの本来のミスマッチ認識形態にとらわれることなくミスマッチ塩基対形成を人為的に発生させることにより大量に存在する野生型遺伝子の増幅を排除し、希少な変異型遺伝子を特異的に増幅し、検出することができる。当該方法は、遺伝子工学、生物学、医学、農業等幅広い分野において有用である。
SEQ ID NO: 1: EGFR_T790M_F primer
SEQ ID NO: 2: EFGR_T790M_R primer
SEQ ID NO: 3: T790M_NucG-1. 3'-end is modified by amino linker (NH2).
SEQ ID NO: 4: T790M_detect-1. 5'-end is added Eclips and 3'-end is added FAM. nucleotide position 4 is RNA.
SEQ ID NO: 5: EGFR_L858R_F primer
SEQ ID NO: 6: EGFR_L858R_R primer
SEQ ID NO: 7: EGFR_L858R_ sup_p3. 3'-end is modified by amino linker (NH2).
SEQ ID NO: 8: EGFR_L858R_P2. 5'-end is added Eclips and 3'-end is added FAM. nucleotide position 3 is RNA.
SEQ ID NO: 9: EGFR_19_delE746-A750_F primer
SEQ ID NO: 10: EGFR_19_delE746-A750_R primer
SEQ ID NO: 11: EGFR_19_delE746-A750 oligo-7. 3'-end is modified by amino linker (NH2)
SEQ ID NO: 12: EGFR_2236-2250del. 5'-end is added Eclips and 3'-end is added FAM. nucleotide position 3 is RNA.
SEQ ID NO: 13: k-rasG12_F primer
SEQ ID NO: 14: k-rasG12_R primer
SEQ ID NO: 15: k-rasG12/13_s1. 3'-end is modified by amino linker (NH2)
SEQ ID NO: 16: SEQ IDDNA fragment containing k-ras codon 12 and codon 13 regions
SEQ ID NO: 17: EGFRL858R_IC2_F primer
SEQ ID NO: 18: EGFRL858R_IC2_R primer
SEQ ID NO: 19: EGFRL858R_IC2_P2. 5'-end is added Eclips and 3'-end is added FAM. nucleotide position 3 is RNA.
SEQ ID NO: 20: EGFRL858R_IC2_P3. 5'-end is added Eclips and 3'-end is added FAM. nucleotide position 3 is RNA.

Claims (16)

  1. 標的核酸と、標的核酸と少なくとも1つの塩基が相違する塩基配列の領域を有する非標的核酸とを含有する試料中の非標的核酸を選択的に切断する方法であって、
    (i)非標的核酸とハイブリダイズさせた際に1〜7個のミスマッチを生じ、かつ標的核酸とハイブリダイズさせた際に前記非標的核酸とハイブリダイズさせた際に生じるミスマッチよりも多くのミスマッチを生じるオリゴヌクレオチド;及び
    (ii)ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチド、
    を試料と接触させる工程を含む方法、ここに前記(i)のオリゴヌクレオチドは、非標的核酸よりも標的核酸との間で多くのミスマッチを生じるため、標的核酸と安定にハイブリダイズできず、前記(ii)のポリペプチドによる標的核酸の切断は妨害される
  2. 非標的核酸が、標的核酸が有している塩基配列に塩基置換を生じた塩基配列を有しており、オリゴヌクレオチドが非標的核酸とハイブリダイズした際に1〜7個のミスマッチを生じ、かつ標的核酸とハイブリダイズした際に前記ミスマッチに相当するミスマッチと少なくとももう1つのミスマッチを生じるオリゴヌクレオチドであることを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 非標的核酸とハイブリダイズさせた際に1つのミスマッチを生じ、かつ標的核酸とハイブリダイズさせた際に前記ミスマッチに相当するミスマッチともう1つのミスマッチを生じるオリゴヌクレオチドを使用することを特徴とする請求項2記載の方法。
  4. 標的核酸とオリゴヌクレオチドをハイブリダイズさせた際に生じる2つのミスマッチが、隣接するか又は5塩基までの間隔で位置していることを特徴とする請求項3記載の方法。
  5. 非標的核酸が、標的核酸が有している塩基配列に塩基の挿入がなされた塩基配列を有しており、オリゴヌクレオチドが非標的核酸の当該挿入がなされた塩基配列を含む領域にハイブリダイズした際に1〜7個のミスマッチを生じるオリゴヌクレオチドであることを特徴とする請求項1記載の方法。
  6. 非標的核酸が、標的核酸が有している塩基配列に塩基の欠失が生じた塩基配列を有しており、オリゴヌクレオチドが非標的核酸の当該欠失が生じた部位を含む領域にハイブリダイズした際に1〜7個のミスマッチを生じるオリゴヌクレオチドであることを特徴とする請求項1記載の方法。
  7. ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドが耐熱性菌由来のポリペプチドもしくはその変異体である請求項1〜6いずれか1項に記載の方法。
  8. ポリアニオン又は酸性多糖の存在下で行われることを特徴とする請求項1〜7いずれか1項に記載の方法。
  9. 標的核酸と、標的核酸と少なくとも1つの塩基が相違する塩基配列の領域を有する非標的核酸とを含有する試料中の標的核酸を選択的に増幅する方法であって、以下の工程を含むことを特徴とする方法;
    (1)請求項1〜8いずれか1項に記載の方法で試料中の非標的核酸を切断する工程;及び
    (2)標的核酸を増幅する工程。
  10. 標的核酸の増幅がPCRによって行われることを特徴とする請求項9記載の方法。
  11. 標的核酸と、標的核酸と少なくとも1つの塩基が相違する塩基配列の領域を有する非標的核酸とを含有する試料中の標的核酸を選択的に検出する方法であって、以下の工程を含むことを特徴とする方法;
    (1)請求項9又は10記載の方法で標的核酸を選択的に増幅する工程;及び
    (2)上記工程(1)と同時に又は工程(1)の後で、標的核酸を検出する工程。
  12. 標的核酸の検出がサイクリング・プローブ法又はTaqMan法で行われることを特徴とする請求項11記載の方法。
  13. 請求項9〜12いずれか記載の方法のための組成物であって、
    (a)非標的核酸とハイブリダイズさせた際に1〜7個のミスマッチを生じ、かつ標的核酸とハイブリダイズさせた際に前記非標的核酸とハイブリダイズさせた際に生じるミスマッチよりも多くのミスマッチを生じるオリゴヌクレオチド;
    (b)上記ミスマッチを含む領域を増幅するための、少なくとも一対のオリゴヌクレオチドプライマー;
    (c)ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチド;及び
    (d)DNAポリメラーゼ活性を有するポリペプチド、を含有する組成物。
  14. 請求項9〜12いずれか記載の方法のためのキットであって、
    (a)非標的核酸とハイブリダイズさせた際に1〜7個のミスマッチを生じ、かつ標的核酸とハイブリダイズさせた際に前記非標的核酸とハイブリダイズさせた際に生じるミスマッチよりも多くのミスマッチを生じるオリゴヌクレオチド;
    (b)上記ミスマッチを含む領域を増幅するための、少なくとも一対のオリゴヌクレオチドプライマー;
    (c)ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチド;及び
    (d)DNAポリメラーゼ活性を有するポリペプチド、を含有するキット。
  15. さらにポリアニオン又は酸性多糖を含むことを特徴とする請求項13記載の組成物又は請求項14記載のキット。
  16. ポリアニオン又は酸性多糖の存在下で標的核酸と、標的核酸と少なくとも1塩基が相違する塩基配列を有する非標的核酸とを含有する試料中の非標的核酸を選択的に切断する方法であって、
    (i)ポリアニオン又は酸性多糖;
    (ii)ミスマッチエンドヌクレアーゼ活性を有するポリペプチド;及び
    (iii)非標的核酸とハイブリダイズさせた際に1〜7個のミスマッチを生じ、かつ標的核酸とハイブリダイズさせた際に前記非標的核酸とハイブリダイズさせた際に生じるミスマッチよりも多くのミスマッチを生じるオリゴヌクレオチド、を試料と接触させる工程を含む方法、ここに前記(iii)のオリゴヌクレオチドは、非標的核酸よりも標的核酸との間で多くのミスマッチを生じるため、標的核酸と安定にハイブリダイズできず、前記(ii)のポリペプチドによる標的核酸の切断は妨害される
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2975124B1 (en) 2013-03-14 2019-03-06 Takara Bio Inc. Method for using heat-resistant mismatch endonuclease
JP7362054B2 (ja) * 2019-05-14 2023-10-17 国立研究開発法人水産研究・教育機構 High Resolution Melting(HRM)解析によるマグロ類の遺伝的性判別方法
US12116621B2 (en) * 2019-12-31 2024-10-15 Xenohelix Co., Ltd Method of detecting small RNA
JPWO2021187554A1 (ja) 2020-03-19 2021-09-23
CN111394475A (zh) * 2020-03-26 2020-07-10 迈杰转化医学研究(苏州)有限公司 一种核苷酸组合物、包含其的检测试剂盒及其应用
WO2024084440A1 (en) * 2022-10-19 2024-04-25 Biofidelity Ltd Nucleic acid enrichment and detection
WO2024084439A2 (en) * 2022-10-19 2024-04-25 Biofidelity Ltd. Nucleic acid analysis
WO2024162347A1 (ja) * 2023-01-31 2024-08-08 Toppanホールディングス株式会社 標的rnaの検出方法及びキット

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6582908B2 (en) * 1990-12-06 2003-06-24 Affymetrix, Inc. Oligonucleotides
US6428955B1 (en) * 1995-03-17 2002-08-06 Sequenom, Inc. DNA diagnostics based on mass spectrometry
AUPN245295A0 (en) * 1995-04-13 1995-05-11 Johnson & Johnson Research Pty. Limited Assay for genetic abnormalities
AUPQ495700A0 (en) * 2000-01-05 2000-02-03 Johnson & Johnson Research Pty. Limited Method for concurrent amplification and real time detection of polymorphic nucleic acid sequences
US20020128215A1 (en) * 2000-02-02 2002-09-12 Hans-Ulrich Thomann Novel sequence variants of the human N-acetyltransferase -2 (NAT -2) gene and use thereof
EA005141B1 (ru) * 2001-02-15 2004-12-30 Такара Био Инк. Способ детекции нуклеотидного полиморфизма
CA2588865A1 (en) * 2004-11-23 2006-06-01 Xiao Bing Wang Detection of nucleic acid variation by cleavage-amplification method
JP2007319096A (ja) * 2006-06-01 2007-12-13 Institute Of Physical & Chemical Research エンドヌクレアーゼのニッキング活性を利用した核酸増幅法
WO2012064975A1 (en) * 2010-11-12 2012-05-18 Gen9, Inc. Protein arrays and methods of using and making the same
US20150353921A9 (en) * 2012-04-16 2015-12-10 Jingdong Tian Method of on-chip nucleic acid molecule synthesis
US8864517B2 (en) * 2012-07-26 2014-10-21 Avraham Cohen Power transmission module
EP2975124B1 (en) * 2013-03-14 2019-03-06 Takara Bio Inc. Method for using heat-resistant mismatch endonuclease
EP3192868A4 (en) * 2014-09-11 2018-03-14 Takara Bio, Inc. Methods of utilizing thermostable mismatch endonuclease

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