JPH03133379A - タンパク質分解酵素を用いない核酸の抽出およびpcr増幅方法 - Google Patents
タンパク質分解酵素を用いない核酸の抽出およびpcr増幅方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
るための迅速かつ有効な方法に関する。
めの方法にも関する。従って、これらの方法は診断の目
的に使用することができる。
生物学的な被検体、例えば全血またはそれらの両分に由
来する核酸の調査が必要である。
が必要である。例えば、遺伝疾患の試験を行うためには
相当純粋なゲノムDNA試料が必要であり、組み換え技
術にはベクターDNAおよびクローン化せしめるDNA
の両方を単離することが必要である。感染体、例えば細
菌性およびウィルス性感染細胞の検出におけるDNA診
断操作は、一般に、細胞溶解次いで放出DNAの検出が
必要である。
いで、DNA、RNAおよびタンパク質の複雑な会合物
として存在する。これは、遺伝情報の担体としてDNA
が果す役割の結果であり、機能上RNAと各種タンパク
質とのその掛かわりの結果である。
め、効果的な抽出には、DNAが破壊された細胞壁およ
び細胞膜から放出され、DNAタンパク質複合体が変性
またはタンパク質分解によって分離され、次いでDNA
が他の巨大分子から分離されることが必要である。1以
上のこれらの結果を達成するために種々の手段が当該技
術分野で使用されている。例えば、細胞溶解は凍結解凍
、超音波手段、剪断作用および他のb!1械的な技法に
よるか、あるいは酵素、界面活性剤またはキレート化剤
で処理することにより行うことができる。プロテアーゼ
および他の加水分解性剤を使用してタンパク質からDN
Aを分離することができる。残存タンパク質や他の巨大
分子は各種溶媒、g7IJえばフェノールまたは他のア
ルコール類を使用して抽出することかできる。
第1.45356号、同240191号および同245
945号公報に記載されており、これらのすべては一連
の特定の工程でアルコールおよび酵素的タンパク質分解
剤を使用する。一般に、これらの繰作はウィルスDNA
の抽出に向けられており、すべての利用可能なりNAを
得るには精密に実施しなければならない数多くの複雑な
工程を伴う。従って、既知方法の多くは労働集約的であ
り、望ましくない溶媒の使用が必要であるため簡単には
自動化できない。
ゼ連鎖反応を用いる核酸の増幅および検出に関して最近
開発された方法の利点を取り入れることが必要である。
202号明細書は、ポリメラーゼを用いる様々な生物学
的被検体に見い出される核酸に対する有用な増幅および
検出方法を記載する。標準的な核酸抽出方法は、Man
iatisらの、MolecularCloning
:八Laborator Manual (New
York : ColdSpring Harbor
Laboratory、 1982) 、 2
80〜281ページを引例として挙げる。この引例は、
溶解細胞に対するプロテアーゼの使用およびフェノール
/クロロホルム抽出を含む標準的な抽出方法に向けられ
ており、一般に、その全操作を行うには多くの時間がか
かり、そして危険な有機溶媒の使用を要する。また、N
unbergらのProc、Natl、^cad、Sc
i。
(1978)によればハムスター卵巣細胞がら、5ai
ki らのBio/Technolo y、 3.1.
008−1.012ヘージ<1985)ニ、J: しば
全血液被検体の軟層から、そしてBe1lらのProc
。
、 5759〜5763ページ<1981)によれば全
血からDNAを抽出するのに前記方法が使用されている
。
済的な競争性を有することも必要である。
つある程度自動化されねばならないことを意味する。被
検体からDNAの抽出は、その被検体から最大限のDN
Aを得と同時に経済的な利益を上げるために入念な開発
が必要な態様の1つである。さらに、診断結果が急いで
必要な場合には、抽出操作を迅速にしなければならない
。
の使用を回避する改良された抽出方法を開発するのに相
当な精力が注がれてきた。かくして、KoganらのN
、EnH,J、Med、 、31又(16)、 985
〜990ページ(1987)は、遠心によって全血から
取り出された細胞を煮沸することによる遺伝疾患を検出
するためのDNA抽出を記載する。この抽出されたDN
Aは、その後増幅にかけられる。
:3−166ページ(1986)は、β−グロビンを増
幅するのに全血の緩衝化軟層(末梢血単核細胞および顆
粒球を含む)の煮沸を記載する。類似の仕事は、鎌状赤
血球およびIILA DNAの検出に関するヨーロッ
パ特許公開第237362号公報に示されている。ある
場合には、軟層の細胞は鉱油で被覆された後、加熱工程
にかけられる。
ホルム抽出を避け、そして迅速(2,3分で行われる)
であるが、HLAまたはβ−グロビンDNAのような全
血試料中に多量存在するDNA抽出に対して非常に有用
であるにすぎない。
在する場合のごとき非常に少量で存在するときは、全血
または軟層画分からの抽出にさらなる改良が高感度検出
にとって必要である。さらに、増幅前に全血から除去す
ることが必要なポリメラーゼ活性に対する妨害物も多く
存在する。
97789号明細書に記載されている。これらの出願は
、DNAの抽出のための全血またはそれらの末梢血単核
細胞画分(PBMC)の煮沸に向けられている。このよ
うな操作は被検体からDNAを抽出することが見い出さ
れているが、感度のさらなる改良が必要である。
オン溶解性洗剤およびタンパク質分解酵素(例えば、プ
ロティナーゼK)の使用を必要とする。この方法の基本
的な利点の1つは、DNA抽PCRUsers、 2号
、1および3ページ、5月(1989)に記載されてい
る。
特にDNAが被検体中で非常に低濃度で存在する場合に
は、さらにDNA抽出操作を簡略化することが依然と必
要である。就中、終了まで1または2時間を必要としな
いような核酸の迅速かつ効果的な抽出方法の必要性が存
在する。従って、相当短縮化されそして簡略化された試
料調製方法がほとんどの診断状況にとって必要である。
分解酵素の不存在下で、1種以上の核酸を含有する細胞
またはビリオン試料を、(1) pH4〜10に下記溶
解性組成物を維持する有機緩衝剤、 (2)DNAポリメラーゼ活性に対する触媒量の補因子
源、 (3)安定化剤、 (4)前記細胞またはビリオンから核酸を放出するのに
十分量で存在する少なくとも1種の適合性非イオン界面
活性剤、 を含んでなる溶解性組成物と混合する工程、B、得られ
る混合物を5〜15分間水の沸点またはその付近で加熱
する工程、ならびに C9その加熱された混合物から核酸を回収する工程、を
含んでなる細胞またはビリオンから核酸の迅速抽出方法
によって解決される。
連鎖反応を用いる核酸の増幅方法をも提供する。
核酸を含有する細胞またはビリオン試料を、(1) p
H4〜10に下記組成物を維持する有IR緩衝剤、 (2)DNAポリメラーゼ活性に対する触媒量の補因子
源、 (3)安定化剤、 (4)前記細胞またはビリオンから核酸を放出するのに
十分量で存在する適合性非イオン界面活性剤、 を含んでなる溶解性組成物と混合する工程、B、得られ
る混合物を5〜15分間水の沸点またはその付近で加熱
する工程、ならびに C1その加熱された混合物から核酸を抽出する工程を必
須のものとして構成される抽出操作、ならびに ■ こうして回収された核酸をポリメラーゼ連鎖反応を
用いて増幅する工程。
織または流体)に由来する細胞そのもの、ビリオンまた
はそれらの成分を含有するいずれかの被検体から1種以
上の核酸の抽出または増幅に向けられる。好ましくは、
全血またはその成分が核酸源である。本発明の主目的は
診断にあるとはいえ、抽出された核酸は各種の検査、医
学的研究分野でDNA、tたはメツセンジャーRNAの
クローニングあるいはゲノムDNAの配列決定にも使用
することができる。抽出された核酸の他の用途は当業者
に自明であろう。
母などの感染体によって細胞または体液中で発生するD
NAであることができる。核酸を含有する試料は、新鮮
な患者の試料、新鮮もしくは凍結細胞ベレットであるこ
とができ、あるいはいずれか他の適当な状態で提供され
うる。処理される被検体が全血である場合、一般に、抽
出される核酸はゲノムDNAである。しかしながらこの
発明は、感染体(はとんどは、ヘルペス、サイトメガロ
ウィルス、エプスタイン−バールウィルス、ならびニH
IV−1、HIV−II オよびIITLV−1ノヨう
なレトロウィルスなどのウィルス)に侵された細胞に由
来するDNAの抽出および検出にとって特に有用である
。好ましくは、サイトメガロウィルス、エプスタイン−
パールウィルスおよびHIVウィルスのDNAが本発明
によって抽出されそして検出されるが、++rv−rウ
ィルスのDNAの抽出および検出が最も興味深いもので
ある。
分(PBMC)である。これは、標準的な操作を用いる
遠心によって全血からフィコール・パキ1 (Fico
ll−Paque、商標) (Pbarmacia f
nc、。
上に得られる。
ィルス粒子の溶解を促進する温度で溶解組成物と混合さ
れる。一般に、この温度は15〜30℃であり、室温が
最も有用である。
されないことに特徴がある。このような酵素は、タンパ
ク質の加水分解を触媒するいずれかの酵素または酵素調
製品として米国特許出願第178.202号に概述され
ている。
9を維持する1種以上の有機!fFr剤を含む。限定さ
れるものでないが、有用な141剤としては、3−(N
−モルホリノ)プロパンスルホン酸、3−(N−モルホ
リノ)エタンスルホン酸、トリシン、グリシン、トリス
(ヒドロキシメチル)アミノメタンおよび当業者に自明
の他の[剤が挙げられる。
が使用される。使用される緩衝剤量は、pKaに依存し
そして目的のpHを維持するに必要な量である。一般に
、1〜100ミリモル濃度で存在する。
成物に含められる。有用な補因子は、殻的に金属イオン
、例えばマグネシウムイオンおよびマンガンイオンであ
る。それらは遊離イオンとして、または塩化マグネシウ
ム、酢酸マグネシウム、臭化マグネシウム、硫酸マグネ
シウム、塩化マンガン、臭化マンガンもしくは当業者に
自明の他の塩として供給することができる。含まれる補
因子量は、DNAポリメラーゼ活性を効果的に発揮する
のに必要な量である触媒量で存在する限り、増幅に使用
される他の試薬、例えば、ポリメラーゼ、ブライマーお
よび当業者にとって自明の他の考慮されるものによって
変動可能である。−般的にこの量は少なくとも0.5ミ
リモル濃度、好ましくは1〜20ミリモル濃度である。
が好ましい。
ンダー物質とも考えることができる。それは1種以上の
合成または天然の水溶性または水分散性高分子物貰、例
えば、抽出された核酸と複合化しないタンパク質、ゼラ
チンもしくはその誘導体、セルロースもしくはその誘導
体、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールお
よび当業者に自明の他のものであることができる。この
安定化剤は、一般に、組成物1m1当たり0.1〜10
Bの量で存在する。
細胞質膜または核膜から核酸を放出するのに十分量で存
在する1種以上の適合性非イオン界面活性剤を含む。「
適合性」とは、抽出される核酸や溶解組成物中で使用さ
れる他の材料のいずれにも界面活性剤が悪影響を及ぼさ
ないことを意味する。
定されるものでないがこれらとしてポリオキシエチレン
ソルビタン誘導体、ポリオキシエチレンエーテル類、ポ
リグリコールエーテル類、ポリフルオロアルキルポリオ
キシエチレン類、フッ化アルキルアルコキシレート類お
よびフッ化アルキルエーテル化合物類が挙げられる。界
面活性剤の他の有用な種やこれらの具体例は、当業者に
自明であろうが、特に界面活性剤に対する標準的匹遵m
E剰、s 1986. (North Americ
an Edition。
lishing Co、、 Glen RockN
J)を参照すればなおさら自明となろう。
ソルビタン誘導体としては、ポリオキシエチレン(20
)ソルビタンモノラウレート(Tween(商標)20
として販売されている〕、ポリオキシエチレン(4)ソ
ルビタンモノラウレー) (Tween(商標)21と
して販売されている〕、ポリオキシエチレン(20)ン
ルビタンモノバルミテー) CTween(商標)40
として販売されている〕およびポリオキシエチレンク2
0)ソルビタンモノステアレート(Tween(商標)
60として販売されている〕ならびにその他ICI A
mericas、 Inc、によって商標Tweenの
下で販売されているものが挙げられる。
るものでないが、TcrHitol(商標)非イオン界
面活性剤〔例えば、Tergitol(商?”)NPX
およびTergitol(商標)NP−7など〕として
IJnion Carbideから販売されているもの
が挙げられる。
、限定されるものでないが、Zonyl(商標)FSN
およびZonyl(商標)FSN−100のようなZo
nyl(商標)系の界面活性剤(DuPont製)、3
M社から市販されているFluorad (商標)系の
界面活性剤、例えばFluoracl(商標)FC−1
70−C,Fluorad(商標)FC−170、Fl
uorad(商標)FC−430,Fluorad(商
標)FC−431およびFluorad(商標)FC−
740が挙げられる。
れるものでないが、オクチルフェノキシポリエトキシエ
タノール(Triton(商標)X−100もしくはT
r i ton (商標)X−102としてまたはSi
gmaChemicalによってNon1det (商
標)NP−40として販売されている〕ようなRohm
& HaasのTr i ton (商標)系界面活
性剤、またはノニルフェノキシポリエトキシエタノール
[Triton(商標)−Nとして販売されている〕よ
うなもの、あるいはICI Americans。
リオキシエチレン(2)セチルエーテル(Brij(商
標)52として販売されている〕などが挙げられる。
性剤に由来するものである少なくとも2種の非イオン界
面活性剤が使用される。好ましい部類のものは、ポリオ
キシエチレンエーテル類とポリオキシエチレンソルビタ
ン誘導体である。従って、好ましい態様としては、Tr
i ton (商標)X−100またはNon 1d
et (商標)HP−40とTu+een (商標)2
0との組み合わせの如き前記2つの部類の各々に由来す
る界面活性剤が挙げられる。
るものと信られている細胞またはウィルス体の量に応じ
て変動しつる。これが抽出された核酸の検出にとって増
幅操作がどれ程の感度をもつかを大きく左右する。一般
に、それは少なくとも0.1重量%、好ましくは0.1
〜5重量%(総組酸物重量基準)の量で存在する。界面
活性剤に多様性が存在するので、界面活性剤量は必要に
より個々の界面活性剤について調整することができる。
それらの界面活性剤が等量で存在するのが好ましい。
の量で塩を含むことが好ましく、より好ましくは50〜
100ミリモルの塩を含む。このような塩としては、高
濃度で水性溶液中でイオン化されるものであって、−価
の塩、例えば塩化ナトリウム、塩化カリウムおよび当業
者に既知の他の塩が挙げられる。アルカリ金属塩が好ま
しく、塩化カリウムが最も好ましい。また、すべての条
件下で完全にイオン化されないがも知れないが、この溶
解組成物のρ]1で十分にイオン化される化合物もまた
使用できるであろう。このような化合物の具体例として
は、トリシン、グリシン、グリシンナトリウム塩、トリ
シンナトリウム、3−(N−モルホリノ)プロパンスル
ホン酸ナトリウム塩および当業者に既知の他の塩のよう
な緩衝剤が挙げられる。これらの化合物の混合物も使用
できる。さらに、この塩は追加の化合物としてというよ
りも溶解組成物の列挙した成分の1種以上と共に供給し
てもよい。
満)混合した後、この発明の抽出方法における主要な工
程は、十分な時間水の沸点またはその近傍で前記混合物
を加熱して試料中のタンパク質を破壊しそしてすべての
細胞を溶解することである。この工程の温度は、大気圧
、煮沸時間および他の環境的要因に応じて変動するであ
ろう。
の近傍であるが、80℃程度の低温および120℃程度
の高温であることもできる。
を変性しそして細胞およびビリオンを溶解して核酸を放
出するのに必要な時間である。これは、加熱工程中に試
料の一部を採取して完全なタンパク質が残存するか否か
を測定することによって容易に決定することができる。
、低温では加熱時間はより長くなる。一般的に、試料は
目的の温度で少なくとも5分で15分未満、そして好ま
しくは8〜12分加熱され、10分が最適である。
処理に耐えることのできるいずれか適当な容器中で行う
ことができる。例えば、それはフラスコ、試験管、遠心
管、毛細管、ビー力、キュベツトおよび他の標準的な実
験室の備品で行うことができる。好丈しくは、加熱およ
び化学反応を含む種々の処理用に設計された自蔵式反応
容器中で行われる。このような容器の殆どは当該技術分
野で知られている9 加熱後、放出された核酸(一般に、DNA)は適当な方
法で回収される。濾過、遠心、デカン)〜または吸引を
初めとする、いずれか適当な方法で可溶性DNA分子を
含有する流体から細胞物資および凝集した細胞破砕残渣
を分離する。濾過は、標章的な濾過装置または濾過膜を
備えた各種デバイスを用いて行うことができる。特に有
用な分離手段は、微孔質濾過膜、例えば、Pa1l C
orp、製のポリアミド膜〔例、Loprodyne(
商標)膜およびBiodyne(商標)膜〕である。そ
れらは、分析操作を促進する界面活性剤または他の材料
の未塗布または予備塗布されたものを使用することがで
きる。
当なコンテナーの分離基材として使用することもできる
。しかしながら、試験装置の一部として固定されている
のが好ましい。米国特許第3.825,410号、同3
、888 、629号、同3,970,429号およ
び同4,446,232号明細書に記載されるものを初
めとする各種の試験装置が当該技術分野で知られている
。特に有用な装置は、ヨーロッパ特許公開第308,2
31号公報に記載されている。
他の工程は不要である。しかしながら、全血被検体が用
いられる場合には、適当な方法で赤血球細胞を除去する
ことが望ましいかも知れない。他の任意の遠心工程は、
前記混合または加熱工程のいずれかに先立って主な妨害
物または細胞破砕残渣を除去する方法として有用である
かも知れない。
するこの発明の好ましい態様では、その方法は次の工程
を含んでなる。
染細胞を含むことが信られる患者の被検体を、溶解性組
成物であって、 (1)その組成物をp]14〜10に維持する有機緩衝
剤、 (2)少なくとも0.5ミリモル濃度のマグネシウムイ
オン源、 (3)安定化剤、および (4)細胞の細胞質膜と核膜からIIIV利 DNAを
放出するのに十分量で存在する適合性界面活性剤少なく
とも1種、を含んでなる溶解性組成物と混合する工程、 B、水の沸点またはその付近で得られた混合物を5〜1
5分間加熱する工程、ならびにC0加熱された混合物か
ら旧V−I DNAを回収する工程。
抽出方法は次の工程を含んでなる。
酸を含有する細胞またはビリオンの試料を、溶解性組成
物であって、 〈1)その組成物をpH7〜9に維持するためのトリス
(ヒドロキシメチル)アミノメタン、(2)塩化カリウ
ム1〜150ミリモル濃度、(3)マグネシウムイオン
0.5〜20ミリモル濃度、(4)組成物1mN当たり
ゼラチン0.1〜10mg、(5)総組酸物重量基準で
、ポリオキシエチレンソルビタン誘導体の非イオン界面
活性剤0.1〜5重量%、および (6)総組酸物重量基準で、ポリオキシエチレンエーテ
ル非イオン界面活性剤0.1〜5重量%、を含んでなる
溶解性組成物と混合する工程、B、水の沸点またはその
付近で8〜12分間得られた前記混合物を加熱する工程
、ならびにC1加熱された混合物から核酸を回収する工
程。
フラグメン)−と称して使用される「オリゴヌクレオチ
ド」の語は、2種以上、好ましくは3種を越えるデオキ
シリボヌクレオチド類またはリボヌクレオチド類を称す
る。その厳密な寸法は、オリゴヌクレオチドの最終用途
または機能を初めとする多くの要因によって左右される
ので限定的でない。このオリゴヌクレオチドは合成的に
誘導されてもクローニングにより誘導されてもよい。
であるかを問わず、ある核MMに相補的なプライマーエ
クステンション産物の合成が誘導される条件下に置かれ
た場合に合成の開始点として働きうるオリゴヌクレオチ
ドをいう。このような条件には、ヌクレオチド(例えば
、4種の標準的なデオキシリボヌクレオシド三リン酸)
やDNAポリメラーゼのような重合用試薬の存在、適当
な温度およびpHが含まれる。
フラグメントは全血またはPBMC画分から抽出される
標的核酸の特異的核酸配列に実質的に相補性である。「
実質的に相補性(的)」とは、ハイブリダイゼーション
の形成が起こりうるように適合する十分な数の塩基が相
補的物質上に存在することを意味する。しかしながら、
すべての塩基対が適合することを意味しない。
(またはそれらの塩)少なくとも1種は、特異的に結合
するリガンドで標識されている。
ないような状態でこのプライマーに付着されていること
を称する。この特異的結合リガンドは、ビオチンもしく
はその誘導体、レクチン、糖、タンパク質、ハプテン、
′薬剤または抗体もしくは抗原性物質のような免疫学的
な種であることができる。
たは検出に有用である。既に興味の対象とされている殆
どの核酸配列は、DNAにおいて見られるもののように
二本鎖である。しかしながら、−本鎖の核酸配列、例え
ば、mRNAも同様に増幅しそして検出することができ
る。
用いて生成される。この核酸が2つの鎖を含む場合には
、分離工程としてかまたはプライマーエクステンション
産物の形成と同時にそれらの鎖を分離すること(変性と
称される)が必要である。変性は、従来技術文献に記載
されるようないずれか適当な物理的、化学的または酵素
的手段を用いて行うことができる。適当な温度に加熱す
ることが好ましい手段である。
117〜9の緩衝化された水性溶液中で2種以上のプラ
イマー(標識されているかまたは未標識)を用いて付加
核酸鎖の合成を行うことができる。好ましくは、過剰モ
ル量の2種のプライマーが緩衝化された溶液に加えられ
る。その具体的な量は、従来技術文献(例えば、米国特
許第4,683,202号明細書)に教示されている。
、 dCTP 、 dGTPおよびdTTP)も適当量
前記合成混合物に加えられ、こうして得られる溶液は1
0分未満、好ましくは1〜4分間90〜100℃に加熱
される。マグネシウムイオンまたはマンガンイオンなど
の酵素の補因子も前記三リン酸類に対して過剰モル量存
在するのが好ましい。この加熱後、溶液を室温まで冷却
することが好ましく、次いでブライマーエクステンショ
ン産物の形成を誘導(または触媒)する適当な試薬が入
れられる。この誘導試薬は、一般に重合剤として当該技
術分野で知られている。これらの産物を形成する反応は
、既知の条件(一般に、室温からもはや重合が起らなく
なる温度まで)下で行われる。
ゼl 、T4 DNAポリメラーゼ、クレノウボリメラ
ーゼ、逆転写酵素および当該技術分野で既知の他の酵素
)を初めとするブライマーエクステンション産物の合成
を行うことのできるいずれかの化合物または試薬類の組
み合わせであってよい。
い出される、例えば各種のサーマス(Thermus)
属およびメタノサーマス(Hetl+anotberm
us)属の細菌種に由来するものである。他の重合剤は
、米国特許第4,683,202号明細書に記載されて
いる。
Thermus !IL!↓譚孤リュ)ますはサーマス
・サーモフィルス(Thermus山胛吟吐辻旺)に由
来する天然のDNAポリメラーゼか、あるいは微生物の
いずれかのゲノムからクローン化された遺伝子から合成
的に産生される。一般的に、エクステンション産物の合
成は、各プライマーの3′末端で開始され合成が終了す
るまで鋳型に沿って5′から3′の方向に進行する。あ
る重合剤(例えば、逆転写酵素)は前記鋳型に沿って3
′から5′の方向に進行するかも知れない。
なる新たに形成されたプライマーエクステンション産物
は、この方法の次の工程で使用される最初の標的類を有
する二本鎖分子を形成する。
て一本鎖分子を提供し、その上に前述のように新たな核
酸を合成する。この増幅工程の進行をIlt枕するには
追加の試薬が必要であるから知れないが、その後のエク
ステンション産物の殆どは2種のプライマーと結合され
た特異的核酸配列からなるであろう(すなわち、相補的
産物)。
とされるだけ繰り返して、使用、例えば検出に必要な特
異的核酸の所定量を生成することができる。一般的に、
一連の工程は少なくとも1度、好ましくは最低10回か
ら50回まで繰り返される。
の一最的な操作中で数組の適当なプライマーが使用され
る。
分野で既知の他の手段を初めとする各種の検出手段を用
いて、検出可能なハイブリッドの存在を測定することが
できる。
じた後のこの発明の方法におけるある時点でその産物を
検出可能なズーブ(後述する)とハイブリッドを形成す
ることができる。
き、そのプライマーエクステンション産物を最後に分離
し、最初のプライマーエクステンション産物を、検出の
ために標識されそしてそれらに相補的であるオリゴヌク
レオチド10−ブと接触して生成物を形成する。このプ
ローブは、標的核酸配列と相補的であるオリゴヌクレオ
チドを含んでなる。これらのプローブ類はいずれか適当
な鎖長の核酸であることができるが、好ましくは15〜
40個の核酸を有する。それらは、特異的な結合リガン
ドとその受容体の複合化を妨げないであろう適当な検出
可能物質で標識される(通常、5′末端)。
、当該技術分野で周知であり、例えば、八grau+a
I らのNucleic 八cid Res、
、14. 6227〜6245ページ(1986)およ
びプライマーに特異的結合リガンドを付着させることに
関して前述した引用文献に記載されている。有用な標識
としては、放射性同位体、電子稠密体、発色体、蛍光体
、リン光成分、フェリチンおよび他の磁性粒子、化学発
光成分および酵素(このものが好ましい)が挙げられる
。
キシダーゼ、ウリカーゼ、アルカリ性ホスファターゼお
よび当該技術分野で既知の他の酵素が挙げられる。この
ような酵素に対する基質および色素生成組成物も周知で
ある。
、そしてアッセイのある時点で過酸化水素および適当な
色素生成組成物を加えて検出可能な色素を提供させる。
ンジジンおよびその誘導体、ならびに米国特許第4,0
89,747号明細書に記載されるようなトリアリール
イミダゾールロイコ染料のごときロイコ染料またはペル
オキシダーゼと過酸化水素の存在下で反応して色素を提
供する他の化合物が挙げられる。特に有用な色素生成組
成物は、国際公開第88702806号、同88702
807号および特開平1−100453号公報に記載さ
れている。
知の検出装置および方法を用いて行うことができる。特
定の10−ブは検出装置と使用することなく肉眼で見る
ことができる。
中の他の物質から相補的産物を分離することがしばしば
重要である。これは、適当な不溶化手段、例えば、本発
明の方法のある時点で固体材料に付着するかまたは付着
を起こしうるプライマーまたはプローブを用いることに
よって行うことができる。得られる不溶化複合化生成物
は、濾過、遠心または他の適当な分離手段によって未複
合化物から分離することができる。
て販売されているポリアミドM(前述)のような微孔質
沢過膜である。これらの膜は、アッセイの他の工程を実
施するのに適するコンテナーの分離基材としても使用で
きる。しかしながら、それらは前述したように試験装置
の一部として固定されることが好ましい。
検体中に見い出される感染症、遺伝疾患または細胞疾患
(例えばガン)に付随する特異的核酸の検出または特性
決定を行うことができる。それはまた法医学的捜査にお
けるDNAの類別および組織の類別に使用できるかも知
れない。この発明の対象には、いずれかの器官に由来す
るヒトゲノムDNAの特異的な欠陥または変異、例えば
鐘状赤血球血症、嚢胞性線維症、α−サラッセミア、β
−サラッセミアおよび当業者に自明の他の疾患を含む。
因するか否かを問わず、存在する細胞または少量の生体
を特徴とする特異的なりNA配列によって診断すること
ができる。このような細菌としては、限定されるもので
ないが、サルモネラ(Salmonel la)、クラ
ミジア(Ch I amyd i a )、ゴノローエ
(Gonorr)+ea)、シゲラ(注1吐堕)および
リステリア(Listeria)が挙げられる。限定さ
れるものでないが検出可能なウィルスとしては、ヘルペ
ス、サイトメガロウィルス、ニブスタン−バールウィル
ス、肝炎ウィルスならびにHTLV−1およびI[V−
rのようなレトロウィルスが挙げられる。
めるものであって、いずれかの方法に限定することを意
味しない。
キシメチル)アミノメタン(89ミリモル濃度)、ホウ
酸(89ミリモル濃度)およびエチレンジアミン四酢酸
(2ミリモル濃度)から構成した。
)塩溶液は、Sigma C1+emical Co、
から入手した。
入手した2−[2−(4−ヒドロキシフェニル)−6ペ
ンズイミダゾール)−6−(1−メチル−4ピペラジル
)ベンズイミダゾールの3塩酸塩であった。
DickersonLabware(Lincoln
Park、 N、J)から入手した。
hester、 N、Y、)由来のOlympus B
H−29微鏡を使用して数えた。
色素含有緩衝溶液<2+ntりに加えた(最終濃度0.
1g/mZ)。トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタ
ン(10ミリモル濃度)、エチレンジアミン四酢酸(1
ミリモル濃度)および塩化ナトリウム(0,1モル濃度
)を含む緩衝液を、塩酸でpH7,4に調整した。蛍光
はTKO100蛍光測定器(HoererScient
ific、 San Francisco)で測定し、
検量線と比較してDNAを定量した。
GTTCCCCTTGGTCTTC−3”ブライマー2
: 5 ’−[1八GTGGCGGGACATC^八
GCAGCCATGC^^Δ−3′ブライマー3二5′
−^GCAにCAGG八八(:へへGTATGG−3’
およびブライマー4 : 5 ’−UCCAGACT(
:TGAC:TTGC^^CAG−3’。
核酸配列を増幅するが、ブライマー3および4は)II
V−r DNAのenv領域の核酸配列を増幅する。
6Seakem(商標)は、FM^Bior’rodu
cts (RocklandHaine)から入手した
。
)は次のように調製した。
液(10ミリモル濃度、ptl 8.3)、塩化カリウ
ム(50ミリモル濃度)、塩化マグネシウム(2,5ミ
リモル濃度)、ゼラチン(0、Lt−t g/ mn)
、Non1det(商標)P−40非イオン界面活性剤
(0,45重量%)およびTween(商標)20非イ
オン界面活性剤(0,45重1%)を混合して溶液とし
た。この溶液をオートクレーブにかけ、凍結状態で保存
した。使用前にそれを解凍し、次いでプロティナーゼに
溶液けOmg/m1)を加えた(解凍液100μβ当た
り酵素溶液0.6μp)。
ナーゼKを添加しない他は対照組成物と同様に調製した
。
ル)アミノメタン塩酸塩FIT液(100ミリモル濃度
、pH8>、ゼラチン(1μg/ll1l)、塩化カリ
ウム(500ミリモル濃度)、塩化マグネシウム(10
0ミリモル濃度)、dNTP (各dNTPの1.5ミ
リモル濃度を含有する6μl)、サーマス・アクアティ
カス由来のDNAポリメラーゼ(7,4単位、4単位/
m1)および前述のブライマー類(各10マイクロモル
濃度)を含めた。
例は、本発明の抽出方法の実施をlIiguchi(前
述)の溶解組成物を用いる従来技術と比較で例示する。
られた数種の各種全血試料を試験した。各試料(8mf
fi)はしeucoprep (商標)チューブに集め
、室温にて20分間18,000xgで遠心し、そして
得られた血漿と細胞層(約6m1)を慎重に取り出して
15社のコニカル・チューブに移した。ハンクス・バラ
ンスド塩溶液の等量を加え、数回転回して溶液を混合し
た。次に、室温で10分間300 X gにて遠心し、
取り出し廃棄した。ベレットをハンクス・バランスド塩
溶液(3mj7)に再懸濁し、回転させ完全な細胞懸濁
液を得た。次に細胞を数え次いで溶液を2つの容量に分
割した(各駒1.5a+4)。これらの2つの容量を1
0分間14,000r、p、a+、にて遠心し、各上澄
を取採廃棄した。得られた細胞のベレットを20℃で凍
結し、後者のDNA抽出についてすぐさま評価した。一
つの細胞ベレットをこの発明の方法を用いて抽出し、も
う一つを対照方法(ブライマー類に溶解組成物を用いる
)登用いて抽出した。
を欠く溶解組成物(50,ul)に加え、回転させてベ
レットを解体した。次に、得られた溶液を10分間io
o℃で加熱し、14,0OOr、p、m、で約2秒間遠
心した。こうして得られたDNAを定量し、反応チュー
ブ当たりDNA約1μgを以下に記載するようなポリメ
ラーゼ連鎖反応を用いて増幅した。
0μe)に加え、次いで回転させベレットを解体した。
ョンし、次いで10分間95℃にてインキュベーション
した。約2秒間1.4000r、p、m、にて遠心した
後、DNAを定量した。反応チューブ当たりDNA約1
μgを下記のようなポリメラーゼ連鎖反応を用いて増幅
した。
で1時間を越えることが観察された。本発明の操作は、
1度の加熱工程が必要であるにすぎず、そして10分間
の加熱を含め単に約12分必要であるにすぎない点でよ
り簡略化された。これらの利点は、抽出および増幅が限
定された人員によって限定された期間で多くの患者試料
が試験されるであろう臨床研究所および医院で実施され
る場合に特に重要である。従ってこの発明の抽出方法は
膨大な量の試験にとってより現実的である。
反応を用いる増幅を具体的に説明する。
たDNA試料(各1μg)を、次の方法のポリメラーゼ
連鎖反応を用いて増幅した。
200μm)と混合しそして32周期で増幅した。各周
期は、1分間かけて97℃まで加熱し、30秒間97℃
に保持し、1.5分かけて55℃まで冷却し、30秒間
55℃に保持し、45秒かけて70℃まで加熱し、次い
で1分間70°Cに保持した。次に、アリコート(6μ
l)を抜き出し、予めエチジウムブロマイド(水1mN
当なり10mg、4μりで染色した4%アガロースゲル
にかけた。移動M街液にはエチジウムブロマイド溶液(
24μ2)を含めた。このゲルを1時間120ボルトで
電気泳動し、次いで写真をとりそして吸収帯を可視化し
た。
方法である従来技術(前述)よりも遥かに迅速がつ簡単
であった。ある場合には、本発明のエチジウムブロマイ
ドの吸収帯は対照方法で得られる吸収帯より遥かに強烈
であったが、この比較はすべての複製について見られな
かった。
胞またはビリオンから核酸を抽出するのに迅速かつ有効
である。この方法は15程の短時間で実施でき、そうす
ることで従来の危険な操作を避けることができる。有機
溶媒が不要であり、それが自動化しやすくするように操
作工程が少なく、例えばある種の輸送容器にかけやすい
。オペレーターはこの発明の方法を容易に使用すること
ができ、迅速な診断結果を得ることができる。
質分解酵素の使用が回避される。意外にもこの操作は2
〜3分間以内で実施され、HiHuchi(前述)の1
〜2時間と全く異なる。タンパク質分解酵素の存在を伴
うことなく、時間のかかる不活化工程が必要であり、あ
るいは時ならぬ酵素を失活する試薬を避ける必要がない
。
用される試薬を含む特殊な抽出組成物の使用によって達
成される。本発明の組成物は患者の被検体と容易に混合
され、2〜3分間煮沸され、次いで放出された核酸が適
当な方法で容易に単離される。前記平成2年4月16日
出願の特願平2−97789号明IiI書に記載された
希釈組成物をこの発明によっても避けれる。前述したよ
うに、抽出後未反応混合物は増幅が容易である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、A、タンパク質分解酵素の不存在下で、1種以上の
核酸を含有する細胞またはビリオン試料を、 (1)pH4〜10に下記溶解性組成物を維持する有機
緩衝剤、 (2)DNAポリメラーゼ活性に対する触媒量の補因子
源、 (3)安定化剤、 (4)前記細胞またはビリオンから核酸を放出するのに
十分量で存在する少なくとも1種の適合性非イオン界面
活性剤、 を含んでなる溶解性組成物と混合する工程、B、得られ
る混合物を5〜15分間水の沸点またはその付近で加熱
する工程、ならびに C、その加熱された混合物から核酸を回収する工程、を
含んでなる細胞またはビリオンから核酸の迅速抽出方法
。 2、 I 、A、タンパク質分解酵素の不存在下で、1種
以上の核酸を含有する細胞またはビリオン試料を、 (1)pH4〜10に下記組成物を維持する有機緩衝剤
、 (2)DNAポリメラーゼ活性に対する触媒量の補因子
源、 (3)安定化剤、 (4)前記細胞またはビリオンから核酸を放出するのに
十分量で存在する相溶性非イオン界面活性剤、 を含んでなる溶解性組成物と混合する工程、B、得られ
る混合物を5〜15分間水の沸点またはその付近で加熱
する工程、ならびに C、その加熱された混合物から核酸を抽出する工程を含
んでなる抽出操作、ならびに II、こうして回収された核酸をポリメラーゼ連鎖反応を
用いて増幅する工程、 を含んでなるポリメラーゼ連鎖反応を用いる核酸の増幅
方法。
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