JPH05508305A - 非特異的dna増幅 - Google Patents

非特異的dna増幅

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JPH05508305A JP51558690A JP51558690A JPH05508305A JP H05508305 A JPH05508305 A JP H05508305A JP 51558690 A JP51558690 A JP 51558690A JP 51558690 A JP51558690 A JP 51558690A JP H05508305 A JPH05508305 A JP H05508305A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 非特異的DNA増幅 本発明は、1988年6月17日に提出された通しNo、208.512の「D NA増幅および控除(substraction)技術」に関する米国特許出願 の一部継続である。
発明の分野 本発明は、非特異的DNA増幅の方法に、そしてcDAN選択方法への適用に関 する。
参考文献 0 (+985) Chomzynski、P、ら、 Anal、Biochem、162. 15 6−159 (1987)Hames、 B、D、およびHiggins、 S 、J、編、”Nucleis Ac1d Hybridization: A  Practical Approach、” rRL Press、 0xfo rd (1985)Karin、 M、、ら、Proc Nat Acd Sc i USA 81. p、5494 (+984)Kiyokawa、T、ら、 Proc、Natl、 Acad、Sci、USA 81. 6202−620 6 (1984)Kohne、D、E、、ら、Biochemistry 16 (2と9.5329 (1977)LeBeau、M、M、、ら、 Proc、  Natl Acad Sci USA 84. p、5913 (1987) fHcciard、R,P、ら、Proc、 Natl、 Acad、Sci、  USA 76、 4927−4931 (1979)Sagata、N、ら、 Proc、 Natl、 Acad、Sci、 USA 82. 677−68 1 (1985)Scharf、S、J、、ら、5cience 233. p 、+076 (1986)Schrader、J、W、ら、Proc、 Nat l、 Acad、 Sci、 USA 83. p、 2458 (1986) Sealey、P、G、、ら、Nucleic Ac1ds Res、13.  p、1905 (1985)Sherrington、R,ら、Nature  336. p、164 (1988)Thompson、J、、ら、Anal  Biochem 303. p、334 (1987)Young、 R,A、 およびRJ、 Davis、Proc、 Natl、 Acad、 Sci、  USA 80. 1194−1198 (1983)。
発明の背景 接圧(contiguous)ゲノム領域に相同であるcDANDNAラグメン トしそしてクローン化できることは、医学における重要な適用性を有する。1つ の例として、既知のしかし未だ位置が決定されていない、疾病を引き起こす遺伝 子を含むDNAセクションに全て相同であるcDANsを単離すると、その遺伝 子およびフランキング遺伝子の単離となるであろう:この分析は、疾病を引き起 こす遺伝子の位置の決定方法および分析を容易にするであろう。第二の重要な適 用は、既知のマーカーに連結する新たな遺伝子を同定できることである。
もう1つの例として、2つの関連しているウィルスの間の相同性は、第一ウィル スのゲノムに、第二ウィルスに感染した細胞型から得られるcDNAsを結合し 、次いで第一ウィルスゲツムに相同であるそれらのcDAN配列を単離すること により利用され得る。
医学研究への重要な適用性を有するもう1つのハイブリッド形成方法は、2つの 異なる生物学上の源、例えば、細胞型、または活性化もしくは発生の異なる段階 での細胞型に共通であるかまたは独特であるゲノムまたはcDNAフラグメント の選択を包含する。
それらの、ゲノムDNA材料へのハイブリッド形成に基づきcDNAsを得る標 準方法は、しばしば、特にハイブリッド形成段階から得られる多数の異なる配列 フラグメントをクローニングすることを望む時に、入手てきるゲノムDNAまた はcDNA材料の量に制限される。この制限は、ハイブリッド形成溶出混合物中 の存在率(abunda、nce)か非常に低い多数のフラグメントの損失とな り得る。
発明の概要 それ故、本発明の1つの目的は、挟在ゲノムDNAの領域に相同であるそしてc DNA種の混合物から選択されるcDNA種をクローニングする方法を提供する ことである。この方法は、挟在ゲノムDNAの興味のある領域を得そして末端ブ ライミング配列を含むcDAN種を調製することを包含する。一本頑cDNA種 を、それらの、挟在ゲノムDNAの領域へのハイブリッド形成に基つき単離する 。これらの単離した一部11cDAN種を、DNAポリメラーゼ、4つ全てのデ オキシリボヌクレオチドトリホスファート、およびcDAN末端ブライミング配 列に相同なプライマーと混合する。この混合物を次いで一重鎖cDNA種の、配 列に無関係な増幅を引き起こす条件下に反応させる。この反応から生じる増幅し たcDNA種をベクターにクローニングする。
本発明の方法は、第二cDAN分子単離工程をも包含し得る。−重鎖cDAN分 子を、それらの、選択したゲノムフラグメントの第一セットに対する相同性に基 づいて単離し次いで増幅する。増幅したcDNA種を変性させそして一重鎖CD AN種の新たなセットを、それらの、選択したゲノムフラグメントの第二セット に対するハイブリッド形成に基づいて単離する。例えば、cDAN種を、濃縮の ために選択したゲノムフラグメントの第一セットに対して再ハイブリッド形成す るか、または、ゲノムフラグメントの異なるセットに対してハイブリッド形成し てcDAN種のサブセットを選択することができる。
末端ブライミング配列を含むcDNA種を調製する際に、上記方法はさらに、配 列に無関係な増幅によるcDAN種の増幅を包含し得る。
上記方法における接圧DANの領域は、興味のある既知の遺伝子または領域を含 み得る。興味のある既知の遺伝子または領域を含むDANフラグメントは次のよ うにして得られ得る。興味のある領域を含むDNA部分をサイズ分別し、既知の コードを含むフラクションを同定し、そして同定したフラクションからのDNA を単離する。興味のあるDNAフラグメントを同定する1つの方法は、興味のあ る領域中の配列に相同であるプライマーの存在下でのプライマー開始増幅による 。この単離したDANを次いで#IF!iエンドヌクレアーゼで消化して興味の ある領域を多数のより小さいフラグメントに切断することができる。
上記方法の1つの実施態様において、接圧ゲノムDANセクションを保持体に結 合する。
接圧ゲノムDANセクションが、DNAの大きいセグメント、例えば、酵母人工 染色体をクローニングするために、当業者に知られている多数のクローニングベ クター中に含まれ得ることか認識されるであろう。
上記方法の1つの実施態様は、ウシ白血病ウィルスゲノムからの接圧ゲノムDA Nセクションおよび細胞系10C9から得られるウィルスに感染した細胞系から 得られるmRNAから作製されたcDANライブラリーを利用する。
上記方法のもう1つの適用は、興味のある既知の遺伝子または領域と同一の染色 体領域中に位置している遺伝子に対応するcDANsを同定する手段を含む。
既知の遺伝子または領域を含むゲノムDAN領域を含むフラグメントは、既知の 遺伝子を含むゲノムDANフラグメントの予備サイズ分別により得られ得る。興 味のあるDANフラグメントを同定する1つの方法は、既知の遺伝子に相同なプ ライマー、DNAポリメラーゼ、および4つ全てのデオキシリボヌクレオチドを 、ゲルマトリックスに添加しそして当該ゲルマトリックスをプライマーによって 定められる既知の遺伝子の領域の増幅を促進する条件下に処理することによる。
配列に無関係な増幅のためのプライマーとして有用であるリンカ−を次いてその 末端に連結する。分子の末端上の余分のリンカ−は、適当な制限酵素で消化する ことによって除去され得る。DNAフラグメントをDANポリメラーゼ、4つ全 てのデオキシリボヌクレオチド、およびDNAフラグメントの末端上に存在する リンカ−に相同なプライマーと混合し、そしてDANフラグメントの配列に無関 係な増幅を引き起こす条件下に反応させる。
上記方法は、次のものを含む、成長因子遺伝子および成長因子受容体遺伝子のよ うな既知の遺伝子を含むゲノムDAN領域のために使用され得る。インターロイ キン(例えば、IL−5およびIL−3)、GM−CSF、およびエリトロポエ チン。これらの遺伝子の各々を用いて、適当なcDANライブラリー、例えば、 IL−5を用いた時はT−細胞cDANライブラリー、または、エリトロポエチ ンを用いた時は腎cDANライブラリーを選択する。
本発明のこれらのおよび別の目的ならびに特徴は、本発明の以下の詳細な説明が 、添付する図面と関連して読まれる時により十分に理解されるであろう。
図面の簡単な説明 図1は、本発明の二重(double)増幅方法のフローチャートである:図2 A〜2Cは、平滑末端二重フラグメント(実線)の向かい合っている末端に付着 後の、本発明を実施する際に使用する3つの典型的なリンカ−の配列を示してい る。
図3は、本発明を実施する際に、増幅cDNAフラグメントをビオチン化(bi 。
tinylating)する1つの方法を説明している;図4は、1つのフラグ メント源に独特であるDNAフラグメントを単離する本発明の方法のフローチャ ートである。
図5は、与えられたウィルス剤に感染した個体に独特である、RNA誘導配列を 単離するために適用された、図4に示される単離方法を説明している:図6は、 感染した動物からの胆汁中のET−NANBウィルス剤の存在を確認するために 、および、感染した個体中のウィルス剤の存在をアッセイするために使用される 時の、図1の増幅方法を説明している;図7は、染色体5のサブ領域中の潜在的 成長因子/受容体遺伝子の区域帰属を示している。次の名称が使用されている: CSF−GM、顆粒細胞−マクロファージコロニー刺激因子:CD 14. 単 球の表面マーカーである抗原をコード化する;I L−3,多コロニー刺激因子 ; IL4. B細胞成長因子: IL5. T細胞置換因子; PDC;FR,血小板誘導成長因子受容体。
ADRBR,β−2アドレナリン受容体:FGFA、 繊維芽細胞成長因子: C5FIR,C5FI受容体(プロトオンコジーンC−エエりC3F 1. マ クロファージコロニー刺激因子;図8は、ヒトIL−5遺伝子を含むヒト染色体 5の領域から得られる小さい増幅ゲノムフラグメントの調製における工程を示し ている;図9Aおよび9Bは、輪郭圧迫(contour−clamped)均 一電場(CHEF)ゲル上に分別されたNotlで消化したHHW105ハムス ター/ヒト雑種細胞系からの単離ゲノムDNA (9B) 、および!L−5特 異的プライマーで増幅した試料生成物(9B)を示している: 図」Oは、アガロースゲル上で分別されたIL−5−特異的プライマーによって 増幅したフラグメントのサザンプロットを示している;図11は、rL−5コー ド領域を取り囲んでいる染色体5領域から得られるゲノムフラグメントの非特異 的増幅生成物のアガロースゲル分別である;図12は、図11からのゲノムDN Aフラグメントでハイブリッド形成したT細胞cDNA’ sのアガロースゲル 分別である;図13は、アクチン、IL−3およびIL−5コード領域に特異的 なプローブを含む種々のプローブへの、ヒト染色体5のIL−5領域に対する相 同性に基づいて単離されたT細胞cDNA’ sのハイブリッド形成を示してい る;図14は、l−3、GM−C3Fおよびアクチンコード領域に特異的なプロ ーブを含む種々のプローブへの、および完全なヒトゲノムDNAのためのプロー ブへの、ヒト染色体5のIL−3領域に対する相同性に基づいて単離されたT細 胞cDNAsのハイブリッド形成を示している、図■5は、VanLeeuwe nら(1989)から翻案された、IL−5およびIL−3を含むヒト染色体5 領域の長距離制限地図を示している:そして図16は、本発明の方法をどのよう に適用して特異的疾病関連遺伝子座およびそれらの遺伝子生成物を同定し得るか を示している。
本発明の詳細な説明 図1は、本発明による二重DANフラグメントの増幅方法を説明している。二重 フラグメントは、フラグメント混合物、および典型的にはメツセンジャーRNA  (mRAN)転写種から作製されるcDANフラグメントの混合物中に一般に 存在しているが、ゲノムDANフラグメントまたは線形化ベクターまたはベクタ ーフラグメントも適している。
mRAN種を、細胞または体液試料、例えば、血清または胆汁から単離する方法 は周知である。1つの方法は、バナジル−RNA複合体の形成、クロロホルム/ フェノールを用いたタンパク質の抽出、および冷エタノールを用いた沈澱を包含 する。第二の方法において、RNAは、グアニジニウムイソチオシアナート混合 物から、フェノールで抽出された後、クロロホルム イソアミルアルコール抽出 、および、冷エタノールを用いた水性相からのRANの沈澱か続く。読者は、特 表千5−508305 (4) Maniatis、第188〜198頁、および本明細書に引用した参考文献を 詳細に参照のこと。
一般に、真核mRANsは、保持体に結合したオリゴ−dTまたはポリUを用い て、アフィニティークロマトグラフィーにより単離される3′ポリA末端配列に よって特徴づけられる。さらに、または代わりに、全部の単離されたRNAは、 さらに、密度勾配遠心分離、アガロースゲル電気泳動によって分別されてRAN 種の所望のサイズフラクションを得ることができる。
単離したmRAN転写物(transcripts)からの二重cDANsの作 製は、第−鎖(first−strand)合成の慣用のオリゴdTまたはラン ダムブライミングによる。
前者の方法は、ポリARANsからのみ得られた二重cDANsが所望される場 合に育利である。この方法において、RNA転写を、オリゴdTで開始し、4つ 全てのデオキシヌクレオチドの存在下の逆転写酵素による第一@cDAN合成を 促進する。第−鎖合成生成物から形成される3′ヘアピン(hairpin)を 使用して、周知の方法(Manjatis、第213〜216頁)による、大腸 菌(E、coli) DNAポリメラーゼ■による第二鎖(second 5t rand)の合成を開始する。
cDA、N二重形成のランダムブライミング方法は、(al二重形成かポリA種 に限定されない、またはfbl全長の二重cDANsが必要とされない場合に好 ましい。
第−鎖cDAN合成方法は、市販の任意のシーケンスブライマーを利用する。
第二鎖合成に続いて、cDANDNAラグメントしくは、例えば、以下の材料セ クションにおいて記載されているような大腸菌DNAポリメラーゼI (フレノ ウフラグメント)の大きいフラグメントで付着末端を満たすことにより平滑末端 化される。
完全な染色体DANsは、染色体長さのDNA5が必要とされる場合、アガロー ス−固定化細胞調製物から単離され得る。選択された細胞源からのゲノムDNA は、襟準方法によっても単離されることができ、それは、一般に、エタノール沈 澱とともに連続フェノールおよびフェノール/クロロホルム抽出を包含する。
フラグメント混合物または精製した調製物中のいずれかのゲノムDANフラグメ ントは、本発明の方法による、増幅に同様に適している。機械せん断か使用され 得るが、二重DANは、好ましくは、lまたはそれ以上の選択された制限エンド ヌクレアーゼを用いた部分的または完全な消化により断片化される。断片化した ゲノム片は、サイズ分別されるか、または、反復DNAを除去するためにさらに 処理され得る。二本鎖DNAフラグメントの別の源は、染色体外材料、例えば、 ミトコンドリアDAN、二本IDANウィルス、またはそれらの生活環の一部と して二本鎖中間体を有するウィルス、例えば、レトロウィルスを包含することか できる。
cDANフラグメントを作製するために使用するゲノムDNAフラグメントまた はRNA転写物の細胞源は、培養した細胞系、あるいは、組織(またはまるごと の臓器または完全な生体)から得られる単離された細胞または細胞型を包含する 。細胞源は、2つの関連した細胞源の1つに独特である特定のRNA転写物また はゲノム材料を同定または単離することか所望される、種々の控除技術において 重要である。DNAおよび/またはmRNA転写物の体液源は、第一に、その液 か興味のあるウィルス源または別の微生物を含むことが知られているか疑われて いる場合に重要である。例えば例4は、腸伝染性非A/非B (ET−NANB )肝炎ウィルスでのカクィザルの感染前および後に取り出された胆汁がら単離さ れたRNAから作製されるcDNAフラグメント混合物を開示している。
線形化または断片化プラスミドDNA、または断片化ファージDNAは、増幅す ることか望まれ得るDNAフラグメントのもう2つの源である。ベクターDNA は、慣用の技術により精製したプラスミドまたはファージDNAから得られ、そ して、選択した制限エンドヌクレアーゼで消化することによって線形化および/ または断片化される。例2は、phiX174ファージおよび線形化piAN本 発明の重要な特徴に従って、増幅すべき二重DNAフラグメントを、それらの反 対末端で、リンカ−に連結して鎖重複のためのブライミング配列、即ち、末端ブ ラマーを提供する。リンカ−は好ましくは、一般に長さ約20〜30塩基対の、 定められた塩基対配列を有する、短い二重DANフラグメントである。リンカ− の1つの末端は、反対のフラグメント末端への酵素連結反応のために設計される 。フラグメントか、平滑末端化cDNAsまたはゲノムフラグメントである場合 、例2に記載したように、このリンカ−末端は、T4DANリガーセの存在下の フラグメント末端への連結反応のために、同様に平滑である。DNAフラグメン ト混合物が、ゲノムDNAのエンドヌクレアーゼ消化により作られ、そして、付 着末端を育するフラグメントを作製する場合、これらの末端を、満たして平滑末 端を生成するかあるいはフラグメント一連結反応の終わりに相補的付着末端を有 するリンカ−を調製することができる。
リンカ−を必要とする連結反応は、同様に、リンカー−リンカ一連結反応をも引 き起こすので、リンカ−は好ましくは、二量体が、制限エンドヌクレアーゼ消化 により選択的に開裂され得るように設計される。これは、選択された制限一部位 配列の1/2を表現する配列を有するリンカ−の平滑末端を構成することによっ てなされ得る。平滑末端二量体化により作られる制限部位は、好ましくは、まれ なカッタ一部位であり、その結果、関連したエンドヌクレアーゼでのフラグメン トの消化は、DNAフラグメントにリンカ−を添加した後、かなりの数のフラグ メントを内部で開裂せず、それ故1つの末端のみにリンカ−を有するフラグメン トを生じない。
図2は、反対のフラグメント末端に付着した模範的なリンカ−A、B、またはC を有するDNAフラグメント(実線)を示している。理解されるように、3つの リンカ−の各々は、その平滑末端に1/2のNru1部位を有しており、それに よって、平滑末端連結反応によって生じるリンカ−に二量体は、NuII消化に よって開裂され得る。DNAフラグメントへのリンカ一連結反応は、指向性であ り、そしてリンカ−自己連結反応は、リンカ−の1つの付着末端のために、二量 体形成に限定されることに注意するべきである。リンカ−は、上述したように、 そして、図1の上部で説明したように、平滑末端化フラグメントに結合される。
対応するフラグメント付着末端への連結反応のための1つの付着末端を存する類 似のリンカ−が同様に使用され得ることが認識されるであろう。しかしなから、 これらのリンカ−は、リンカ−二量体の除去のための再開裂ができないという欠 点を育している。
図2に同様に見られるように、リンカ−は好ましくは1つまたはそれ以上の、フ ラグメントか増幅後に開裂され得る内部制限部位を含む。内部リンカ−制限部位 は、2つの目的にかない得る。第一に、増幅フラグメントか、以下のセクション D−1に記載されたDNA控除方法において使用される場合、制限部位を使用し て、2つのフラグメント混合物の1つにおいてリンカ−の大部分を開裂し、同一 のリンカ−が、両方のフラグメント混合物の増幅において使用される場合、2つ の異なる混合物からの鎖中のリンカ−領域の間のハイブリッド形成を妨げる。第 二に、リンカ−切断部位は、増幅したフラグメント(または、セクションD1控 除方法におけるハイブリッド形成したフラグメント)に、クローニングベクター 中にクローニングするための所望の付着末端部位を備え付けることを可能にする 。第三に、セクションD−1において理解されるように、リンカ−制限部位は、 フラグメントのビオチン化の目的で、一本鎖末端を造るために使用され得る。特 に、内部EcoR1部位は、市販のビオチン化dUTPおよびdATPヌクレオ チドで満たされ得るAATTオーバーハングを生じる。
選択された配列を有する合成二重オリゴヌクレオチドリンか−、例えば、図2中 の3つの模範的リンカ−について示されたものは、市販の自動化オリゴヌクレオ チーオ合成機を用いて製造され得る。代わりに、あつらえの設計した合成オリゴ ヌクレオチドは、例えば、5ynthetic Genetics(San D iego、カリ’7tルニア州)から購入され得る。
Cフラグメント増幅 上述した方法段階は、図1の上部に示されている。これらの工程は、二重フラグ メントを得、平滑末端化しそしてリンカ−を反対のフラグメント末端に付着して 、図2において説明されているようなリンカ−を有するフラグメントを作製し、 そして選択されたエンドヌクレアーゼで処理して、リンカ−多量体(multi mers)をそれらの平滑末端接合部で切断することを包含する。代わりに、リ ンカ−二量体は、DNAを、ゲル濾過またはアガロースゲル電気泳動により分別 し7、そして、リンカ−二量体より大きい全てのDNA5を溶出することにより 除去され得る。
上からのリンカー−フラグメントは、次の工程に従って反復フラグメント複製に より増幅される。第一に、フラグメントを、大モル過剰の一重鎖オリゴヌクレオ チドブライマー、一般に10’〜10’モル過剰と混合する。プライマー配列は 、フラグメント末端リンカ−に相同である:すなわち、プライマー配列および長 さは、適度に厳しい再アニーリング条件下に2本の鎖の相補的−リンカ−領域へ のハイブリッド形成を促進するようなものである。もう1つの必要条件は、プラ イマーが、変性フラグメント鎖のリンカ−領域へハイブリッド形成される時に、 ポリメラーゼが触媒する鎖複製を開始できる;すなわち、プライマーの内部末端 が遊離3’ −OHを提供することである。図2に示したリンカ−の場合、好ま しいプライマー配列はニ リンカ−Aについてd(5°−GGAATTCC;CGGCCGCTCG−3° )、リンカ−Bについてd (5’−GGTTGCGGCCGCTCG−3“) :そいてリンカ−Cについてd(5° −GACGCGTGAATTCTCG− 3”)である。
所望の配列を有する一重鎖オリゴヌクレオチドプライマーは、上述したように、 慣用の方法により製造されるか、または営利的な製造所から入手され得る。
変性フラグメントおよびプライマーを、一般に約37〜60℃に冷却して、フラ グメントリンカ−末端を用いたブライマーハイブリッド形成を可能にする。冷却 期間は、かなり短く、一般に約5分未満に保たれて、長期間の再アニーリング時 に予期されるストランド−ストランドハイブリッド形成を最小限にする。この点 て、または、プライマー−添加段階で、4つのデオキシヌクレオチドおよび、第 二鎖開始複製を触媒することができるDNAポリメラーゼを添加し、そして、反 応混合物を、酵素鎖複製に適当な温度にする。
以下の例2に記載した方法において、デオキシヌクレオチドおよびDNAポリメ ラーゼは、フラグメント変性の前に添加された。熱変性後、この混合物を50° Cて2分間アニーリングし、次いて開始される、第二鎖複製のために5〜12分 間で72℃にした。使用したDNAポリメラーゼは、Thermus aqua ticus DNAポリメラーゼ(Tag DNAポリメラーゼ)であり、それ は、短い期間95°Cまでで、比較的熱安定である(Kaledinら; Pe rkin Elmer Cetus)。
上記から、そして図1から、単一の添加プライマーは、各々のDNA鎖中の3′ 末端リンカ−領域でハイブリッド形成し、従って、フラグメント数の2倍化か起 こることか認識されるであろう。加熱によるフラグメント変性、フラツフ、1へ 鎖−プライマー複合体を形成するための冷却、そしてDNAポリメラーゼの存在 下での複合体の第二iJ!複製を包含する上記複製方法は、フラグメントの所望 の濃度か達成されるまで繰り返される。熱安定のTaqポリメラーゼを用いる上 記例において、3つの複製工程は、フラグメント混合物を変性温度(フラグメン トのTrnより高い)に加熱し、簡単に冷却してフラグメント/プライマー複合 体を形成させ、そして第二鎖合成のために十分な期間インキュベージジンするこ とによって簡単に行われる。
例2は、フラグメント増幅方法を、線形化DNAプラスミド(piAN13)に およびファージphiX174フラグメントのHaelll消化によって作られ るフラグメント混合物に適用することを説明している。
D、効用 増幅方法は、限られた量のゲノムまたはcDNAフラグメント材料か利用できる DNA二重フラグメント増幅におよび/またはDNA配列か未知である二重DN A材料を増幅する簡単な方法として有用である。例えば、例4において報告され たプローブ結合研究において、当該方法を使用して大きさくmagnitude )の幾つもの種類(orders)によって、腸伝達性非−A/非−B肝炎(E T−NANB)ウィルス剤に感染した胆汁から得られるc−DNAフラグメント の数を増加した。
増幅は、胆汁中に存在する比較的少量のウィルス剤を、増幅cDNAフラクショ ンとして容易に同定することを可能にした。
当該方法は、クローニングに利用できるフラグメント(frangme口t o r fragmentS)の量を増幅してクローニング効率を高めるのに有用で ある。クローニングする方法の1つの利点は、選択したクローニングベクターに 適当な末端クローニング部位を育する増幅フラグメントを提供できることである 。
さらに処理、例えばさらに濃縮するのに利用できるフラグメント材料の量を増加 するために、精製し、濃縮し、またはサブ分別したDNAフラグメントに当該方 法を適用できる。例えば、以下に記載したフラグメント−単離方法において、単 離した非反復配列フラグメントをさらに、付加的な増幅および選択によって濃縮 することかできる。もう1つの例として、ゲル電気泳動により得られるDNAサ ブフラクションを選択的に増幅できる。ここで、フラグメント混合物に、分別前 に、末端リンカ−を備え付け、そして選択したフラグメントノくントをさらに、 ゲル中のもとの位置で、あるいは選択的溶出の後に、プライマー、ポリメラーゼ 、およびヌクレオチドの添加によって、繰返しの加熱および冷却複製工程を用い て、単離する。以下の特定の適用が例証している。
図4は、本発明による、2つのフラグメント混合物の1つから非反復(uniq ue)配列を単離する方法のフローチャートである。2つのフラグメント混合物 は、本明細書中では、陽性(positive)−および陰性(negat 1 ve)−原理合物と呼ばれ、そしてそれぞれ核酸種の陽性および陰性源から得ら れる。陽性源は、細胞、細胞群、組織、器官、サブ細胞フラクション、またはR NA転写物または、ベクターフラグメントを含むゲノムフラグメントの、多数の 異なる配列種を含む別の定められたソースであることかできる。陰性源は、陽性 源と類似しているか、1つまたはそれ以上の陽性原種を欠いている。
例として、陽性および陰性源は、微生物剤に感染した(陽性源)または感染して いない(陰性源)細胞または組織試料であり得る。ここで、ゲノム材料またはR NA転写転写形のいずれかの、感染剤と関連する核酸種は、感染した(陽性)源 に独特である。同様に、陽性および陰性源は、体液、例えば、それぞれ、感染し たまたは感染していない実験材料からの、血清または胆汁であり得る。本方法か 、遺伝病の研究に適用される場合、陽性源は、一般に、その細胞と関連している 通常のタンパク質の全範囲を生産できる通常の細胞系または組織であり、そして 陰性源は、変えられたまたは失われたmRNA種の疑いをかけられている遺伝的 に変えられた細胞である。すなわち、陽性源は、遺伝的に変えられた、陰性源中 に存在しない通常のmRNA種を産する。
もう1つの例として、細胞中の悪性形質転換か、悪性状態と関連する新たなRN A転写物の表現によって証明されるような、オンコジーンの活性化によって起こ り得ることが知られている。このようなRNA種を単離しそして同定するために 本発明の方法を適用する際に、悪性細胞または組織は、独特な(腫瘍関連)RN A種の陽性源として、そして通常の、非形質転換細胞または組織は、陰性源とし て役に立つ。転写物またはDNA二重フラグメントの陰性および陽性の別の例が 考えられる。
図4中に示される陽性および陰性源は、mRNA種の混合物を産し、そしてこれ らは、上記セクション八において論ぜられているような対応する二重DNAフラ グメントに変換される。2つの混合物中の二重フラグメントは、平滑末端化され そして、セクションBに記載されているように、別々に、反対のフラグメント末 端でリンカ−に連結される。陽性−源フラグメントに付着されるリンカ−は、好 ましくは、陰性−源フラグメントに付着されたものと異なる。例えば、例2にお いて概説された方法において、陽性源フラグメントは、図2においてリンカ−八 に連結され、そして陰性源材料は、リンカ−Cと連結される。異なる配列を有す るリンカ−を2つのフラグメント混合物に付着することは、2つの混合物をハイ ブリッド形成する時に、リンカ−ハイブリッド形成の問題を避ける。代わりに、 もしリンカ−か、実質的に全てのリンカ−を、制限エンドヌクレアーゼ消化によ りハイブリット形成の前に陰性−源フラグメント混合物から除去できる制限部位 を含むならば、同一のリンカ−を、両方のフラグメントに付着することかできる 。
次いで各フラグメント混合物を、上記セクションICに記載したように、繰返し 複製によって増幅する。好ましい実施態様において、増幅した、陰性−源フラグ メント鎖を、ビオチン化するかまたは、さもなければ、当該鎖に、アフィニティ ークロマトグラフィーにより、リガンドを含む鎖または二重種を選択的に結合し そして除去するために使用され得るリガンドを備え付ける。二重フラグメントを ビオチン化する種々の方法が利用できる。例えば、ビオチン標識化デオキシヌク レオチド、例えばBio−11−UPTおよびBlo−7−dATPを、複製の 最終ラウンドの間に増幅反応混合物中に含ませることができる。二重フラグメン トを、製造業者、 C1ontech (Palo Alto、カリフォルニア 州)により供給されるプロトコールにおいて概説されているような、標準方法に よりすばやく光ピオチン化する。1つの好ましい方法において、増幅フラグメン トを、5’ −AATT着末端を、共に市販されているBfo−II−UPTお よび/またはBlo−7−dATPの存在下にクレノウフラグメンノで満たす。
2つのフラグメント混合物を今や合わせてそして熱変性して一本鎖形にする。
好ましくは、陰性−源フラグメントは、実質的にモル過剰で、一般に約10倍過 剰で存在し、陽性−原理合物中の独特でない(non−unique)フラグメ ントが、陰性−源フラグメントからの相補鎖でハイブリッド形成する高い蓋然性 を育することを保証する。
陽性−および陰性−源フラグメントを、2つの異なる混合物中のリンカ−の間の ハイブリッド形成が起こらない条件下にハイブリッド形成する。このことは、上 述したように、2つの混合物中の異なる配列のリンカ−を用いることによって、 ハイブリッド形成の前に陰性−源フラグメンノ混合物からのリンカ−を開裂する ことによって、または、リンカ−ハイブリッド形成を起こらないようにする条件 下にフラグメント鎖をハイブリッド形成することによって、なし遂げられ得る。
代わりに、ハイブリッド形成混合物は、陽性−源リンカー末端領域でノーイブリ ッド形成するのに有効なブリマーオリゴヌクレオチドの大モル過剰を含むことか でき、従って、インター−鎖リンカーハイブリッド形成を避ける。
ハイブリッド形成反応は、Hamesに詳述されているような、古典的ノ\イブ リッド形成技術に従って、あるいはより好ましくは、Kohneによって記載さ れているような、フェノールエマルション再会合技術(PERT)、または、’ rhompsonによって記載されているような、グアニジニウムチオシアナー ト方法のような、迅速なハイブリッド形成技術により、行われ得る。
PERTハイブリッド形成方法において、フラグメントを、好ましくは約5〜5 0μg/mlの間の最終DNA濃度で、フェノール反応混合物中でハイブリ・ン ド形成し、そして反応を、60〜70°Cで、5〜6時間行う。代わりに、反応 を、室温でホルムアミドの存在下に行うことができる。アニーリングの速度は、 280nmでの濃色シフトにより、または、反応混合物のアリコートを緩衝液て 稀釈し、そして、材料を、ヒドロキシアパタイト(HAP)カラム(Kohne )の中を通過させることにより、追跡し得る。
グアニジンチオシアナート方法において、フラグメントを、好ましくは約5〜5 0 μm/mIの間の最終DNA濃度で、8mMDTT、および20mMクエン 酸Na、pH5,8を含む4Mグアニジンチオシアナート溶液中でハイブリ5. ト形成する。混合物を5分間で60’Cに加熱し、完全な変性を保証し、次いて 、完全なハイブリッド形成か起こるまで26°Cで72時間までの期間インキユ ヘーノヲンする(Thompson)。DNA/DANハイブリッドの形成は上 述したように確認され得る。
(bl 非反復−配列フラグメントの単離ハイブリッド形成に続いて、反応成分 を、独特でないフラグメントを優先的に結合するのに有効な固体支持体と接触さ せる。陰性−源鎖をビオチン化する、好ましい実施態様において、反応成分は、 )1イブリツド形成される全てのビオチン化繊およびビオチン化していない(陽 性−源)鎖を結合するのに有効なアビジンまたはストレプトアビジン(s tr eptavidin)カラム上で分離される。ビオチン化繊は、大モル過剰で存 在するので、実質的に全ての、陽性−源からの共通−配列鎖は、相補的な、ビオ チン化繊に結合され、従って、アフィニティークロマトグラフィーにより除去さ れるであろう。
ストレプトアビジンカラム上でハイブリッド形成混合物を分離する方法は、例3 に詳述されている。手短に言えば、ハイブリッド形成混合物を、ストレプトアビ ジン−アガロースを詰めたカラムの中を通しそして、溶出緩衝液で広く洗浄する 。数回の洗浄からの溶出液はプールされそして核酸を、エタノール沈澱により濃 縮し、陽性−源材料に独特である配列について濃縮されたフラグメント混合物を 産する。
本発明の重要な特徴に従って、単離したフラグメントは、陽性−源フラグメント に最初に付着した末端リンカ−を含み、従って、さらに、セクションCに記載し た増幅方法により、増幅され得るであろう。陽性−源リンカーが、陰性−源フラ グメント上のものと異なる場合、付加的な増幅(「陽性−源」プライマーを用い る)が、選択的に陽性−源フラグメントを増幅し、さらに、陽性源に独特である 配列の濃縮を与えるであろう。図4に示されているように、単離した増幅材料は 、陰性源フラグメント(それは必要かあれば付加的に増幅され得る)、およびア フィニティークロマトグラフィーにより再度単離された非反復フラグメントて再 ハイブリッド形成され得、濃縮を高める。
最終的な単離フラグメントを、DNAポリメラーゼで処理して二重種における完 全な鎖複製を確実にし、次いで、選択したリンカー一部位エンドヌクレアーゼで 処理して、クローニングなどに適当なフラグメント末端を提供することかできる 。代わりに、または、付加的に、単離したフラグメントを、DNAプローブとし て使用するために、既知の方法に従って放射能標識化することができる。
(2)ウィルス剤の単離およびクローニング図5は、感染した源、例えば、選択 した組織または体液(例えば、胆汁)中のRNA転写物として存在するウィルス 剤の単離およびクローニングのための、控除方法の1つの適用を説明している。
ここで、感染した(陽性の)および感染していない(陰性の)源から単離したR NA混合物を使用して、平滑末端化したCDAN二重フラグメント混合物を作り 、選択したリンカ−に連結し、そして上述したように増幅する。陰性−源フラグ メントのビオチン化の後、2つのフラグメント混合物を合わせ、変性し、再アニ ーリングし、そして、アフィニティークロマトグラフィーにより分離する(セク ションD−1)。それらの末端−リンカ−領域中の選択した制限部位を含む、単 離フラグメントを、この部位で切断しそして適当な発現ベクター、例えばλgt llベクター中でクローニングする。結果として得られるλgtllファージは 、陽性源材料に独特な配列について濃縮されたフラグメントライブラリーを構成 する。
ウィルス抗原を生じる所望の隔離集団(isolates)について選択するた めに、宿主細胞を、ライブラリーファージで感染し、そして感染した固体からの 抗血清と反応して、ウィルス関連抗体を、ウィルス抗原を生じる宿主細胞に結合 する。次いで、細胞を洗浄して結合していない抗体を除去しそしてリボ−ター− 標識化抗−ヒトIgG抗体と接触させて、ウィルス−特異的抗体を結合した細胞 を標識化する。これらの細胞は、リポータ−の存在によって同定される。ウィル ス挿入断片を含むベクターは、連続抗原生産のために、または、ソースウィルス 配列プローブとして、使用することができる。
代わりに、フラグメントライブラリー中のクローン化した単離フラグメントは、 DNAプローブを用いて同定しそして選択され得る。説明として、上述したよう に作製したフラグメントライブラリーをレプリカ平板化するかまたは、感染した および感染していない源からの標識化cDNAプローブでハイブリッド形成し得 る。プローブハイブリッド形成は、慣用のサザンブロツティングにより行われ得 る。ウィルス剤挿入断片を含むそれらのライブラリーベクターは、陽性〜源CD NAプローブ中に存在するウィルス−剤cDNAプローブでハイブリット形成す るか、しかし、陰性−源ブローブでハイブリッド形成しないであろう。
3、細胞核酸生成物の同定および単離 記載したばかりのDNA控除およびプローブ選択方法に類似した方法か、オンコ ジーンを発現する細胞、または、遺伝病に関連した転写物中に欠陥のある細胞に 独特な核酸フラグメントを同定しそして単離するために適用さね得る。
図6は、セクションCにおいて記載した増幅技術をどのように使用して、上述し たように同定した非反復配列フラグメントクローンが、事実上、隅性源に独特で あることを確認するかを説明している。ここで、陽性および陰性源から調製され る2つのcDANDNAラグメントクションCにおけるように、増幅し、そして 、ゲル電気泳動により分別する。次いで、サイズ分別したゲルフラグメントを、 慣用のササンブロツティングによりフィルターに移しそして、プローブ標識化の 後、興味のある単離したクローン化挿入断片でハイブリット形成する。もし、プ ローブ配列か、陽性源フラグメントに独特であるならば、ハイブリット形成は、 増幅した陽性−源フラグメントのみで見られるであろう:図6に示されているよ うに、増幅フラグメントは、あるサイズ範囲を有しているであろうから、予期さ れるように、結合するプローブ領域はかなり広範囲である。増幅したcDNAフ ラグメントをスクリーニングするこの方法は、例4に詳述されており、そこでは 、この方法を使用して、単離したET−NANBフラグメント挿入断片か感染し た胆汁源からのeDANに独特であることを確認した。
4、連結した遺伝子を表現するcDNAsの同定同様な構造または機能の遺伝子 の染色体分布に関する一般的規則はない。しかしなから、遺伝子重複し次いて分 岐することは、遺伝子ファミリーの複雑さおよび機能特殊化を増すだめの共通の メカニズムである。遺伝子重複は、転位またはレトロボノソヨン(retrop osj Non)によって起こり得るか、多数の遺伝子ファミリーにおける観察 は、重複は、おそらく、一様でない乗換の結果として、遺伝子のタンデミゼーシ ョン(tandemj zat 1on)により起こることを示唆する。タンデ ミゼーションは、遺伝子の密接に連結したクラスターを作り、それは次いで、染 色体切断のような出来事によって分離され得るであろう。しかしながら、補体系 の遺伝子(Leonardsら)または血清リポタンパク質(Aegerter −3haw)中のように、関連した遺伝子か、1つより多い染色体上に位置して いる場合ですら、遺伝子系のサブセットは、密接に連結した遺伝子として生じ得 る。
関連した遺伝子が、はんのわずかな関連していない介在遺伝子を含むクラスター 中において連結される多数の場合かある。例は、ある下垂体および胎盤ホルモン の関連したペプチドのための遺伝子(D’ Eu5taciloら)、免疫応答 およびクラスI主要組織適合性遺伝子のクラスター(Barshら)、いくつか のインターフェロンのための遺伝子のクラスター(Weissら)、Ulおよび U2RNAsのための遺伝子(Ericksonら)、ヒトメタロチオネイン遺 伝子(Westinら)、ヒストン遺伝子(Karinら)、プロリン−リッチ 唾液タンパク質遺伝子(Oldら)、イムノグロビンのH鎖またはL鎖の一定の 領域のための遺伝子(Azenら)、およびαグロビン遺伝子クラスター(To negawa)を含む。2つのグロビン遺伝子クラスターは、早期の発達におけ る重要な機能を有するこれらのクラスター中に連結した胚の遺伝子(αクラスタ ー中のゼータ遺伝子およびβクラスター中のニブシロン遺伝子)か存在するので 、特に関連している。これらは、成人遺伝子でクロスハイブリッド形成すること により容易に検出されておらずそれ故、クロスハイブリッド形成が、必ずしも、 クラスター遺伝子の間の関連性の良好なテストではない点を説明するのに役に立 つ。同様に、この点に関連して、クロス−形相同性を用いて関連したリンホカイ ンを単離する試みにおいて問題に遭遇する。従って、マウス(L−3およびGM −CSF遺伝子は、それらのヒト等個物(counterparts)との限定 された相同性のみ共有しそして成長因子遺伝子がタンデミゼーシ3ン後に非常に 急速に分岐し得る可能性に向いている(Wongら、 Yankら)。
一般に、哺乳類放散の初期相前または中に共通の祖先の複製(dupl 1ca t 1on)により生じた遺伝子は、それらか核酸配列のクロス−ハイブリッド 形成により容易に検出できない程度に分岐されている。これらの観察は、共通の 祖先の複製により生じた分岐遺伝子か存在する場合に、中位〜高度の厳重ノ\イ ブリ1.l・形成アプローチはおそらく、それらの検出のための適切な手段では ないか、cDNAsの間のコート配列比較は機能類似性を非常に十分に明らかに し得ることを示す。
本明細書に記載したcDNA増幅方法は、特定の大きいDNAフラグメントに認 められる(maρ)cDNAsを単離する方法を可能にする。次いてこれらのc DNAsの単離は、限定されたeDNA配列分析か、それらか興味のある遺伝子 の生成物をフード化しつるかどうかを決定することを可能にし、そして同様に、 それらの対応する転写物の通常の組織分布を調査するプローブを提供する。この 方法の1つの適用は、新たな成長制御遺伝子の単離に向けられている。
新たな成長制御遺伝子の単離は、成長因子の通常の生理的機能を調査する際にお よび潜在的治療適用の評価のための、十分な量の材料の製造の際に、相当な重要 性を有しているであろう。図7は、染色体5のサブ領域中の潜在的成長因子/受 容体遺伝子の区域帰属を示している。これらの遺伝子座の5つは、C3Fs/イ ンターロイキンをコード化している。CSF5は、骨髄の始原細胞の成長および 成熟のために必要であるあと信じられているグリコプロティンのファミリーであ る(C1arkら’)、GM−CSFは、5Q23−31に位置している(Ff uebnerら。
LeBeauら、1986)。I L −3(multi−CF S)は、5q 23−31内に位置している(LeBeauら、1987)。最初、cDNA単 離努力は、好酸球コロニー刺激因子、T細胞置換因子とも言う、(インターロイ キン5 : IL−5)およびB細胞成長因子(IL−4) (LeBeauら 、 VanLeeuwenら)を含むヒト染色体5の5q23.3〜q32領域 上に優勢に集中された。
種々のソースが、ゲノムDNAのために使用され得る。標準ソースは、もちろん 、組織または細胞系から単離されたゲノムDNAである。ハイブリット細胞系は 同様に、ゲノム出発材料の便利なソースを提供する。50kbより大きい、大き いDNA5は、パルス電界ゲル電気泳動を含む、種々の技術により分離され得( Carleら、 Sm1thら、 Chuら)、標的領域について濃縮された適 当な出発材料を提供する。ゲノム出発材料の別の便利なソースは、クローニング ベクター中に作製されたゲノムDNAバンクであり得る。当業者に知られている 多数のベクターが存在し、それらは、DNAの大きい片をクローニングするのに 有用である 二のような有用なりローニングベクターは、ファージλおよび酵母 人工染色体の変形を含む。λベクター(例えば、Protoclone”1g  t I O,Promega)は、比較的大きい挿入断片を許容できるゲノムラ イブラリーを作製するために開発されている・例えば、λgtlOは、7.6k bまでの挿入断片を含み得る。酵母人工染色体(YAC)は、それらが、単細胞 組織中の維持の便宜を提供しそして非常に大きい挿入断片 数百キロベースまで のための容量を有しているので、事実上、好ましいベクター系である(Burk eら)。事実上、ヒトゲノムDNAバンクの構造中のYAC系の効能は、証明さ れている(Burkeら)。
興味のあるゲノムDNAフラグメントを同定する種々の方法、例えば、標識化プ ローブを用いたハイブリッド形成は、しかし、多くの場合において、同定および 続く分子操作(manipulations)のための十分な量の標的配列の入 手によって極端に制限される。セクションCに記載した増幅方法は1、それが、 それらの核酸配列の先の知識と無関係なりNA分子群を増幅する方法を提供する のて、これに関して非常に価値かある;この方法の適用は、例5に示されている 。
ヒト染色体5の5q23−31領域から得られるゲノムDNAフラグメントの精 製のための全体の機構は、図8に示されておりそして例5に詳細に記載されてい る。出発DNA源は、ハムスター/ヒトハイブリッド細胞系HHWI 05 ( Overhauserら)であった;このハイブリッドは、その唯一のヒト材料 として染色体5を含んでいる。従って、このハイブリッド細胞系の使用は、ヒト 染色体5配列の即時の濃縮を与える。IL−5特異的プローブを用いてマツピン グする初期パルス−電界ゲル電気泳動(Burkeら)は、NruTで二重−消 化時に約50kbまで減ぜられた500キロベース(kb)のNotIIL−5 −含有フラグメントを示した:このフラグメントは、ゲノムDNA標的フラグメ ントとして選択された。
HHW105細胞ハイブリッドゲノムDNAを、Notrで切断した:結果とし て得られるフラグメントをCHEFゲル上で分けた(Smithら+ Chuら )。CHEFゲルトラックは、曲線状よりもむしろ直線であるので、このゲル系 は、ゲルを水平にスライスすることによる別々のサイズDNAワラクシコンの単 離を可能にした。l−5を含むフラクシタンを、各ゲルスライスの小さい試料を 調べそして試料を、IL−5特異的プライマーを用いて複製連鎖反応アッセイす る(Scharfら)ことにより同定した(第9頁)。
複製連鎖反応条件の我々の変更は、フェノール/クロロホルム抽出工程を用いて アガロースを除去する以前の方法と違って、DNAを、ゲルスライス試料中のア ガロースから精製することを不要にする。フェノール/クロロホルム抽出工程を 除去できることは、興味のあるゲノムフラグメントを同定するのに必要な多数の アッセイを行うことを非常に促進する。
この、ゲノムフラグメント単離方法が与える精製の程度の概算は、全体に対する 精製したバンド中のエチジウムプロミド蛍光量を評価することにより、または、 分光蛍光分析によりサイズフラクション中に存在するDNA量を直接測定するこ とにより、なされ得る。ヒト染色体5は、約5%の長さのヒトゲノムを構成しそ して二倍体HHW105中ゲノムあたり1つのコピーに存在しており従って、ハ イブリッドゲノム中に存在する全てのDNAの約2.5%を構成している(Wa smt+th個人通信)。次の計算は、ヒトDNAの1つの特定の大きいフラグ メントを単離するのに必要な精製の程度を評価するためになされ得る。ヒトおよ びハムスターの二倍体ゲノムサイズは、6XlO”塩基対(bp)である。それ 故、HHWl、05において、約1.5xlO” bpのDNAは、染色体5中 に含まれるであろう(2,5%の6×IO”bp)o約500kbの平均Not !フラグメント長さを仮定すれば、染色体5は、300のNotlフラグメント を含むてあろう:従って、約300倍の精製が、これらのフラグメントの1つだ けを単離するために必要とされるであろう。80倍の精製は、1つのパルス−電 界ゲル(MichiCIら)上で容易に得られそして2つのゲル精製工程は、少 なくとも300倍にこれを上げ得る。
+L−5−含有Notlゲノムフラグメントを、Nrulおよび第二C)(EF ゲル上に分けられたこの試料を用いて切断した。ゲルを上述したようイこスライ スしそして各ゲルスライスのアリコートを、rL−5特異的プライマーで複製連 鎖反応に付した。これらの増幅試料を次いで慣用のアガロースゲル上でサイズ分 別しそしてDNA分子をニトロセルロースに移した。この場合において、TL− 5−含有フラクションは、放射能標識化IL−5特異的プローブでニトロセルロ ース紙を調へることにより同定されたく図10)。
IL−5−含有No t I/Nr u Iフラグメントおよび汚染するハムス ターフラグメントをさらにサイズ分別し、Aリンカ−(セクションBを参照)を 分子に連結し、そしてDNAフラグメントを、セクションCに記載した方法によ り増幅した。次いでこれらの増幅したフラグメントを、慣用のアガロースゲル上 でサイズ分別しく図11)そしてニトロセルロースフィルターに移した。ニトロ セルロースフィルターと同一の機能を果たすであろう種々の保持体、例えばGe neScreen”(duPont−New England Nuclear )またはセクション2A(ii)に記載した保持体か利用できる。
例7は、例5で単離したゲノム領域に相同であるcDNA分子の選択を記載して いる。cDAN分子は、T細胞cDNAライブラリーから選択された(例6)。
cDAN分子は、選択の前および/または後に増幅され得る。例えば、cDNA 挿入断片の5′および3′末端に隣接するベクター配列は、いかなる選択の前に もcDAN挿入断片を増幅するために末端プライマーとして使用できる。プライ マーの5′末端は、同様に、cDNA分子の、クローニング/発現ベクターへの 挿入をその後に簡単にするであろう制限部位をコード化している配列を含み得る 。
cDNAライブラリーが、IL−5見本(例7)において使用されたか、最初の 核酸はcDNAである必要はない。それは、例えば、分子の集団からハイブリッ ド形成により最初に選択した後、相同DNAの第−鎖か、既知の方法、例えば、 ランダムブライミング(Boehringer−Mannheimキット)また はオリゴ−dtプライミング(Maniatisら)により合成され、そして第 二鎖合成が、古典的ヘアピン−開始様式において開始され得る(Maniati sら)場合に、RNA分子であり得るハイブリッド形成後に、比較的厳しい条件 を用いる、フィルターの広範囲の洗浄を行い、非特異的結合を最小限にした。異 なるリンカ−を、ゲノム配列(それぞれ、セクションBに記載されているCおよ びAプライマー)と対比して選択したcDANsの増幅のために使用したので、 溶出工程の間にフィルターからはずれるいかなるゲノム配列をも増幅されないで あろう。
この選択技術は、すばやくそして、ある程度までは、選択したcDNAsの存在 率を均一化するのに役に立つ。この均一化は、これらのゲノム配列に各々相同な cDNAsの異なる存在率にもかかわらず、フィルター上のゲノムエキソン配列 のコピー数が、おおよそ同等であるべきであるので存在する。従って、cDAN sが過剰である時、規格化は、ゲノム配列に関して存在するへきである。
IL−5の場合、図12は、上記方法により選択された増幅したcDA、N分子 か分けられたアガロースゲルのエチジウムプロミド染色を示している。さらに、 図13は、増幅したcDNASを用いた種々のプローブの/%イブリット形成を 示している。図から理解できるように、rL−5特異的配列は、予期されるよう に存在している。さらに、完全なヒトDNAに相同なcDNA配列に対応するハ イブリッド形成のスミャ(smear)も存在し、IL−5以外の種々のcDN A分子かこの方法によって単離されたことを示唆する。
染色体5の、[L−5を含む領域に相同なcDNAsの単離に適用される方法は 、同様に、染色体5の、IL−3(図7)を含む領域に適用されている。図14 から理解できるように、選択方法は同様に、染色体5のIL−3領域に対応する cDNAsの単離に有効であった。我々がIL−3領域から得たゲノムDNAク ローンを用いて、我々は、この領域に長距離の制限地図を作成した。GM−CS Fに特異的なプローブを用いて、我々は、lOキロベースのIL−3中にあるG M−C3Fを物理的にマツピングした。rL−3領域ゲノムDNAプローブへの それらのハイブリッド形成に基づいて選択したcDNAsを、GM−C3F特異 的プローブへのそれらのハイブリッド形成について試験した時に、正のシグナル が得られた。この結果はさらに、興味のある選択した遺伝子(例えば、IL−3 )と同一の染色体領域中に存在するcDNAsを同定する本方法の能力を証明し ている。
上記選択技術における1つの重要な考慮すべき事柄は、種々のクローン化DNA 5中のゲノム反復配列のクエンチングである。クエンチングは、つぎの処理の一 方または両方によってなし遂げられ得る:1)フィルターのプレーハイブリッド 形成:および2)フィルター選択工程の前の溶液中のcDNAライブラリーのプ レーハイブリッド形成。これらのアプローチは共に、反復配列を結びつけ、そし てそれらか、選択工程における相同ハイブリット形成部位として作用することを 妨げる(例えば、cDNAライブラリーを用いたフィルターの)\イブリット形 成)。有効なりエンチングは、次の方法でなし遂げられ得る。
クエンチングへの1つのアプローチは、全てのランダムにせん断されたヒトゲノ ムDNAを用いた中間のC0値までのプレーハイブリッド形成である(Lift ら、 5ealeyら)。
クエンチングゲノムリピートへのもう1つのアプローチは、プレーハイブリッド 形成のための標的染色体以外の染色体:IL−5の場合、ヒト染色体5以外のヒ ト染色体からの染色体−特異的ゲノムDNAライブラリーを使用する二とである 。
最後に、クエンチングゲノムリピートへの最も好ましいアプローチは、リピート 配列の種々の存在率のクラスを代表して、単離した反復配列のライブラリーを使 用することである。リピートのこのセットは、低いプラーク密度で、全ての放射 能標識化ヒトDNAを用いてヒトゲノムDNAライブラリーをスクリーニングす ることにより単離される。低い、中間の、そして高い密度シグナルを示すプラー クの混合物を選び取りそして配列のこれらのセットはプレーハイブリッド形成の ための遮断試薬として使用され得る。代わりに、このようなライブラリーは、全 てのヒトゲノムDNAを短い長さにせん断し、変性しそして中間のCot値まで 再アニーリングし、そして修復二本鎖分子をクローニングすることにより、作製 され得る。一般に、超音波で処理したニシン精子DNAを用いたフィルターの初 期の遮断の後に、リピートライブラライーを用いたブレーハイブリッド形成遮断 が続(。
与えられたゲノム領域に対応するCDNA5の表現を改善するために、)1イブ リット形成選択のさらに続く工程は、例えば: (1)部分的に精製したゲノム サイズフラクションを作るために使用した制限酵素の異なる開始組合せ、および /または(2)興味のあるゲノムDNA領域の異なるソース(例えば、適当なゲ ノム領域を含む酵母人工染色体クローン)を用いて行われる。上からの、溶出し たcDNAsのセットは、これらの配列にハイブリッド形成されるであろう。こ の方法において、汚染するcDNAsの再−選択(re−electing)の 機会は最小限にされるであろう、そして、特異的領域からのcDNAsのみの単 離の機会は最大限にされるであろう。
選択した染色体領域に相同なcDNA分子を単離すると、cDNAsをクローン 化しくProtoclone” λgtlO)そして低いプラーク密度でプレー ト化される。ファージDNA5をフィルターに移しそして標識化反復配列ライブ ラリーを用いてまたは全ての放射能標識化ヒトDNAを用いてハイブリッド形成 して(Wo。
)、非反復配列を含むクローンから反復配列(repeat 5equence )を含むクローンを区別する。次いでDANを、非反復配列クローン(IL−5 の場合500クローン)の代表的試料から単離し、そしてcDNA挿入断片をE coR,I消化により単離する。eDNA挿入断片のアリコートを、ニトロセル ロースフィルターにスポットする。次いで、cDNA挿入断片を、ニックトラン スレーションしそしてニトロセルロースフィルターを調べるために使用して重複 クローンを同定する(Southern) ; 重複物(dupl 1cate s)を次いで捨てる。
クローンを次いてハイブリッドHHWl 05DNA、ハムスターDNA、およ びヒトDNAのミニパネルを用いて染色体5にマツピングする。ササンブロソト のようなこれらのDNA5の種々のダイジェストの大きいコレクションは、ナイ ロンフィルター上に調製されている。染色体5に認められるそして独特のクロー ンは、CHE Fゲル電気泳動により最初に分けられた大きいDNAフラグメン トに戻るハイブリッド形成を利用して、LL−5遺伝子を取り囲むゲノムDNA 地図上に買かれ得る。リピートを含むことか見出されるクローンは、さらに分析 する前に、ブし・−クエンチングされるかサブクローン化されるであろう。
この方法は、慣用のプローブが利用できない時に、ゲ、ツムDNAの接在領域に 対応するcDNAsを同定する新規なそして有効な方法を提供し、そして同様に 、当該方法は、潜在的研究および治療上の価値のある、以前に知られていない遺 伝子生成物を同定する手段を提供する。
5 相同ウィルス核酸配列の同定 本発明の方法は、ウィルスゲノム構造および機能を分析するのに有用である。
ウィルスゲノムの完全なりNAコピーか、プローブとして使用され得るか、ある いは、ゲノムの選択フラグメントが利用され得る。RNAウィルスの場合、逆転 写酵素によるように、ゲノムのDNAコピーを合成でき、または、いくつかの場 合には、中間DNA形のウィルスが単離され得る(Kashmiriら)。固定 化したウィルスゲノムDNAを使用して感染した細胞の核酸をスクリーニングす ることかできる:例えば、cDNAライブラリーを、感染した細胞のRNA5、 および、ウィルスゲノムDNAプローブに相同なそれらの配列に基づいて単離さ れるこれらのcDNAsから作製することかできる。それらの特異的配列に無関 係なcDNA分子を、すなわち、本発明のリンカ−(図2)の使用により(例え ば、例6)、増幅できることは、通常の低い存在率伝達暗号(message) の同定に役に立つ。さらに、ウィルスゲノムDNAプローブから溶出したcDN Asを増幅てきることは、時々のハイブリッド形成を有するcDNAsを同定す る方法の能力をさらに増加する。
次いで単離したcDNAsを、ウィルスゲノムにマツピングしてコード領域を割 り当てることかできる。この方法を使用してウィルスゲノム配列に関連する細胞 タンパク質を単離することもできる。
本発明の方法は同様に、非相同ウィルスの核酸配列の分析に適用できる。例えば 、関連ウィルスを使用して新たなウィルスを特徴づけるのを助けそして関連した コード配列を同定する。このアプローチは、ウシ白血病ウィルス(BLV)およ び新たに単離されたヒト−リンパ腫関連ウィルス(HuLAV、参考文献により 本明細書中に編入した、共に係属中の米国出願361,855)の間の関連を調 査するために使用さている。HuLAVウィルスの構造タンパク質は、別の既知 のレトロウィルスへの高い程度の相同性を証明している。特に、BLVエンベロ ープタンパク質との、l0C9HuLAVについて血清陽性の個体の血清反応性 ハ、HuLAV10C9の推定エンベロープタンパク質が、免疫原性エピトープ をBLVと共有(share) シ得ることを示唆する。
HuLAV10C9粒子からll製されるcDNAライブラリー(例9−B)は を、ニトロセルロースフィルターに結合したBLVゲノムDNAプローブに対し てハイブリット形成し、そのフィルターを洗浄し、選択したcDNAsを溶出し そしてλgtll中にクローン化した。λgtllクローンを、抗−BLV血清 または抗−gp62血清を用いて免疫スクリーニングする時、正のシグナルを与 えるcDNA分子は選択されなかった(gp62は、別の関連レトロウィルス、 HTLV−1のエンベロープタンパク質である:にiyokawaら)。
しかしながら、本発明の方法により単離したHuLAVIOC9cDNAsは、 例9〜IOに記載されているように、次の結果を生じた 抗−BLVて陽性のλ gtllcDNAクローン数百;その4/15は、抗−BLVと交差反応した抗 −p24(p24は、約27,000分子量のHuLAVコアタンパク質である )で陽性の15クローン:および4つ全てか抗−BLVと交差反応した、抗−1 62で検出される4つの陽性クローン。
従って、関連したしかし別個のウィルスBLGおよびHuLAVの間の相同核酸 配列の単離に適用される本発明の使用により、標準技術か失敗した場合に、相同 核酸配列を検出することかできる。この増加した能力は、クローン化した選択c DNAsのλgt11発現生成物の免疫反応性により証明された。さらに、選択 したcDNAsを、λgtlo中でクローン化し次いで完全な長さのBLVプロ ーブを用いてスクリーニングした時、76の陽性が、スクリーニングした2×1 0’のクローンから検出された。この結果は、本発明の方法を使用することによ ってなし遂げられ得る増加した感度を説明している。
6、選択したゲノムDNAフラグメントの濃縮哺乳類遺伝学における1つの難し さは、十分量の、分析に利用できる出発材料を得ることである。本増幅方法は、 異なる配列種と無関係な選択されたゲノム領域から得られる配列において高度に 濃縮されるライブラリーを作製する簡単な方法を提供する。ゲノムDNAフラグ メントを、摘花ゲノムDNAセクションから、例えば、ゲル上のサイズ分別によ り単離し、断片化して約2キロベースより小さい大きさのフラグメントを形成し 、本発明のリンカ−を、このフラグメント上に連結し、そしてフラグメントを増 幅することができる。染色体のIL−5領域について上で説明されているように 、ゲノム配列は、興味のある領域について単離され得る。これらのゲノム配列を 、次いて、本発明のリンカ−(例5−E)を用いて特異的フラグメント配列と無 関係に増幅し次いで、適当なベクター(例えば、3g t l O,Proto clone”、 Promega)中にサブクローン化することかできる。これ らのクローン化ゲノム配列は次いで、種々の操作、例えば、特に遺伝リンケージ 分析における、プローブとしての使用(例7〜8.9〜IO)、および長距離の 制限地図の作製に利用できる。二のような長距離の制限地図は、種々のクローン の制限消化、それらのフラグメントのサイズ分別、各クローンに関する制限地図 の作成、および、クローン間のオーバーラツプ領域の最終的なラインアップによ って、作成される。この方法において作製したライブラリーは、興味のあるゲノ ム領域の優れた表現を提供する。
7 疾病関連遺伝子座の同定 疾病関連遺伝子座に対応する遺伝子の分子同定および分析は、分子遺伝子学の主 なやりがいのある問題である。遺伝関連データは、多数の遺伝病(例えば、家族 性精神分裂症)について存在しくSherringtonら)そしていくつかの 場合において特異的染色体領域の物理的地図か利用でき(例えば、嚢胞性繊維症 遺伝子座は、約500kb領域にマツピングされている(Poustkaら)) 、家族性多飲遺伝子座のようなある新生物中に包含される成長因子が、ヒト染色 体4の小領域のため単離される(Bodmerら)。本発明の方法は、特異的疾 病関連遺伝子生成物の同定を援助するために利用され得る。図16は、特異的疾 病−関連遺伝子座およびそれらの遺伝子生成物の同定に導く、利用できるアプロ ーチの一般的概説を提供するゲノムDNAフラグメントの単離について上で概説 した技術を用いて、疾病関連遺伝子座に対応するゲノムDNA領域の長距離の制 限地図が構成できる。興味のあるゲノムDNAを含む、多数の潜在的出発材料、 例えば、酵母人工染色体、ハイブリッド細胞系、および染色体ジャンピングによ り得られるDNAフラグメント(Collinsら)か、セクションII−Bに おいて論ぜられているように利用できる。次いで、rL−5の領域中のゲノムD NAの単離のために使用される技術の適用により、疾病関連遺伝子座の領域のた めの既知の遺伝標識形質を同様に使用してこれらの領域からゲノムDNA5を単 離でき、次いで、これらの選択されたゲノムDNA5をプローブとして使用して 、対応する、通常のおよび疾病状態の試料からのcDNA分子を選択できる。
興味のある領域からの候補cDNAsを次いで単離しそして種々の方法により比 較して通常のおよび疾病状態試料の間の相違をめることかできる。1つのアブロ ーチは、上記控除方法を使用して、一方の試料中に存在するか他方の中には存在 しないcDNAsを検出することである。もう1つのアプローチは、上記技術を 用いてcDNAsの小さいセットを直接選択することである。単離したcDNA s中の特定の変異を同定するために、以下のものを含む、多数の系か使用され得 る: (1)単塩基対交替を同定するだめの、改造した、変性する勾配ポリアク リルアミドゲルの使用、および(2)野性型DNA、sと比較することにより検 出される変異の位置をマークするための、組み込まれたビオチン化ヌクレオチド の使用。同様に、部分的DNA配列分析を使用して、異なる試料から得られた候 補cDNAsのマツチングおよび比較を促進すること、および、配列データベー ス(例えば、N、 1. H,GeneBa、nk)中に存在する既知の配列へ のそれらの相同性に基づいて候補者を除去することができる。
以下の例は、フラグメント増幅および単離の、および上述したcDNA単離の方 法を説明しているか、決して、方法およびその適用範囲を限定することは意図さ れていない。
プラスミドpiAN+3は、叶、 Br1an 5eed (MIT)から入手 された。大腸菌(E、 coli)株KM392.サプレッサー陽性株は、叶、  Kevin Moore、 DNAX、 Pal。
Aft、カリフォルニア州から入手された。大腸菌株LG75.サプレッサー陰 性株は、Dr、 Br1an 5eed (MIT)から入手された。λファー ジCh21aは、Dr、 Fr(Ch2+aLJ)の間に挿入された。P3プラ スミドを含む大腸菌株MC1061は、叶、 Br1an 5eed (MiT )から入手された。
末端トランスフェラーゼ(子牛胸腺)、アルカリ性ホスファターゼ(子牛腸)、 ポリヌクレオチドキナーゼ、大腸菌DNAポリメラーゼI (フレノウフラグメ ント)、およびSlヌクレアーゼは、Boehringer Mannheim  Biochemicals(IndiaIIて完全に消化することによって作 られる、phiX174フラグメントは、BRI。Laboratories  (Bethesda、メリーランド州)から入手された。
Sma I、EcoRI、Not I、T4DNAリガーセおよびT4DANポ リメラーゼは、New England Biolabs (Beverly、  ?サチューセッツ州)から入手された:そしてストレプトアビジンアガロース は、Bethesda Re5earch Labs (Bethesda、メ リーランド州)から入手された。低ゲル化温度アガロース(Sea Plaqu e)は、F M C(Rockland、メイン州)から入手された。ニトロセ ルロースフィルターは、5chleicher & 5chuellから入手さ れた。
合成オリゴヌクレオチドリンカーおよびプライマーは、市販の自動化オリゴヌク レオチド合成機を用いて調製した。代わりに、あつらえの、設計された合成オリ コ゛ヌクレオチドを、例えば、5ynthetic Genetics (Sa n Diego、カリフォルトニア州)から、購入することかできる。cDNA 合成キットおよびランダムブライミング標識化キットは、Boehrjnger −Mannheim Biochemjcal (BMB、 Indianap olis。
インディアナ州)から入手された。
アニーリング前のまたは標識化するための一本鎖のリン酸化(kinasing )は、50mM Tris、 pH7,6,10mM !l1gC1t 、 5  mM ジチオトレイトール、1〜2mMATP、1.7 pmole 7”P −A TP (2,9mci/mmole)、0.1m1il スペルミジン、 O,1mMEDTAの存在下に、過剰の、例えば、!nmo ] e基質に対し て約lO単位のポリヌクレオチドキナーゼを用いることによって行われる。
部位−特異的DNA開裂は、当該技術において一般に理解される条件下に適当な 制限酵素(または酵素)を用いて処理することにより行われ、そしてその詳細な 点は、これらの市販の制限酵素の製造業者によって特定されている(例えば、N ew England Biolabs、 Product Catalogを 参照のこと)。一般に、プラスミドまたはDNA配列約1μmは、緩衝溶液約2 0μl中1単位の酵素によって37℃で1時間消化後に開裂される;本明細書中 の例においては、一般に、過剰の制限酵素を使用して、DNA基質の完全な消化 を保証する。
変動は、容易に黙認できるが、約37°Cでの約1時間〜2時間のインキュベー ション時間は、実際に使える。各インキュベーション後、タンパク質を、フェノ ール/クロロホルムを用いた抽出によって除去し、次いで、エーテル抽出し、そ して核酸を、エタノール(70%)を用いた沈澱によって水性フラクションから 回収する。所望であれば、開裂したフラグメントのサイズ分離を、ポリアクリル アミドゲルまたはアガロースゲル電気泳動により標準の技術を使って行う二とか できる。サイズ分離の一般的記載は、Methocls in Enzymol ogy (+980>65:499−560に見出される。
制限開裂フラグメントは、4つのデオキシヌクレオチドトリホスファート(dN TPs)の存在下に、50mMTris pH7,6,50mMNaC1,6m lJMgC1t 、6mM1)TTおよび0.1〜1. Om dNTPs中で 20℃〜25℃で約15〜25分のインキュベーション時間を用いて、大腸菌D NAポリメラーゼI(フレノウ試薬)の大きいフラグメントで処理することによ り平滑末端化され得る。フレノウフラグメントは、5°一本舗オーバーハングで 4つのヌクレオチドの存在下に満たされる。
所望であれば、選択的修復が、オーバーハングの性質によって要求される制限内 でその、または選択された、dNTPsの1つだけを供給することによってなし 遂げられ得る。フレノウ試薬で処理した後、混合物を、フェノール/クロロホル ムを用いて抽出しエタノール沈澱させる。S1ヌクレアーゼを用いて適当な条件 下で処理して、DNAの一本鎖部分を加水分解する。特に、cDNAの合成時に 形成される5゛ヘアピンのニラキングが達成される。
連結反応は、次の標準条件および温度の下で15〜50μm容積の中で行われる 1例えば、20 mM Tris−CI pH7,5,10mM MgC1t  、10 mM DTT 、33mg/ml BSA、1.0 m1J−50m! it NaC1、および40mMATP、14℃で0.01〜0.02 (We iss)単位T4DNAリガーゼ(「付着末端」連結反応のため)または1mM ATP、14°Cて0.3〜0.6 (Weiss)単位T4DNAリガーゼ( 「平滑末端」連結反応のため)のいずれか。分子間「付着末端」連結反応は、通 常、33〜100mg/mlの全DNA濃度(5〜I00nMの全最終濃度)で 行われる。分子間平滑末端連結反応は、1mMの全最終濃度で行われる。
「ベクターフラグメント」を用いたベクター構築において、5′ホフフアートを 除去しベクターの自己連結反応を避けるために、ベクターフラグメントを一般に 細菌アルカリ性ホフファターゼ(BAP)または子牛腸アルカリ性ホスファター ゼ(CTP)を用いて処理する。消化は、pH8で約10mM Tris HC I 、1mM EDTA中で、60°Cで1時間BAP1mgあたり約1単位ま たは37°Cて約1時間ベクター1mgあたり1単位またはCIPを用いて行わ れる。核酸フラグメントを回収するために、調製物を、フェノール/クロロホル ムで抽出しそしてエタノールで沈澱する。代わりに、再連結反応か、付加的な制 限酵素消化および必要てないフラグメントの分離により二重に消化されたベクタ ー中で妨げられ得る。
例2 二重DNAフラグメントの増幅 A、 piAN13プラスミドの修飾および増幅プラスミドpiAN13は、ア ンバー変異を抑制できる5upFサブレ、サー遺伝子を持つ。このプラスミドを 、Smalを用いる消化により線形化しそしてその配列か図2中の八に示されて いるリンカ−に、l : 100モル比てT4DNAIJガーゼの0.3〜0.  6Weiss単位の存在下に連結する。リンカ−付着末端を、慣例に従って、 フレノウ(Klenow)フラグメントで満たし、そして、この混合物をN二u lて処理してリンカ−二量体を開裂した。SmaIリンカ−を、上記条件と同様 の連結反応条件下にプラスミドフラグメントの平滑末端に付着した。
Smalで処理して余分のSmaIリンカ−を除去した後、フラグメントを再環 状化した。これは、約lμg/mlのフラグメント濃度で、4.000単位/m lDNAリガーゼの存在下に、約14℃で18時間行われた。結果として得られ P3プラスミドを含む大腸菌株MC1061を、再環状化プラスミドを用いて形 質転換し、そして好結果のプラスミドの選択を、カナマイノン、アシピノリン、 およびテトラサイクリンの存在下ての細菌の成長に基づいて行った。プラスミド を、耐性細菌コロニーから単離しそしてSma Iで切断して、所望のA−配列 末端リンカ−を有する平滑末端の、線形化フラグメントを作る。
1、 5mM MgCl*を含む10mM Tris−CI緩衝液、pH8,3 (緩街液A)100μlにlXl0−3μgの線形化プラスミド、配列d(5°  −GGAATTCGCGGCCC;CTCG−3’ )を有するプライマー2 μM、dATP、dCTP、dGTP、およびdTTP各々200μM、および Thermus aquatieus DNAポリメラーゼ(Tagポリメラー ゼ)5単位を添加した。反応混合物を、変性のために1時間で94°Cに加熱し 、ブライマーアニーリングのために2分間で50°Cに冷却し、次いでTagポ リメラーゼによるプライマー伸長を考慮して5〜12分間で72°Cに加熱した 。連続加熱、冷却、およびポリメラーゼ反応を佳う、複製反応を、さらに25回 、Perkin−Elmer Cetus DNA熱サイクラ−(cycler )を用いて繰り返した。
B、phiX174フラグメントの増幅Haeirl平滑末端フラグメント11 00nを含む50μm溶液に、配列か図2中のCに示されているリンカ−300 ngを添加し、その際DNAリガーセの存在下でリンカ−の連結反応が上述した ように行われた。この混合物をNrulで処理してリンカ−二量体を開裂した。
緩衝液A100μlに、phiX174/HaeIIIフラグメントIng、配 列d (5’ −CACGCGTGAATTCTCG−3’ )を育するプライ マー2μM、dATP、dCTP、dGTP、およびdTTP各々200μM1 およびTagDNAポリメラーゼ5単位を添加した。反応混合物を変性のために 1時間で94℃に加熱し、ブライマーアニーリングのために2分間で50゛Cに 冷却し、次いでTagポリメラーゼによるプライマー伸長を考慮して5〜12分 間で72°Cに加熱した。複製反応工程を、上述したように25回繰り返した。
増幅したフラグメントを、以下、phiX/リンカー−Cフラグメントと呼ぶ。
pl〕jXI74フラグメントの第二調製物を、同様の方法により、しかし、p iAN13増幅において使用した配列−Aリンカ−を用いて増幅した。この調製 物を、以下、phiX/リンカー−へフラグメントと呼ぶ。
例3 piAN13配列の選択 A、増幅したphjX174フラグメントのビオチン化例2−Bにおいて作られ た増幅したphiX+74/リンカー−Cフラグメン13頁)に従ってフレノウ 充填反応(fill−in reaction)によりビオチン化する。
手短に言えば、反応混合物は、100mMリン酸カリウム(pH7,2)、2m M COCl2.0.2 mM DTT、 40℃M Blo−7−dATP  Sl 00μM dTTP中100μg/mlフラグメント、および100単位 /mlクレノウフラグメントからなる。25°Cで45分間インキュベーション した後、この反応を、65°Cで10分間加熱することにより終えた。
B、ハイブリッド形成反応 増幅したpiAN13ベクターを、種々のモル比で、例2−Bにおいて作られた phiX/リンカー−Aフラグメントと混合する。1:100,1:30および l:3のp 1AN13 : phi/リンカー−Aフラグメントの重量比で含 む混合物を調製する。各混合物を次いで、2Mグアニジニウムイソチオシアナー トを含むアニーリング緩衝液(pH5,8)中で、上述したように調製した、1 0倍モル過剰のビオチン化phiX/リンカーーCフラグメントと混合する。こ の混合物を5分間で65℃に加熱し、次いで25℃に冷却し、そして12時間ハ イブリッド形成する。
C,アフィニティークロマトグラフィーによる分離シリコーン化ガラスウールで 栓をした1mlシリコーン化注射器に、0,5mlのストレプトアビジン−アガ ロースを詰めそして1mMEDTAを含む、l0mM Tris−CI、0.  5MNaC1,pH7,0(溶出緩衝液)で洗浄する。上からの3つのハイブリ ッド形成混合物の各々の一部を、EtOH沈澱しく70%)、10mM Tri s HCI、1 mM EDTA pH7,0中で再懸濁し、次いで、数容積の カラム溶出緩衝液で洗浄されるカラム上に載せる。
各混合物について、ストレプトアビジンカラムからの溶出フラクションを合わせ そしてエタノール沈澱によりDNAを濃縮する。DNAを、緩衝液A中で、0. 01℃g/mlの濃度まで再懸濁し、そして配列d (5’ −GC;AATT CCGGCCGCTCG−3’ )を有する上記プライマー2μM1およびdA TP。
dCTP、dGTP、およびdTTP各々200μM、およびTagボリメラー セ5単位と混合する。反応混合物を94°Cで1時間変性し、ブライマーアニー リングのために50℃に冷却し、そしてプライマー伸長を、72℃で5〜12分 間行う。
11N2Aから認識できるように、上記の3つの溶出混合物の各々からのフラグ メントを、Notlで切断して、フラグメントのリンカ−領域中にNotl付着 末端を作る。フラグメント(13℃g/ml)を、60℃g/m1Not I− 消化ファージCh21a、LJと混合し、そしてT4DNAリガーゼの存在下に フy −ジ中のNotI部位に挿入する。カプセル化後、ファージを使用して大 腸菌株KM392.サプレッサー−陽性株、および大腸菌株LG75.サプレッ サーー陰性株を感染する。この株は、ファージアンバー変異を抑制でき、従って 、そのAおよびB遺伝子のファージ発現を可能にするので、KM392株中で作 られるプラークの数は、組換えファージの総数の尺度を提供する。LG75株中 で、対照してみると、5upF遺伝子は、サプレッサー陰性細菌株中のファージ の成長のために必要とされるので、piAN13フラグメントを組み込んだファ ージだけかプラークを作る。2つの宿主株に関するプラークの比は、従って、フ ラグメント混合物中のpiANI3フラグメントの比を示している。対照として 、ハイブリッド形成およびストレプトアビジン分離の前の3つの混合物中のフラ グメントの比が同様に測定される。
例4 増幅cDNAフラグメント混合物のスクリーニングA、胆汁から得られるcDN As 2匹のカニクイザルに、ヒトボランティアから得られたET−NANBについて 陽性の大便の10%サスペンションを静脈内注射した。既知のET−NANB患 者からの免疫血清に大便中のウィルス様粒子(VLPs)を結合することにより 大便がET−NANBについて陽性であることを測定した。サルは、接種後24 〜36日の間アラニンアミノトランスフェラーゼ(A L T)の高めれたレベ ルになり、そして感染のプレー急性槽におけるそれらの大便中27〜30 nm VLPsを排泄した。該動物は、接種材料中のVLPsについて血清陽性になっ た。
各感染動物の胆汁管にカニユーレを挿入しそして約1ccの胆汁を集めた。RN Aを、胆汁から、標準RNA単離手順により、熱フェノール抽出により抽出した 。二本1i!cDNAを、Boehringer−Mannheim (lnd ianapo[is 、インディアナ州)から入手したcDNA合成キットを用 いて、単離したRNAから、第−鎖作製のだめのランダムプライマーにより形成 した。
非感染カニクイザル胆汁からのcDNAフラグメント混合物を同様に調製したB 、大便から得られるcDNAs ヒト大便試料から得られたcDNAフラグメントを次のように調製した 健康な またはET−NANB感染した個体からの大便試料の10%サスベンソヨンを、 30%蔗糖密度勾配クッションを介して重層し、そして25kgで6時間5W2 70−ター中で、15°Cで遠心分離した。ベレット化した材料は、感染した大 便試料中のET−NANB惑染に特有な27〜32nmVLP粒子を含んでいた 。RNAを、感染したおよび感染していない試料の両方における蔗糖勾配ペレッ トから単離し、そして単離したRNAを使用して、例2に記載したようにcDN Aフラグメントを作った。
C,cDNAフラグメント混合物の増幅感染したおよび感染していない胆汁源か らの、ならびに感染したおよび感染していないヒト大便源からの、cDNAフラ グメント混合物を、本発明の方法による、リンカ−/プライマー複製により、そ れぞれ増幅した。手短に言えば、各試料中のフラグメントを、DNA Pot  Iで平滑末端化し、次いでフェノール/クロロホルムで抽出しそしてエタノール を用いて沈澱した。平滑末端化材料を、例2に記載したのと同様の条件下に、図 2において示されるリンカ−Aと連結し、そして、この混合物をNrulで消化 してリンカ−二量体を除去した。各混合物を、緩衝液A中最終濃度0.01μg /mlにし、そしてこれに、配列d(5° −GGAATTCGCGGCCGC TCG−3’ )を有する、2μmのプライマー、およびdATP、dCTP、 clGTP、およびdTTP各々200μMを添加した。反応混合物を、変性す るために1分間で94℃に加熱しそしてブライマーアニーリングのために2分間 で50℃に冷却し、次いで、Tagポリメラーゼによるプライマー伸長を考慮し て5〜12分間で72°Cに加熱した。連続加熱、冷却、およびポリメラーゼ反 応を包含する、復製反応を、Perkin Elmer Cetus DAN熱 サイクラ−を用いてさらに25回繰り返した。
D 増幅cDNA混合物のスクリーニング上からの4つの増幅したcDNAフラ グメント混合物を、2%アガロースマトリックスを用いて、アガロースゲル電気 泳動により分別した。アガロースゲルからのDNAフラグメントをニトロセルロ ース紙に移した後、このフィルターを、ET−NANBウィルス剤に関連した3 2Pランダム−開始1.33kbフラグメントにハイブリッド形成した。pTZ −KFI (ETl、I)プラスミド中にあるこのフラグメントの由来および配 列は、ATCCNa67717により同定される。クローン化フラグメントを、 p、TZ−KFI (ETl、1)プラスミドをEcoRIで消化し、(i i )関連した1、33kbET−NANBフラグメントを単離し、そして(i i  i)単離したフラグメントをランダムブライミングすることにより得た。
分別したcDNA混合物を用いたプローブハイブリッド形成を、慣用のザザンプ ロット法(Man ia t i s、第382〜389頁)により行った。図 6は、感染したおよび感染していない胆汁源からのcDNAsを用いて得られた ハイブリ・ンド形成パターンを示している。理解されるように、ET−NANB プローブは、感染した源から得られた増幅フラグメントでハイブリッド形成した か、感染していない源から得られた配列に非相同であった。同様の結果か、感染 したおよび感染していないヒト大便源から得られた増幅フラグメントて得られた 。この方法は、増幅の前の当量のcDNAは検出できるハイブリッド形成シグナ ルを生しないであろうから、記載した発明の効用を証明している。
例5 It−5をコード化している遺伝子に隣接する領域からのゲノムDNAの単離1 、大きいDNAフラグメントの調製 ハイブリッド細胞系HHWI 05 (Overhauserら)をゲノムDN Aのソースとして使用した。この細胞系は、ヒト染色体5の全てを含んでいる。
ヒト染色体を、対応する欠陥ハムスター遺伝子を補足するヒト染色体5上のロイ シンアミノアシルtRNAシンセターゼ遺伝子について選択することにより保持 する。このハイブリット細胞系を使用して染色体5配列の即時の濃縮を得た。
rL−5をコート化している遺伝子は、染色体5の5q31.3領域中に位置し ている(LeBeauら)。ゲノムDNAを、細胞系HHW105から単離しく Maniatisら、 Sm1thら)そして種々の制限エンドヌクレアーゼで 消化した。結果として得られたゲノムDNAフラグメントを、パルス−電界ゲル 電気泳動(Pu 1se−F 1eId Gel Electrophores isXCarle & 01son)によりサイズ分別した。このゲル中のDN Aフラグメントを次いでニトロセルロース(Sou thern)に移しそして ニトロセルロースフィルターを、ランダム−開始IL−5cDNAフラグメント (Azumeら)でハイブリッド形成した。rL−5プローブでハイブリッド形 成するNotlフラグメントを同定した。この500キロベース(kb)のNo tlフラグメンめの標的領域として選択された。このフラグメントのM製は、図 8に概説されそして以下に記載されている。
5XiO’細胞を取り出しそしてDulbeccoのPhosphate Bu ffered Sal 1ne(P BS)中で一回洗浄した。この細胞を、P BS中でlXl0’細胞/mlで再懸濁し、そこに、当容積のし一緩衝液(50 mM NaC1,50mM EDTA 、 pH8)および50℃で保持された 1%低ゲル化温度(LOT)アガロース(FMCBioproducts)を添 加した。プロテイナーゼKを次いで0.5mg/mlの最終濃度まで添加した。
この混合物を、ブロックフォーマ(block formers)に静かにピペ ットで分注しそしてこのブロックを固体化する。次いでこれらのブロックを、5 0m1円錐管中に置き、40m1の0. 5MEDTA、pH=9.1%サルコ シル(sarkosyl)、および200μg/mlプロテイナーゼに中にすっ かり浸し、次いて一晩50℃でインキュベーションした。溶液の40m1を次い で、1mMの最終濃度でPMSFを含むし一緩衝液に取り替えそして2時間室温 でインキュベーションした。この洗浄を繰り返した。次いてブロックを2回、各 洗浄について2時間のインキュベーションと共に、TE (10mM Tris  HCI 、 1)H=8.1mMEDTA)中で室温で洗浄した。
B、第一〇)(EFゲル 1%LGTアガロース、0.5XTBE (5XTBE保存溶液、1リツトルあ たり Tris Ba5e54 g、ホウ酸275g、および0. 05M E DTA(ptl=8’> 20 m 1. )ゲルを、4つの慣用のウェルおよ び1つの長い予備ウェルを入れて、流した。HHWI 05DNAの16のブロ ックを、各1時間の2回のインキユヘーンキュベーションした:15m1コL/ ツクス(corex)管中に16ブロツク、200μmのl0XNotl緩衝液 、20μmの10mg/mIアセチル化ウノ血清アルブミン(BSA)、200 μmのNotl酵素(lμlあたりlO単位)、1560μmの水。ブロックを 次いで2時間1mMのPMSF中で処理した。1個のブロック、λDNAはしご 状サイズマーカー(cl、85757、FMCBiopr。
ducts)およびSchizosaccharomyees pombe染色 体DNA (972,FMCBiopr。
ducts)を、慣用のウェル中に負荷した。残りのブロックを65℃に加熱し 、溶融しそして溶融した状態で、予備ウェルに負荷した。ゲルを、標準CHEF ゲル条件下に(Smithら、chuら)48時間200vて82秒のスイッチ 間隔て動かした。4つの慣用のレーンを含むゲル部分を次いで予備ウェルから切 り離しそしてエチジウムプロミドで染色した(図IA、第−CHEFゲルを参照 )。CHEFゲルトラックが、曲線状よりむしろ直線状であるので、ゲルを横切 ってサイズ範囲をカバーするDNAフラクシタンを集めることかできた。ゲルの 予備部分を、カバーグラスを用いて、ゲルの下方に全部で30のスライスについ て、約+000kb〜150kbのサイズ範囲をカバーする1〜2mrnのスラ イスに、スライスした。
C,l−5を含むフラクションの同定 1−5を含むフラクションの同定は、IL−5特異的プライマー(IL−5−5 ’ =5’ −GGGAATTCATGAGGATGCTTCTGCATTTG −3’ ;rL−5−3°=5’ −GGAAGCTTTCAACTTTCTA TTATCCACTCGGTGTTCATTAC−3’ )を用いて配列−特異 的増幅により行われた。DNAを、ゲルの各スライスのlmmX2mm部分から 抽出した:各スライスの残りを、IL−5−相同フラグメントを含むフラクショ ンを同定するまで貯蔵した。lX2mm試料を、マイクロッアブ(mjcrof uge)管中に置き、アガロースか溶解するまで(約5分)65℃に加熱し、静 かに混合しぞして20μmのアリコートを、ParafilmTMの断片上に置 きそして固体化してアガロースビーズにする。アガロースビーズを、200m1 の1×複製連鎖反応緩衝液(Perkin−Elmer Cetus Gene  Amplification Kit)中に置きそして室温で30分間平衡化 した。次いで緩衝液を除去しそして次の標準反応混合物をアガロースビーズに添 加した:16μIの!、25mM dNTPsSI Ott 1のIOX複製連 鎖反応緩衝液、5μmの20μMIL−5−3°プライマー、5μLの20μM IL−5−5’ 、63.5μmの水。この混合物を、アガロースか溶解するま で65°Cに加熱し次いでTaglDNAポリメラーゼ0.5μmを添加した。
この混合物を一時的に渦巻状にしくvortex)、鉱油の薄層をこの反応混合 物の上部に置き、そして増幅反応を次の条件下に行った294°Cで1分間変性 、50°Cで1分間アニーリング、72°Cて2分間伸長、25サイクルの繰り 返し。増幅に続いて、慣用のアガロースゲルを動かしてIL−5を含むフラクシ ョンを測定する(図9を参照、複製連鎖反応生成物):並行して、3つの対照! y製連鎖反応を各ゲル上で行った: IL−5プライマーでヒトDNA、IL− 5プライマーでハムスターDNA、そしてfL−5プライマーのみ。NotT消 化)fHW105ゲノムDNAのおよび複製連鎖反応生成物の一本のCHEFゲ ルトラックの例が、図9に示されている。この図から理解されるように、1つの DNA試料はIL−5フラグメントの大部分を含んでいた:この複製連鎖反応生 成物は、ヒトDNA対照複製連鎖反応生成物と共役した(comigrate) 。ハムスターDNAおよびプライマーだけか、複製連鎖反応生成物を示さなかっ た。
D、第二CHEFゲル 関連したフラグメントを、汚染するハムスターフラグメントから、さらに精製す るために、IL−5陽性複製連鎖反応生成物に対応するスライス中のDNAをし たようにスライスし、各スライスから得られるDNAの小アリコートを、IL− 5=特異的プライマーで複製連鎖反応増幅して陽性のフラクションを決定する。
複製連鎖反応増幅生成物を、慣用のアガロースゲル上で分け、DNA分子をニト ロセルロースに移し、そして、この場合、KL−5−特異的フラクションを、放 射能標識化KL−5cDNAプローブを用いたハイブリッド形成により同定した 。結果として得られるオートラジオグラムは図10に示されている。
E、配列に無関係な増幅によるIL−5陽性フラクシヨンの増幅cDNAライブ ラリースクリーニングにおいて使用するためのおよびこれらのゲノムフラグメン トのライブラリーを構成するための、これらのゲノムDNAフラグメントの十分 量を得るために、ゲノムDNAフラグメントを、セクションCに記載した配列に 無関係な単一プライマー増幅(SISPA)方法を用いて増幅した。リンカ−添 加に必要な平滑末端分子を発生させるために、第二〇HEFゲル中で同定される 適切なサイズフラクションからのDNAを、DNA中でヘキサヌクレオチド認識 部位で平滑末端切断部を発生させるEcoRVで消化した。消化生成物を、慣用 の0.8%アガロースゲル上でサイズマーカーを用いて並行して分別した。ゲル を、90°回転させそして消化DNAを、荷電メンブランフィルタ−(NA45 .5chleicher & 5chuell)上で電気泳動した。フィルター を、10片に切断し、5つは、2kbまたはそれ以下の大きさのDNA5の位置 に対応しており、そして5つは2kbより大きい大きさのDNA5に対応してい た。DNA5をフィルターから非常に小容積中で(溶出緩衝液: IM NaC 1,50mM了ルギニン1時間65℃で)溶出し、フェノール/クロロホルムで 抽出し、そしてキャリヤーt−RNAの存在下に沈澱した。約2kb長さより大 きいDNA5を、HaellNおよびRsalを用いてlまたはそれ以上のセッ トの制限エンドヌクレアーゼ消化に付した;これらの酵素は共に、平滑末端を発 生させてそして4つの塩基対部位を認識する。この方法において、より大きいD NA5をより有効に増幅できる長さに減じた。lOのフラクションの各々をT4 DNAリガーセを用いて八−リンカ−に連結しく図2−A)次いでNrulで切 断して連結反応において形成されたいかなるリンカ−二量体をも除去した。制限 エンドヌクレアーゼ消化反応の容積は100μlまで増加した。次いでフラクシ ョンを5ephadex”G−50に通した(Manjatisら、第466頁 )。
次いてゲノムフラグメントを、セクションCおよび例2に記載したようにTaq DNAポリメラーゼI (Perkin−Ehner Cetus)およびAプ ライマーを用いて次の条件下に増幅した・リンカ−フラクション山nkered  fraction) 25 a I、2゜uMAプライ7−5μl、IOX増 輻増芯反応緩衝液1tt I (100mM Tris )ICI、pH=8. 3,500mM KCI、15mM MgC1* 、0. 1%(w/v)ゼラ チン)、1.25mMdNTPs16μl、水43.5μl、Taql DNA ポリメラーゼ0.5μm。反応混合物を次の期間25回循環させた=1分間94 °Cで変性、1分間50°Cでアニーリング、そして2分間72゛Cで伸長。各 増幅フラクションのアリコートを[1WIIに示される1%アガロースゲル上で 分離した。増幅生成物のスミャ(smear)か見られた。並行して処理したキ ャリヤーt−RNAは増幅していない。図11のもっと先の最も右手のレーンは 、サイズ標準λHindlIIである。このゲル(最終5ISPAゲル)中のD NAをGeneScreen”フィルター(DuPont/New Engla nd Nuclear)に移し、DNAをフィルターにUVにより架橋し、そし てせん断されたニシン精子DNA100μg/mlを添加してフィルターを一晩 65℃てGeneScreen”″緩衝液(Church & Gjlbert )中でプレーハイブリッド形成した(最終5ISPAフイルター、例7を参照) 。
増幅したゲノムフラグメントのアリコートにトロセルロースに結合していない) を、フラグメントライブラリーの作成に使用した。
例6 T細胞cDNAライブラリーの調製 T細胞を、全血から、標準方法を用いて分離しそして1eu3+フラクシヨンを 特に選択した。1eu3+T細胞をPMA (phorbol myrista te acetate)を用いて標準方法によって誘導した。RNAを6時間P MAとともにポストインキュベーションした細胞から抽出し、そしてポリ−A“ RNAフラクションを、T細胞全RNAから、オリゴ−dTセルC−メカラム上 のアフィニティークロマトグラフィーにより精製した。1eu3+T細胞cDN Aライブラリーを、実質的にManiatfsらにより記載されているように( 第229〜246頁)調製した。第−鎖の合成は、オリゴ−dTプライマーおよ び逆転写酵素を用いて行われた。第二鎖cDNA合或は、DNAポリメラーゼI のフレノウフラグメントの結合、次いで逆転写酵素での処理により行われた。ヘ アピン構造物は、Slヌクレアーゼで分けられた。EcoRIリンカ−を新たに 合成された二重cDNA分子上に平滑末端連結しそしてこれらの分子を、次いで クローニングの目的のためにλdtlOベクター(Protocl、oneTM λgtlO1Promega)に連結した。
T細胞DNAライブラリーDNAの20μgアリコートを、EcoRlて消化し てcDNA挿入断片をファージアームから遊離させる(全量の約4%が挿入断片 CDNAである)。次いでEcoRI末端を、DNAポリメラーゼIのフレノウ フラグメント(Maniatisら、第113頁)を用いて、dATPおよびT TPで満たすことにより平滑末端に変えた。dATPおよびTTPのみの使用は 、EcoR工部位だけを修復するがλのCOS部位を修復せず、従って、汚染す るファージベクターDNAの両方の末端上に平滑末端を作る潜在的な問題を避け る。Cリンカ−(図2−C)を次いでこの全cDNAライブラリーに連結しそし て連結反応混合物をNrulで消化してこ量体を除去した。次いで反応混合物の 容積をGeneScreen”緩衝液で1.0mlに増加し、せん断したλgt lODNAを、■00μg/rnlの最終濃度まで添加し、そしてこの混合物を 65°Cで90分間インキユヘーションした:この混合物は例7において使用し たプローブである。
さらに、cDNAライブラリーのこの調製物を、最終5rSPAフイルターへの ハイブリッド形成の前に、ランダムにせん断した全てのヒトゲノムDNAに、プ レーハイブリッド形成しcDANライブラリー中に存在する反復配列にプレーブ ロックしそして従ってバックグラウンド/シグナルノイズを減することかできる (セクションi i −b (I T I)を参照)。cDNAライブラリーは 、増幅のための末端プライマーとしてC−リンカ−配列を用いて増幅することが できる(例7)。代わりに、cDNA分子をλgt1oベクターから遊離する前 に、cDNA挿入断片の5′および3″末端に隣接する共通のベクター配列を、 c DNA挿入断片を増幅するための末端プライマーとして使用することができ る。
例7 染色体5から得られたゲノムDNAへのT細胞cDNAライブラリーのハイブリ ット形成 A、ハイブリッド形成および洗浄 例6で構成したT細胞cDNAライブラリーを、全容積10m1のGeneSc ree口TMa衝液中で、例15で調製した最終5ISPAフイラターに添加し た。ハイブリッド形成を、65°Cて48時間行った。フィルターを次いで次の 条件下に広く洗浄した。
■、各15分間、室温でlX5SC10,I%SDSで2回洗浄。
2、各15分間、65°CでlX5sc10.1%SDSで2回洗浄。
3、各15分間、65°Cで0.lX5SC10,I%SDSで2回洗浄。
4.20分間、65℃でO,lX5SC10,1%SDSで最終洗浄。
B、フィルターからの選択したcDNAsの溶出最終洗浄後、選択したcDNA sを、フィルターから、5mlの50mMNaOHで室温で処理することにより 溶出した。この溶離液を、約2mlの0.1MTris HCIを用いてpH= 8.0に中和した。cDANst−NaCL酵母RNA、およびエタノールを用 いて沈澱し、次いで水100μI中で再懸濁した。再懸濁したcDNAを次いで 5ephadex”G −50カラムに通した。
C3選択したcDNAsの増幅および分析溶離液中に存在するcDNAsを次い でCプライマーおよび次の条件を用いて増幅した。30μmの溶出材料、10μ mのIOX増幅反応緩衝液、16μmの1、 、 25 mM dNTPs、5 μlの20−Cプライマー、45μmの水、05μmのTaglDNAポリメラ ーゼ。増幅反応を次のように25サイクル行った21分間94°Cで変性、1分 間45°Cでアニーリング、および2分間72°Cで伸長。増幅生成物を、慣用 のアガロースゲル上に流し生成物を調へた(liUI2)。ゲル中のDNAをニ トロセルロースフィルターに移しそしてこのフィルターを6の放射能標識化プロ ーブ:アクチン、ハムスターゲノムDNA、ヒトゲノムDNA、IL−3特異的 (Yangら)、IL−5特異的(Azumeら)、およびヒトミトコンドリア DNA特異的(CF14)(図13)でハイブリッド形成した。
例8 IL−3およびGMCSFを含むゲノム領域に対応するcDNAsの選択IL− 5の分析に適用される方法を、IL−3にも適用した。I L −3(Yang ら)およびG M −CS F (Schraderら)のための特異的プロー ブが知られているIL−3特異的プローブを用いて、染色体5のIL−3含有領 域を上述したように単離した:この領域の長距離制限地図を図15に示す。単離 したゲノムクローンを、IL−3およびGM−CSFに特異的な標識化プローブ で調べることによって、我々は、10キロベースより小さいこれらの遺伝子座の 間の物理的連鎖を示した。次いでT細胞cDNAsを、それらの、選択したIL −3含有領域ゲノムDNA領域への相同性に基づいて選択した。図14は、これ らの選択したcDNAsの、H,、−3、GM−CSF、およびアクチンに特異 的なプローブならびに同様に完全なヒトゲノムプローブでのハイブリッド形成を 示している。rL−3およびGM−C3Fへの特異的ハイブリッド形成は明らか に目に見えた。アクチンへのハイブリッド形成の欠如は、IL−3およびGM− C3Fへのハイブリッド形成か特異的であることをはっきり示しそして完全なヒ トゲノムDNAへのハイブリッド形成の欠如は、選択したcDNAs中の多数の 反復配列DNAの不存在を示している。
A、ゲノムウシ白血病ウィルスDNAの調製ウソ白血病ウィルス(BLV)ゲノ ムのクローニングおよび配列決定は、以前。
に開示されている(Kashimiriら、Sagataら)。ウィルスのRN Aゲノムに対応するBLBの全長分子DNAクローンを、J、F、 Ferre r、ペンシルバニア州大学。
5ehoof of Veterinary 5cienceから入手した。1 00ナノグラムのBLV DNAを熱変性して一本鎖を産しそして0.45ミク ロンニトロセルロースフィルターにスポットした(Schleieher &  5huell) o次いでフィルターを、減圧下に75’で2時間焼きDNAを フィルターに固定した(Rieciardiら)。次の溶液をフィルターのハイ ブリッド形成のために使用した。: 50 mM Tris HCI、 pH= 7.5: I mM EDTA;0.5%SDS+ 3XSSC(20XSSC 保存溶液−175,3gのNaC1,88,2gのクエン酸ナトリウム、pH= 7に調整、水11の全容積を有する)。
IXFPB (IOXFPB保存溶液=0.2%Ficoll、 0. 2%ポ リビニルピロリドン、および02%ウシ血清アルブミン):50%ホルムアミド (Formamide);および、100μg/ml変性サケ精子DNA、プレ ーハイブリット形成を20時間37℃で行った。
B、細胞系10C9からのヒトリンパ腫関連ウィルスcDNAの調製10C9ウ ィルス粒子を、遠心分離(10,OOOXg、4°Cで15分間)により細胞破 片から清澄にした1 0C9細胞培養上清から精製し、AmiconTM限外濾 過により100倍に濃縮し、そして25%蔗糖クッりョン/PBS (100, 000×g、90分間4°のを通してベレット化した。結果として得られたベレ ットをDulbeccoのPhosphate Buffered 5alin e (PBS)中で再懸濁し、均一化し、そして15−60%蔗糖密度勾配上に 置き、16時間100.000Xg、4℃で遠心分離した;1.15〜1.18 g/mlでのウィルス帯を集め、PBSで稀釈しそして超遠心分離によりベレッ ト化して蔗糖を除去した(100.OOOXg、90分間4℃)。
ウィルスRNAを粒子から、Chomzynskiらの方法により抽出し、次い でランダム開始cDNA合成においてテンプレートとして使用した(Boerh inger−Ma口nheimから入手されたキット)。cDAN分子をDNA ポリメラーゼIのフレノウフラグメントおよび4つ全てのデオキシリボヌクレオ チド(Maniatisら、第113頁)を用いて平滑末端化した。Aリンカ− (図2−Aを参照)を次いてcDAN分子の末端に、T、DNAリガーゼ(Ne w England Biolabs)を用いて連結した。これらのcDAN分 子を次いでNrulで消化して連結反応中に生じたいかなるリンカ−二量体をも 除去した。10C9cDNAライブラリーを次いで、例2および6に記載した、 配列に無関係な単一プライマー増幅方法を用いて増幅した。
C,1Oc9cDNAライブラリーの、BLVゲノムへのハイブリッド形成上記 プレーハイブリッド形成したフィルターを次いで36時間37°Cてl0c9c DNAライブラリーで次の条件下にハイブリッド形成した:50mMTrisH C1,pH=7.5; 1 mM EDAT; o、5%SDS ; 3XSS C(20XSSC保存溶液=175.3gのNaC1:88.2gのクエン酸ナ トリウム、pH=7t:調整した、水11の全容積を育する); 1XFPB  (10XFPB保存溶液=0.2%Ficoll 、0. 2%ポリビニルピロ リドン、および0.2%ウシ血清アルブミン)、50%ホルムアミド(For証 順1de) ; 10%デキストランフスフアート(Dextran 5ulf ate);および100μg/mIの1Oc9増幅CDNAライブラリー。
ハイブリッド形成期間後、フィルターをよごれていない1.5ml微小管に移し そして洗浄の次の連続を行った: 1.15分間室温で、100μmの2XSSCおよび0.5%SDS。
2、段階1を繰り返す。
3.30分間60°Cで、100μmの2XSSCおよび0. 1%5DS04 ゜段階3を繰り返す。
530分間60°Cで、100μlの0.5XSSCおよび0. 1%SDS。
6 段階5を繰り返す。
7、結合cDNAsの溶出を、15分間95〜100℃で、100μ+の0゜1 、X5SCおよび0゜1%SDSで洗浄することによりなし遂げた。
8゜段階7を繰り返す。
溶離液を、慣用のアガロースゲル上に流し、ニトロセルロースに移しそしてIL −5特異的プローブでハイブリッド形成した(Campbel lら; Azu meら); I L−5特異的配列の溶出は、段階7および8の溶離液中にのみ 見られた。
溶離液を、Aプライマーを使用したことを除いて、例7Cに記載したように増幅 した。
例10 BLVゲノムに相同な10C9ウイルスcDNAsのキャラクタリセーソヨン例 9中の溶離液中に存在する、増幅した選択10C9cDNAsを次いてクローン 化して2つのライブラリー:1g t 10 (Protoclone”A g  t I O系、 Promega)中のものおよび1g t 11 (Pro toclone”A g t 11系、 Promega)中のものを作製した 。増幅したcDNAsの構築において使用したリンカ−は、同様に、増幅したe DNAsを、λgtlOおよびgtllベクターの両方への直接的挿入を考慮に 入れたEcoR1部位(図2を参照)を含んでいた。
λgtllクローンにより発現した融合タンパク質(fusion prote ins)を抗体プローブを用いてスクリーニングしたCYoungら)。ウシ抗 −BLV (α−BLV)でのスクリーニングはスクリーニングした4X10’ プラークから数百の陽性クローンを検出した。α−p24でのスクリーニングは 、スクリーニングしたlO4から15の陽性プラークを検出し、これらの陽性は 精製したそしてα−5Lyで交差スクリーニングしたプラークであり、これらの クローンの4/15は両方の抗−血清で陽性であった。α−gp62でのスクリ ーニングは、α−BLVで交差スクリーニングした時同様に全て陽性である4つ の陽性クローンを検出した。
λgtlOcDNAライブラリーを、BLVの全長分子クローンでスクリーニン グした。約600塩基対挿入断片を含むλgtlOクローンのプラーク/Sイブ リッド形成スクリーニング(Woo)は、スクリーニングした2XlO’プラー クから76の陽性を産した。
本発明を実施する好ましい実施態様、用途、および方法を詳細に記載したが、本 明細書中に示したような実施の種々の別の用途、および方法は、本発明の予期の 中にあることが認識されるであろう。
ュ。NA7うア、、、 FIG、1 +Nrul 二量体を開裂 1/2J&t+I EcoRI l/2Nrul lニーIG、 2G1ul FIG、 3 陽性源 陰性源 クローン2 プローブ 感染源 非感染源 FIG、5 t 非反復フラグメントをクローニング感染源 非感染源 増幅したcDNAs 増幅したcDNAs十 十 ゲル電気泳動による分別 NOt+で切断した ψ 添加 「最終5ISPAゲルj PFGE、PCRおよび91SPAを用いた部分的精製下−cl−TEFゲル  (Notl) PCR生成物ハイブリット形成により検出されたPCR生成物f ins l S PAケル 溶出した5ISPADNA5 IL3/GMC5F 溶出 cDNAs種々のプローブでハイブリッド形成 補正書の写しく翻訳文)提出書 (特許法第184条の7第1項) 請求の範囲 ■、ゲノムDNAの接圧領域を得、 末端ブライミング配列を含むようにcDNAフラグメントの混合物を調製し混合 物のフラグメントを変性して、末端ブライミング配列を有する単フラグメント鎖 を作り、 一本鎖形のフラグメントの混合物から、ゲノムDNAの接圧領域にハイブリッド 形成する単フラグメント鎖を単離し、ゲノム領域に相同である単フラグメント鎮 を、配列が各フラグメント鎖上の当該末端ブライミング配列に相補的であるプラ イマーでハイブリッド形成して、鎖/プライマー複合体を形成し、 鎖/プライマー複合体を、ポリメラーゼおよびデオキシヌクレオチドの存在下に 二本鎖フラグメントに変換し、 二本鎖フラグメントを変性し、そして 当該ハイブリッド、変換、および変性段階を、所望の程度のcDNA増幅か達成 されるまで繰り返す、 ことを包含する、cDNAフラグメントの混合物から、ゲノムDNAの接圧領域 に相同である2またはそれ以上の特異的cDNAフラグメントを単離する方法。
2、 接圧ゲノムDNAセクションか、保持体に結合される、請求項1記載の方 法。
3、 接圧ゲノムDNAセクションか、酵母人工染色体中に含まれている、請求 項1記載の方法。
4、 接圧ゲノムDNAセクションか、ウシ白血病ウィルスゲノムを表現しモし てcDNA種の混合物か、細胞系10C9から得られたウィルスに感染した細胞 系から得られたmRNAから作製されたcDNAライブラリーである、請求項1 記載の方法。
5、 当該ゲノムフラグメントか、 (al 既知の遺伝子を含むゲノムDNAフラグメントを予備サイズ分別し、( bl 配列に無関係な増幅のためのプライマーとして有効であるゲノムDNAフ ラグメントに、DNAフラグメントの末端のほうに、リンカ−を連結し、そして 、制限酵素で消化してDNAフラグメントの末端上の余分のリンカ−の存在を除 去し、 (CI DNAフラグメントを、DNAポリメラーゼ、4つ全てのデオキシリホ ヌクレオチド、および、DNAフラグメントの末端上に存在するリンカ−に相同 であるプライマーと混合し、そして (dl DNAフラグメントの、配列に無関係な増幅を生ずるような条件下に混 合物を反応する、 ことにより得られる、既知の遺伝子と同一の染色体領域中に位置する遺伝子に対 応するcDNAsを同定する際に使用するための、請求項1記載の方法。
6 既知の遺伝子を含むゲノムDNAフラグメントの予備サイズ分別か、既知の 遺伝子に相同なプライマー、DNAポリメラーゼ、および4つ全てのデオキシリ ホヌクレオチドを、ゲルマトリックスに添加し、そしてゲルマトリックスを、プ ライマーにより定められた既知の遺伝子の領域の増幅を促進する条件下に処理す ることによる、興味のあるDNAフラグメントの同定を含む、請求項5記載の方 法。
7、 既知の遺伝子が、成長ファクターまたは成長ファクター受容体遺伝子であ る、請求項1記載の方法。
8、 既知の遺伝子か、インターロイキンである、請求項7記載の方法。
9、 既知の遺伝子がIL−5でありモしてcDNA種の混合物かT細胞cDN Aライブラリーである、請求項8記載の方法。
10、既知の遺伝子がエリトロボイエチンでありそしてcDNA種の混合物か腎 eDNAライブラリーである、請求項7記載の方法。
比 末端ブライミング配列を含むcDNA種の上記調製か、二本鎖リンカ−を、 cDNA混合物のフラグメントに付着し、フラグメントを変性して、リンカー− 鎖末端を有する単フラグメント鎖を作り、リンカー−鎖末端は、末端ブライミン グ配列として役立ち、−重鎖を、配列か、各フラグメント鎖上のリンカー−鎖末 端に相補的であるプライマーでハイブリッド形成して鎖/プライマー複合体を形 成し、鎖/プライマー複合体を、ポリメラーゼおよびデオキシヌクレオチドの存 在下に二本鎖フラグメントに変換し、そして当該変性、ハイブリッド形成、およ び変換段階を、所望の程度の増幅か達成されるまで繰り返す、 ことを特徴する請求項1記載の方法。
12、末端ブライミング配列を含むcDNA種の上記調製が、さらに、c DN A種を適当なベクターにそして、cDNA挿入断片に隣接する5′および3゛ベ クタ一配列を、末端ブライミング配列として使用してクローニングすることを特 徴する請求項l記載の方法。
13、当該調製が、さらに、当該末端ブライミング配列を含むcDNA種を、D ANポリメラーゼ、4つ全てのデオキシリボヌクレオチドトリホスファート、お よび、cDNA末端ブライミング配列に相同なプライマーと混合し、そして当該 混合物を、一本*cDNA種の、配列に無関係な増幅が生じるような条件下に反 応することによる、cDNA種の増幅を特徴する請求項12記載の方法。
14、さらに、増幅した特異的cDNAsをベクターにクローニングすることを 含む、請求項1記載の方法。
+5. ゲノムDNAの接圧領域に相同でありそしてcDNA種の混合物から選 択される2またはそれ以上のcDNA種のクローニング方法であって、fal  末端ブライミング配列を含むcDNA種を調製し、(bl それらの、選択した ゲノムフラグメントの第一セットへのノ\イブリッド形成に基づいて、−重鎖c DNA種を単離し、(C1単離した一重鎖cDNA種を、DNAポリメラーゼ、 4つ全てのデオキシリポヌクレオチドトリホスファート、およびcDNA末端ブ ライミング配列に相同なプライマーと混合し、 (d この混合物を、一本@cDNA種の、配列に無関係な増幅が生じるような 条件下に反応し、 tel それらの、選択したゲノムフラグメントの第二セットへのハイブリツド 形成に基づいて、段階(diの混合物から一部@cDNA種を単離し、(fl  段階+e+の単離した一重鎖cDNA種を、DNAポリメラーゼ、4つ全てのデ オキシリホヌクレオチドトリホスファート、およびcDNA末端プライミング配 列に相同なプライマーと混合し、 (gl この混合物を、−重鎖cDNA種の、配列に無関係な増幅を生じるよう な条件下に反応し、 (社)増幅したcDNA種をベクターにクローニングする、ことを含む、上記方 法。
1++、、−111+PCT/LIS90105938国際調査報告 S^ 41767

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.接在ゲノムDNAの領域に相同であるそしてcDNA種の混合物から選択さ れるcDNA種のクローニング方法であって、(a)接在ゲノムDNAの與味の ある領域を得、(b)末端プライミング配列を含むようにcDNA種を調製し、 (c)それらの、接在ゲノムDNAの領域へのハイブリッド形成に基づき一本鎖 cDAN種を単離し、 (d)一本鎖cDNA種をDNAポリメラーゼ、4つ全てのデオキシリボヌクレ オチドトリホスファート、および、cDNA末端プライミング配列に相同なプラ イマーと混合し、 (e)混合物を、一本鎖cDNA種の、配列に無関係な増幅を生じるような条件 下に反応し、そして (c)増幅cDNA種をベクター中にクローニングする、ことを包含する、上記 方法。 2.接在DNAの領域が、與味のある領域を含み、そして当該入手が、(a)與 味のある領域を含むDNAセクションをサイズ分別する、(b)当該領域を含む フラクションを同定する、(c)同定したフラクションからDNAを単離する、 および(d)単離したDNAを制限エンドヌクレアーゼで消化して、興味のある 領域を多数のより小さいフラグメントに切断する、 ことを含む、請求項1記載の方法。 3.興味のある領域を含むDNAが、相同な領域であるプライマーの存在下にプ ライマー開始増幅を用いてフラクション中で同定される、請求項2記載の方法4 .接在ゲノムDNAセクションが、保持体に結合される、請求項1記載の方法。 5.接在ゲノムDNAセクションが、酵母人工染色体中に含まれている、請求項 1記載の方法。 6.接在ゲノムDNAセクションが、ウシ白血病ウイルスゲノムを表現しそして cDNA種の混合物が、細胞系10C9から得られるウイルスで感染した細胞系 から得られるmRNAから作製されるcDNAライブラリーである、請求項1記 載の方法。 7.当該接在ゲノムDNA領域を含むフラグメントが、(a)既知の遺伝子を含 むゲノムDNAフラグメントを予備サイズ分別し、(b)配列に無関係な増幅の ためにプライマーとして有用である、既知の遺伝子を含む、ゲノムDNAフラグ メントにリンカーを連結し、(c)DNAフラグメントを、DNAポリメラーゼ 、4つ全てのデオキシリボヌクレオチド、およびDNAフラグメントの末端上に 存在するリンカーに相同なプライマーと混合し、 (d)DNAフラグメントの、配列に無関係な増幅を生ずるような条件下に混合 物を反応する、 ことにより得られる、既知の遺伝子と同一の染色体領域中に位置する遺伝子に対 応するcDNAsを同定する際に使用するための、請求項1記載の方法。 8.既知の遺伝子を含むゲノムDNAフラグメントの予備サイズ分別が、既知の 遺伝子に相同なプライマー、DNAポリメラーゼ、および4つ全てのデオキシリ ボヌクレオチドを、ゲルマトリックスに添加しそしてゲルマトリックスをプライ マーにより定められた既知の遺伝子の領域の増幅を促進する条件下に処理するこ とによる、興味のあるDNAフラグメントの同定を包含する、請求項7記載の方 法。 9.既知の遺伝子が成長因子または成長因子受容体遺伝子である、請求項1記載 の方法。 10.既知の遺伝子がインターロイキンである、請求項9記載の方法。 11.既知の遺伝子が、IL−5でありそして、cDNA種の混合物がT細胞c DNAライブラリーである、請求項10記載の方法。 12.既知の遺伝子が、エリトロポイエチンでありそしてcDNA種の混合物が 腎cDNAライブラリーである、請求項9記載の方法。 13.末端プライミング配列を含むcDNA種の上記調製が、さらに、一本鎖c DNA種をDNAポリメラーゼ、4つ全てのデオキシリボヌクレオチドトリホス ファート、およびcDNA末端プライミング配列に相同なプライマーと混合し、 そして当該混合物を、一本鎖の、cDNA種が配列に無関係な増幅を生じるよう な条件下に反応することによるcDNA種の増幅を包含する、請求項1記載の方 法。 14.末端プライミング配列を含むcDNA種の上記調製が、cDNA種を適当 なベクターにそして、cDNA挿入断片に隣接する既知の5′および3′ベクタ ー配外を、末端プライミング配列として使用してクローニングすることを包含す る、請求項1記載の方法。 15.当該調製が、さらに、一本鎖cDAN種を、DNAポリメラーゼ、4つ全 てのデオキシリボヌクレオチドトリホスファート、およびcDNA末端プライミ ング配列に相同なプライマーと混合し、そして混合物を、一本鎖cDNA種の、 配列に無関係な増幅を生ずるような条件下に反応することによる、cDNA種の 増幅を包含する、請求項14記載の方法。 16.接在ゲノムDNAの領域に相同でありそしてcDNA種の混合物から選択 されるcDNA種のクローニング方法であって、(a)末端ブライミング配列を 含むようにcDNA種を調製し、(b)それらの、選択したゲノムフラグメント の第一セットヘのハイブリッド形成に基づいて、一本鎖cDNA種を単離し、( c)単離した一本鎖cDNA種を、DNAポリメラーゼ、4つ全てのデオキシリ ボヌクレオチドトリホスファート、およびcDNA末端プライミング配列に相同 なプライマーと混合し、 (d)この混合物を、一本鎖cDNA種の、配列に無関係な増幅が生じるような 条件下に反応し、 (e)それらの、選択したゲノムフラグメントの第二セットヘのハイブリッド形 成に基づいて、段階(d)の混合物から一本鎖cDNA種を単離し、(f)段階 (e)の単離した一本鎖cDNA種を、DNAポリメラーゼ、4つ全てのデオキ シリボヌクレオチドトリホスファート、およびcDNA末端プライミング配列に 相同なプライマーと混合し、 (g)この混合物を、一本鎖cDNA種の、配列に無関係な増幅を生じるような 条件下に反応し、 (h)増幅したcDNA種をベクターにクローニングする、ことを含む、上記方 法。
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