JPH0630799A - 遺伝子検出方法及び遺伝子検出装置 - Google Patents

遺伝子検出方法及び遺伝子検出装置

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JPH0630799A
JPH0630799A JP4183452A JP18345292A JPH0630799A JP H0630799 A JPH0630799 A JP H0630799A JP 4183452 A JP4183452 A JP 4183452A JP 18345292 A JP18345292 A JP 18345292A JP H0630799 A JPH0630799 A JP H0630799A
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JP
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dna
rna
probe
exonuclease
detecting
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JP4183452A
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Hideki Kanbara
秀記 神原
Kazunobu Okano
和宣 岡野
Katsuji Murakawa
克二 村川
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813Hybridisation assays
    • C12Q1/6816Hybridisation assays characterised by the detection means
    • C12Q1/682Signal amplification
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
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    • C12Q1/6816Hybridisation assays characterised by the detection means
    • C12Q1/6823Release of bound markers

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検体DNAを高感度で検出する手法を提供す
る。 【構成】 蛍光標識DNAプローブ11を検体7に対合
(ハイブリダイズ)させ、二本鎖対合体8を形成し、二
本鎖対合体8を特異的に分解する酵素により対合したD
NAプローブを順次分解脱離させることをくり返し、検
体DNAと対合するDNAプローブだけを高速分解し、
短小化されたDNAプローブ20を増幅生産したのち、
短小化DNAプローブ20を未反応DNAプローブ21
と識別して検出して、検体DNA7を高感度で検出す
る。 【効果】 反応の温度を上下することなく、数分間に検
体DNAを数桁上回る短小化DNAプローブを生成で
き、迅速な検体DNAの検出ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は遺伝子あるいはDNAの
高感度検出方法及び検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】遺伝子上の特定の塩基配列を識別して病
気の診断を行う方法、DNA診断あるいは遺伝子診断、
が普及してきている。通常、検出の対象となるDNAの
コピー数は少ないため、高感度の検出方法が要求され
る。従来、微量のDNA検出には放射性同位元素標識し
たDNAプローブが用いられていた。すなわち、検体で
あるDNAをアガロースゲルを使用して電気泳動し、そ
のサイズにより分離し、セルロースフィルターなどに分
離したDNAのパターンを転写し固定する。次いで放射
性元素で標識DNAプローブをふりかけ、相補配列を持
つDNAに対合(ハイブリダイズ)させる。フィルター
にフィルム等を密着させると、DNAプローブが対合
(ハイブリダイズ)した所からβ線等が放射され、その
位置がフィルムに転写され検出することができる。放射
性同位元素標識による検出は高感度であるが取扱がやっ
かいである難点があった。そこで、酵素反応を用いて検
出しようとする配列をもつDNA部位のコピー数を増幅
する手法、ポリメラーゼ連鎖反応法(ポリメラーゼ チ
ェーン リアクション(Polymerase Chain Reaction)
(PCR法))、が開発され用いられている(文献 Sci
ence 242,229(1988))。この方法では、目的とする領域
をはさむ二本鎖DNAの両側にそれぞれ相補鎖合成プラ
イマーをハイブリダイズさせ、DNAポリメラーゼを用
いて相補鎖合成をくりかえすもので(10の5乗)から
(10の6乗)倍の増幅ができるため、蛍光標識などで
も十分DNAの検出が可能となる。PCR法では耐熱性
酵素と温度を上げ下げする熱サイクル装置を用いて相補
鎖合成と二本鎖DNAの分離およびプライマーの対合
(ハイブリダイゼーション)を繰り返すもので2つのD
NA相補鎖を増幅するプライマーが不可欠である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】PCR増幅法では、最
初は目的とするDNAを鋳型にDNAコピーを作るが数
サイクル後には合成されたコピーが鋳型となり、ねづみ
算式にコピー数が増える。このため増幅用プライマーが
少しでも対合(ハイブリダイズ)できる所があればDN
Aの増幅が始まり、あとは自動的に増幅されるため汚染
などに弱い難点があった。また、増幅するには2つのプ
ライマーを用意するなどの必要もあり、変異の大きなウ
ィルスの検出では、ウィルスの検出に都合のよい、便利
な増幅領域を見つけるのに苦労するなどの難点があっ
た。そこで、PCR増幅法に代わる目的とするDNA部
所の高感度検出方法の開発が望まれていた。本発明の目
的は、このような状況に鑑み、PCR増幅法に代わり、
検体の情報を担うDNAプローブの増幅法を提供し、高
感度な遺伝子検出方法及び遺伝子検出装置を実現するこ
とにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的は、DNAある
いはRNAの二本鎖部分を末端から切り出して分解する
酵素を用い、DNAあるいはRNAの二本鎖部分の少な
くとも片方の鎖部分が蛍光あるいは色素で標識されたD
NAあるいはRNAオリゴマーとし、DNAあるいはR
NAプローブを検体DNAあるいはRNAの存在下で短
小化し、短小化されたDNAあるいはRNAプローブを
検出することで達成される。上記の二本鎖部分を末端か
ら分解する酵素として、エクソヌクレアーゼ活性を持つ
酵素を使用し、エクソヌクレアーゼIII、λエクソヌク
レアーゼ、ヌクリアーゼBal 31などが使用でき
る。要約すると蛍光体あるいは色素などで標識された対
合力の弱い部分と検体と相補的な配列をもち対合力の強
い部分とからなるDNAプローブを含む、二本鎖DN
A、RNAあるいはDNA-RNAハイブリッドを端か
ら分解するエクソヌクレアーゼ活性を持つ酵素を用いる
ことにより達成される。より具体的には、DNAあるい
はRNAプローブと検体DNAあるいはRNAをそれぞ
れ対合させるプロセスと、エクソヌクレアーゼ活性酵素
による2本鎖の末端ヌクレオチドを順次分解するプロセ
スと、短小化されたDNAあるいはRNAプローブを検
出するプロセスと、からなる遺伝子検出方法であり、蛍
光あるいは色素で標識されたDNAあるいはRNAプロ
ーブを使用することができる。
【0005】また、それぞれのDNAあるいはRNAプ
ローブの端部から蛍光標識された塩基位置までの長さを
変化させた複数のDNAあるいはRNAプローブと、検
体DNAあるいはRNAをそれぞれ対合させ、エクソヌ
クレアーゼ活性酵素により2本鎖の末端ヌクレオチドを
順次分解し、短小化されたDNAあるいはRNAプロー
ブの分子量が変化し泳動速度がそれぞれのDNAあるい
はRNAプローブにより変化するようにして、検体DN
AあるいはRNAとエクソヌクレアーゼ活性酵素により
短小化されたDNAあるいはRNAプローブを識別し
て、異なる塩基配列をもつ検体DNAあるいはRNAの
複数個所を区別して検出する遺伝子検出方法であり、そ
れぞれのDNAあるいはRNAプローブにおいて、エク
ソヌクレアーゼ活性酵素による分解が前記それぞれのD
NAあるいはRNAプローブ上の所定の位置の塩基位置
より先に進行ないようにする。さらに、それぞれのDN
AあるいはRNAプローブの端部から蛍光標識された塩
基位置までの長さを変化させた複数のDNAあるいはR
NAプローブと、複数種の検体DNAあるいはRNAを
それぞれ対合させ、エクソヌクレアーゼ活性酵素により
2本鎖の末端ヌクレオチドを順次分解し、短小化された
DNAあるいはRNAプローブの分子量が変化し泳動速
度がそれぞれのDNAあるいはRNAプローブにより変
化するようにして、複数種の検体とエクソヌクレアーゼ
活性酵素により短小化されたDNAあるいはRNAプロ
ーブを識別して、複数種の検体DNAあるいはRNAを
区別して検出する遺伝子検出方法であり、それぞれのD
NAあるいはRNAプローブにおいて、エクソヌクレア
ーゼ活性酵素による分解が前記それぞれのDNAあるい
はRNAプローブ上の所定の位置の塩基より先に進行な
いようにその位置の塩基に化学修飾をする。
【0006】また、それぞれのDNAあるいはRNAプ
ローブの蛍光標識の種類を変化させた複数のDNAある
いはRNAプローブと、複数種の検体DNAあるいはR
NAをそれぞれ対合させ、エクソヌクレアーゼ活性酵素
により2本鎖の末端ヌクレオチドを順次分解し、短小化
されたDNAあるいはRNAプローブを識別して、複数
種の検体DNAあるいはRNAを検出する遺伝子検出方
法、あるいは、異なる塩基配列を有し異なる複数の蛍光
標識が標識されたDNAあるいはRNAプローブを、異
なる塩基配列部分を有する検体DNAあるいはRNAの
複数個所にそれぞれ対合させ、エクソヌクレアーゼ活性
酵素で対合体を短小化して、異なる塩基配列部分を有す
る検体DNAあるいはRNAの複数個所を区別して検出
する遺伝子検出方法である。以上説明した遺伝子検出方
法において、DNAあるいはRNAプローブの長さが8
塩基以上100塩基以下とし、あるいは、DNAあるい
はRNAプローブの末端位置から蛍光標識された塩基ま
での長さが6塩基以下とし、あるいは、DNAあるいは
RNAプローブの末端位置からn塩基目と(n+1)塩
基目との間のリン酸ジエステル結合を、ホスホチオエー
トジエステル結合あるいはリン酸基を修飾した残基で置
換した結合とし、nを6以下とする。また、以上説明し
た遺伝子検出方法を用いた遺伝子検出装置であり、短小
化されたDNAあるいはRNAプローブを識別して、単
数種、あるいは複数種の検体DNAあるいはRNAを検
出する手段を有する。これらにより、DNA診断法、D
NA検査装置が可能となる。
【0007】
【作用】蛍光標識付きのDNAプローブは検体DNAと
対合(ハイブリダイズ)し、二本鎖を有する対合体を形
成する。この対合体に、二本鎖DNAの末端塩基を削り
取る活性を持つ酵素、即ちエクソヌクレアーゼ活性を持
つ酵素(例えば、エクソヌクレアーゼIII( Exonucleas
e III )、λエクソヌクレアーゼ( λ Exonuclease
)、ヌクリアーゼBal 31( Exonuclease Bal
31 )など)を作用させると、二本鎖部分の3'末端か
らヌクレオチドは順次削り取られてゆく。DNAプロー
ブがバイブリダイズして安定に二本鎖として存在するに
は一定の長さが必要であるが、端からヌクレオチドが削
り取られて短くなると、短小化したDNAプローブ(場
合によっては蛍光標識部分だけになる)は検体DNAか
ら遊離していく。残された検体DNAには過剰に存在す
る新しいDNAプローブ分子がハイブリダイズして二本
鎖を形成する。これは再びエクソヌクレアーゼ活性を持
つ酵素、エクソヌクレアーゼ( Exonuclease )で分解
される。このようにDNAプローブは検体DNAとエク
ソヌクレアーゼ( Exonuclease )の存在下で、その長
さが短くなっていく。この反応は非可逆的に進行するの
で一定時間後には検体DNAコピー数をはるかに上回る
短小化された蛍光標識DNAプローブが生成する。短小
化された蛍光標識DNAプローブを電気泳動などで長さ
分離して検出することにより、高感度で検体DNAの有
無を調べることができる。検査の正確さを増すために、
異なる塩基配列を持つ蛍光標識DNAプローブを検体D
NAの複数個所に対合(ハイブリダイズ)させ、対合体
を短小化して、異なる塩基配列を持つ検体DNAの複数
個所を区別して検出することもできる。すなわち、これ
らプローブの標識蛍光体を変えたり、蛍光体あるいは色
素などで標識された対合力の弱い部分の長さを変化さ
せ、短小化後のDNAプローブサイズが変化するように
して電気泳動等により長さを分離し、各プローブを区別
して検出することができる。要約すると、蛍光標識DN
Aプローブを検体に対合(ハイブリダイズ)させ、二本
鎖を形成し、二本鎖を特異的に分解する酵素によりDN
Aプローブを分解脱離させることをくり返し行ない、検
体DNAと対合するDNAプローブだけを高速分解し、
短小化されたDNAプローブを増幅生産できることにな
る。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。検体例と
して簡単に入手できる一本鎖DNA、M13ファージを
用いた。ここでは一本鎖DNAの例を示すが、検体がウ
ィスルなどの一本鎖RNAでも同様に検出できる。検体
と相補配列をもつDNAプローブを作製する。変異の激
しいウィスルなどの場合には塩基配列が良く保存されて
いる領域を選んでDNAプローブを作成する。本実施例
では、図1に示すような種々のタイプの蛍光標識された
DNAプローブを使用することができる。本実施例での
蛍光標識されたDNAプローブは、図1(a)から図1
(e)に示すように、検体DNAと良く対合する部分で
ある対合領域6と、色素あるいは蛍光標識2が標識され
ている対合力の弱い標識領域5とからなる。図1(a)
から図1(e)において、X及びYはそれぞれ、塩基
A、C、G、Tを表わし、Zは色素あるいは蛍光標識が
結合された有機物分子鎖を表わしている。図1(a)の
DNAプローブ11は、蛍光標識2が5’端に標識さ
れ、図1(b)のDNAプローブ12は、5’端から5
塩基目に蛍光標識2が標識され、図1(c)のDNAプ
ローブ13は、5'末端および5'末端から5塩基目に蛍
光標識2が標識され、図1(d)のDNAプローブ14
は、蛍光標識2が5’端に、5'末端から5塩基目に蛍
光標識2とは異なる蛍光標識3が標識されている例であ
る。図1(a)、図1(b)、図1(d)において、標
識領域5に蛍光標識2あるいは3がさらに単数又は複数
個標識されていてもよい。さらに、図1(a)から図1
(d)において、標識領域5に対合力の弱いプリンヌク
レオシド(イノシン、アデノシン、グアノシンなど)、
あるいはピリミジンヌクレオシド(シチジン、ウリジン
など)を含んでいてもよい。図1(e)のDNAプロー
ブ15は、対合領域6の3’端に、蛍光標識が結合され
た有機物分子鎖Zが結合されている例である。有機物分
子鎖Zに結合される蛍光標識は、1種類の蛍光標識が単
数あるいは複数個、または複数種類の蛍光標識が単数あ
るいは複数個が結合されたものであってもよい。
【0009】本発明の第一の実施例を図1(a)のDN
Aプローブ11を用いた場合について説明する。図2
(a)から(f)に、蛍光標識DNAプローブを検体に
対合(ハイブリダイズ)させ、二本鎖を形成し、二本鎖
を特異的に分解する酵素によりDNAプローブを分解脱
離させることをくり返し、検体DNAと対合するDNA
プローブだけを高速分解し、短小化されたDNAプロー
ブを増幅生産するプロセスの模式図を示す。このような
プロセスで生起する反応を、図2(a)から(f)に基
づき説明する。図2(a)に示すように、一本鎖にされ
た検体7と、図1(a)のDNAプローブ11(蛍光標
識2が1個だけ5’端に標識されている。)とが混合さ
れ、所定の条件に保持され、対合反応が開始される。こ
の結果、図2(b)に示すように、DNAプローブ11
と検体7との対合体8と、未反応のDNAプローブ21
が反応により生じる。検体7の数は少なく、この検体7
の数より十分に過剰にDNAプローブ11を使用するの
で、未反応のDNAプローブ21は過剰に残存する。こ
の状態で、DNAの3’端からヌクレオチドを削るエク
ソヌクレアーゼIII( Exonuclease III )を添加する。
エクソヌクレアーゼIIIの触媒作用により、対合体8の
二本鎖部分のDNAプローブ11は、その3’端からヌ
クレオチドが順次削られていき(対合体8の二本鎖部分
のうち検体DNAの3’端は蛍光標識2の存在のための
末端分解反応は進行しない。)、図2(c)に示すよう
に、DNAプローブ11の長さがは短小化され、短小化
されたDNAプローブ20となる。与えられている条件
下で短小化されたDNAプローブ20と検体7との対合
体9の対合力が弱く安定して存在できなくなると、蛍光
標識2が標識されている短小化されたDNAプローブ2
0は対合体9から離れ遊離していく。短小化されたDN
Aプローブ20は対合する塩基対の数が少なくなると
(蛍光標識2が標識されている5’端だけで、一本鎖に
された検体7と対合する場合も有る。)、検体DNAと
対合(ハイブリダイズ)する対合力は弱いので、互いに
遊離して、図2(d)に示すように、一本鎖にされた検
体7と、過剰の未反応のDNAプローブ21と、遊離し
た短小化されたDNAプローブ20(蛍光標識2が標識
されている5’端だけからなる場合も有る。)の混合状
態となる。この混合状態は遊離した短小化されたDNA
プローブ20の存在を除けば、実質的に図2(a)の状
態と同じであるので、図2(e)に示すように、一本鎖
にされた検体7は再び対合体8を形成し、エクソヌクレ
アーゼIIIの触媒作用により、対合体8の二本鎖部分の
DNAプローブ11は、その3’端からヌクレオチドが
順次削られていき、図2(c)に示すのと同様に、DN
Aプローブ11の長さがは短小化され、短小化されたD
NAプローブ20を生じ、短小化されたDNAプローブ
20が遊離していき、図2(f)に示すように、短小化
されたDNAプローブ20の数は増幅して行く。この増
幅は、過剰の未反応のDNAプローブ21が存在し、エ
クソヌクレアーゼIIIが酵素活性を保持している限り続
く。
【0010】本発明の第二の実施例を図1(f)のDN
Aプローブ16を用いた場合について説明する。本実施
例では、図1(f)に示す構造を有するDNAプローブ
16、即ち、28マー(mer)のDNAプローブを用
いた。5'末端および5'末端から5塩基目に蛍光標識2
をいれた。5'末端だけあるいは5塩基目以外に蛍光標
識を入れてもよい。実施例で5塩基目に蛍光体をいれた
のはエクソヌクレアーゼ( Exonuclease )による末端
分解反応をここで停止させるためである。即ち、エクソ
ヌクレアーゼによる分解がプローブ上の一定位置の核酸
単位より先に進行ないようにこの部位の核酸(5'末端
から5塩基目の核酸)に化学修飾をしたDNAプローブ
となっている。エクソヌクレアーゼによる分解がプロー
ブ上の一定位置の塩基位置より先に進行ないようにする
には、図1(a)から(d)(f)に示す標識領域5と
対合領域6の間のリン酸ジエステル結合を、ホスホチオ
エートジエステル結合あるいはリン酸基を修飾した残基
で置換することにより、この位置で前記の分解を確実に
停止させることができる。5'末端および5'末端から5
塩基目には蛍光標識分子2が付着しており、検体DNA
と対合(ハイブリダイズ)する対合力は弱い。この部分
を標識領域と呼ぶ。この標識領域の部分の長さを変化さ
せることで、複数のDNAプローブを識別可能とするこ
とができる。この領域の長さが長くなると対合力が強く
なりエクソヌクレアーゼ( Exonuclease )による末端
分解後も検体DNAから遊離しなくなる。蛍光標識領域
の長さは6マー以下が好ましい。また、標識領域5に対
合力の弱いイノシンを入れたり、長さによる泳動速度に
差は出るが対合力のない、蛍光標識が結合された有機物
分子鎖でこの標識領域を構成して、エクソヌクレアーゼ
( Exonuclease )による末端分解後に検体DNAから
遊離しやすくすることもできる。3'末端側には23マ
ーからなる相補DNAをもつが、この領域は検体DNA
と良く対合する部分で、対合領域と呼ぶことにする。こ
の対合領域の長さと蛍光標識領域との合計長さ、すなわ
ち、DNAプローブの長さは、室温で安定にハイブリダ
イズさせるには8〜10マー以上がよく、100マー以
下であることが好ましい。これは、上記の合計長さが長
くなるとDNAプローブ自身で自己対合反応を起こす確
率が高まるからである。より高温でハイブリダイズさせ
る場合には長くする必要がある。十分安定な二本鎖を形
成させるために実施例では23マーとした。動作温度の
選択は重要で、DNAプローブの対合領域がDNA検体
の相補鎖に完全にあえば対合し、合わないときや標識部
だけの短いDNAプローブになった時にはまったく結合
しない温度がよい。この観点から温度は高めがよいがエ
クソヌクレアーゼ( Exonuclease )の使用可能な温度
範囲内である必要がある。例えば、エクソヌクレアーゼ
III( Exonuclease III )では、動作温度は37度Cか
ら40度Cが好適である。
【0011】検体を数百コピー含むTBEバッファー液中
に0.1pmol(ピコモル)のDNAプローブを含む液、
0.5μl(マイクロリットル)を混合し、所定の条件
下で対合反応を行なう。次いで、エクソヌクレアーゼII
I( Exonuclease III )を1ユニット注入し、10分間
反応させる。エクソヌクレアーゼIII( ExonucleaseIII
)1ユニットは二本鎖DNAの3'末端に作用し30分
間に約1nmol(ナノモル)の核酸分子を解離させる能力
をもつ。短小化されたDNAプローブの数の増幅の原理
は第1の実施例で説明したのと全く同じである。反応生
物は液体クロマトグラフ、ゲル電気泳動あるいはキャピ
ラリー電気泳動などの分離手段を用いて未反応のDNA
プローブと分離され、蛍光検出器を用いて検出される。
ゲル電気泳動を用いる場合、実時間蛍光式DNAシーケ
ンサー等を用いることもできるが泳動路長は3〜4cm
でよい。本実施例では6%アクリルアミドゲル電気泳動
を用いた。すなわち、DNAシーケンサーに短泳動路長
のゲル板を装着し1μl(マイクロリットル)の反応生
成物を電気泳動ウェルに注入した。分離泳動路長は4c
mとした。図3は得られた測定結果である。短小化され
たDNAプローブ20にもとづく電気泳動ピーク30
と、未反応のDNAプローブ21にもとづく電気泳動ピ
ーク31が検出されるが、短小化されたDNAプローブ
20は未反応のDNAプローブ21と泳動速度が異なる
ので、短小化されたDNAプローブを計測する際に、過
剰に存在する未反応DNAプローブに邪魔されることは
ない。さらに元のDNAプローブの長さを長くすると分
離は容易になる。前述したように、標識領域の長さ、あ
るいは標識の種類(例えば、蛍光体の種類)を変化さ
せ、短小化プローブの分子量が変化し泳動速度が各DN
Aプローブにより変化するようにして、あるいは標識か
らの信号の種類(例えば、蛍光波長)が変化し各DNA
プローブにより変化するようにして、検体と酵素により
短小化されたDNAプローブが何であるか識別して、複
数の何種もの検体を同時に検査することができる。もち
ろん、同様なプローブを使用して、一種類の検体につい
て、複数項目についての検査を行なうことができる。図
4(a)は、検体59の複数部分について、それぞれ異
なる蛍光標識2、3、40で標識されたDNAプローブ
50、51、52を対合させて、同時に複数項目につい
ての検査を行なう場合の図2(b)あるいは図2(e)
の状態にある対合体を示している。上記で説明したよう
に、図4(a)において、各プローブで標識領域の長さ
を変化させ、短小化プローブの分子量が変化し泳動速度
が各DNAプローブにより変化するようにして、検体と
酵素により短小化されたDNAプローブが何であるか識
別してもよい。図4(b)は複数の異なる検体60、6
1、62、63を同時に検査する場合の図2(b)ある
いは図2(e)の状態にある対合体を示している。各検
体は、異なる蛍光標識2、3、40、41で標識され
た、DNAプローブ70、71、72、73と対合体を
なしている。図4(a)あるいは図4(b)に示す対合
体は、エクソヌクレアーゼIIIの触媒作用により、図2
(a)から図2(f)で説明したのと同様に、各DNA
プローブは3’端よりヌクレオチドが削り取られ短小化
していき、各DNAプローブについての、短小化された
DNAプローブが対合体より遊離していき、短小化され
たDNAプローブの数は増幅されていく。
【0012】エクソヌクレアーゼ( Exonuclease )に
よる短小化DNAプローブの生成速度は、検体DNAの
コピー数に比例するので定量的な評価も行ないやすい。
例えば、検体DNAの量を0.1pmol(ピコモル)とす
ると、数分間に検体DNAを2〜3桁上回る短小化DN
Aプローブを生成できる。エクソヌクレアーゼIII( Ex
onuclease III )は一本鎖DNAあるいはRNAには作
用しないので、対合したDNAプローブだけが分解の対
象となる。耐熱性をもつ酵素を用い動作温度を上げた
り、必要に応じて温度を上下することにより分解脱離を
促進することができる。以上の実施例では、DNA分子
の端からヌクレオチドを順々に切り出す過程を触媒する
酵素として、DNAの3’端からヌクレオチドを削るエ
クソヌクレアーゼIII( Exonuclease III )を用いて説
明したが、DNAの5’端からヌクレオチドを削るλエ
クソヌクレアーゼ(λExonuclease )、DNAの3’お
よび5’端からヌクレオチドを分解するヌクリアーゼB
al 31( Exonuclease Bal 31 )を用いても同
様のことが可能である。また、上記で説明した蛍光標識
としては、フルオレセインイソチオシアネート( FI
TC、flourescein isothiocyanate )、スルフォロー
ダミン101誘導体( Texas Red 、surforhodamine 10
1 acid chloride 、モレキュラプローブ社製品)、テト
ラメチルローダミンイソチオシアネート( TRIT
C、tetrametylrhodamine isothiocyanate )などが使
用できる。
【0013】
【発明の効果】以上のべたように本発明によれば、検体
DNAと相補配列をもつDNAプローブを相補結合さ
せ、相補結合したDNAプローブを選択的に短小化でき
る。この反応は酵素により触媒されるもので、検体DN
Aコピー数を遥かに上回る短小化されたDNAプローブ
を作成でき、これを未反応のDNAプローブと分離する
ことにより、高感度で検体DNAの検出を可能とする。
これにより高感度な遺伝子の検出が可能となる。本反応
は反応の温度を上下することなく、数分間に検体DNA
を、例えば2〜3桁上回る短小化DNAプローブを生成
でき、迅速な検体DNAの検出に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例で用いたDNAプローブの構造
例を示す図。
【図2】本発明による、酵素反応による短小化DNAプ
ローブの数の増幅のプロセスを説明する模式図。
【図3】本発明の増幅反応生成物の電気泳動パターンの
一例を示す図。
【図4】短小化DNAプローブの数の増幅を複数のDN
Aプローブについて行なう場合の対合体の例を示す図。
【符号の説明】
2、3、40、41…蛍光標識、5…標識領域、6…対
合領域、7…一本鎖にされた検体、8…対合体、9…対
合体、11、12、13、14、15、16、50、5
1、52、70、71、72、73…蛍光標識されたD
NAプローブ、20…短小化されたDNAプローブ、2
1…未反応のDNAプローブ、30…短小化されたDN
Aプローブにもとづく電気泳動ピーク、31…未反応の
DNAプローブにもとづく電気泳動ピーク、54、6
0、61、62、63…検体。

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】DNAあるいはRNAの二本鎖部分を末端
    から分解する酵素を用いることを特徴とする遺伝子検出
    方法。
  2. 【請求項2】DNAあるいはRNAの二本鎖部分の少な
    くとも片方の鎖部分が蛍光あるいは色素で標識されたD
    NAあるいはRNAオリゴマーであることを特徴とする
    請求項1に記載の遺伝子検出方法。
  3. 【請求項3】DNAあるいはRNAプローブを、それぞ
    れ検体DNAあるいはRNAの存在下で短小化し、短小
    化されたDNAあるいはRNAプローブを検出すること
    を特徴とする遺伝子検出方法。
  4. 【請求項4】エクソヌクレアーゼ活性を持つ酵素を使用
    することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか
    に記載の遺伝子検出方法。
  5. 【請求項5】エクソヌクレアーゼ活性を持つ酵素が、エ
    クソヌクレアーゼIII、λエクソヌクレアーゼ、ヌクリ
    アーゼBal 31のいずれかであることことを特徴と
    する請求項4に記載の遺伝子検出方法。
  6. 【請求項6】DNAあるいはRNAプローブと検体DN
    AあるいはRNAをそれぞれ対合させるプロセスと、エ
    クソヌクレアーゼ活性酵素による2本鎖の末端ヌクレオ
    チドを順次分解するプロセスと、短小化されたDNAあ
    るいはRNAプローブを検出するプロセスと、からなる
    遺伝子検出方法。
  7. 【請求項7】蛍光あるいは色素で標識されたDNAある
    いはRNAプローブと検体DNAあるいはRNAをそれ
    ぞれ対合させるプロセスと、エクソヌクレアーゼ活性酵
    素による2本鎖の末端ヌクレオチドを順次分解するプロ
    セスと、2本鎖の末端核酸分解により短小化されたDN
    AあるいはRNAプローブを検出するプロセスと、から
    なる遺伝子検出方法。
  8. 【請求項8】それぞれのDNAあるいはRNAプローブ
    の端部から蛍光標識された塩基位置までの長さを変化さ
    せた複数のDNAあるいはRNAプローブと、検体DN
    AあるいはRNAをそれぞれ対合させ、エクソヌクレア
    ーゼ活性酵素により2本鎖の末端ヌクレオチドを順次分
    解し、短小化されたDNAあるいはRNAプローブの分
    子量が変化し泳動速度がそれぞれのDNAあるいはRN
    Aプローブにより変化するようにして、検体DNAある
    いはRNAとエクソヌクレアーゼ活性酵素により短小化
    されたDNAあるいはRNAプローブを識別して、異な
    る塩基配列をもつ検体DNAあるいはRNAの複数個所
    を区別して検出することを特徴とする遺伝子検出方法。
  9. 【請求項9】前記それぞれのDNAあるいはRNAプロ
    ーブにおいて、エクソヌクレアーゼ活性酵素による分解
    が前記それぞれのDNAあるいはRNAプローブ上の所
    定の位置の塩基位置より先に進行ないようにその塩基に
    化学修飾をしたことを特徴とする請求項8に記載の遺伝
    子検出方法。
  10. 【請求項10】それぞれのDNAあるいはRNAプロー
    ブの端部から蛍光標識された塩基位置までの長さを変化
    させた複数のDNAあるいはRNAプローブと、複数種
    の検体DNAあるいはRNAをそれぞれ対合させ、エク
    ソヌクレアーゼ活性酵素により2本鎖の末端ヌクレオチ
    ドを順次分解し、短小化されたDNAあるいはRNAプ
    ローブの分子量が変化し泳動速度がそれぞれのDNAあ
    るいはRNAプローブにより変化するようにして、複数
    種の検体とエクソヌクレアーゼ活性酵素により短小化さ
    れたDNAあるいはRNAプローブを識別して、複数種
    の検体DNAあるいはRNAを区別して検出することを
    特徴とする遺伝子検出方法。
  11. 【請求項11】前記それぞれのDNAあるいはRNAプ
    ローブにおいて、エクソヌクレアーゼ活性酵素による分
    解が前記それぞれのDNAあるいはRNAプローブ上の
    所定の位置の塩基より先に進行ないようにその位置の塩
    基に化学修飾をしたことを特徴とする請求項10に記載
    の遺伝子検出方法。
  12. 【請求項12】それぞれのDNAあるいはRNAプロー
    ブの蛍光標識の種類を変化させた複数のDNAあるいは
    RNAプローブと、複数種の検体DNAあるいはRNA
    をそれぞれ対合させ、エクソヌクレアーゼ活性酵素によ
    り2本鎖の末端ヌクレオチドを順次分解し、短小化され
    たDNAあるいはRNAプローブを識別して、複数種の
    検体DNAあるいはRNAを検出することを特徴とする
    遺伝子検出方法。
  13. 【請求項13】異なる塩基配列を有し異なる複数の蛍光
    標識が標識されたDNAあるいはRNAプローブを、異
    なる塩基配列部分を有する検体DNAあるいはRNAの
    複数個所にそれぞれ対合させ、エクソヌクレアーゼ活性
    酵素で対合体を短小化して、異なる塩基配列部分を有す
    る検体DNAあるいはRNAの複数個所を区別して検出
    することを特徴とする遺伝子検出方法。
  14. 【請求項14】DNAあるいはRNAプローブの長さが
    8塩基以上100塩基以下であることを特徴とする請求
    項6から請求項13のいずれかに記載の遺伝子検出方
    法。
  15. 【請求項15】DNAあるいはRNAプローブの末端位
    置から蛍光標識された塩基までの長さが6塩基以下であ
    ることを特徴とする請求項6から請求項14のいずれか
    に記載の遺伝子検出方法。
  16. 【請求項16】DNAあるいはRNAプローブの末端位
    置からn塩基目と(n+1)塩基目との間のリン酸ジエ
    ステル結合を、ホスホチオエートジエステル結合あるい
    はリン酸基を修飾した残基で置換した結合とし、nを6
    以下としたことを特徴とする請求項6から請求項15の
    いずれかに記載の遺伝子検出方法。
  17. 【請求項17】請求項1から請求項16のいずれかに記
    載の方法を用いたDNA診断方法。
  18. 【請求項18】DNAあるいはRNAの二本鎖部分を末
    端から分解する酵素を用いることを特徴とする遺伝子検
    出装置。
  19. 【請求項19】DNAあるいはRNAの二本鎖部分の少
    なくとも片方の鎖部分が蛍光あるいは色素で標識された
    DNAあるいはRNAオリゴマーであることを特徴とす
    る請求項18に記載の遺伝子検出装置。
  20. 【請求項20】DNAあるいはRNAプローブを、それ
    ぞれ検体DNAあるいはRNAの存在下で短小化し、短
    小化されたDNAあるいはRNAプローブを検出する手
    段を有することを特徴とする遺伝子検出装置。
  21. 【請求項21】エクソヌクレアーゼ活性を持つ酵素を使
    用することを特徴とする請求項18から請求項19のい
    ずれかに記載の遺伝子検出装置。
  22. 【請求項22】エクソヌクレアーゼ活性を持つ酵素が、
    エクソヌクレアーゼIII、λエクソヌクレアーゼ、ヌク
    リアーゼBal 31のいずれかであることことを特徴
    とする請求項21に記載の遺伝子検出装置。
  23. 【請求項23】DNAプローブあるいはRNAと検体D
    NAあるいはRNAをそれぞれ対合させ、エクソヌクレ
    アーゼ活性酵素により2本鎖の末端ヌクレオチドを順次
    分解し、これにより生じた短小化されたDNAあるいは
    RNAプローブを検出する手段を有することを特徴とす
    る遺伝子検出装置。
  24. 【請求項24】蛍光あるいは色素で標識されたDNAあ
    るいはRNAプローブと検体DNAあるいはRNAをそ
    れぞれ対合させ、エクソヌクレアーゼ活性酵素により2
    本鎖の末端ヌクレオチドを順次分解し、これにより生じ
    た短小化されたDNAあるいはRNAプローブを検出す
    る手段を有することを特徴とする遺伝子検出装置。
  25. 【請求項25】それぞれのDNAあるいはRNAプロー
    ブの端部から蛍光標識された塩基位置までの長さを変化
    させた複数のDNAあるいはRNAプローブと、異なる
    塩基配列部分を有する検体DNAあるいはRNAをそれ
    ぞれ対合させ、エクソヌクレアーゼ活性酵素により2本
    鎖の末端ヌクレオチドを順次分解し、短小化されたDN
    AあるいはRNAプローブの分子量が変化し泳動速度が
    それぞれのDNAあるいはRNAプローブにより変化す
    るようにして、検体DNAあるいはRNAとエクソヌク
    レアーゼ活性酵素により短小化されたDNAあるいはR
    NAプローブを識別して、異なる塩基配列部分を有する
    検体DNAあるいはRNAの複数個所を区別して検出す
    る手段を有することを特徴とする遺伝子検出装置。
  26. 【請求項26】前記それぞれのDNAあるいはRNAプ
    ローブにおいて、エクソヌクレアーゼ活性酵素による分
    解が前記それぞれのDNAあるいはRNAプローブ上の
    所定の位置の塩基より先に進行ないようにその位置の塩
    基に化学修飾をしたことを特徴とする請求項25に記載
    の遺伝子検出装置。
  27. 【請求項27】それぞれのDNAあるいはRNAプロー
    ブの端部から蛍光標識された塩基位置までの長さを変化
    させた複数のDNAあるいはRNAプローブと、複数種
    の検体DNAあるいはRNAをそれぞれ対合させ、エク
    ソヌクレアーゼ活性酵素により2本鎖の末端ヌクレオチ
    ドを順次分解し、短小化されたDNAあるいはRNAプ
    ローブの分子量が変化し泳動速度がそれぞれのDNAあ
    るいはRNAプローブにより変化するようにして、検体
    DNAあるいはRNAとエクソヌクレアーゼ活性酵素に
    より短小化されたDNAあるいはRNAプローブを識別
    して、複数種の検体DNAあるいはRNAを区別して検
    出する手段を有することを特徴とする遺伝子検出装置。
  28. 【請求項28】前記それぞれのDNAあるいはRNAプ
    ローブにおいて、エクソヌクレアーゼ活性酵素による分
    解が前記それぞれのDNAあるいはRNAプローブ上の
    所定の位置の塩基より先に進行ないようにその位置の塩
    基に化学修飾をしたことを特徴とする請求項27に記載
    の遺伝子検出装置。
  29. 【請求項29】それぞれのDNAあるいはRNAプロー
    ブの蛍光標識の種類を変化させた複数のDNAあるいは
    RNAプローブと、複数種の検体DNAあるいはRNA
    をそれぞれ対合させ、エクソヌクレアーゼ活性酵素によ
    り2本鎖の末端ヌクレオチドを順次分解し、短小化され
    たDNAあるいはRNAプローブを識別して、複数種の
    検体DNAあるいはRNAを検出する手段を有すること
    を特徴とする遺伝子検出装置。
  30. 【請求項30】異なる塩基配列を有し異なる複数の蛍光
    標識が標識されたDNAあるいはRNAプローブを、異
    なる塩基配列部分を有する検体DNAあるいはRNAの
    複数個所にそれぞれ対合させ、エクソヌクレアーゼ活性
    酵素で対合体を短小化して、異なる塩基配列部分を有す
    る検体DNAあるいはRNAの複数個所を区別して検出
    する手段を有することを特徴とする遺伝子検出装置。
  31. 【請求項31】DNAあるいはRNAプローブの長さが
    8塩基以上100塩基以下であることを特徴とする請求
    項23から請求項30のいずれかに記載の遺伝子検出装
    置。
  32. 【請求項32】DNAあるいはRNAプローブの末端位
    置から蛍光標識された塩基までの長さが6塩基以下であ
    ることを特徴とする請求項23から請求項31のいずれ
    かに記載の遺伝子検出装置。
  33. 【請求項33】DNAあるいはRNAプローブの末端位
    置からn塩基目と(n+1)塩基目との間のリン酸ジエ
    ステル結合を、ホスホチオエートジエステル結合あるい
    はリン酸基を修飾した残基で置換した結合とし、nを6
    以下としたことを特徴とする請求項23から請求項32
    のいずれかに記載の遺伝子検出装置。
  34. 【請求項34】請求項1から請求項16のいずれかに記
    載の方法を用いたDNA検査装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1158213A1 (en) 2000-05-24 2001-11-28 Nissan Motor Company, Limited Shifting device for an automatic transmission
JP2010535528A (ja) * 2007-08-13 2010-11-25 ユニバーシティ オブ ストラスクライド 核酸配列の同定
JP2015133975A (ja) * 2009-09-24 2015-07-27 シージーン アイエヌシー 反復的エキソ核酸切断反応によるターゲット核酸配列の検出

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0842294B1 (en) * 1994-12-23 2002-10-23 Dade Behring Inc. Detection of nucleic acids by nuclease-catalyzed product formation
US6503709B1 (en) 1997-07-03 2003-01-07 Id Biomedical Corporation Methods for rapidly detecting methicillin resistant staphylococci
US6289229B1 (en) 1998-01-20 2001-09-11 Scimed Life Systems, Inc. Readable probe array for in vivo use
ES2464132T3 (es) * 2000-04-07 2014-05-30 Eiken Kagaku Kabushiki Kaisha Procedimiento de amplificación de ácido nucleico utilizando como molde ácido nucleico bicatenario
CA2302827A1 (en) * 2000-04-12 2001-10-12 Michelle Furtado Oligonucleotide and dna de-hybridization on surfaces
KR101163425B1 (ko) * 2006-04-14 2012-07-13 닛본 덴끼 가부시끼가이샤 개체 식별 방법 및 장치
JP5789720B2 (ja) * 2013-07-31 2015-10-07 株式会社日立製作所 遺伝子変異分析装置、遺伝子変異分析システム及び遺伝子変異分析方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8515276D0 (en) * 1985-06-17 1985-07-17 Amersham Int Plc Nucleic acid sequencing
US5011769A (en) * 1985-12-05 1991-04-30 Meiogenics U.S. Limited Partnership Methods for detecting nucleic acid sequences
EP0365627B1 (en) * 1988-03-24 1993-12-22 University Of Iowa Research Foundation Catalytic hybridization systems for the detection of nucleic acid sequences based on their activity as cofactors in catalytic reactions in which a complementary labeled nucleic acid probe is cleaved
FR2649122B1 (fr) * 1989-07-03 1991-10-18 Pasteur Institut Perfectionnements apportes aux techniques d'amplification par reaction de polymerisation en chaine (pcr)
GB9009903D0 (en) * 1990-05-02 1990-06-27 Ici Plc Assay for specific nucleic acid sequences

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1158213A1 (en) 2000-05-24 2001-11-28 Nissan Motor Company, Limited Shifting device for an automatic transmission
US6481308B2 (en) 2000-05-24 2002-11-19 Nissan Motor Co., Ltd. Shifting device for an automatic transmission
JP2010535528A (ja) * 2007-08-13 2010-11-25 ユニバーシティ オブ ストラスクライド 核酸配列の同定
JP2015133975A (ja) * 2009-09-24 2015-07-27 シージーン アイエヌシー 反復的エキソ核酸切断反応によるターゲット核酸配列の検出
US9447457B2 (en) 2009-09-24 2016-09-20 Seegene, Inc. Detection of target nucleic acid sequences by cyclic exonucleolytic reactions

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