JPH0636760B2 - 核酸の増幅法 - Google Patents

核酸の増幅法

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JPH0636760B2
JPH0636760B2 JP3027815A JP2781591A JPH0636760B2 JP H0636760 B2 JPH0636760 B2 JP H0636760B2 JP 3027815 A JP3027815 A JP 3027815A JP 2781591 A JP2781591 A JP 2781591A JP H0636760 B2 JPH0636760 B2 JP H0636760B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、目的核酸配列の増幅方
法に関する。さらに詳しくは、酵素触媒反応の基質でな
くなるようにプローブまたはプライマーの少なくとも1
種が反応開始部位において可逆的に修飾されている、リ
ガーゼ連鎖反応またはポリメラーゼ連鎖反応増幅法に関
する。修飾の例としては、反応基の化学的ブロッキン
グ、1または2以上の核酸塩基を付加して「突出(overha
ng)」を生成すること、1または2以上の核酸塩基を欠失
させて「後退(recess)」を生成させることなどが挙げられ
る。この修飾末端は、目的配列に依存しない偽のシグナ
ル生成を回避または減少させ、その後に目的配列に依存
した仕方で補正して増幅し得るようにする。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】多く
の場合、核酸に基づく診断アッセイを実行できるかどう
かは、わずかしかない目的分子により生成されるシグナ
ルを増幅することができるかどうかに依存している。シ
グナルを増幅することも一つの解決法ではあるが、核酸
に基づくアッセイ法においては目的配列を増幅すること
がしばしば好ましい解決法となる。目的配列の増幅に
は、目的とされる核酸の切片を繰り返しコピーまたは複
製することが含まれる。
【0003】ポリメラーゼ連鎖反応(以下、「PCR」と
もいう)として知られている目的配列の増幅法では、一
対のプライマー(主プライマーおよび従プライマー)を過
剰に用いて目的核酸の相補鎖の外側末端にハイブリダイ
ズさせる。この目的核酸を鋳型として用い、ポリメラー
ゼによりプライマーをそれぞれ伸長させる。これら伸長
生成物は、それ自体が目的配列となり、その後、最初の
目的鎖から解離される。新たにプライマーをハイブリダ
イズさせてポリメラーゼにより伸長させ、このサイクル
を繰り返して目的配列分子の数を幾何級数的に増大させ
る。PCRは米国特許第4,683,195号および同第
4,683,202号各明細書に記載されている。
【0004】目的配列増幅の別法は、リガーゼ連鎖反応
(以下、「LCR」ともいう)法として知られている。LC
Rでは、2つの主プローブ(第一プローブおよび第二プ
ローブ)および2つの従プローブ(第三プローブおよび第
四プローブ)を過剰で用いる。第一プローブは目的鎖の
第一の切片に、第二プローブは目的鎖の第二の切片にそ
れぞれハイブリダイズし、該第一の切片と第二の切片と
は隣接しており、主プローブがお互いに5'リン酸−3'
水酸基の関係で隣接するように、またリガーゼによりこ
れら2つのプローブを共有結合的に融合またはライゲー
トして融合生成物とすることができるようになってい
る。加えて、同様の隣接様式にて、第三(従)プローブは
上記第一プローブに、第四(従)プローブは上記第二プロ
ーブにそれぞれハイブリダイズすることができる。もち
ろん、目的配列が最初に二本鎖である場合には、従プロ
ーブはまた第一に目的配列の相補鎖にハイブリダイズす
る。従プローブの融合鎖が目的鎖から分離されたら、該
融合鎖は第三プローブおよび第四プローブとハイブリダ
イズし、これら第三プローブおよび第四プローブはライ
ゲートして相補的な従融合生成物を生成し得る。LCR
および本明細書に記載する改良法を理解するために、上
記融合生成物は目的配列かまたはその相補鎖のいずれか
に機能的に同等であることを認識することが重要であ
る。ハイブリダゼーションとライゲーションのサイクル
を繰り返すことにより、目的配列の増幅が達成される。
この方法は、EP−A−320308号公報中に一層詳
細に記載されている。
【0005】増幅反応の大きな強みの一つは、極めて少
数の目的分子を検出することができるということであ
る。しかしながら、目的としない配列がシグナルととも
に増幅されると増幅反応の信頼性を損なうおそれがある
ので、増幅法は高度に特異的でなければならないという
ことは重要である。PCRおよびLCRの両方とも、非
特異的で偽りのバックグラウンドシグナルを生成し得る
し、増幅しさえもする。PCRおよびLCRに潜在する
原理が異なるため、バックグラウンドシグナル源もそれ
ぞれ異なる(これらについては、以下で別々に説明す
る)。
【0006】リガーゼ連鎖反応に付随する潜在的問題
は、目的配列に依存しないプローブのライゲーションに
より引き起こされるバックグラウンドシグナルである。
第三プローブは第一プローブに、第二プローブは第四プ
ローブにそれぞれハイブリダイズするので、これらプロ
ーブ(過剰に添加してある)はそれら自体の間で容易に二
本鎖を生成し得る。これら二本鎖は目的配列の存在とは
独立にライゲートされ、融合生成物を生成する。このよ
うな融合生成物は、所望の増幅された目的配列とは識別
することができないにもかかわらず、さらに増幅を推し
進めていく。これら二本鎖の目的配列に依存しない平滑
末端ライゲーションは比較的まれに起こることではある
が、診断アッセイにおいて望ましくない高度のバックグ
ラウンドシグナルを引き起こすことは充分によくあるこ
とである。
【0007】PCRにおいて一般に認められている偽り
のバックグラウンドシグナルの原因は、増幅を意図して
いないDNA分子の領域にプライマー配列がハイブリダ
イズすることによるものである。一般にこのようなハイ
ブリダゼーションが起こるのは、目的試料が、目的配列
に加えて該目的配列とのある種の類似性を有する他の配
列を含んでいるためである。これら類似配列にプライマ
ーがハイブリダイズするのは目的配列にハイブリダイズ
するのに比べれば起こりにくいことではあるが、幾らか
のハイブリダゼーションは起こり得る。そのような意図
していない非特異的なハイブリダゼーションが起こった
場合に、もしもプライマー分子の3'末端ヌクレオチド
が目的分子の相補的ヌクレオチドに首尾よくハイブリダ
イズすると、ポリメラーゼ酵素によってプライマー伸長
が首尾よく開始され、目的配列とは異なるオリゴヌクレ
オチドが生成することがあり得る。場合によっては、こ
のヌクレオチドは指数関数的増幅を担いさえもし得る。
増幅されるかどうかにかかわらず、この偽りのヌクレオ
チド配列は、幾つかの分析状況において目的配列を表示
するものと解釈され、従って間違った結果が導かれるこ
とになる。
【0008】
【課題を解決するための手段】オリゴヌクレオチドプロ
ーブおよびプライマーは、LCRおよびPCRにおいて
それぞれ劇的に異なる役割を果たすものであるが、本明
細書では両方法に適用できる一般的な説明をするため
「イニシエーター」および「プローブ/プライマー」なる語
を使用することにする。本発明の主要な目的は、偽りの
シグナルの生成を減少させることにより、核酸に基づく
アッセイの感度を向上させることにある。この目的は、
少なくとも1種のプローブ/プライマー末端を修飾し
て、プローブ/プライマーが偽りのシグナルの生成に寄
与する可能性を大きく減少させることにより、本発明で
達成される。この修飾したプローブ/プライマーが目的
配列に特異的にハイブリダイズした後にのみ、該修飾末
端を目的配列に依存した仕方で「補正(corrected)」して
該プローブ/プライマーが酵素増幅反応に関与し得るよ
うにする。
【0009】LCRかまたはPCRに有用な本発明の特
徴の一つとして、増幅反応の酵素触媒工程に関与するこ
とが必須の基を化学的残基でブロッキングまたはマスキ
ングしてある核酸プローブ/プライマーを提供する。こ
の酵素的な工程は、LCRではライゲーションであり、
PCRでは伸長である。いずれの場合も、プローブ/プ
ライマーは目的配列とハイブリダイズし酵素反応を開始
することができ(それゆえ、「イニシエーター」と呼ばれ
る)、ライゲートした生成物または伸長した生成物は「増
幅生成物」と呼ばれる。ブロッキングする基は、実質的
にプローブ/プライマーが目的配列とハイブリダイズし
た場合にのみ酵素により除かれ得るように選択する。別
の態様においては、プローブ/プライマーは一方の末端
に付加塩基からなる突出を含んでいる。これら付加塩基
は、後に目的配列に依存した仕方で開裂して増幅反応が
起こり得るようにする。
【0010】LCRの場合の他の特徴としては、プロー
ブはライゲーションの部分に関して後退を有しており、
このため目的配列にハイブリダイズしたときにギャップ
を生成する。このギャップは、後に目的配列に依存した
仕方で埋められてプローブがライゲートできるようにす
る。ギャップを埋めることは、1または2以上のプロー
ブの伸長により、または第五プローブまたは第六プロー
ブを用いた後にライゲートすることにより行うことがで
きる。
【0011】本発明の他の目的は、第一の配列を第二の
配列から識別するための改良法であって、該第一の配列
は第二の配列と目的領域中で1個の塩基のみが相違して
いるものを提供することにある。この第一の配列は目的
配列と考えることができ、また第二の配列は、識別する
ことが可能な潜在的な交差反応性の鎖と考えることがで
きる。
【0012】簡単に説明すると、本発明は、目的核酸配
列を酵素的に増幅させて増幅生成物を得る方法であっ
て、酵素が、核酸イニシエーター、核酸イニシエーター
が結合する鋳型としての目的配列または増幅生成物、酵
素的に組み立てて目的配列に相補的な増幅生成物を生成
し得る、構築ブロックとしての少なくとも1種のヌクレ
オシド含有反応物を利用するものであり、該増幅生成物
自体がさらに鋳型として働く方法において、 (a)目的配列とハイブリダイズし得る必要なイニシエー
ターであって、該イニシエーターがハイブリダイズした
ときに該酵素が該酵素の基質としての該イニシエーター
に実質的に作用し得ず増幅生成物が組み立てられないよ
うに、少なくとも1種の該イニシエーターを修飾したも
のを用意し、 (b)該イニシエーターを該目的配列とハイブリダイズさ
せてイニシエーター−鋳型複合体を生成させ、 (c)鋳型に依存した仕方で該修飾を補正して該酵素が該
イニシエーター−鋳型複合体に作用し得るようにし、 (d)増幅生成物を酵素的に組み立て、ついで (e)該目的配列から増幅生成物を解離させ、ハイブリダ
イゼーション、補正および組み立て工程を繰り返して所
望の目的配列を増幅させることを特徴とする方法に関す
る。
【0013】従って、本明細書で「イニシエーター」と
は、PCRに使用するプライマーか、またはLCRに使
用する1または2以上のプローブのいずれかをいう。伸
長に関連して使用する場合は、ヌクレオシド含有反応物
は、ヌクレオシド三リン酸またはその類似体である。ラ
イゲーションと関連して使用する場合は、イニシエータ
ーは一対のパートナープローブの一方(すなわち、一つ
の主プローブおよび/または一つの従プローブ)のみで
あり、ヌクレオシド含有反応物は第二のオリゴヌクレオ
チドプローブ(すなわち、該一対のプローブのもう一方
のプローブであり、これは最終的にイニシエーターとラ
イゲートされる)である。
【0014】修飾の補正は、行った修飾の仕方に依存す
る。しかしながら、本発明の利点を充分に実現するため
には、修飾イニシエーターが実質的に目的配列かまたは
酵素的組み立ての結果生成した増幅生成物(いずれも適
当な鋳型として働く)にハイブリダイズした場合にのみ
補正が行われなければならない。従って、補正は「鋳型
に依存している」。補正試薬および組み立て試薬につい
ては、以下でさらに詳細に記載する。
【0015】以下、本発明をさらに詳しく説明する。本
発明の目的のためには、目的配列は一本鎖として記載さ
れる。しかしながら、このことは、目的配列は実際は二
本鎖であるがプローブ/プライマーとハイブリダイズす
る前にその相補鎖から分離される場合も含むことが理解
されなければならない。二本鎖の目的配列の場合は、従
プローブ(LCRの場合は第三プローブA'および第四プ
ローブB';PCRの場合は別のプライマーB)もまた目
的配列の相補鎖にハイブリダイズすることにより最初の
工程に関与するであろう。一本鎖の目的配列の場合は、
従プローブまたは従プライマーは最初のハイブリダイゼ
ーション工程には関与しないであろうが、その後のハイ
ブリダイゼーション工程には関与するであろう。目的配
列は、デオキシリボ核酸(DNA)であってもリボ核酸
(RNA)であってもよい。
【0016】本明細書において「プライム」(')の記号
は、相補的塩基または配列を示すのに用いる。プローブ
またはプライマーが他の配列とハイブリダイズするとき
は該配列に対して「相補的」であるといい、該ハイブリダ
イズした領域中に実質的に相補的な塩基対を有する。従
って、プローブAは、A'とは末端を共有しない場合で
もA'に対して相補的であり得る。BおよびB'について
も同じことがいえる。同様に、短配列XnおよびYmも、
それぞれX'nおよびY'mと称する相補的配列を有する。
最後に、単一塩基、たとえばQの相補体はQ'で表され
る。本明細書において配列に関連して「相補的」というと
きは、ハイブリダイズした領域中にミスマッチの塩基対
を有する配列をも包含する(ただし、アッセイ条件下で
ハイブリダイズし得えなければならない)。
【0017】「4種の塩基」とは、DNAの場合にはグア
ニン(G)、シトシン(C)、アデニン(A)およびチミン
(T)をいうが、RNAの場合にはグアニン(G)、シトシ
ン(C)、アデニン(A)およびウラシル(U)をいうことも
理解されなければならない。この語はまた、上記塩基の
類似体および誘導体をも包含する。変性塩基であるイノ
シン(I)を本発明に用いることもできるが、本発明によ
るプローブの修飾部分にIを用いるのは好ましくない。
【0018】 I.LCR: LCRに関しては、本発明の重要な特徴は、平滑末端の
二本鎖を生成し得る2対のプローブを使用する代わり
に、プローブ対の一方の少なくとも一つのプローブが最
初から「修飾」末端を有しており、そのため得られた二本
鎖が「非平滑末端」となり、および/または該二つのプロ
ーブ二本鎖のリガーゼ触媒による融合の基質として適当
でなくなるということである。「修飾末端」は、相補的プ
ローブに関してよりもライゲーション部分に関して定義
される。「修飾末端」は、(1)通常のLCR条件下でリガ
ーゼ触媒融合に関与することが必須である基(たとえ
ば、5'リン酸基または3'水酸基)上にブロッキング残
基(または付加塩基残基)を有するか(たとえば、図2A
または図2BのプローブAを参照)、または(2)塩基が
欠失して一方のプローブ末端と次のプローブ末端との間
にギャップが生じている(たとえば、図3のプローブ
B、図4のプローブA'およびプローブB、図5のプロ
ーブDおよびプローブE)。
【0019】本明細書では簡便のため、第一のタイプの
修飾末端を「突出」と称する。この突出は、目的配列にハ
イブリダイズしたときにライゲーション部分からはみ出
る付加ブロッキング残基または付加塩基残基である。こ
の「突出」なる語は、プローブとその相補的プローブとが
末端を共有する必要がないという事実から、一つのプロ
ーブがその相補的プローブに関して伸長するということ
と混同すべきでない。第二のタイプの修飾末端は本明細
書では「後退」と称する。後退は、目的配列にハイブリダ
イズした後の主プローブと従プローブとの間のギャップ
である。これらの修飾末端の存在により、目的配列の不
在下で相補的プローブがお互いに平滑末端ライゲーショ
ンを起こすことにより生成される偽陽性シグナルが減少
する。
【0020】上記プローブをライゲートすることができ
るように、その後に修飾の「補正」を行う。本明細書にお
いて「補正」とは、目的配列に依存した仕方で、上記2つ
の主プローブおよび2つの従プローブをそれらのパート
ナーにライゲートできるようにする工程をいう。従っ
て、目的配列、目的配列の相補鎖またはそれらから生成
したポリヌクレオチド配列にハイブリダイズしたプロー
ブのみが「補正される」。「補正」は、使用した修飾末端の
タイプにより、種々の方法で行うことができる。
【0021】本明細書において「ライゲーション部分」ま
たは「ライゲーションを意図する部分」とは、鋳型に依存
した仕方でライゲートすべき2つのプローブパートナー
の間の特定部位をいう。これは、「補正した」プローブが
そのパートナーと5'リン酸−3'水酸基の関係で隣接し
て位置する部位である。4つのLCRプローブの各セッ
トについて、2つのライゲーション部分、すなわち主プ
ローブパートナーのライゲーション部分と従プローブパ
ートナーのライゲーション部分とがある。従来のLCR
では2つのライゲーション部分はお互いに反対側にあ
り、プローブ対がお互いにハイブリダイズしたときに平
滑末端二本鎖を生成した。本発明では、「突出」の態様の
場合のみ、ライゲーション部分はお互いに反対側にあ
る。ライゲーション部分は、後退の態様ではギャップの
おかげで1または2以上の塩基により置き換えられる。
正確なライゲーション部分は態様毎に異なるので、各態
様を説明するときにさらに詳しく定義する。
【0022】各プローブは、デオキシリボ核酸(DNA)
またはリボ核酸(RNA)からなる。従来のヌクレオチド
ホスホールアミダイト化学およびアプライド・バイオシ
ステムズ(Applied Biosystems,Inc.(フォスターシ
ティー、CA));デュポン(ウイルミントン、DE)また
はミリゲン(Milligen)(ベッドフォード、MA)から入
手可能な装置を用いて所望のプローブを合成することは
日常的な仕事である。プローブの5'末端のリン酸化
は、リガーゼによるライゲーションに必要なときに、当
該技術分野で知られているようにキナーゼによって行う
ことができる。
【0023】本明細書において、塩基X、YおよびQ、
およびそれらの相補体は、4塩基のある種のサブセット
(NまたはM)から選択されたものとして記載する。実際
は、これらの配列は「選択された」ものでは全然ないが、
目的鎖の配列により指令されたものである。この場合に
おける「選択された」とは、所望の特性を有する目的配列
が位置しており、目的配列の適当な切片の周りにプロー
ブが構築されていることを意味する。
【0024】一般に、本発明の方法は、(a)修飾プロー
ブを目的配列(および、二本鎖からなっていて目的配列
の相補鎖が存在する場合は、該相補鎖)にハイブリダイ
ズし、(b)目的配列に依存した仕方で該修飾を補正して
プローブがライゲートできるようにし、(c)補正したプ
ローブをそのパートナーにライゲートして融合生成物ま
たはライゲート生成物を生成させ、ついで(d)該融合生
成物を目的配列から解離させ、上記ハイブリダイゼーシ
ョン、補正およびライゲーション工程を繰り返して所望
の目的配列を増幅する、という繰り返し工程からなる。
工程(a)、(c)および(d)に関してはすべての態様につ
いて本質的に同じであり、一緒に説明することができ
る。これらは、従来のLCRに用いるものと一般に同じ
工程である。工程(b)は使用した修飾方法により異なる
ため、各異なるタイプ毎に別々に説明する。
【0025】修飾プローブの目的配列(および、任意に
目的配列の相補鎖)へのハイブリダイゼーションは、従
来技術、たとえばEP−320308号明細書に適切に
説明されている。プローブ長、プローブ濃度および条件
の厳重さ(stringency)のすべてが、ハイブリダイゼーシ
ョンの起こる程度および速度に影響する。好ましくは、
プローブは、所望の特異性を付与するため、すなわち試
料中のランダムな配列とハイブリダイズするのを防ぐた
め充分に長くなければならない。一般に、15〜100
塩基のプローブがこの目的を達成する。現在のところ好
ましいプローブは約15〜約40塩基の長さを有するも
のである。
【0026】各プローブは、化学量論的に反応すると思
われるので、ほぼ等モル濃度で添加する。各プローブ
は、約5ナノモル(nM)〜約90nM、好ましくは約1
0nM〜約30nMの範囲の濃度で存在させる。各反応
に使用するプローブの最適量はまた、行わなければなら
ないサイクル数によっても変わる。最適濃度は、当業者
により容易に決定することができる。
【0027】条件の厳重さは、温度、溶媒および他のパ
ラメーターに依存することが当業者には一般に知られて
いる。これらのパラメーターのうちでおそらく最も制御
し易いのは温度であるので、これは一般にLCRを行う
際に変化させる厳重さのパラメーターである。本発明の
方法を行うのに必要な厳重さの条件は通常のLCRとさ
ほど異ならないので、さらに詳細な説明は必要でないで
あろう。日頃の実験者は、以下に記載する実施例に従っ
て行うことができるであろう。
【0028】一般的方法の次工程は特別の補正工程の後
に行うものであり、一つのプローブをその隣接するパー
トナーにライゲートするものである。それゆえ、各主プ
ローブをその関連主プローブにライゲートし、各従プロ
ーブをその関連従プローブにライゲートする。「隣接」プ
ローブとは、隣接した配向で目的配列にハイブリダイズ
し得るプローブのうちの一つであり、一方のプローブは
そのパートナープローブの3'水酸基末端に5'リン酸基
末端が隣接して位置している。「隣接」プローブは、目的
配列に依存した仕方で修飾末端を補正して得られる。酵
素的ライゲーションが、2つの隣接プローブを共有結合
的に結合させる好ましい方法であるので、本明細書では
「ライゲーション」の語を用いることにする。しかしなが
ら、「ライゲーション」とは一般的な語であり、2つのプ
ローブを共有結合的に結合するいかなる方法をも包含す
るものと理解すべきである。酵素的ライゲーションに代
わる方法は、EP−A−324616号明細書に記載さ
れているような光ライゲーション(photo−ligation)で
ある。
【0029】好ましい酵素的ライゲーション工程を可能
にする条件および試薬は、当業者に一般に知られてお
り、上記従来技術の説明の際に記載した文献中に開示さ
れている。本発明に有用なライゲーション試薬として
は、大腸菌リガーゼ、T4リガーゼおよびサームス・サ
ーモフィルス(Thermus thermophilus)リガーゼ(たと
えば、ATCC27634など)(EP−320308号
明細書に開示)などの原核生物のリガーゼが挙げられ
る。最後のリガーゼ(サームス・サーモフィルスリガー
ゼ)はLCRの熱的サイクルの間に活性を維持すること
ができるので現在のところ好ましい。熱的に安定なリガ
ーゼが存在しないと、サイクルを繰り返すたびに毎にリ
ガーゼを加えなければならない。真核生物のリガーゼも
また有用であり、たとえばラビン(Rabin)らのJ.Bio
l.Chem.261:10637〜10647(1986)に
報告されているようなキイロショウジョウバエ(Drosop
hilia)属のDNAリガーゼが挙げられる。
【0030】ライゲーションが終わったら、融合プロー
ブを目的配列から解離(たとえば、融解)させ、従来のL
CRと同様、工程を数サイクル繰り返す。繰り返すサイ
クル数は1〜約100であるが、現在のところ約15〜
約70が好ましい。
【0031】プローブを設計するに際しては、その相補
的(従)プローブにハイブリダイズしたときに、意図する
ライゲーション部位から離れた末端自体が遊離のもの
で、他の必要としないライゲーション反応に関与しない
ようにすることが好ましい。それゆえ、ライゲート可能
な粘着末端または平滑末端は避けるべきである。そのよ
うな末端を使用しなければならない場合は、遊離の5'
リン酸基を回避するかまたは除去すべきである。このこ
とは、(通常、5'末端リン酸基を有しない)オリゴヌク
レオチドプローブを合成することにより、またはホスフ
ァターゼ酵素を使用して末端リン酸基を除去する(たと
えば、DNAの制限消化により生成したオリゴヌクレオ
チドから)ことにより行うことができる。別法として、
プローブの「間違った」外部末端のライゲーションは、以
下に詳述するように、少なくとも一つのプローブの末端
を「フック(hook)」またはマーカー残基でブロッキングす
ることにより防ぐことができる。
【0032】増幅後は、当該技術分野で知られた多くの
従来法により増幅配列を検出することができる。特に好
ましい態様においては、少なくとも2つのプローブの利
用できる外部末端(融合生成物の反対の末端)、および好
ましくは4つのすべてのプローブの外部末端にフックを
結合させる。「フック」は、特異的リガンド−レセプター
親和性を有する残基であればいかなるものであってもよ
い。一般に、融合生成物の一方の末端(たとえば、Aの
5'末端およびA'の3'末端)のフックは、固相上にコー
ティングした試薬(抗体やアビジンなど)により固定化し
得る抗原やハプテンからなる。他方の末端(たとえば、
Bの3'末端およびB'の5'末端)のフックは、抗体−酵
素結合体などの標識または標識系により認識され得る別
の抗原またはハプテンを含む。フックの例としては、当
該技術分野で知られた多くのもののうちでもビオチン、
フルオレセインおよびジゴキシンが挙げられる。ついで
基質を添加すると、基質は酵素により検出可能な生成物
に変換される。エンゾ(Enzo)のEP−A−33022
1号明細書には、一方の末端にビオチン分子を結合した
オリゴヌクレオチドが記載されている。
【0033】 A.突出修飾末端: すでに述べたように、第一の態様は、少なくとも一つの
プローブに、ライゲーションを意図した部位から延びる
ようにしてブロッキング残基または付加塩基を付加した
修飾末端である。ブロッキング残基または付加塩基は
「突出」からなり、これが平滑末端ライゲーションが不可
能な理由である。第一の変更例では、突出は化学的ブロ
ッキング剤、Rからなる。
【0034】標準的なDNAリガーゼ反応では、ライゲ
ーション部位において基質鎖が3'水酸基と5'リン酸基
を呈示することが必要とされることがよく知られてい
る。幾つかの修飾(特に3'水酸基における)によりR基
を導入されることが知られている。R基は、該修飾末端
がリガーゼ反応に関与できなくするが、修飾鎖が二本鎖
構造の一部であるときは除去することができる。そのよ
うな修飾としては、3'水酸基の酸素原子に水素原子の
代わりに結合した下記R基が挙げられる; (式中、Zは−H、−(CH2)nCHO(式中、nは1〜約
3、好ましくは1または2である)、−デオキシリボー
スおよび−ジデオキシリボースよりなる群から選ばれた
基である)。
【0035】末端をR基で適当に修飾したプローブの合
成法は、当該技術分野でよく知られている。たとえば、
3'リン酸基を有するオリゴヌクレオチドの化学合成は
マーキービッツ(Markiewicz)およびウイアズィキービ
ッツ(Wyrzykiewicz)のNucl.Acids Res.17:71
49〜7158(1989)に記載されている。より大き
なブロッキング基(ある種の試料中に存在しているかも
しれない非特異的なホスファターゼから3'リン酸基を
隠す利点を有するかもしれない)は、末端転移酵素およ
びdUTPまたはddUTPを用いてオリゴヌクレオチ
ドを調製し、ついでウラシルグリコシラーゼで処理する
ことにより都合よく調製することができる。ウラシルグ
リコシラーゼの精製法は、リンダール(Lindahl)らの
J.B.C.252:3286〜3924(1977)に教
示されている。dUTP付加の場合には、強塩基で処理
した後、ウラシルグリコシラーゼで処理することにより
グリコアルデヒド誘導体を調製することができる。上記
で例示したR基はあくまでも例を示したものに過ぎず、
当業者であれば、同様に機能し得る多くの変更物を合成
することができるであろうことを理解すべきである。
【0036】酵素のエンドヌクレアーゼIV[シウェク
(Siwek)ら、Nucl.Acids Res.16:5031〜5
038(1988)]は、ブロッキング基を含む鎖が相補
鎖にハイブリダイズしている場合に(しかも、実質的に
ハイブリダイズしている場合にのみ)そのようなブロッ
キング基を除去し、3'水酸基を暴露する。エンドヌク
レアーゼIVが二本鎖AA'またはBB'に作用すること
による、目的配列から独立した修飾末端の補正は稀では
あるが、必要なら、修飾末端を有するプローブに相補的
にして1または2以上のヌクレオチドが後退しているよ
うにプローブを設計することにより、そのような目的配
列から独立した修飾末端の補正をさらに最小にすること
ができる。
【0037】突出末端の他の変更例においては、突出は
付加核酸塩基(プローブが目的配列にハイブリダイズし
たら開裂して除去することができる)からなる。この突
出は、意図するライゲーション部位での嵩高さによりラ
イゲーションを防ぎ、リガーゼ反応に必須に関与する基
を立体化学的にブロッキングまたはマスキングする(ブ
ロッキング末端について記載したように)。この突出と
上記の単なる化学的ブロッキングとの相違は、「ブロッ
キング」基(すなわち、突出)の性質およびサイズにあ
る。これは、本来、プローブ分子とコリニアーにある核
酸残基からなる。しかしながら、該基のサイズは、目的
配列にハイブリダイズしたときに該分子の修飾末端がラ
イゲーション部分の近傍に留まるには余りにも大きすぎ
る。さらに、突出は除去しなければならないので、リガ
ーゼ触媒反応に全く関与し得ないように設計することが
できる(たとえば、5'リン酸基を欠如させることによ
り)。
【0038】3種の突出を記載するが、これらは単に例
示のために選択したものにすぎない。当業者であれば、
同様に突出を除去し得る他の酵素もまた全く同様に使用
することができることがわかるであろう。その例示と
は、1.本質的にリボヌクレオチドからなる突出(目的配
列がDNAからなる場合);2.非塩基部位を含む突出;
および3.目的配列中の塩基との塩基対がミスマッチと
なる塩基を含む突出である。しかしながら、一般に、下
記のように突出の除去が鋳型に依存したものとなるよう
に、突出は目的配列に相補的でなければならない。突出
の長さは、1〜10塩基、好ましくは1〜5塩基であ
る。
【0039】 1.リボヌクレオチド修飾: リボヌクレオチドを含むDNAオリゴヌクレオチドの合
成法は、アタベコフ(Atabekov)らのFEBS Let2
32:96〜98(1988)に記載されている。リボヌ
クレオチド残基伸長からなる修飾末端を有するDNAプ
ローブを本発明に用いることができる。このリボヌクレ
オチドは、リガーゼに対して適当な基質とはなり得ず、
修飾プローブはライゲートされないし、増幅されないで
あろう。原則として、これら伸長は、選択したプローブ
の5'末端または3'末端のいずれであってもよい。
【0040】「補正」は、リボヌクレオチドの除去によ
る。リボヌクレアーゼHと一般に呼ばれる酵素は、天然
に広く分布していることが知られている。そのようなリ
ボヌクレアーゼHの一つは、シグマ・ケミカルから入手
することができる(Cat#R6501)。そのような酵素
は、鎖がDNA鎖にハイブリダイズしている場合に(お
よび、本質的にハイブリダイズしている場合にのみ)リ
ボヌクレオチドがその中に存在している核酸鎖から該リ
ボヌクレオチドを選択的に除去する。特定のリボヌクレ
アーゼ(RNAse)が鎖からすべてのリボヌクレオチド
を除去するのか1以外のすべてのリボヌクレオチドのみ
を除去するのかについて議論があるが、このことは本発
明には一般に関係のないことである。というのは、少な
くとも幾つかのリガーゼ(たとえば、T4リガーゼ)がリ
ボヌクレオチドをデオキシリボヌクレオチドにライゲー
トし得ることが知られているからである。いかなる特定
のRNAseHの場合でも、残されるリボヌクレオチド
残基が0個であるのか1個であるのかをLCRの目的の
ために決定することは極めて容易である。2つのリボ修
飾したLCRプローブセット(酵素がすべてのリボヌク
レオチドかまたは1以外のすべてのリボヌクレオチドを
除去することに基づいて設計)を調製するだけでよく、
各場合にLCR反応の性能を決定する。いったん確立さ
れたら、その後は酵素の挙動を所定のものとして扱うこ
とができる。実際、異なるRNAseH種は、3'修飾
または5'修飾が一層容易なのも一層容易でないのもあ
る。このことは、所定のRNAseH種について経験的
に容易に決定することができる。
【0041】そのようなリボヌクレオチド修飾プローブ
をLCR反応に用いる。2つのプローブパートナーが目
的配列上の隣接領域にハイブリダイズすると、これらは
RNAseHが修飾プローブを「補正」しない限り(すな
わち修飾プローブからリボヌクレオチドを除去しない限
り)、リガーゼにより結合され得ない。リボヌクレオチ
ドがプローブの5'末端にある場合は、内部のリン酸基
が暴露されてリガーゼ反応における基質として働く。こ
のことは、プローブの製造においてそのような5'リン
酸基を付加するという特別の工程の必要性をなくすもの
である。ライゲーションが終わると、融合したプローブ
は、標準的なLCRの場合と全く同様に新たな目的配列
として機能する。
【0042】 2.非塩基部位開裂: 種々の広範囲に分布する酵素(たとえば、エンドヌクレ
アーゼIV;シウェクら、上記)が、実質的に一本鎖D
NAがその相補鎖とハイブリダイズして二本鎖となって
いる場合にのみ、該一本鎖DNAを非塩基部位の位置に
て開裂する。非塩基部位を有するオリゴヌクレオチドの
合成法は、タケシタ(Takeshita)らのJ.B.C.26
2:10171〜10179(1987)に記載されてい
る。修飾オリゴヌクレオチドプローブは、非塩基部位の
位置が、5'末端を寄与することを意図するプローブ上
のライゲーション部位のすぐ5'側か、または3'末端を
寄与することを意図するプローブ上のライゲーション部
位のすぐ3'側になるように合成することができる。い
ずれの場合も、プローブが一緒にハイブリダイズしたと
きに、これら2つのプローブが使用酵素により非塩基部
位にて目的配列に依存しないで開裂されないように、相
補的プローブを設計すべきである。プローブが真の目的
配列にハイブリダイズしたとき以外は非塩基部位のすぐ
近傍で二本鎖構造が生じないように、2部分のライゲー
ションの短い分枝(offsets)を有するようにプローブの
セットを設計することができた。このようにして、補正
は目的配列に依存するものである。
【0043】目的配列にハイブリダイズする場合は、非
塩基部位での開裂により、(その位置およびその性質の
両方により)リガーゼにより隣接プローブに結合され得
る末端が暴露される。ライゲーション後、融合分子は、
標準的なLCRと同様に新たな目的配列として働く。
【0044】 3.ミスマッチ修復: すべての「修飾」オリゴヌクレオチドのうちでおそらく最
も容易であるのは、ハイブリダイズ状態の範囲を越えて
いかなる特別の性質も有しないものである。そのような
オリゴヌクレオチドは、標準的な市販試薬を用い、標準
的な合成法により容易に調製することができる。しかし
ながら、目的配列にハイブリダイズしたときに、そのよ
うな配列の唯一の修飾が示される、すなわち二本鎖中に
ミスマッチの塩基対が存在する。そのようなミスマッチ
塩基対を補正または修復し得る多くの生物学的系が知ら
れている。原則的に、そのような系のいずれもLCRプ
ローブセット中の修飾を補正するために採用することが
できるが、ここでは一般的な方法の例示として一つの系
を詳しく説明することとする。
【0045】A対Gのミスマッチを特異的に認識するこ
とのできる酵素(または酵素複合体)が、カリン(Karin)
らによって報告されている[Proc.Natl.Acad.Sci.U
SA86:8877〜88810(1989)]。そのよ
うな「A/Gミスマッチ」では、この酵素は、Aを含有す
る鎖を鎖中のAとその隣の残基との間で開裂する。それ
ゆえ、突出がプローブの残りの部分からA残基によって
分離され、該プローブが真の目的配列とハイブリダイズ
したときに該A残基がG残基の向かい側の位置にくるよ
うにプローブを設計することができる。真の目的配列に
ハイブリダイズすると、突出はプローブの残りの部分か
らミスマッチのA残基も含めて開裂され、その位置およ
びその性質のために、隣接して位置する他のプローブに
リガーゼによって結合され得る末端を暴露する。ライゲ
ーション後、得られた融合分子は、LCRのその後のサ
イクルにおいて新たな目的配列として機能し得る。
【0046】別の特徴として、上記方法は、対立性(all
elism)を示しているかもしれない特定の塩基部位の同定
を決定するために用いることができる。特定のAGミス
マッチの例においては、たとえば、そのような変化の約
5/6を直接アッセイすることができる。特定部位の最
初の同定は、A、T、GまたはCのいずれかでなければ
ならない。それがGであるときは、突然変異体はG以外
である。同様に、それがCであるときは、その相補体は
Gであり、突然変異体の相補体はGではない。それがA
またはTであるときは、そのような突然変異体の2/3
はGかまたはCのいずれかである。それゆえ、単一塩基
突然変異体対立因子の1/2は特定Gの損失となり、残
りの2/3は特定G残基が現れる結果となる。いずれの
場合も、LCRプローブセットの構成員の一つにA残基
を有利に配置することにより、融合プローブ分子の出現
割合が大きく影響される。G残基が失われている場合
は、A含有プローブは開裂することができず、LCR反
応の進行は著しく損なわれる。新たにGが出現している
場合は、A含有プローブは開裂することができ、LCR
反応の速度は大きく促進される。当業者であれば、上記
AGミスマッチ修復系と同様にして特定部位にて他の単
一塩基の変化を同定するため、異なる特異性を有する他
のミスマッチ修復系を容易に適合することができるであ
ろう。
【0047】 B.後退による末端修飾: 第二の態様では、1または2以上のプローブから短い塩
基配列を除去し、プローブが目的配列(または目的配列
の相補鎖、またはそれから生成するポリヌクレオチド)
にハイブリダイズしたときに一方のプローブの5'末端
と他方のプローブの3'末端との間に後退またはギャッ
プが残るようにすることにより、修飾末端を生成させ
る。目的配列を増幅するためのLCRを行うためには、
プローブの間のギャップを埋めなければならない(すな
わち、修飾を「補正」しなければならない)。第一の観点
では、このことは、ポリメラーゼまたは逆転写酵素およ
びギャップの反対側の目的配列に相補的なデオキシヌク
レオチド三リン酸の過剰量を用いて行うことができる。
別法としては、目的配列に相補的な第五のプローブおよ
び該第五プローブに相補的な第六のプローブを用いて行
うことができる。これら別の観点については以下で別々
に記載する。
【0048】しかしながら、この態様を詳しく説明する
前に、セットなる術語を簡単に説明しておくことが便利
であろう。セット(たとえば、S)は、該セットS内に含
まれるすべての要素からなる。「Sでない」セットは、S
内に認められない「ユニバース(Universe)」の残りのす
べての要素からなる。本明細書において「ユニバース」
は、上記G、C、AおよびTまたはG、C、AおよびU
の4塩基からなる。セットSと他のセット(たとえば、
R)との交差は、SおよびRの両方に認められる要素の
みからなる。それゆえ、本明細書において「NでもMで
もない」セットは、ギャップXnおよびギャップYmのい
ずれにも存在しない塩基からなる。本発明では、「Nで
もMでもない」セットは空のセットであってはならな
い、すなわち、このセット中には「停止塩基」をコードす
るため少なくとも1つの塩基が残っていなければならな
い。
【0049】 1.伸長によるギャップ埋め: 本発明の第一の観点では、本発明は、(a)プローブを目
的配列(および、二本鎖からなっていて目的配列の相補
鎖が存在する場合は、該目的配列の相補鎖)にハイブリ
ダイズし、(b)少なくとも一つのプローブを伸長して少
なくとも一つのギャップ(Xnと称する)を埋め、(c)該
伸長プローブを隣接プローブにライゲートして融合生成
物またはライゲート生成物を生成し、ついで(d)該融合
生成物を目的配列から解離させ、上記ハイブリダイゼー
ション、伸長およびライゲーションの工程を繰り返して
所望の目的配列を増幅する、という繰り返し工程からな
る。
【0050】この態様では、「修飾末端」を形成する「ギ
ャップ」Xnは、ポリメラーゼおよび逆転写酵素を用いて
1または2以上のプローブを伸長することにより「補正」
する。一般に、DNA目的配列にハイブリダイズしたプ
ローブの伸長は、当該技術分野で知られているようにD
NAポリメラーゼまたはクレノー断片により行われる。
RNA目的配列の場合には、伸長は逆転写酵素により行
われる。逆転写酵素の例としては、一般に当業者に入手
可能なニワトリ骨髄芽球症ウイルス(AMV)やモロニー
(Molony)マウス白血病ウイルス(M−MuLV)などか
らのものが挙げられる。もちろん、Taqポリメラーゼ
(熱的に安定であり、LCRに必要な高温のサイクルに
よく耐え得る)などの伸長試薬を利用することが好まし
い。伸長試薬が熱的に安定でなければ、一般にLCRの
各サイクル毎に再添加しなければならない。
【0051】この方法による補正では、ギャップ領域中
の目的配列の塩基に相補的なデオキシヌクレオチド三リ
ン酸(dNTP's)が反応混合物中に存在していること
が必要である。さらに詳しく説明すると、配列Xnを有
するギャップに関しては、加えなければならないdNT
P'sはdX'TP(式中、X'はギャップXn中の各塩基
の相補体を意味する)で示される。dNTP'sは多くの
市販元から市販されており、たとえばファルマシア(ピ
スカタウエイ、NJ)やベセスダ・リサーチ・ラボラト
リーズ(ガイセルスバーグ、MD)などが挙げられる。
【0052】伸長は、伸長プローブが隣接プローブに隣
接し、該隣接プローブにライゲートし得るようにライゲ
ーション部位で正確に止めなければならない。この目的
のために「停止塩基」を用いる(図3および図4参照)。
「停止塩基」(Q'と称する)は、その相補体Qに基づいて
定義され、Qに相補的なdNTP'sを反応混合物から
省く、すなわちdQ'TPを反応混合物から省くことに
より達成される。それゆえ、4種のdNTP'sのうち
の相補的な3種を反応混合物に加えることができるよう
に、4種の塩基のうちの3種のみからなるセットNから
ギャップ配列用の塩基をいかにして選択しなければなら
ないかがわかる。第四のdNTP、すなわちdQ'TP
が反応混合物から省かれている場合には、伸長は所望の
ライゲーション部位で停止するであろう。従って、Q'
は隣接プローブ中の第一の塩基であり、停止塩基をコー
ドする目的配列上の塩基は、ギャップに隣接する第一の
塩基であるということになる(図3において5'末端
上)。停止塩基Q'自体(相補体Qではなく)はXnギャッ
プの3'末端に隣接して存在していることに注意すべき
である。これは、Q'停止塩基がまた、プローブB'の所
望でない3'末端伸長を防ぐためにも存在していなけれ
ばならないからである。
【0053】より単純な特別の場合の方が概念を把握し
易いので、単一ギャップ法についてまず説明する。しか
しながら、単一ギャップ法は後で説明する二重ギャップ
法の単なる特別な場合にすぎないことを理解すべきであ
る。図3は、一つのプローブのみ(すなわち、B)がその
5'末端にギャップを有するので単一ギャップ法の態様
を示すものである。第一プローブAは、目的配列Tの第
一の切片にハイブリダイズしている。第二プローブB
は、該目的配列の第二の切片にハイブリダイズし、該第
一の切片の5'末端と該第二の切片の3'末端との間に1
または2以上の塩基のギャップを残している。このギャ
ップをXnと称する。第三プローブA'は該第一プローブ
Aにハイブリダイズすることができ、第四プローブB'
は該第二プローブBにハイブリダイズすることができ
る。図3に示すように、目的配列Tは相補鎖T'を有す
る二本鎖であり得る。この場合には、プローブA'およ
びプローブB'は、該目的配列の相補鎖の第一の切片お
よび第二の切片にハイブリダイズすることにより最初の
ハイブリダイゼーションに関与する。
【0054】ポリメラーゼまたは逆転写酵素による伸長
は5'から3'方向に進行する。その後、もし伸長を妨げ
るものが何もなければ、AおよびB'の両方の3'末端は
ポリメラーゼにより伸長可能である。A'が目的配列の
相補鎖上にハイブリダイズすれば、A'はB'の伸長を立
体的に妨害する。しかしながら、A'が目的配列の相補
鎖にハイブリダイズしなくても、B'の伸長に必要なつ
ぎの塩基(この場合はQ')が反応混合物からなくなれば
伸長は依然として停止するであろう。逆に、プローブA
は、プローブBか停止塩基相補体(Q)に目的配列上で出
会うまで伸長されていく。A'はAの伸長のための鋳型
として働かないので、プローブAは目的配列にハイブリ
ダイズした場合にのみ伸長していく。
【0055】上記のように、伸長プローブが隣接プロー
ブBの5'末端にライゲートし得るように、ギャップの
末端(すなわち、ライゲーション部位)でAの伸長を停止
させることが重要である。それゆえ、反応混合物には、
ギャップXnの5'末端に最も隣接する塩基に相補的なデ
オキシヌクレオチド三リン酸が省かれている。従って、
nは、いかなる塩基長であってもよい、すなわちnは
1または2以上のいかなる整数であってもよい。Xの塩
基における唯一の制限は、4種の塩基のうちの3種の塩
基からなるセットNの中から塩基の選択をしなければな
らないということである。停止塩基Q'をコードするた
めに、少なくとも1種の塩基を残しておかなかればなら
ない。Xn配列中に3種よりも少ない塩基を用いた場合
には、残りのいずれの塩基も停止塩基として用いること
ができることを理解すべきである。それゆえ、Qは「N
でない」セットから選択され、ここで「Nでない」とは、
4種の塩基(ユニバース)からセットNに含まれる要素を
省いた塩基からなることをいう。
【0056】この態様におけるライゲーション部位は、
常にプローブA'およびプローブBの5'末端であること
が今や明らかである。これら末端が停止塩基Qの部位で
もあるということは単なる偶然の一致ではない。
【0057】詳細な説明は後に記載するとして、一般的
な例示を示すことにする。図3においてギャップXn
配列GAを示すものとする。それゆえ、塩基は、4種の
塩基のうちの2種からなるセットN(N={G、A})から
選択される。プローブ伸長の間に添加しなければならな
いdNTP'sはdCTPおよびdTTPである。この
例では、停止塩基Q'はGかAのいずれかであり、その
相補体QはCかTのいずれかでなければならない。従っ
て、Qが「Nでない」セットから選択しなければならない
という要求がいかにして達成されるかが今や明らかであ
る。
【0058】適当なポリメラーゼの存在下、CおよびT
の添加によりプローブAは目的配列を鋳型として用いて
伸長される。しかしながら、鋳型上のQの位置でポリメ
ラーゼがCまたはTと出会うと、反応混合物中にはdN
TP'sとしてGまたはAのいずれも添加されていない
のでプローブAを伸長することはもはやできない。プロ
ーブAの伸長した3'末端がプローブBの5'末端と隣接
した状態で、伸長はライゲーション部位にて正確に停止
する。
【0059】ついで、リガーゼを用いて伸長プローブA
の3'水酸基末端をプローブBの5'リン酸基末端と結合
させ、主プローブと目的配列との間で融合またはライゲ
ートした二本鎖複合体を生成させる。目的配列が二本鎖
であり相補鎖T'を有している場合には、プローブA'お
よびプローブB'が目的配列の相補鎖にハイブリダイズ
している場合、リガーゼは該プローブA'およびプロー
ブB'を最初のサイクルで結合させるであろう。目的配
列の相補鎖ではなく過剰のプローブAおよびプローブB
にハイブリダイズしている場合には、末端は平滑末端で
も粘着末端でもなくライゲーションの基質とはならない
のでライゲーションは抑制される。
【0060】その後、得られた二本鎖複合体を解離さ
せ、新たなプローブA、A'、BおよびB'を目的配列、
目的配列の相補鎖、および上記第一のサイクルから得た
両融合ポリヌクレオチドにハイブリダイズさせる。上記
と同様に伸長およびライゲーションを行い、この工程を
繰り返す。
【0061】Xn、QおよびQ'の塩基の組み合わせを表
Iに示す。本発明はこれらの組み合わせに限定されるも
のではなく、これらの組み合わせは多くの可能な組み合
わせの例示にすぎないことが理解されるであろう。表I
はまた、Nでないセットにより示される塩基からQを選
択しなければならないという要求をも示している。この
ことは、停止塩基Q'は、その相補体として、Xn配列中
には含まれない塩基を有していなければならないことを
意味している。表I (単一ギャップ法におけるギャップ配列、必要なd
NTP's、およびQとQ'との可能な組み合わせ) n/N X'TPs Nでない* 停止配列Q' A T T、C、G A、C、G GT C、A C、A G、T GC G、C A、T A、T AA T T、G、C A、C、G GCA C、G、T T A GCAG C、G、T T A AAATT T、A G、C C、G GCAGCA C、G、T T A GACT すべて 停止塩基がないので空 (注)*Nでないセットは、停止塩基(Q')の可能な相補
体を与える。実際の停止塩基(Q')の可能性は次の欄に
示してある。
【0062】すでに記載したように、単一ギャップ法
は、より一般的な二重ギャップ法の特別の場合(m=0
の場合)である。二重ギャップ法もまた、4つのプロー
ブ、すなわちA、A'、BおよびB'を用いる。この方法
の場合も、上記方法の場合と同様、プローブBの5'末
端は短くなっていて、主プローブAおよびBがハイブリ
ダイズする目的配列の第一の切片と第二の切片の間にX
n塩基のギャップを生成する。ギャップXnの塩基には、
単一ギャップ法の場合と同様の制限が加えられる。
【0063】さらに、第三プローブA'の5'末端もまた
目的配列の相補鎖および第一プローブAの両方に関して
短くなっており、従プローブ(第三プローブおよび第四
プローブ)の間で第二のギャップYmを生成する。ギャッ
プYmはいかなる塩基長であってもよく、Xnと同じ長さ
である必要はない(すなわち、mはnと等しい必要はな
い)。実際、mは0であってもよく、その場合は、二重
ギャップ法は特別な場合である単一ギャップ法に縮重す
る。
【0064】本発明の好ましい態様においては、第四プ
ローブB'は、目的配列中のXn配列ギャップと同じ3'
末端配列Xnを含んでいる。しかしながら、このこと
は、プローブ間でギャップが生成されればよいので、本
発明にとって必須ではない。それゆえ、第二プローブB
に関して3'末端が後退していなければ、第四プローブ
B'の3'末端は配列Xnの3'末端より短く停止していて
よい。伸長は5'末端から3'末端の方向に起こりdX'
TPを添加するので、ちょうど第一プローブAがXn
ャップ中を伸長されるのと同様に、プローブB'はギャ
ップ(XnおよびYmの両方)中を伸長されていくであろ
う。
【0065】二重ギャップ態様に用いる本発明の方法
は、単一ギャップ態様に用いる方法と非常に類似してい
る。ハイブリダイゼーション、伸長およびライゲーショ
ンの各工程は本質的に同じである。伸長を促進する条件
下、AおよびB'の両プローブはそれらの3'から伸長し
てそれぞれXnおよびYmのギャップを埋めていく。停止
配列Q'は両プローブの伸長をライゲーション部位にて
停止させ、これらプローブは新たに隣接したプローブと
ライゲートされる。
【0066】しかしながら、Ym配列を構成する塩基配
列には幾つかの制限がある。少なくとも1つの停止配列
Q'を残しておかなければならないので、XおよびYの
可能な配列を表すNとMとの組み合わせセットは4種の
うちの3種を越える塩基を含んでいてはならない。従っ
て、Yは4種の塩基のうちの0からいずれの3種の塩基
であってもよいが、少なくとも1つの塩基は「NでもM
でもない」セット中に残っていなければならない。セッ
トNが4種の塩基のうちの3種未満から構成されている
場合は、少なくとも1つの塩基が残っている限りセット
N中に含まれない塩基であってよい。それらの補集合
が、プローブ伸長停止のための停止塩基Q'として働き
得る。単一の停止塩基が、XnとYmの両ギャップにおい
て伸長を停止させ得る。
【0067】配列Ymの第二の制限は、mがnに等しい
場合に生じる。これらギャップが同じ長さである場合
は、配列Ymは配列Xnと相補的であってはならない。そ
うでないと、プローブAの3'末端とプローブB'の3'
末端とは「粘着末端」を構成することになる。「粘着末端」
は目的配列に独立して二本鎖複合体を生成させてしま
い、プローブAはプローブB'にハイブリダイズしてラ
イゲーションおよび増幅を起こさせてしまう。そうでは
なく、mがnに等しい場合はYmがXnに相補的でないの
が好ましい。言い換えれば、プローブAおよびプローブ
B'の末端は、少なくとも、同じ長さであってもよいが
相補的ではない「非粘着(slippery)末端」でなければなら
ない。
【0068】にもかかわらず、粘着末端(または、一層
起こりにくいことではあるが非粘着末端)などにより目
的配列に独立してライゲーションおよび増幅が起こった
としても、これらの融合生成物は増幅された目的配列か
ら識別することが可能である。mがnに等しい場合に
は、目的配列とは独立してA:A'二本鎖複合体がB:
B'二本鎖複合体にライゲートする、小さいが測定可能
な機会がある。これらの複合体は、所望の目的配列より
もm(またはn)だけ短いので長さに基づいて識別するこ
とができる。さらに、末端が「非粘着性」である場合に
は、塩基ミスマッチを検出および/または破壊すること
のできる多くの試薬により塩基ミスマッチを検出するこ
とができる。たとえば、塩基ミスマッチは、コットン
(Cotton)らのProc.Natl.Acad.Sci.85:4397
〜4401(1988)に開示されたヒドロキシルアミン
−オスミウムテトラオキシド法により化学的に決定し、
S1ヌクレアーゼやヤエナリヌクレアーゼなどの試薬に
より酵素的に決定することができる。X'とY'の幾つか
の組み合わせ、対応dNTPおよび可能なQおよびQ'
を表IIに示す。
【0069】表II(二重ギャップ法におけるギャップ
配列、必要なdNTPおよびQとQ'の可能な組み合わ
せ)n/N m/M X'TPs Y'TPs Nでもなく 停止塩基Q' Mでもない* A A T T T、C、G A、C、G G T C A C、A G、T AT AT T、A T、A C、G C、G AC GA T、G C、T T A ATG AAA T、A、C T C G GGCC AAACG C、G T、G、C T A ATTGA AGGT T、A、C T、C、A C G CGC GCG 相補的。 認められず。 (注)*NでもなくMでもないセットは、停止塩基(Q')
の可能な相補体を与える。実際の停止塩基(Q')の可能
性は次の欄に示してある。
【0070】ギャップXnおよびYmの長さは、0(Ym
み)、1または1より大きないかなる整数であってもよ
い。たとえば、1〜20塩基のギャップが可能である。
しかしながら、実際ははるかに短い長さ、たとえば1〜
3または5塩基のギャップが好ましい。現在のところ最
も好ましいのは、単一の塩基のみからなるギャップであ
る。単一塩基のギャップはバックグラウンドに対する真
のシグナルの比を大きく増大させること、および停止塩
基およびdXTP'sに対する選択余地が最も大きいこ
とがわかっている。プローブは、実際は、停止塩基を
「選択する」よりも、すでに存在している目的配列に対し
て設計されるので、たいていの場合は単一塩基ギャップ
が一層有用である。
【0071】その他の特徴 いずれの「後退」法の態様においても、ギャップを埋め
るのに用いるデオキシヌクレオチド三リン酸はマーカー
残基を含むように修飾してよい。マーカーの例として
は、放射性同位体などの直接標識、またはビオチン、ジ
ゴキシンもしくは固相かまたは標識生成系により認識さ
れ得るその他のハプテンなどのフックが挙げられる。同
位体標識の例としては、とりわけ32Pおよび重水素など
が挙げられる。
【0072】dNTP's中にマーカーを取り込むこと
は、一般に通常の有機化学の問題である。リンカーやス
ペーサーを用いることもできるが、必須のものではな
い。重要なのは、修飾dNTPが、その相補体の向かい
側のギャップ中に取り込まれ、隣接する塩基に共有結合
的に結合され得ることのみである。
【0073】さらに、第一の(目的)配列および単一の塩
基(Z)において異なる第二の(または目的としない)配列
において、該塩基の相違が第二鎖の2つの位置のいずれ
かにあれば、該第一の配列を該第二の配列から識別する
ためにいずれの態様も用いることができる。両方の場合
とも、ただ1種の塩基(長さではなく構成成分)のみを有
するギャップを用いて単一の塩基の相違を識別する。
【0074】まず、目的としない配列のギャップ領域中
に含まれる相違塩基Zは、反応混合物からdZ'TPを
省くことにより識別することができる。従って、Zはま
たNでもなくMでもないセットに属していなければなら
ないともいえる。相違鎖は、適当なヌクレオチド三リン
酸が与えられないのでポリメラーゼにより伸長されるこ
とはない。相違塩基Zを識別する最大の可能性があるの
は、単一ギャップがただ1個の塩基の長さであり、Nで
もなくMでもないセットが最も大きくなる場合であるこ
とがわかる。
【0075】つぎに、相違塩基ZがQの位置にある場合
は、伸長が適当に停止することなく、生成する伸長生成
物は余りに長すぎてその関連プローブと目的配列の鎖に
沿ってライゲートできないため、これら鎖を識別するこ
とができる。この態様の場合、識別の最大の可能性があ
るのは、可能な停止塩基がただ1つしかなく、他のすべ
ての塩基では生成物が長すぎるようになる場合である。
【0076】二重ギャップ態様もまた、単一の塩基相違
をギャップの一方または他方に有する配列を識別するの
に同様に有用である。この態様はまた、停止塩基すなわ
ちQ'位置に相違塩基を有する配列を識別するのにも有
用であり得る。
【0077】 2.別のプローブによるギャップ埋め: この後退態様の観点においては、本発明は、(a)修飾プ
ローブを目的配列(および、二本鎖からなっていて目的
配列の相補鎖が存在する場合は、該相補鎖)にハイブリ
ダイズし、(b)第五および第六のギャップ埋めプローブ
を用意して主プローブと従プローブとの間のギャップを
埋め、(c)該ギャップ埋めプローブの両末端を隣接プロ
ーブにライゲートして融合生成物またはライゲート生成
物を生成させ、ついで(d)該融合生成物を目的配列から
解離させ、上記ハイブリダイゼーション、ギャップ埋め
およびライゲーション工程を繰り返して所望の目的配列
を増幅する、という繰り返し工程からなる。この態様に
おいては、上記4つのプローブA、A'、BおよびB'の
代わりにプローブD、D'、EおよびE'を用いる(図5
参照)。ポリメラーゼおよびdNTP'sの代わりに第五
および第六の「ギャップ埋め」プローブFおよびF'を用
い、後退またはプローブ間のギャップを埋める。
【0078】この態様では3対のプローブを使用する。
第一プローブDおよび第二プローブD'はお互いにハイ
ブリダイズし、第三プローブEおよび第四プローブE'
もまた同様にお互いにハイブリダイズする(この態様で
はプローブの命名が上記態様とは異なること、すなわち
第二プローブはその関連パートナーではなく第一プロー
ブの相補体である。それゆえ、第一プローブと第三プロ
ーブとが主プローブとなる)。主プローブDおよびEが
目的配列にハイブリダイズすると、プローブDの3'水
酸基末端とプローブEの5'リン酸基末端との間に少な
くとも1塩基、好ましくは数塩基からなるギャップが生
じる。同様に、プローブD'およびプローブE'が目的配
列の相補鎖T'にハイブリダイズすると、これらプロー
ブ間に同様に1〜数塩基のギャップが生じる(これらギ
ャップは整列はしないが)。それゆえ、プローブDと
E、およびプローブD'とE'は、隣接せず(non−adjace
nt)平滑末端でもないように修飾されている(その相補体
と二本鎖を生成したときに)。この態様におけるギャッ
プは、主プローブおよび従プローブの両方の間で目的配
列および目的配列の相補鎖に(およびお互いに)ハイブリ
ダイズする第五プローブFおよび第六プローブF'を用
いてギャップを埋めることにより「補正」する。
【0079】図5からわかるように、これらギャップ埋
めプローブのうちの一方は両方の末端とも他方のギャッ
プ埋めプローブよりも短いのが好ましい。言い換える
と、従プローブD'およびE'の両方ともがそれぞれの主
プローブを越えて延びているか、または主プローブの両
方ともがそれぞれの従プローブを越えて延びている。さ
らに別の態様では、実施例13に示すように、一方の主
プローブ(D)はその従プローブ(D')を越えて延びてい
るが、他方の主プローブ(E)はその相補体(E')よりも
短いところで停止している。しかしながら、この態様で
は、該修飾末端は「間違った」プローブに関して「粘着末
端」であってはならない。たとえば、D'を越えて延びる
Dの3'末端は、Fを越えて延びるF'の3'末端とのみ
相補的でなければならない。このDの3'末端は、F'を
越えて延びるFの3'末端と相補的であってはならない
し、またEを越えて延びるE'の3'末端とも相補的であ
ってはならない。このことに注意しないと、真の目的配
列の不在下でもプローブ二本鎖の再編成が行われて高い
バックグラウンドシグナルを生じる。
【0080】この態様のプローブは、前記態様のプロー
ブと同様にして製造することができる。一般に、この態
様のプローブも前記態様のプローブに匹敵する長さを有
する。最後に、この態様では伸長およびポリメラーゼが
不必要であることを除いて、前記態様において有用な反
応条件はこの態様でも有用である。
【0081】主プローブ間および従プローブ間のギャッ
プがギャップ埋めプローブにより埋められたら、ギャッ
プ埋めプローブの両末端をそれぞれ従プローブまたは主
プローブにライゲートして連続したポリヌクレオチド鎖
を生成させる。主プローブおよび第一のギャップ埋めプ
ローブFは、目的配列に相補的な主ポリヌクレオチド鎖
を生成し、従プローブおよび第二のギャップ埋めプロー
ブF'は、目的配列の相補鎖に相補的な従ポリヌクレオ
チド鎖を生成する。もちろん、この主ポリヌクレオチド
鎖および従ポリヌクレオチド鎖もまたお互いに相補的で
ある。従って、ハイブリダイゼーションおよびライゲー
ションの工程を繰り返すことにより、従来のLCRと全
く同様に目的配列の増幅が得られる。しかしながら、対
照的に、平滑末端ライゲーションに起因する偽陽性シグ
ナルは、この態様では著しく減少する。というのは、二
本鎖複合体DおよびD'は二本鎖複合体EおよびE'に平
滑末端ライゲーションができないからである。これは、
従プローブの両方から、または主プローブの両方から1
または2以上の塩基が省かれているからである。
【0082】もちろん、所望のポリヌクレオチドの他に
他の生成物も生成されるであろうことは理解される。た
とえば、D:FおよびD':F'、またはF:Eおよび
F':E'を含む、短い切片(「ダイマー」)が生成すること
が予想される。さらに、これらの副生成物または不完全
生成物は所望の試薬を利用する傾向があるであろうこと
も理解される。しかしながら、過剰の試薬を添加するこ
とによって、および不完全な生成物から所望のポリヌク
レオチドをきれいに分離することにより、この態様は現
在のところ好ましくはないにしても有用ではある。
【0083】本発明に従ってライゲートしたプローブの
分離および検出は、当該技術分野で知られたいかなる方
法でも行うことができる。好ましい検出方法は、主プロ
ーブまたは従プローブに結合したマーカーを用いること
である。好ましくは、固相により捕捉し得るフックをプ
ローブDの5'末端に結合させ、プローブE'の5'末端
には標識または標識を捕捉し得るフックを結合させる。
ついで、第一のフックを固相で捕捉し、固相を溶液から
分離し、固相に結合した標識を検出することにより所望
のポリヌクレオチド鎖を検出することができる。反応中
に生成した不完全な生成物は、固相で捕捉できないか、
標識で検出できないか、またはその両方である。それゆ
え、分離および検出後、目的配列の不在下では平滑末端
ライゲーションは捕捉フックを標識フックと関連付ける
ことができないので、シグナルはほとんど生じないか、
または全く生じない。
【0084】 II.PCR PCRの原理については文献に詳細な記載がある(たと
えば、米国特許第4,683,195号および同第4,6
83,202号各明細書参照)。従って、本明細書ではさ
らに詳しく説明する必要はない。基本的に、プライマー
を目的配列にハイブリダイズさせ、ヌクレオチド三リン
酸を組み立てブロックとして用いてポリメラーゼにより
該プライマーを伸長させる。伸長生成物(およびその相
補体)は、さらにハイブリダイゼーションのための鋳型
として働く。一般に、伸長が起こるためにはプライマー
の3'末端は目的配列に完全に相補的でなければならな
い。熱安定ポリメラーゼを含む多くのポリメラーゼが知
られている。
【0085】本発明では、PCRプライマーがポリメラ
ーゼ酵素により伸長されないように、該プライマーの
3'末端が修飾されている。これら修飾を鋳型に依存し
た仕方で除去し得る場合には、ポリメラーゼ酵素により
プライマー伸長のためのハイブリダイゼーション要求に
さらに厳重さのレベルが付加される。この付加されたレ
ベルの厳重さは、とりわけ主プライマーおよび従プライ
マーの両方が修飾末端を有している場合、PCRにおけ
る偽りのシグナル生成を有効に減少させる。
【0086】ブロッキング基の選択および補正法に関し
てLCRに有用な同じ一般的方法の多くはまた、PCR
にも用いることができる。LCRでは修飾により偽りの
ライゲーションをブロッキングしなければならないが、
PCRでは修飾により偽りの伸長をブロッキングしなけ
ればならない。それゆえ、修飾またはブロッキングした
3'末端は、目的配列にハイブリダイズしたときにポリ
メラーゼによる伸長を支持してはならない。上記LCR
修飾末端態様の記載を適用することができるが、「ライ
ゲーション部位」または「ライゲーションを意図した部
位」なる語の代わりに「伸長開始部位」なる語を用いなけ
ればならない。
【0087】 A.突出修飾末端: 突出末端については、LCR態様の場合に相補的プロー
ブとの関係において記載した。PCRの場合には、「突
出末端」なる語は匹敵する意味を有しない。PCRに関
しては、これらの修飾末端は、より適切に「鋳型に依存
したブロッキング基」と記載することができる。にもか
かわらず、LCRにおける「突出末端」修飾および補正法
はPCRに一般に適用することができる。
【0088】化学的ブロッキング修飾として、LCRに
有用なR基におけるすべての可能な「Z」残基(−デオキ
シリボースは例外となり得るが)を、PCRにおける重
合をブロッキングするために用いることができる。さら
に、エンドヌクレアーゼIVを用いた同じ補正機構をP
CRにも採用することができる。
【0089】LCRの「突出修飾」(ライゲーションを意
図した部位を越えた付加核酸からなる)については上記
で記載した。それら修飾は、1.本質的にリボヌクレオ
チドからなる突出、2.非塩基部位を含む突出、および
3.ミスマッチ塩基を含む突出である。これらの修飾は
PCRには不利であるように思われるが、補正(開裂)す
る突出自体を伸長酵素(たとえば、ポリメラーゼ)の基質
として不活性にすることができれば、上記各クラスの修
飾末端を同様にしてPCRにも用いることができる。突
出を不活化していないと、開裂したときに、その後の不
必要な伸長のプライマーとして働いてしまう。突出を不
活化する一般的な方法は、3'末端が伸長酵素による認
識に適しないようにすることである。プライマーに関連
して上記で記載した修飾は、突出の3'末端をも一般に
不活化するであろう。しかしながら、プライマー修飾の
場合と違って、突出の3'末端の修飾は、プライマー修
飾を補正するのに用いたのと同じ機構により補正されて
しまってはならない。さもないと、両方の修飾が同時に
補正されてしまうからである。容易に補正されない適当
な修飾の例としては、末端ジデオキシヌクレオチド、コ
ルデセピン(cordecepin)、またはプライマーの3'末端
からの伸長を実際に永久に防ぐ公知または発見されるべ
き他のあらゆる化学的修飾が挙げられる。LCRの場合
のように、これらの修飾は鋳型に依存した仕方で補正す
る。補正法および試薬は、LCRの場合と同じである。
【0090】 B.後退により修飾した末端: PCRにおいて偽りのシグナル生成を減少させるのに後
退末端修飾が有用であるかどうか、またどのように有用
であるかについては、現在のところまだわかっていな
い。修飾法を選択した後、修飾末端を有する適当なプラ
イマーを調製する。プライマーを目的配列DNAにハイ
ブリダイズさせる条件は、標準的なPCR法と同じであ
り、文献に記載されている。その後の伸長、変性、およ
び再ハイブリダイゼーションのサイクルも標準的なPC
R法と同じであるが、修飾末端を鋳型に依存した仕方で
補正するための酵素または他の試薬が含まれていること
だけが異なっている。
【0091】つぎに、本発明を実施例に基づいてさらに
詳しく説明するが、本発明はこれらに限られるものでは
ない。特にことわらない限り、実施例中のプローブおよ
び目的配列は5'末端が左にくるように記載してある。実施例1 簡単にするため、下記目的配列DNAを一本鎖として
のみ示す。配列中の「−」は、LCRプローブのライゲー
ションを意図する部位を示す。 3'−...TTAAGCTCGAGCCATGGG−CC
CCTAGGAGATCTCAGCTGGACGT...
−5'
【0092】LCRにより、バックグラウンドレベルを
減少させて上記目的配列を検出するため下記プローブセ
ットを設計した。 A 5'−AATTCGAGCTCGGTACCCp A' 3'−GCTCGAGCCATGGG B 5'−GGGGATCCTCTAGAGTCGAC
CTGCA B' 3'−pCCCCTAGGAGATCTCAGCT
G このプローブセットは、末端3'リン酸基ブロッキング
基(下線を引いてある)を有する2つのプローブ(A&
B')を特徴とする。
【0093】種々の量の目的配列(pUC19)を用い、
LCR反応を行う(実質的にEP−A−320308号
明細書に記載のようにして)。各サイクルのハイブリダ
イゼーション工程の後に、大腸菌から精製したエンドヌ
クレアーゼIVを反応混合物に加える。大腸菌エンドヌ
クレアーゼIVは、いくらか熱安定性であるので、上記
添加は標準的なLCR条件下で行うことができる。コン
トロールとして、エンドヌクレアーゼIVを添加せずに
同数の目的配列分子を用いてLCRを行う。これらのコ
ントロールにおいて上記と同様のプローブセットを用い
るが、3'末端ヌクレオチド(3'リン酸基含有)だけはプ
ローブAおよびB'に含まれていない。
【0094】実験反応およびコントロール反応の両方と
も、ライゲート生成物の出現頻度を添加した目的配列分
子の最初の数と関連付ける。これら2つのプロトコール
の異なる点は、第二の場合には、目的配列分子を含有し
ない「ブランク」チューブが1000個の目的配列分子を
含有するチューブとほぼ同じ速度でシグナルを生成する
のに対して、修飾プローブおよびエンドヌクレアーゼI
Vを使用した場合には、目的配列分子を含有しない「ブ
ランク」チューブは1000個の目的配列分子を含有す
るチューブに比べてシグナルの生成が有意に一層ゆっく
りしているということである。このバックグラウンドの
抑制により、アッセイ感度の使用範囲を高める上で有利
となる。
【0095】LCRおよびPCRにおいてそれぞれ高度
に熱安定性のリガーゼおよびポリメラーゼが有用で望ま
しいのと同じ理由から、高度に熱安定性のエンドヌクレ
アーゼIVを使用することが望ましいことは、当業者に
は直ちに評価されるであろう。さらに、DNA鎖の5'
末端または3'末端の修飾を鋳型に依存した仕方で除去
することにより、ブロッキングされていた5'リン酸基
または3'水酸基を完全な形にすることのできる公知ま
たは未知の他の酵素もまた、上記エンドヌクレアーゼI
Vと全く同様にして用いることができることも当業者に
は評価されるであろう。
【0096】実施例2 下記プローブセットを用い、バックグラウンドレベル
を減少させて実施例1の目的配列DNAを検出すること
ができる。 A 5'−AATTCGAGCTCGGTACCC A' 3'−GCTCGAGCCATGGGrCrCCC B 5'−TACrCrCGGGGATCCTCTAG
AGTCGACCTGCA B' 3'−CCCCTAGGAGATCTCAGCTG
【0097】プローブA'およびプローブBは、キメラ
リボ/デオキシリボヌクレオチド伸長(下線を引いてあ
る)を含む。リボヌクレオチド塩基は、その前に小文字
の「r」を付してある。エンドヌクレアーゼIVの代わり
にリボヌクレアーゼHを用い、実施例1と同様にしてL
CR反応を行う。コントロールとしては、実施例1に使
用したものと同じプローブセットを用いることができ
る。結果および解釈は実施例1と同じである。
【0098】実施例3 バックグラウンドレベルを減少させて実施例1の目的
配列DNAを検出するため、下記プローブセットをも用
いることができる。 A 5'−AATTCGAGCTCGGTACCCJG A' 3'−GCTCGAGCCATGGG B 5'−GGGGATCCTCTAGAGTCGAC
CTGCA B' 3'−GJCCCCTAGGAGATCTCAGC
TG
【0099】プローブAおよびプローブB'は、非塩基
部位(「J」)のつぎに標準ヌクレオチドが続くことを特徴
とする伸長(下線を引いてある)を含む。実施例1と同様
にしてLCRを行う。結果および解釈は実施例1と同じ
である。
【0100】実施例4 バックグラウンドレベルを減少させて実施例1の目的
配列DNAを検出するため、下記プローブセットをも用
いることができる。 A 5'−AATTCGAGCTCGGTACCC A' 3'−GCTCGAGCCATGGGAC B 5'−CAGGGGATCCTCTAGAGTCG
ACCTGCA B' 3'−CCCCTAGGAGATCTCAGCTG
【0101】プローブA'およびプローブBは、鋳型D
NAにハイブリダイズしたときに、第一のヌクレオチド
A/Gミスマッチおよびハイブリダイズし得る第二のヌ
クレオチドからなることを特徴とするジヌクレオチド伸
長(下線を引いてある)を含む。エンドヌクレアーゼIV
の代わりにA/Gミスマッチ修復酵素(複合体)を用い、
実施例1と同様にしてLCR反応を行う。結果および解
釈は実施例1と同じである。
【0102】実施例5 ハロタイプ3フェニルケトン尿症(PKU)が、あるデ
ンマーク研究群におけるすべてのPKU対立遺伝子のう
ちの約38%の原因となっている。これは、フェニルア
ラニンヒドロキシラーゼ(PAH)をコードする遺伝子中
のイントロン12の5'スプライスドナー部位における
単一塩基突然変異(G>A)により引き起こされる。実施
例4に記載したバックグラウンド減少のためのミスマッ
チ修復法はまた、この特性を有していると思われる個人
からの血液や他の流体試料において上記遺伝子欠損の存
否を決定するための感度の高いアッセイとしても用いる
ことができる。
【0103】PAH遺伝子のイントロン12からの下記
目的DNAに相補的になるように、下記特定末端部分を
有するプローブを調製する。 (正常PAH DNA) 3'−...TTTAATGAATGACAATTACC
T...−5' 3'−...TTTAATGAATACAATTACC
T...−5' (PKU DNA) A 5'−...AAATTACTTA A' 3'−...TTTAATGAATAAC B 5'−TGTTAATGGA... B' 3'−ACAATTACCT... プローブBおよびプローブB'には単一ヌクレオチド伸
長を付加し、標準的なLCRの考察に従いプローブを設
計する(すなわち、15〜30量体)。これらの伸長は
(目的DNAに関して)第一のミスマッチヌクレオチドお
よびそれに続く2つのハイブリダイズし得るヌクレオチ
ドからなっている。
【0104】PKUの存在について試験する患者の血液
からヒトDNAを精製する。DNAを平均サイズ≦10
Kbに切断するのが望ましい。上記プローブを用いて、
この試料をLCRに供し、各サイクルのハイブリダイゼ
ーション工程の後にAGミスマッチ修復系酵素を加える
(実施例4参照)。試料に野生型の対立遺伝子が含まれて
いないと、LCR反応生成物の出現は、もしあったとし
ても、非修飾プローブを用いた標準LCR反応に比べて
有意に遅延する。これに対して、野生型の対立遺伝子が
存在していると、LCR反応からの融合生成物の出現が
迅速に起こる。
【0105】実施例6 単一ギャップLCR伸長を80サイクル行った。各サ
イクルは、コイサーモサイクラー(Coy thermocycler)
[キー・サイエンティフィック(Key Scientific)]を
用い、85℃で30秒間のインキュベーションおよび5
0℃で20秒間のインキュベーションからなっていた。
サイクル数は、平滑末端ライゲーションバックグラウン
ドを最大にするように選択した。0かまたは106個の
目的DNA分子を用いて反応を開始した。目的DNA
は、ScrF1消化しpGEMベクター中にクローニング
したHPV16ゲノムDNAであった。各反応液にはま
た、10ngのヒト胎盤バックグラウンドDNAも含ま
れていた。2つの反応は標準平滑末端オリゴヌクレオチ
ドを用いて行い、別の2つの反応は単一のギャップを有
するオリゴヌクレオチドのセットを用いて行った。標準
平滑末端LCR反応は、50mM EPPS(pH7.
8)、100mM KCl、10mM MgCl2、1m
M DTT、10mM NH4Cl、100μM NA
D、10μg/mlBSA、各5×1011分子のオリゴ
ヌクレオチドAおよびB'(表6a)、各7.5×1011
子のオリゴヌクレオチドBおよびA"(表6a)、および
1×サームス・サーモフィルスDNAリガーゼを含有す
る緩衝液中で行った。オリゴヌクレオチドA"の代わり
にオリゴヌクレオチドA'を用い、25mM 2'−デオ
キシアデノシン5'−三リン酸および1.25単位のTa
qDNAポリメラーゼを加えた他は同じ緩衝液中でギャ
ップLCR反応を行った。これらオリゴヌクレオチド
は、HPV16ゲノムの遺伝子地図の5695〜574
4位に特異的である。すべての場合において反応液の容
量は50μlであり、サイクルを行う前に25μlの鉱
油を反応液に被せた。
【0106】表6a オリコ゛ヌクレオチト゛ A FL- AAGTTGTAAGCACGGATGA
ATATGT A' CATATTCATCCGTGCTTACA
ACT A" ACATATTCATCCGTGCTTACA
ACT B TGCACGCACAAACATATATTA
TCA-BIO B' BIO-ATGATAATATATGTTTGTGCG
TGCA C FL- ATTTATACATTAAAGGCTCTG
GGTC C' ACCCAGAGCCTTTAATGTATA
AA-FL D ACTGCAAATTTAGCCAGTTCA
A-BIO D' BIO-TTTGAACTGGCTAAATTTGCA
GTA
【0107】増幅後、反応液を滅菌dH2Oで1:1に
希釈し、アボットIMxシステムの原型上で行ったサン
ドイッチイムノアッセイにより二重標識LCR増幅生成
物を検出した。その結果は、以下の通りであった。
【0108】実施例7 コイサーモサイクラーを用い、二重ギャップLCR伸
長を35サイクル行った。インキュベーション時間は上
記実施例6と同じであった。0、103または106個の
目的分子を用いて反応を開始した。目的DNA分子は、
ScrF1消化しpGEMベクター中にクローニングした
HPV16ゲノムDNAであった。各反応液にはまた、
10ngのヒト胎盤バックグラウンドDNAも含まれて
いた。反応条件は、各反応液に各5×1011分子のオリ
ゴヌクレオチドCおよびD'(上記表6a参照)、各7.5
×1011分子のオリゴヌクレオチドDおよびC'、およ
び各25mMの2'−デオキシチミジン5'−三リン酸お
よび2'−デオキシグアノシン5'−三リン酸を加えた他
は、上記実施例6に記載した単一ギャップ伸長の場合と
同じであった。これらオリゴヌクレオチドは、HPV1
6ゲノムの遺伝子地図の6457〜6505位に特異的
である。
【0109】増幅後、反応液を滅菌dH2Oで1:1に
希釈し、アボットIMxシステムの原型上で行ったサン
ドイッチイムノアッセイにより二重標識LCR増幅生成
物を検出した。その結果は、以下の通りであった。
【0110】実施例8 1塩基よりも大きいギャップをLCR伸長に用いるこ
とができる。たとえば、実施例6に記載したHPV16
配列の増幅に使用するLCRセット(A、A'、Bおよび
B')において、表6aのHPV16特異的オリゴヌクレ
オチドA'の代わりにオリゴヌクレオチドTATTCA
TCCGTGCTTACAACT(オリゴEと称する)を
用いることができた。適当な一本鎖HPV16目的配列
にハイブリダイズしたときに、オリゴヌクレオチドBと
オリゴヌクレオチドEとは3ヌクレオチドギャップを隔
てて分離される。増幅条件は、3ヌクレオチドギャップ
を完全に埋めるためにdATPに加えて2'−デオキシ
シチジン5'−三リン酸を加える必要がある他は上記と
同じである。異なるサイズのギャップについても、単一
ギャップ態様および二重ギャップ態様の両方において同
様に行うことができる。
【0111】実施例9 嚢胞性線維症(CF)遺伝子の突然変異対立遺伝子の約
70%は、エクソン10中に単一の3ヌクレオチド欠失
を示す[リオーダン(Riordan,J.R.)ら、Science24
5:1066(1989);ケレム(Kerem,B.)ら、Sci
ence245:1073(1989)]。下記表9aに示す
オリゴヌクレオチドを用い、CF遺伝子の正常(オリゴ
ヌクレオチドA、A'、BおよびB')対立遺伝子および
突然変異(オリゴヌクレオチドC、C'、BおよびB')対
立遺伝子の両方の単一ギャップLCR増幅を行うことが
できた。
【0112】表9a A FL-CACCATTAAAGAAAATATCA
TCTT A' AAGATGATATTTTCTTTAATG
GTGC-FL B GGTGTTTCCTATGATGAATATA
GA-BIO B' BIO-CTATATTCATCATAGGAAAC
ACCA C FL-TGGCACCATTAAAGAAAATA
TCAT C' ATGATATTTTCTTTAATGGTG
CCAG-FL
【0113】LCRオリゴヌクレオチドA、A'、Bお
よびB'を、ヒト胎盤DNAから嚢胞性線維症遺伝子の
野生型配列を増幅するのに用いた。目的/バックグラウ
ンドDNAを用いずに、または1.5μgのヒト胎盤D
NAを用いて反応を開始した。各5×1011分子のオリ
ゴヌクレオチドAおよびB'、各7.5×1011分子のオ
リゴヌクレオチドA'およびB、25mMの2'−デオキ
シチミジン5'−三リン酸、および1.25単位のTaq
DNAポリメラーゼを含有する、実施例6に記載のも
のと同じ緩衝液中で30サイクルの反応を2回行った。
二重標識増幅生成物が下記のように検出された。
【0114】実施例10 オリゴヌクレオチドA、A'、BおよびB'(表6a)
は、17〜35ヌクレオチドの長さで変えることができ
た。最初の実験は、表10aに示す19量体および30
量体オリゴヌクレオチドセットに関するものである。オ
リゴヌクレオチドのサイズの実際の上限および下限は実
験的に決定することができる。単一ギャップ伸長のため
の表6aのプローブを用い、実施例6の手順を繰り返し
た。二重ギャップオリゴヌクレオチドセットについても
同様の研究を行うことができる。
【0115】表10a 19量体セット: A: FL-TAAGCACGGATGAATATGT A': CATATTCATCCGTGCTTAC B: TGCACGCACAAACATATAT-BIO B': BIO-ATATATGTTTGTGCGTGCA 30量体セット: A: FL-TATCTAAGTTGTAAGCACGG
ATGAATATGT A': CATATTCATCCGTGCTTACAAC
TTAGATAC B: TGCACGCACAAACATATATTAT
CATGCAGG-BIO B': BIO-CCTGCATGATAATATATGTT
TGTGCGTGCA
【0116】実施例11 平滑末端ライゲーションバックグラウンドが非常に減
少しているので、単一および二重ギャップLCR伸長に
よりサイクル数を増大させることができる。バックグラ
ウンドの減少とともにLCRのサイクル数を増大させる
ことができることから、LCR法の感度を顕著に高める
ことができることが期待される。感度向上の程度を決定
するため、オリゴヌクレオチドA、A'、A"、Bおよび
B'(表6a)を種々のサイクル数の平滑末端および単一
ギャップLCRに用いることができた。反応条件は、2
0、25、30、35、40、45および50サイクル
後に複製陽性または陰性反応を調べる他は実施例6に記
載したものと同じである。所望ならサイクル数をさらに
多くし、および/または実施例7に記載した二重ギャッ
プLCR伸長セットを用いて同様の実験を行うこともで
きた。
【0117】実施例12 合成HPV16オリゴヌクレオチド目的配列を用い、
単一ギャップLCR伸長が単一塩基ミスマッチを識別す
る能力を調べた。増幅に用いるオリゴヌクレオチド
(A、A'、BおよびB')は実施例6の表6aに示してあ
る。使用した合成目的配列は、下記表12aに示してあ
る。目的配列A(表12a)は、HPV16ゲノムの遺伝
子地図の5695〜5744位に特異的な野生型HPV
配列を示す。目的配列Bは、塩基位置25のチミジン
(dATPでギャップ埋めをする場合の鋳型として働く)
がアデニンに変わっている他は配列Aと同じである。そ
れゆえ、オリゴヌクレオチドB'(表6a、実施例6)
は、この目的配列にハイブリダイズしたときに実施例6
に記載の条件下では伸長できない。目的配列Cは、停止
配列(目的塩基位置24)においてGがTに唯一変わって
いる他は配列Aと同じである。この目的配列にハイブリ
ダイズした場合は、オリゴヌクレオチドB'は3塩基だ
け伸長するであろう。それゆえ、伸長はギャップ領域を
越えて起こるであろう。
【0118】表12a (合成目的配列) A AAGTTGTAAGCACGGATGAATATGTTGCACGCACAAACATATAT
TATCA B AAGTTGTAAGCACGGATGAATATGATGCACGCACAAACATATAT
TATCA C AAGTTGTAAGCACGGATGAATATTTTGCACGCACAAACATATAT
TATCA ヒト胎盤バックグラウンドDNA(目的配列不含のコン
トロール)および106分子の所定の合成目的配列を含有
する胎盤DNAを用い、反応を3回行った。反応条件
は、実施例6に記載したものと同じであった。単一ギャ
ップLCR伸長は、50サイクル行った。増幅後、反応
生成物を滅菌dH2Oで1:1に希釈し、アボットIM
xシステムの原型上でサンドイッチイムノアッセイを行
うことにより二重標識LCR反応生成物を検出したとこ
ろ、下記の結果が得られた。
【0119】実施例13 ギャップ埋め法の他の態様として、dNTPsおよび
DNAポリメラーゼを使用することなくギャップを埋め
るため別のプローブを用いることができる。使用したプ
ローブは下記表13aに示すものであり、HPV16ゲ
ノムの遺伝子地図上の位置5670〜5743に特異的
である。オリゴヌクレオチドの表示はテキストに従っ
た。表13a D FL-TACCTGCCTCCTGTACCTGT
ATCTA D' AGATACAGGTACAGGAGGCA
GGTA-FL F AAGTTGTAAGCACGGATGAA
TATG F' ATATTCATCCGTGCTTACAA
CTTT E TTGCACGCACAAACATATA
TTATCA-BIO E' BIO-TGATAATATATGTTTGTGC
GTGCAAC
【0120】dNTPおよびDNAポリメラーゼを用い
る必要がなかった他は実施例6に記載のインキュベーシ
ョン時間および反応条件を用い、LCRを種々のサイク
ル数で行うことができた。種々の長さ(たとえば、17
〜35ヌクレオチド)のオリゴヌクレオチドを用いるこ
ともできることに注意すべきである。オリゴヌクレオチ
ドはすべて、反応液中にそれぞれ5.0〜7.5×1011
にて含まれる。増幅後、上記実施例に記載のようにして
反応生成物を希釈し検出した。
【0121】実施例14 下記合成オリゴヌクレオチドを調製し、pUC18を
目的DNAとするPCR反応のプライマーとして使用す
る。 プライマー pUC18に対する相補性(nt)* A 5'-AATTCGAGCTCGGTACCC 498〜481 B 5'-CTGAGAATAGTGTATGC 2239〜2255 加えて、非塩基部位を含む修飾プライマーAmodおよび
modを調製する。これらのプライマーは、それぞれプ
ライマーAおよびBの代わりに用いる。修飾プライマー
の配列およびpUC18 DNAに対する相補性を下記
に示す。 プライマー pUC18に対する相補性(nt)* mod 5'-AATTCGAGCTCGGTACCCJGGGATCCX 498〜473 Bmod 5'-CTGAGAATAGTGTATGCJGCGX 2239〜2259 (注)*ヌクレオチド(nt)の番号付けは、DNAスター
(DNA Star Inc.)(マジソン、WI)により刊行さ
れたものによる。
【0122】実験用オリゴヌクレオチドは、本来の配列
(上記AまたはB)を修飾して単一の非塩基残基(J)およ
び目的pUC18に相補的な付加ヌクレオチドを含有さ
せたものである。非塩基残基を含有するオリゴヌクレオ
チドの調製方法は、タケシタらの上記文献に記載されて
いる。修飾(突出)の3'末端は、バーガー(Berger)らの
ガイド・トゥ・モレキュラー・クローニング・テクニー
クス(Guide to Molecular Cloning Technique
s)、p104(1987)に記載されているように末端ト
ランスフェラーゼなどによりジデオキシアデノシン(X)
残基を含有させることにより不活化する。
【0123】PCRはムリス(Mullis)らの方法(たとえ
ば、米国特許第4,683,195号および同第4,68
3,202号各明細書参照)に従い、ヌクレオチド混合物
中に32P−dCTPを存在させて行う。下記に示すよう
に、各サイクルのハイブリダイゼーション工程の後にエ
ンドヌクレアーゼIV(EndoIV)を反応混合物に加え
る。
【0124】PCR後、増幅生成物をトリクロロ酢酸
(TCA)で沈殿させ、洗浄し、シグナルを測定する。各
反応系に関して予期される相対的なシグナル強度を下記
表に示す。プライマー混合物 目的DNAを含む 目的DNAを含まない A+B +++ ++ Amod+Bmod+EndoIV +++ − Amod+Bmod−EndoIV − − A+B、ポリメラーゼなし − −
【0125】
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のリガーゼ連鎖反応を示す模式図。
【図2】 ブロッキング残基(R)を用いた場合(図2A)
およびリボヌクレオチド伸長(rBrBrB)を用いた場
合(図2B)の、本発明の突出態様による改良核酸増幅法
を示す模式図。
【図3】 本発明の単一ギャップ態様による改良核酸増
幅法を示す模式図。
【図4】 本発明の二重ギャップ態様による改良核酸増
幅法を示す模式図。
【図5】 ギャップ埋めプローブをさらに用いた本発明
の改良核酸増幅法を示す模式図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キース・シー・バックマン アメリカ合衆国01730マサチューセッツ州 ベッドフォード、カーライル・ロード200 番 (72)発明者 シーラ・ビー・ボンド アメリカ合衆国60045イリノイ州レイク・ フォレスト、リトル・メロディ・レイン96 番 (72)発明者 ジョン・ジェイ・カリノ アメリカ合衆国60031イリノイ州ガーニー、 コンスティテューション4774番 (72)発明者 トーマス・ジー・ラフラー アメリカ合衆国60048イリノイ州リバティ ービル、パインハースト・コート1964番

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 目的核酸配列を酵素的に増幅させて増幅
    生成物を得る方法であって、酵素が、核酸イニシエータ
    ー、核酸イニシエーターが結合する鋳型としての目的配
    列または増幅生成物、酵素的に組み立てて目的配列に相
    補的な増幅生成物を生成し得る、さらに少なくとも1種
    のヌクレオシド含有反応物を利用するものであり、該増
    幅生成物自体がさらに鋳型として働く方法において、 (a)目的配列とハイブリダイズし得る必要なイニシエー
    ターであって、該イニシエーターがハイブリダイズした
    ときに該酵素が該酵素の基質としての該イニシエーター
    に実質的に作用し得ず増幅生成物が組み立てられないよ
    うに、少なくとも1種の該イニシエーターを修飾したも
    のを用意し、 (b)該イニシエーターを該目的配列とハイブリダイズさ
    せてイニシエーター−鋳型複合体を生成させ、 (c)鋳型に依存した仕方で該修飾を補正して該酵素が該
    イニシエーター−鋳型複合体に作用し得るようにし、 (d)増幅生成物を酵素的に組み立て、ついで (e)該目的配列から増幅生成物を解離させ、ハイブリダ
    イゼーション、補正および組み立て工程を繰り返して所
    望の目的配列を増幅させることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 少なくとも1種のイニシエーターの修飾
    (工程(a))が、工程(d)で必要な化学基をブロックする
    ように該イニシエーターに結合したブロッキング残基か
    らなる、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 ブロッキング残基が (式中、Zは、−H、−(CH2)nCHO(式中、nは1〜
    約3である)、−デオキシリボース、および−ジデオキ
    シリボースよりなる群から選ばれたものである)である
    請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 ブロッキング残基が核酸の突出であり、
    該突出は、工程(d)の酵素的組み立てが伸長による場合
    には伸長不能な3'末端を含むものである、請求項2に
    記載の方法。
  5. 【請求項5】 突出が、 (a)該イニシエーターがデオキシリボヌクレオチドから
    なる場合にリボヌクレオチド、 (b)少なくとも一つの非塩基残基を含むオリゴヌクレオ
    チド、および (c)該修飾イニシエーターが目的鎖とハイブリダイズし
    たときに塩基対のミスマッチが生じるように選択した残
    基を有するオリゴヌクレオチドよりなる群から選ばれた
    ものである、請求項4に記載の方法。
  6. 【請求項6】 修飾の補正を、 (a)RNAseH酵素、 (b)実質的に核酸鎖が相補鎖とハイブリダイズした場合
    にのみ非塩基部位で該核酸鎖を開裂するエンドヌクレア
    ーゼ、 (c)エンドヌクレアーゼIV、および (d)ミスマッチ修復酵素よりなる群から選ばれた薬剤を
    用いて行う、請求項2または4に記載の方法。
  7. 【請求項7】 酵素がポリメラーゼであり、イニシエー
    ターがプライマーからなり、ヌクレオシド含有反応物が
    個々のヌクレオシド三リン酸からなり、増幅生成物が該
    プライマーとヌクレオシド三リン酸とから生成した伸長
    生成物からなる、請求項1に記載の方法。
  8. 【請求項8】 酵素がリガーゼであり、イニシエーター
    が第一のオリゴヌクレオチドプローブであり、ヌクレオ
    シド含有反応物が第二のオリゴヌクレオチドプローブで
    あり、増幅生成物が該第一のオリゴヌクレオチドプロー
    ブと該第二のオリゴヌクレオチドプローブとが融合した
    ものである、請求項1に記載の方法。
  9. 【請求項9】 工程(a)の修飾イニシエーターが、目的
    配列の第一の切片とハイブリダイズし得る第一プロー
    ブ、目的配列の第二の切片とハイブリダイズし得る第二
    プローブ、該第一プローブとハイブリダイズし得る第三
    プローブ、および該第二プローブとハイブリダイズし得
    る第四プローブを含み、修飾として、(i)該目的配列の
    該第一の切片の5'末端は該第二の切片の3'末端からX
    n塩基離れた位置にあり、各Xは4種の塩基のうちの1
    〜任意の3塩基からなるセットNから独立に選ばれたも
    のであり、nは1以上の整数であり; (ii)該第三プローブの5'末端に相補的な該第一プロー
    ブ上の塩基が該第一プローブの3'末端からYm塩基離れ
    た位置にあり、各Yは4種の塩基のうちの0〜任意の3
    塩基からなるセットMから独立に選ばれたものであり、
    mは0または1以上の整数であるように、該第三プロー
    ブは該第一プローブにハイブリダイズし(ただし、該Xn
    およびYm配列において少なくとも1種の塩基が使用さ
    れないで残ってNでもMでもないセットを生成し、Xn
    塩基の配列はYm塩基の配列と相補的ではない); (iii)Xnの5'末端に隣接する塩基およびYmの5'末端
    に隣接する塩基が、NでもなくMでもないセットQから
    選ばれたものであり;工程(c)を、過剰のデオキシX'
    三リン酸およびデオキシY'三リン酸(X'およびY'はそ
    れぞれXおよびYの相補体である)を用い、該第一プロ
    ーブを伸長して該Xnギャップを埋め、任意に該第四プ
    ローブを伸長して該Ymギャップを埋めることにより行
    う、請求項8に記載の方法。
  10. 【請求項10】 nが1〜約3である請求項9に記載の
    方法。
  11. 【請求項11】 mが0である請求項9に記載の方法。
  12. 【請求項12】 工程(c)で加えるデオキシX'三リン
    酸が、標識、フックおよびハプテンよりなる群から選ば
    れたマーカーを含有するように修飾した塩基を含む、請
    求項9に記載の方法。
  13. 【請求項13】 工程(a)のイニシエーターが、 (i)目的配列の第一の切片とハイブリダイズし得る第一
    プローブD、および該第一プローブDとハイブリダイズ
    し得る第二プローブD'であって、該第二プローブD'の
    3'末端は該第一プローブDの5'末端から少なくとも1
    塩基だけ突出するもの; (ii)目的配列の第二の切片とハイブリダイズし得る第三
    プローブE、および該第三プローブEとハイブリダイズ
    し得る第四プローブE'であって、該第四プローブE'の
    5'末端は該第三プローブEの3'末端から少なくとも1
    塩基だけ突出するもの;および (iii)目的配列の第三の切片とハイブリダイズし得る第
    五プローブF、および該第五プローブFとハイブリダイ
    ズし得る第六プローブF'を含む、目的配列および任意
    に目的配列の相補鎖とハイブリダイズする3対の相補的
    プローブを含み、目的配列の第一の切片、第三の切片お
    よび第二の切片は連続的に位置しており、第五プローブ
    が目的配列とハイブリダイズしたときに、第五プローブ
    の3'末端は第一プローブの5'末端と隣接し第五プロー
    ブの5'末端は第三プローブの3'末端と隣接するように
    なり、修飾として、第五プローブFの3'末端は、第二
    プローブD'が第一プローブDから突出した配列と同じ
    長さで該配列に相補的な塩基配列だけ、第六プローブ
    F'から突出し、第五プローブの5'末端は、第四プロー
    ブE'が第三プローブEから突出した配列と同じ長さで
    該配列に相補的な塩基配列だけ、第六プローブF'から
    突出し、工程(c)を、目的配列に依存した仕方で第五プ
    ローブFを第一プローブDと第三プローブEとの両方に
    ライゲートして単一の融合ポリヌクレオチドを生成さ
    せ、任意に、目的配列に依存した仕方で第六プローブ
    F'を第二プローブD'と第四プローブE'との両方にラ
    イゲートして目的配列の相補鎖に相補的な第二の融合ポ
    リヌクレオチドを生成させることにより行う、請求項8
    に記載の方法。
  14. 【請求項14】 第二プローブD'および第四プローブ
    E'の突出が、それぞれ、独立に1〜約3塩基を含む、
    請求項13に記載の方法。
  15. 【請求項15】 第二プローブおよび第三プローブの
    5'末端に結合したハプテンマーカーにより増幅目的配
    列の存在を検出する工程をさらに含む、請求項9または
    13に記載の方法。
  16. 【請求項16】 (a)LCRにおいてライゲートし得る
    ように目的配列とハイブリダイズし得る2対のプローブ
    か、またはPCRを開始し得るように目的配列とハイブ
    リダイズし得る1対のプライマーのいずれかから選ばれ
    たイニシエーターであって、該プローブまたはプライマ
    ーの少なくとも1種は、イニシエーターがハイブリダイ
    ズしたときにリガーゼまたはポリメラーゼが該イニシエ
    ーターに対して基質として実質的に作用し得ないように
    修飾してあるもの; (b)増幅生成物を組み立てるためのリガーゼかまたはポ
    リメラーゼのいずれかから選ばれた組み立て試薬;およ
    び (c)目的配列に依存した仕方で該修飾プローブ/プライ
    マーを補正して、該プローブ/プライマー−鋳型複合体
    に対して該リガーゼまたはポリメラーゼが作用し得るよ
    うにする補正試薬からなる診断キット。
  17. 【請求項17】 補正試薬が、 (a)RNAseH酵素、 (b)実質的に核酸鎖が相補鎖とハイブリダイズした場合
    にのみ非塩基部位で該核酸鎖を開裂するエンドヌクレア
    ーゼ、 (c)エンドヌクレアーゼIV、および (d)ミスマッチ修復酵素 よりなる群から選ばれた薬剤からなる、請求項16に記
    載のキット。
  18. 【請求項18】 イニシエーターが2対のプローブから
    なり、組み立て試薬がリガーゼからなり、補正試薬がポ
    リメラーゼからなる、請求項16に記載のキット。
  19. 【請求項19】 第一の目的核酸配列を、少なくとも1
    塩基の同定により該目的配列とは異なる第二の目的でな
    い配列から識別する方法であって、 (a)該目的配列の第一の切片に相補的な第一プローブ、
    該目的配列の第二の切片に相補的な第二プローブ、該第
    一プローブに相補的な第三プローブ、および該第二プロ
    ーブに相補的な第四プローブの4種の各プローブを過剰
    に用意し、その際、 (i)該目的配列の該第一の切片の5'末端は該第二の切片
    の3'末端からXn塩基離れた位置にあり、各Xは4種の
    塩基のうちの1〜任意の3塩基からなるセットNから独
    立に選ばれたものであり、nは1以上の整数であり; (ii)該第三プローブの5'末端に相補的な該第一プロー
    ブ上の塩基が該第一プローブの3'末端からYm塩基離れ
    た位置にあり、各Yは4種の塩基のうちの0〜任意の3
    塩基からなるセットMから独立に選ばれたものであり、
    mは0または1以上の整数であるように、該第三プロー
    ブは該第一プローブにハイブリダイズし(ただし、該Xn
    およびYm配列において少なくとも1種の塩基が使用さ
    れないで残り、Xn塩基の配列はYm塩基の配列と相補的
    ではない); (iii)Xnの5'末端に隣接する塩基およびYmの5'末端
    に隣接する塩基が、NでもなくMでもないセットQから
    選ばれたものであり; (iv)該目的でない配列は、Xn領域またはYm領域中の少
    なくとも1つの塩基、Zの同定により異なり、 (b)該4種のプローブを、一本鎖の目的配列または二本
    鎖の目的配列またはその相補鎖から分離した二本鎖の目
    的配列とハイブリダイズ条件下で混合し、 (c)目的配列にハイブリダイズしている間に、目的でな
    い配列ギャップ中の単一の異なる塩基に相補的なデオキ
    シZ'三リン酸は省いて、過剰のデオキシX'三リン酸お
    よびデオキシY'三リン酸(X'およびY'はそれぞれ目的
    配列上のXおよびYの相補体である)を用い、該第一プ
    ローブを伸長してXnギャップを埋め、任意に該第四プ
    ローブを伸長してYmギャップを埋め、 (d)目的配列にハイブリダイズしている間に、該伸長し
    た第一プローブを該第二プローブにライゲートし、任意
    に、該伸長した第四プローブを該第三プローブにライゲ
    ートして、該目的配列にハイブリダイズしたライゲート
    プローブの少なくとも一つの二本鎖複合体を生成させ、
    ついで (e)適当に伸長しライゲートしたプローブを、不適当に
    伸長しライゲートしなかったプローブから分離し検出す
    ることを特徴とする方法。
  20. 【請求項20】 第一の目的核酸配列を、少なくとも1
    塩基の同定により該目的配列とは異なる第二の目的でな
    い配列から識別する方法であって、 (a)該目的配列の第一の切片に相補的な第一プローブ、
    該目的配列の第二の切片に相補的な第二プローブ、該第
    一プローブに相補的な第三プローブ、および該第二プロ
    ーブに相補的な第四プローブの4種の各プローブを過剰
    に用意し、その際、 (i)該目的配列の該第一の切片の5'末端は該第二の切片
    の3'末端からXn塩基離れた位置にあり、各Xは4種の
    塩基のうちの1〜任意の3塩基からなるセットNから独
    立に選ばれたものであり、nは1以上の整数であり; (ii)該第三プローブの5'末端に相補的な該第一プロー
    ブ上の塩基が該第一プローブの3'末端からYm塩基離れ
    た位置にあり、各Yは4種の塩基のうちの0〜任意の3
    塩基からなるセットMから独立に選ばれたものであり、
    mは0または1以上の整数であるように、該第三プロー
    ブは該第一プローブにハイブリダイズし(ただし、該Xn
    およびYm配列において少なくとも1種の塩基が使用さ
    れないで残り、Xn塩基の配列はYm塩基の配列と相補的
    ではない); (iii)Xnの5'末端に隣接する塩基およびYmの5'末端
    に隣接する塩基が、NでもなくMでもないセットQから
    選ばれたものであり; (iv)該目的でない配列は、Q領域中の少なくとも1つの
    塩基、Zの同定により異なり、ZはセットN、セットM
    またはセットNとセットMとの両方に含まれる塩基であ
    り、 (b)該4種のプローブを、一本鎖の目的配列または二本
    鎖の目的配列またはその相補鎖から分離した二本鎖の目
    的配列とハイブリダイズ条件下で混合し、 (c)目的配列にハイブリダイズしている間に、過剰のデ
    オキシX'三リン酸およびデオキシY'三リン酸(X'およ
    びY'はそれぞれXおよびYの相補体である)を用い、該
    第一プローブを伸長してXnギャップを埋め、任意に該
    第四プローブを伸長してYmギャップを埋めることによ
    り、Zが該第一プローブの伸長および任意に該第四プロ
    ーブの伸長を停止できないようにし、 (d)目的配列にハイブリダイズしている間に、該適当に
    伸長した第一プローブを該第二プローブにライゲート
    し、任意に、該適当に伸長した第四プローブを該第三プ
    ローブにライゲートして、該目的配列にハイブリダイズ
    したライゲートプローブの少なくとも一つの二本鎖複合
    体を生成させ、ついで (e)適当に伸長しライゲートしたプローブを、不適当に
    伸長しライゲートしなかったプローブから分離し検出す
    ることを特徴とする方法。
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