JPH06502767A - 2−酵素自律性塩基配列複製による核酸増幅 - Google Patents

2−酵素自律性塩基配列複製による核酸増幅

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JPH06502767A JP4502286A JP50228691A JPH06502767A JP H06502767 A JPH06502767 A JP H06502767A JP 4502286 A JP4502286 A JP 4502286A JP 50228691 A JP50228691 A JP 50228691A JP H06502767 A JPH06502767 A JP H06502767A
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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】 本発明は一般に、核酸サンプル中の標的核酸セグメントを増幅するための方法と キットとに関する。本発明はまた、この方法とキットとの分子生物学、分子遺伝 学、及び疾患の診断に用いられるような分析を含めた、核酸プローブハイブリダ イゼーション分析における用途にも関する。
発明の背景 分子生物学、分子遺伝学及び、血液由来病原菌もしくは欠陥遺伝子の検出による 疾壱の診断のための核酸プローブハイブリダイゼーション分析の使用のような、 それらの用途における研究の多くは、特定の核酸配列(すなわち、特定の配列を 有する核酸セグメント)をバックグランドの非常に多数の、同じ長さ又は殆ど同 じ長さの、異なる配列、時には同じ配列から検出又は単離することを含む。この ような研究における基礎的な問題はこのようなバックグランド中の重要な、特定 の核酸配列を検出又は単離し、可能ならば定量することである。例えば細胞培養 物、組織標本及び血液サンプルのような、特定のセグメントを検出する必要があ るか又は特定のセグメントを単離する必要がある生物学的物質が、せいぜいごく 小さい断片のみが重要なセグメントを含む、RNAとDNAとの複雑な混合物か ら典型的に構成されるので、この問題は困難であった。
核酸の複雑な混合物中に低レベルで存在する、重要な核酸セグメント(“標的セ グメント)を検出する又はクローニング後に単離するという問題を扱うために、 2つの基本的に異なるアプローチが採られてきた。
第1アプローチでは、被分析核酸サンプル中の核酸量(標的セグメントを含む) は変化せず:その代わりに、シグナル発生系が標的セグメントに付随し、サンプ ル中の標的セグメントの存在又はコピー数を表す、検出可能なシグナルを生ずる 。
例えば、標的セグメントの少なくともサブセグメントの配列に相補的な配列を有 し、例えばアルカリホスファターゼのような、酵素に結合した核酸プローブに、 プローブと標的セグメントとの間のハイブリダイゼーションを行うがプローブと サンプル中の池の核酸セグメントとの間では知覚されつるハイブリダイゼーショ ンを行わないというハイブリダイゼーション条件下で、サンプルを混合する。ハ イブリッド形成することができないプローブを除去した後に、酵素の基質(例え ば、アルカリホスファターゼのための発色体基質)を酵素による触媒作用が促進 されるような条件下で加えると、原則として、標的セグメントにハイブリダイズ した各プローブ分子に関して、酵素触媒反応により多数の検出可能な分子が迅速 に形成される(発色体基質の場合にはアルカリホスファターゼによって目視的に 着色される)。
サンプル中の標的核酸量を変化させずに核酸セグメントを検出するための多(の 他の系が当該技術分野に公知である。例えば、標的核酸セグメントは放射性同位 体(例えば、32P)又は蛍光性部分によって標識したプローブによってハイブ リダイゼーションに基づいて検出されている。或いは、自触媒作用によって複製 可能なRNA分子(例えば、Qβファージ又はブロムモザイクウィルス(BMV lMiele等、J、Mo1.Biol、171.281 (1983))のR NA−依存性RNAポリメラーゼの基質であるRNA)を含む又はこれに結合し たプローブを用いて、サンプルの核酸によるプローブのハイブリダイゼーション 及び非ハイブリッド形成プローブをサンプルから洗浄した後に、複製可能なRN Aの複製を対応RNAポリメラーゼによって誘導させ、最後に複製RNA分子を 検出することは公知である。標的セグメントに対するプローブがQβレプリカー ゼによって複製されることができるRNAに結合する系はChu等、Nucl、 Ac1ds Res、14.5591 (1986)と、米国特許第4. 95 7. 858号とに述べられており、BMVレプリカーゼによる系はMarsh 等、Po5itive 5trand RNV Viruses(1986UC LAシンボンウム議事録)、Alan R,Li5s Publ、Co、、 ニ ューヨーク州、ニューヨーク(1987)に述べられている。
標的に付随するシグナルを増幅するこの第1アプローチは二つの重要な欠点を有 する。第一に、多くの場合に、実際のサイズのサンプル中の標的セグメントのコ ピー数は非常に低いので、妥当に迅速なシグナル発生系に対しても、バックグラ ンドを有意に越える、検出可能なシグナルの発生に要する時間は非実用的に長い 。第二に、標的セグメントの如何なる分析においても、“バックグランド”によ るシグナルが不可避である。シグナルが増幅される系では、シグナル発生と増幅 が“バックグランド”シグナル発生分子から、標的に実際に付随するシグナル発 生分子からと実質的に同じ速度で生ずる(例えば、標的セグメントの配列に殆ど 同じであるが同一ではない配列を有するセグメントとハイブリット形成した、ガ ラス、プラスチック又は系の他の要素に付着するプローブ分子等)。従って、第 一アプローチを用いる分析の感度は不可避な“バックグランド”シグナル発生分 子によって根本的に限定される。
第ニアプローチは根本的に異なる。第ニアプローチは標的セグメント自体のコピ ー数を好ましくはサンプル中の他のセグメント、特に配列の類似性のために標的 セグメントと誤って検出されるセグメントのコピー数を越える程度にまで高める ことを含む。
この第二アプローチの例は、標的セグメントを収容する細胞が時には他の細胞よ りも迅速に数を増加させられる、又は標的セグメントを含む特定の核酸(例えば プラスミド、RNA)が数を増加させられる、種々な培養方法を含む。
この第ニアプローチの他の例はいわゆる“ポリメラーゼ連鎖反応“ (“PCR ”)におけるDNA1li的セグメントの増幅である。この方法は例えばある種 の一本鎖DNAウィルスのゲノムの復製への以前から知られた自然発生プロセス の適応であり、あらゆる場合に、Hong、Bioscience Repor tsl、243 (1981):Cook等、J、Biol、Chem、255 .6502 (1980);及びZoller等、Methods in En zym。
1ogy 100.468−500(1983)に従うDNA調製に類似する。
PCR方法によると、特定のセグメントがサイクル数と共にコピー数を指数関数 的に増加させる、各サイクルは(1)標的セグメントとその補体(すなわち、標 的セグメントの配列と相補的な配列のセグメント)の各々の3“−末端サブセグ メントへのDNAプライマーのアニーリング、(2)DNAポリメラーゼによる 凸プライマーの伸長、及び(3)工程(2)から生ずる二本鎖の熱変性によって 一本鎖にすることを含む。RCA方法は5aiki等、5cience 230 ゜135 (1985)と、Mullis等、ヨーロッパ特許出願公開第020 0362号と第0201184号と、米国特許第4.683,195号と第4, 683.202号とに述べられている。
核酸の複雑な混合物中に低レベルで存在する標的セグメントを検出するための第 2アプローチのもう一つの実施方法はいわゆる転写に基づく増幅系(“TAS” )の使用によるものである。TASは、標的配列に相補的な配列を有するRNA セグメントからの転写を可能にするために、標的配列含有セグメントに比べて、 標的配列とプロモーターとが配置されたセグメントを含むように合成されたDN AからのRNA転写体作製工捏を用いる。転写工程で作製されたRNAが同様に 転写可能なりNAを作製するための鋳型として役立つことができ、これが次に転 写されて、さらにRNAを作製することができるので、多重サイクルを実施する ことができる。標的セグメントの配列又はそれと相補的な配列を含むRNAの約 10〜約1,000コピーが、標的セグメントを含むセグメントのプロモーター 駆動転写を組み入れる各二本鎖DNAから迅速に作製されるので、各サイクルに よって増幅は非常に迅速に進行する。TAS方法は共通に所有される米国特許出 願第064,141号(1987年6月19日出願)と第202.978号(1 988年6月6日出願)(国際特許出願公報第WO38/10315号として公 開)に述べられており、これらの特許の開示はここに参考文献として関係する。
標的核酸増幅のTAS方法はDNA依存性RNAポリメラーゼの二つの性質:( 1)各ポリメラーゼに特異的なごく少数の配列からの評価できる転写の開始、例 えばBrom等、Nucl、Ac1ds Res、14.3521 (1986 );及び(2)RNAポリメラーゼよって認識されるプロモーターの各コピーか らの多数の転写体の迅速な作製(典型的には10”−10’/時)を利用するこ とによって、特定標的セグメントのコピー数を迅速に増加させる。Millig an等、Nucl、Ac1ds Res、15.8783 (1987)を参照 のこと。
さらに、標準方法を用いることによって、TAS系の使用はサンプル中に存在す る標的核酸量の明白な測定を可能にする。
TAS方法はRNA依存性DNAポリメラーゼ活性とDNA依存性RNAポリメ ラーゼ活性とを利用し、これらの両方はリバーストランスクリブターゼ並びにD NA依存性RNAポリメラーゼ活性とプライマーによって形成されつる。このプ ライマーは被増幅標的セグメントの末端を画定する。プライマーの少なくとも− ・つは、典型的には標的セグメントの3′末端とハイプリント形成するプライマ ーはプロモーターのセンス鎖(sense 5trand)の配列を有するセグ メントを含み、標的セグメントの3゛末端の配列と相補的配列を有するプライマ ーのセグメントに転写のために機能的に結合して、プロモーターと標的セグメン トとを含む二本鎖DNAの転写を開始させる。TAS方法に用いられる代表的な プロモーターはT7フアーン、T3ファージ及びSP6フアージのRNAポリメ ラーゼによって認識されるプロモーターである。
TAS方法はRNA標的セグメントの増幅に用いることができる。このような増 幅では、プライマーを用いて、標的セグメントを含むRNAから、標的セグメン トの配列を有するセグメントを含むDNAのプロモーター駆動転写を組み入れる 二本鎖DNAを作製し、標的セグメントの配列に相補的な配列を有するセグメン トを含むRNAを得る。
TAS方法は二本鎖核酸の標的セグメントの増幅に用いることもできる。簡単に は、サンプルの二本鎖核酸を変性し、プライマーとそれらの各類とでハイブリッ ド形成させる、■プライマー(”アンチセンス(antisense)”プライ マー)は標的セグメントの3′末端とハイブリッド形成し、他方のプライマー( “センス“プライマー)は標的セグメントの補体の3°末端とハイブリッド形成 する。次にプライマーを適当なポリメラーゼによって伸長させ、生じた二本鎖を 熱変性させ、冷却して各プライマーに再び、標的セグメントを含む二本鎖サンプ ル核酸の鎖とのみでなく、最初のプライマー伸長反応で作製された伸長生成物と もハイブリッド形成させる。このハイブリッド形成プライマーは適当なポリメラ ーゼによって触媒作用される反応において再び伸長され、初期プライマー伸長の 伸長生成物とプライマーがハイブリッド形成することによって、2種類の二本鎖 り N Aが形成され、少なくともその一つは標的セグメントを含むセグメント に転写のために機能的に結合したプロモーターを含む。このようなプライマーを 含む一本鎖DNAはプロモーターを認識するDNA依存性RNAポリメラーゼに よって転写されて、標的セグメントの配列に相補的なセグメントを含むRNAを 生じ、それによって実際に、標的セグメント自体を増幅させる。上記プロセスの ハイブリダイゼーション、伸長、熱変性、ハイブリダイゼーション、伸長及び転 写は鋳型として新たに作製した二本鎖DNAの鎖と生じたRNA転写体との両方 を用いて繰り返すことができる。
プロセスで作製されたRNAの自触媒複製を用いない限り、TAS増幅方法は特 に最初の一本鎖RNA転写体を生じ、これは標的セグメントか又はその補体のい ずれかの配列を有するセグメントを含み、第1RNAの配列に対して相補的配列 の第2RNAに比べて太き(過剰である。従って、TASは厄介な、反復PCR 熱サイクリング又は鎖分離の必要なく検出されることができる一本鎖RNAを豊 富に形成する。
増幅の多重ラウンドが熱変性なしに進行するような、増幅の各ラウンド中に熱変 性工程の必要性を除去する転写に基づく増幅の形式を提供することが望ましい。
従って、自律性であり、等温的に進行する転写に基づく増幅の形式を提供するこ とが非常に望ましい。
発明の概要 本発明は、自然にかつ等温的に進行する実質的に連続的で、自律性の標的核酸増 幅方法の意外な発見を含む。自律性配列複製(以下では“3SR”)のこの方法 は、RNA依存性DNAポリメラーゼ活性、DNA依存性DNAポリメラーゼ活 性、RNA5e f(活性及びDNA依存性RNAポリメラーゼ活性、及び標的 セグメント又はその補体とハイブリッド形成することができ、鋳型として標的セ グメント又はその補体を用いるプライマー伸長反応を開始させるプライマーを用 いるRNA標的セグメントの増幅を提供する。プライマーの少なくとも一つはプ ロモーターセンス配列を形成する。RNA5et(活性は鋳型として前記RNA 鎖を用いるプライマー伸長反応において合成される前記二本鎖のDNA鎖を一本 鎖にさせるRNA−DNA二本鎖のRNA鎖の消化(d iges t 1on )を酵素触媒作用することによって、熱サイクリングの必要性を回避する。リバ ーストランスクリブターゼとDNA依存性RNAポリメラーゼとを組合せること によって4種の酵素活性を得ることができる。本発明はリバーストランスクリブ ターゼの固有RNA5eH活性が必要なRNA5eH活性を与える3SR増幅方 法と、リバーストランスクリブターゼのRNA5eH活性に例えば大腸菌(E、 coli)RNAseHのような他のRNA5eH活性供給源が追加されて、約 105〜106倍の増加したレベルの増幅が達成される方法を包含する。
本発明はまた、ある種の反応条件下で、リバーストランスクリブターゼがリバー ストランスクリブターゼ以外のRNA5eH活性供給源を反応媒質に追加せずに 、4時間未満に約105〜約106倍にRNA標的セグメントを増幅することが できる、非常に敏感な3SR増幅反応を与えるために充分なRNA5eH活性を 有するという意外な発見を含む。前記のある種の反応条件の不存在下では、リバ ーストランスクリプターゼのRNA5eH活性に例えば大腸[(E、co I  i)’RNA5eHからの他のRNA5eH活性供給源を追加しない限り、約1 03〜104倍より大きい3SR増幅レベルが得られない。従って、本発明の他 の実施態様では、本発明は標的核酸セグメントを4時間以内に、典型的には1/ 2〜2時間内に約105〜約106倍に増幅することができる標的核酸セグメン トの2−酵素3SR増幅方法に関する。
本発明はさらに、3SR増幅方法の新規な改良に関する。これらの改良は3SR による標的セグメント増幅が2酵素のみによって進行することができ、2−酵素 3SR反応と3−酵素3SR反応の両方で増加したレベルの増幅を生ずる、反応 媒質と他の反応条件との改良を含む。
本発明はまた、約700塩基を越える、比較的大きい標的セグメントを、さもな い場合にはより小さい標的セグメントによってのみ達成可能なレベルにまで増幅 することができる2−酵素3SR増幅方法を提供する。
本発明は、標的核酸セグメントの3SRによる増幅キットと、3SRによる増幅 を含む方法によってサンプルを標的核酸の存在に関して分析するためのキットで あって、3−酵素3SR増幅のための改良された反応媒質又は2−酵素3SR増 幅のための改良された要素を含むキットを提供する。
図面の簡単な説明 図1−は本発明の1実施態様の概略図である。種々な工程の全ては実際には高度 に相互作用的に同時に生ずると理解されるが、図1は自律性配列複製(3SR) プロセスを段階的なプロセスとして説明する。3SR増幅反応のために必要な酵 素活性はRN A依存性DNAポリメラーゼ活性(RT活性1.)、DNA依存 性DNAポリメラーゼ活性(RT活性2) 、RNA5eH活性(RT活性3) 及びDNA依存性RNAポリメラーゼ活性である。黒い方形ブロックは第1プラ イマー(“A”と名付ける)と第2プライマー(“B”と名付ける)のプロモー ター供給セグメントを表す。
図2aと2bは本発明の実施態様の種々な工程の詳細な概略図であり、以下で説 明するように、3SR増幅反応中に安定に又は一時的に存在する核酸種を含む種 々なサブセグメントを示す。
発明の詳細な説明 その全体でここに参考文献として関係する、共通に所有される米国特許出願第2 85.467号、1988年12月16日出願は自発的にかつ等温的に進行する 実質的に連続的な自律性標的核酸の増幅方法を開示する。この方法はハイブリッ ド形成核酸の熱変性の必要性を有利に回避する。この増幅方法は標的RNAセグ メント、必要なプライマー、必要な酵素活性を提供する酵素及びヌクレオシド三 リン酸基質の存在下で自発的にかつ等温的に進行するので、“自律性配列複製( self−sustained 5equence replication) ”と名付けられ、以下では“3SR”と略記する。
意外にも判明したように、必要な4酵素活性を提供する酵素類、プライマー、リ ボヌクレオシド三リン酸と2′−デオキシリボヌクレオシド三リン酸及びRNA を含む反応混合物をプライマーのハイブリダイゼーションと、適当なレベルにお ける必要な4酵素活性との両方に適切な反応条件下に維持することが可能である ので、自律性配列複製を完成まで進行させることができる。
3SR方法は、鋳型として標的セグメント又はその補体をそれぞれ用いて、連鎖 −伸長反応を開始させる2DNAプライマーを用いる。該プライマーの少な(と も一方はプロモーターのセンス鎖を含む。連続的であり、実質的に等温的である 3SR方法は少なくとも2酵素−リバーストランスクリブターゼ(RNA依存性 DNAポリメラーゼ活性とDNA依存性DNAポリメラーゼ活性、及びRNA5 eH活性を提供するため)と、DNA依存性RNAポリメラーゼ活性とによって 供給される4酵素活性を必要とする。3SRに用いられるRNA5eH活性は、 変性工程を必要とするTASとは異なり、RNAセグメントが伸長生成物の形成 のための鋳型として作用する時にDNA伸長生成物を一本鎖にするために用いら れる。本発明の3SR反応に用いられるリバーストランスクリプターゼのRNA 5eH活性に任意に、例えば大腸mRNA5eHのような、リバーストランスク リブターゼ以外のRNA5eH活性供給源を補助することができる。しかし、大 p4菌はRNA5eHは他の2酵素の最適反応条件とは異なるそれ自身の最適反 応条件を有し、大81J菌RNA5eHは受容される純粋な形態で容易に単離さ れず、3SR増幅のために必要な他の2酵素よりもかなり高価であるので、増幅 の前に種々な低濃度で存在する核酸標的セグメントを検出するために必要である 高感廣増幅に有効なRNA5eH活性量を提供するために、リバーストランスク リブターゼから分離した酵素の必要性を除去することが非常に望ましい。
例えば、DNA合成を含む、DNAプローブ又はプライマー調製:標的DNAセ グメントへのプライマーの相同度(degree of homology)に 依存する多少のハイブリダイゼーション特異性を生ずるための緊縮(s t r  ingency)条件の変化を含むハイブリダイゼーション方法、RNA−及 びDNA−依存性DNA重合反応とcDNAの合成;プロモーターの同定、単離 、配列決定もしくは調製、又はさらに詳しくは、転写の触媒反応の前に、結合の ためにバクテリオファージDNA依存性RNAポリメラーゼによって認識される ようなプロモーターもしくは部位、又は真核系を用いる場合に、例えばアデノウ ィルスがコードするRNAポリメラーゼ及びブロモモザイクウィルスRNAポリ メラーゼのような、ウィルスDNA−及びRNA−依存性RNAポリメラーゼに よって認識されるようなプロモーターもしくは部位、いわゆる転写エンハンサ− 配列を含む、RNA転写体の作製を助成する条件;使用する試薬を含むポリメラ ーゼ連鎖反応方法;等のような、本発明の基本的方法を実施するための定義と方 法と手段とを含む分子生物学の標準テキストブックが参考になる。例えば、Ma niatis等、Mo1ecu−±ar Cloning;A Laborat oryManual、Co1d Spring Harbor Laborat ory、ニューヨーク(1982)と、これに記載された種々な参考文献、米国 特許Sc 1ence、239.1288 (1988);Mi I l ig an等、Nuc上eicフkcids Res、15.8783 (1987) ;Mi I Ier等。
3.37 (1984);Ou等、PNAS 79.5235 (1982): ChU等、Nucl、Ac1ds Res、14.5591 (1986):ヨ ーロッパ特許出願公開第(EPA)194809号;Marsh等、Po5it iveStrand RNA Viruses、327−336頁、AlanR 。
Li5s (発行:ニューヨーク)(1987,UCLAシンポジウム議事録、 1986);Mi I ler等、J、Mat、Biol、187,537 ( 1986):5tof let等、5cience 239.491 (198 8):及びMur a k awa等、DNA 7.287 (1988)を参 照のこと。
上記刊行物の全てはこの関連によってここに参考文献として関係する。
本発明に関連して“プライマー”なる用語は、適当なハイブリダイゼーション条 件下で標的セグメント(又はその補体)とハイブリッド形成することができ、標 的セグメント(又はその補体)の配列を有する核酸が鋳型であるプライマー伸長 反応を開始させることができるように、標的セグメントもしくはその補体のセグ メントに充分な相同性を有するセグメントをその3′ −末端に有する一本鎖核 酸を意味する。典型的なプライマーのハイブリッド形成セグメントは少な(とも 約10ヌクレオチド長さであり、より好ましくは15−50ヌクレオチド、最も 好ましくは約15−25ヌクレオチド塩基長さである。“プライマー”は好まし くはDNAである。
ここで用いる“アンチセンス プライマー”は鋳型として標的セグメントを用い る連鎖−伸長反応で伸長すべき標的セグメントの3′−末端の配列に充分に相補 的である配列を有するプライマーを意味し; “センス プライマー”はこのよ うな標的セグメントの5゛ −末端の配列に同様に充分に相同である配列を有す るプライマーを意味する。これらのプライマーは増幅されるべき標的セグメント の末端を画定する。最も好ましい実施態様では、センス プライマーとアンチセ ンス プライマーとが、標的セグメントの5゛ −末端及び標的セグメントの3 ゛−末端の補体との同−性又は非常に高度の相同性をそれぞれ有する、少なくと もそれらの3“ −末端を含むセグメントをそれぞれ有する。例えば、ヨーロッ パ特許出願第128042号(1984年12月12日発行)を参照のこと。
該プライマーの少なくとも一方、任意に両方はプロモーターセンス配列を有する セグメントを含む。“プロモーターセンス鎖”なる用語は、その二本鎖形管であ るその補体とハイブリッド形成する時に(すなわち、二本鎖プロモーターとして )、プロモーターのポリメラーゼ結合配列に結合して、転写プロセスを開始させ 、RNA転写体を作製するRNAポリメラーゼによって特異的に認識される一本 鎖核酸を意味する。原則とし、て、如何なるセンスプロモーター配列も使用可能 であり、該配列を認識することができる、公知の入手可能なポリメラーゼが存在 する。典型的に、公知の有用なプロモーターは、バクテリオファージT3、T7 又はSF3からのような、ある一定のバクテリオファージRNAポリメラーゼに と共に本発明の実施に用いることができるR、 N Aポリメラーゼの例に過ぎ ない。
また、ここで用いる“プロモーターセンス鎖”は、プロモーター(センス鎖)共 通配列(すなわち、共通ポリメラーゼ結合部位のセンス配列)の5′ −モスト ヌクレオチドに隣接して、好ましくは1個以上のヌクレオチド、より好ましくは 約4〜約10個以上のヌクレオチドを含む。ここで用いる“プロモーター セン ス配列′は、前記配列を組み入れるcDNAの完成時に、プロモーターの共通配 列が完全に二本鎖であるように、充分な長さてなければならない。これらのcD NAでは、プロモーターを認識するRNAポリメラーゼがプロモーターからの転 写に適した条件下に有るときに、プロモーターから転写が生ずる。
バクテリオファージ プロモーターがそれらの同起源のRNAポリメラーゼに対 する高い特異性のために好ましい。同様に高い特異性を有する、池のブロモ−ク ーとそれらの対応DNA依存性RNAポリメラーゼをバクテリオファージ プロ モーターの代わりに、本発明に従って用いることができ、本発明はこのような他 のプロモーターとRNAポリメラーゼを、前記プロモーターが前記ポリメラーゼ に対して高度の特異性を示す限り、同様に包含するように意図する。
バクテリオファージ プロモーター センス配列の好ましいものはT7. T3 及びSP6プロモーターの(+)鎖であり、対応RNAポリメラーゼが結合する セグメントと、このポリメラーゼ結合セグメントの5′ −末端から少な(とも 1個の、好ましくは約4〜約10個までのヌクレオチド5゛を含む。好ましいプ ロモーターとそれらの対応RNAポリメラーゼは実施例と請求の範囲に述べるが 、他の無数のプロモーターとそれらの対応RNAポリメラーゼが技術上公知であ り、同様に用いることができる。
DNAプライマー中に任意に含まれる“可変なサブセグメント”は1種以上の機 能を果たす。第一に、プロモーター配列を含むプライマーでは、可変なサブセグ メントは好ましくは、プロモーターに対応するRNAポリメラーゼによって好ま しい転写開始配列を含む。17ヌクレオチドT7プロモ一ター共通配列の3゛末 端に隣接して配置されるバクテリオファージエフ転写開始配列5’ −GGGA −3゛ はインビボ転写に重要であると考えられるが、3SR増幅中の転写にと って重要であるとは思われない。以下の実施例IXはT7プロモーターの17n t共通配列から電接下流の転写開始配列における突然変異(ヌクレオチド変化又 は欠失)によって生ずる、増幅レベルに対する影響を示す。転写開始配列はプロ モーター供給セグメントを有するプライマーにとって任意である。標的ハイブリ ダイゼーションセグメントに隣接するプロモーター共通配列の3′−モスト ヌ クレオチドを有するこのようなプライマーは、 転写開始配列 5°−GGGA −3′が存在する場合に得られるレベルに匹敵する高レベルの増幅を生ずること ができる。しかし、プロモーター共通配列の3゛−モスト ヌクレオチドに隣接 する少なくとも1〜約4個のヌクレオチド、好ましくは4個のヌクレオチドのセ グメントを含むことが好ましい。T7共通配列の3゛−モスト ヌクレオチドに 隣接する転写開始配列の部位に挿入するために好ましい配列の例は配列5’ − GAAA−3°である。
第二に、プライマーの全てに対して、可変なサブセグメントは特定の非標的セグ メントを任意に含むことができ、それによって増幅からのRNA生成物は核酸ブ ローブハイブリダイゼーション分析において検出されることができる。実際に、 数個の異なる標的セグメントに対して、それらの3′ −末端におけるそれらの 認識(“非標的”又は“非標的補体“)セグメントにおいて異なるが共通の可変 サブセグメントを含む数セットのプライマーを用いることによって、同時に増幅 (及び分析)が生ずることができる。可変サブセグメントはポリリンカー配列を も含むことができ、ポリリンカー配列は好都合にはこの後のクローニングの容易 さのために複数の制限部位を含む。さらに、可変サブセグメントは例えばQβウ ィルスのような、自己複製可能なRNAの配列を含むことができ、これはその対 応レプリカーゼ(例えば、Qβレプリカーゼ)の存在下で、このような可変サブ セグメントを有するRNA転写体を増加させ、自己複製させることができる。
特に、前記プライマーのハイブリッド形成(非標的又は非標的補体)配列へのプ ライマーのプロモーター配列の結合に関連した“機能的に結合した”なる用語は 、本発明に増幅方法において合成され、プライマーを組み入れた、究極的な“二 本鎖核酸鋳型“又は°cDNA”の機能性を意味する。このように作製されたc DNAは、プライマーのプロモーターセンス鎖セグメントが標的の補体として標 的にハイブリッド形成するプライマー3′−セグメントに”転写のために機能的 に結合する”場合に、プロモーターを認識するDNA依存性RNAポリメラーゼ の存在FでRNA転写体を作製することができる。
DNA−RNA又はDNA−DNA二本鎖を作製するためのプライマー伸長反応 は周知である。特にレトロウィルスからのリバーストランスクリプターゼはDN A依存性1)NAポリメラーゼ及びRNA依存性DNAポリメラーゼ活性を提供 するために有用であることが知られている。
”RNA5eH活性の高感度増幅−有効量”とは、適当なプライマー(RNA標 的セグメントの3SR増幅用)と、RNA依存性DNAポリメラーゼ活性、DN A依存性DNAポリメラーゼ活性及びDNA依存性RNAポリメラーゼ活性(及 びそれらの基質)とを含み、後前の3酵素活性が作用する温度範囲においてイン キュベートされる反応混合物において、前記RNA標的セグメ:/トを2〜4時 間内に少なくとも約105倍に増幅させることがてきるRNA5eH活性員を意 味する。ここで用いる“RNA5e[(の高感度増幅−有効量”なる用語は、増 幅前に反応媒質中に1〜io、000分子のレベルで(例えば、約0.05〜約 1mlの反応量で)存在する核酸標的セグメントを、公知の核酸ハイブリダイゼ ーション分析方法を用いて、検出するための3SR反応において必要な増幅レベ ルを表すことを意味する。3SR増幅反応のために有効であるRNA5eH活性 量は、RNA5eH活性の“高感度増幅−有効量”未満であり、このような場合 に、3SR増幅反応において、検出のために必要な増幅レベルが約102倍未満 から約104倍までであるような濃度で存在する標的核酸セグメントを増幅させ るために充分である。
レトロウイルスリバーストランスクリプターゼによって有されることが知られて いるRNA5eH活性がある一定の条件下でRNA−DNA二本鎖のRNA鎖を 小オリゴヌクレオチド(例えば、約5−10塩基未満の長さのオリゴリボヌクレ オチド)に消化させるが、DNA鎖は完全なままで残すことが公知である。しか し、ここに関係する上記米国特許出願第285.467号に述べられている反応 条件下で、リバーストランスクリブターゼに固有のRNA5eH活性は高感度3 SR増幅を生ずるために不充分である。米国特許出願第285,467号に述べ られている反応条件下で、大腸菌RNA5eHの添加はリバーストランスクリブ ターゼ1吾固有のRNA5eH活性を補助し、増幅前に約10”moI e/m 1の濃度で存在する核酸標的セグメントの、核酸ハイブリダイゼーションによる 、検出のために必要な3SR増幅レベルを可能にする。
4リポヌクレオシド三リン酸、rATP、rUTPSrCTP及びrGTPはこ こでは集合的に“rNTPs”又は“rXTPs”と呼ばれる。
例えば放射能標識又は、発色体反応に触媒作用を及ぼす酵素を用いる発色手段の ような、検出可能なシグナルを形成する方法は技術上周知であり、詳細に報告さ れている。
本発明は、その態様の一つにおいて、5゛ −末端ヌクレオチドを含み、標的セ グメントの5° −末端ヌクレオチドから3° 一方向に少なくとも9ヌクレオ チドを伸長させる5゛−サブセグメントと、3゛−末端ヌクレオチドを含み、標 的セグメントの3° −末端ヌクレオチドから5゛一方向に少なくとも9ヌクレ オチドを伸長させる、5° −サブセグメントと重複しない3“ −サブセグメ ントとを含む、標的RNA分子の標的RNAセグメントの3SR増幅方法(例え ば、図2a、工程1を参照)であって、反応媒質中で下記要素:(a)(1)3 ° −末端ヌクレオチドを有し、5′ 一方向に少なくとも9ヌクレオチド伸長 する第1サブセグメントを3゛−末端に含む一本鎖DNAである第1DNAプラ イマー(前記第1プライマーの前記第1サブセグメントは標的セグメントの3°  −サブセグメントと同じ長さであり、標的セグメントの3゛−サブセグメント の配列と充分に相補的な配列を有し、反応媒質中で標的セグメントの配列を有す る核酸が鋳型であるプライマー伸長反応を開始させる):及び(2)3′−末端 ヌクレオチドを有し、5゛ 一方向に少なくとも9ヌクレオチド伸長する第1サ ブセグメントを3′−末端に含む一本鎖DNAである第2DNAプライマー(前 記第2プライマーの前記第1サブセグメントは標的セグメントの5° −サブセ グメントと同じ長さであり、標的セグメントの5° −サブセグメントの配列と 充分に相補的な配列を有し、反応媒質中で標的セグメントの配列を有する核酸が 鋳型であるプライマー伸長反応を開始させる):但し前記プライマーの少なくと も一方は第1プロモーターのセンス鎖を含むプロモーター供給サブセグメントを さらに含み、前記センス鎖は前記プロモーター供給サブセグメントを含むプライ マーの第1サブセグメントに、前記2プライマーの伸長生成物を含むcDNAの 前記第1プロモーターからの転写に関して、機能的に結合する、但し前記第1プ ライマーがこのようなプロモーター供給サブセグメントを欠く場合には、前記標 的RNAセグメントの前記5′ −サブセグメントの5゛ −末端ヌクレオチド が標的RNA分子の5′−末端ヌクレオチドである:(b)前記反応媒質中でD NA依存性DNAポリメラーゼ活性、RNA依存性DNAポリメラーゼ活性、R NA5eH活性及びDNA依存性RNAポリメラーゼ活性を示す、少なくとも2 酵素(前記反応媒質中の前記DNA依存性RNAポリメラーゼは前記第1プロモ ーターからの転写に触媒作用を及ぼすことができる)(c)I)NA依荏性DN Aポリメラーゼ、RNA依存性DNAポリメラーゼ、及びDNA依存性RNAポ リメラーゼ活性の基質として必要なヌクレオシド三リン酸。
をインキュベートすることを含み、前記反応媒質中の前記酵素がDNA依存性D NAポリメラーゼ活性、RNA依存性DNAポリメラーゼ活性、RNA5eH活 性及びDNA依存性RNAポリメラーゼ活性を供給することにおいて有効である 温度範囲において前記インキュベーションが生ずる方法を含む。
本発明は、その態様のもう一つにおいて、5゛−末端ヌクレオチドを含み、標的 セグメントの5゛−末端ヌクレオチドから3′ 一方向に少なくとも9ヌクレオ チド伸長する5゛−サブセグメントと、3° −末端ヌクレオチドを含み、標的 セグメントの3“−末端ヌクレオチドから5° 一方向に少なくとも9ヌクレオ チド伸長する、5゛ −サブセグメントと重複しない3′ −サブセグメントと を含む、標的RNA分子の標的RNAセグメントの、高感度で高生産性の2酵素 3SR増幅方法(例えば、図2a、工程1を参照)であって、反応媒質中で下記 要素=(a)(1)3° −末端ヌクレオチドを有し、5゛一方向に少な(とも 9ヌクレオチド伸長する第1サブセグメントを3° −末端に含む一本鎖DNA である第1DNAプライマー(前記第1プライマーの前記第1サブセグメントは 標的セグメントの3′−サブセグメントと同じ長さであり、標的セグメントの3 ′−サブセグメントの配列と充分に相補的な配列を有し、反応媒質中で標的セグ メントの配列を有する核酸が鋳型であるプライマー伸長反応を開始させる):及 び(2)3° −末端ヌクレオチドを有し、5゛一方向に少な(とも9ヌクレオ チド伸長する第1サブセグメントを3゛−末端に含む一本鎖DNAである第2D NAプライマー(前記第2プライマーの前記第1サブセグメントは標的セグメン トの5゛−サブセグメントと同じ長さであり、標的セグメントの5° −サブセ グメントの配列と充分に相補的な配列を有し、反応媒質中で標的セグメントの配 列を有する核酸が鋳型であるプライマー伸長反応を開始させる):但し前記プラ イマーの少なくとも一方は第1プロモーターのセンス鎖を含むプロモーター供給 サブセグメントをさらに含み、前記センス鎖は前記プロモーター供給サブセグメ ントを含むプライマーの第1サブセグメントに、前記2プライマーの伸長生成物 を含むcDNAの前記第1プロモーターからの転写に関して、機能的に結合する 、但し前記第1プライマーがこのようなプロモーター供給サブセグメントを欠く 場合には、前記標的RNAセグメントの前記5′ −サブセグメントの5゛ − 末端ヌクレオチドが標的RNA分子の5° −末端ヌクレオチドである。
(b)(1)前記反応媒質中でD N A依存性DNAポリメラーゼ活性、RN  A依存性DNAポリメラーゼ活性及び高感度増幅−有効量のRNA5eH活性 を示すリバーストランスクリブターゼ、及び(2)前記反応媒質中で前記第1プ ロモーターからの転写に触媒作用を及ぼすDNA依存性RNAポリメラーゼ、及 び代)DNA依存性DNAポリメラーゼ、RNA依存性DNAポリメラーゼ、及 びI)NA依存性RNAポリメラーゼ活性の基質として必要なヌクレオシド三リ ン酸; をインキュベートすることを含み、前記反応媒質中の前記酵素がDNA依存性D NAポリメラーゼ活性、RN A依存性DNAポリメラーゼ活性、RNA5eH 活性及びDNA依存性RNAポリメラーゼ活性を供給することにおいて有効であ る温度範囲において前記インキュベーションが生ずる方法を含む。
3SR増幅方法は少なくとも1種のプロモーター供給プライマーを必要とし、こ のプライマーはプロモーターのセンス配列を有するセグメントを含むプライマー であり、該セグメントはプライマーの3゛ −セグメントに転写に関して機能的 に結合し、これを通してプライマーは標的セグメント又は標的セグメントの補体 とハイブリッド形成する。第1プライマーと第2プライマーとはここではそれぞ れ“アンチセンスプライマー”と“センスプライマー”とも呼ばれる。アンチセ ンスプライマーはプロモーター配列を含むために好ましいプライマーであるが、 本発明の説明から明らかであるように、アンチセンスプライマーとセンスプライ マーとはそれぞれプロモーター配列を含むことができ、状況によっては、センス プライマーのみがこのようなプロモーター配列を含む場合にも増幅が進行する。
センスプライマーのみがプロモーターのセンス鎖を含む後前の実施態様は、5゛ −サブセグメントの5° −末端ヌクレオチドが完全な標的RNA分子の5゛− 末端でもあるRNA標的セグメントを必要とする。
3SR増幅中に安定に又は一時的に存在する種々な核酸を定義するために下付き 文字を用いる。これらの下付き文字は次の意味を有する。“1“−一部1プライ マーに付随する配列; “2”−一部2プライマーに付随する配列; “t”− 電標的セグメントの一部; ”C”−電標的セグメントの一部に相補的な配列;  “r”−−RNA;及び“d”−−DNA0例えば、以下で(3゛ −サブセ グメント1ad)と名付けられるセグメントは、RNA標的(1)セグメントの 3゛−サブセグメント(すなわち、プライマー ハイブリッド形成セグメント) に相補的(C)であるDNA (d)配列であり、このハイブリッド形成セグメ ントは(3°−サブセグメント1、)と名付けられる。
アンチセンスプライマーがプロモーターセンス配列を含む本発明の2−酵素3S R方法を次に説明する。下記説明は反応媒質中のRNA標的セグメントの存在を 想定する。その後に、本発明の方法を適用すべきである生物学的サンプル又は池 の核酸サンプル中に標的RNAセグメントが最初に存在しない状況に対しては、 標的RNAセグメントと同じ配列を有するセグメントを含む二本鎖DNAからの RNA標的セグメントの作製(2゛ −デオキシリボヌクレオチドをリボヌクレ オチドに置換し、TをUに置換する)をも説明する。
図1に関しては、本発明による2−酵素3SR増幅は式■の標的RNAセグメン トによって開始される: 5’−(5° −サブセグメント、) −(中間サブセグメント、)−(3゛  −サブセグメント、) −3’■ (5゛ −サブセグメント、)なる名称のサブセグメントはRNA標的セグメン トの5°−モストヌクレオチドを含み、それから3°一方向に少なくとも9ヌク レオチド伸長する、少な(とも10ヌクレオチドを有する既知配列のRNAセグ メントである。(3゛ −サブセグメント8、)はRNA標的セグメントの3′ −モストヌクレオチドを含み、それから5゛ 一方向に少なくとも9ヌクレオチ ド伸長する、少な(とも10ヌクレオチドを有する既知配列のRNAセグメント である。
(中間サブセグメント0、)は(5′−サブセグメント、)と(3°−サブセグ メント1.)とに隣接する0個以上のヌクレオチドのRNAセグメントである。
(中間サブセグメント、)がヌクレオチド0個である場合には、(5°−サブセ グメント5.)の3°−末端が(3°−サブセグメント、)の5゛−末端に隣接 する。
3SR増幅プロセスの第1工程は第1(アンチセンス)プライマーのRNA標的 (3゛ −サブセグメント1.)の3° −サブセグメントとのハイブリダイゼ ーションと、DNA−RNA二本鎖を形成するために鋳型として標的RNAを用 いるリバーストランスクリブターゼのRNA依存性DNAポリメラーゼ活性によ るその伸長とを含む。このようにして形成されたDNA−RNA二本鎖は少なく とも(5゛ −ザブセグメント、)の5′−末端ヌクレオチドまで伸長する。図 2a。
工程3を参照のこと。
第1プライマーは式IIの核酸セグメントを含む一本鎖DNAである:5’−( プロモーター、、) −(可変サブセグメント、d)−(3′ −サブセグメン l−,,,) −3’I (プロモーター8.)なる名称のセグメントは、好ましくはバクテリオファージ DNA依存性RNAポリメラーゼによって認識されるプロモーターである、第1 プロモーターのセンス鎖の配列を有する一本鎖DNAセグメントであり;(3゜ −サブセグメント、c6)は(3゛−サブセグメント、、)と同数のヌクレオチ ドを有し、(3゛−サブセグメント、)に充分に相補的である配列を有し、標的 RNAとハイブリッド形成し、鋳型として標的RNAを用いて伸長反応を開始さ せる一本鎖DNAセグメントであり: (可変サブセグメント1.)は(プロモ ーター1d)の3′ −末端ヌクレオチドに隣接する、0〜50ヌクレオチドの 一本鎖DNAセグメントである。前記(可変サブセグメント1.)がヌクレオチ ド0個である場合には、プロモーターセンス鎖、(プロモーター1.)の3゛  −末端は前記(3° −ザブセグメント、3.)の5゛ −末端に隣接する。( 可変サブセグメントId)は、例えば、プロモーターを認識するRNAポリメラ ーゼによって認識されるネイティブ(native)の転写−開始セグメントを 白むことができる:バクテリオファージエフポリメラーゼの場合には、この転写 −開始セグメントは配列5° −GGGA−3’ を有する。現在(prese ntly)好ましい転写−開始セグメントは配列5’ −GAAA−3’ を有 する。
本発明の改良反応媒質はリバーストランスクリプターゼの固有RNA5eH活性 の表現を可能にするので、このような反応媒質は本発明の2−酵素3SR増幅方 法を可能にする。リバーストランスクリブターゼのこの固有RNA5eH活性は DNA−RNA二本鎖のRNA鎖を分解して、式IIIのDNAセグメントを含 む第1相補的DNA鎖を生ずる。
5゛−(プロモーター+d) (可変サブセグメント、、) −(3° −サブ セグメント、、) −(中間サブセグメント、、、) −(5° −サブセグメ ンl−,cd) −3’ II セグメント(中間サブセグメンI−,c、)と(5゛−サブセグメントe、)と はそれぞれ、(中間サブセグメント0.)と(5°−サブセグメント1.)とに 相補的なりNA上セグメントある。セグメントは(プロモーター7.)、(可変 サブセグメント1.)及び(3°−サブセグメント0.)は式IIで定義される 。
RNA標的セグメントが長さにおいてRNA標的セグメントに同じでない場合に 、DNA−RNA二本鎖は3° −サブセグメントから3′一方向に伸長する標 的及び/又は−末鎖RNA配列の5゛−サブセグメントを越えて5゛ 一方向に 伸長する(RNA鎖に比べて’)DNA−RNA二本鎖セグメントを含むことが できる。
第2DNAプライマー(“センスプライマー”)は−末鎖第1相補的DNAとハ イブリッド形成し、この第1相補的DNAにおいてプライマー伸長反応を開始さ せる。第2DNAプライマーは少なくとも10ヌクレオチドの配列を含む一本鎖 DNAであり、式IV(プロモーターなしプライマー)又は式IV(a)、プロ モーター含有プライマーに対応する:5゛−(可変サブセグメント2.) −( 5’−サブセグメント、)−3’V 5′−(プロモーター2.l) (可変サブセグメント2−) (5° −(5 °−サブセグメント5.)なる名称のセグメントは、第1相補的DNA((5′ −サブセグメント、C,)において)とハイブリッド形成し、鋳型として式II Iの第1相補的DNAを用いてプライマー伸長反応を開始させるために、(5゛  −サブセグメント、)の配列に充分に相同である配列を有するDNAである。
(可変サブセグメント2.)なる名称のセグメントは(5′ −サブセグメント 1、)の5゛ −末端に隣接するO〜100ヌクレオチドのセグメントである。
第2プロモーターセンス配列は(プロモーターzd)と呼ばれる。(可変サブセ グメント1.)なる名称のセグメントと同様に、(可変サブセグメント3d)は 第2プロモーターセンス配列から成ることができ、第2プロモーターセンス配列 は存在するならば第1プロモーター配列と同じであっても異なるものでもよい。
第1プロモーターと第2プロモーターとが異なる場合に(すなわち、第1プロモ ーターと第2プロモーターとが同じDNA依存性RNAポリメラーゼによって認 識されない場合に)、反応媒質は任意に、第2プロモーターを認識する第2DN A依存性RNAポリメラーゼを含むことができる。
(可変サブセグメント2.)なる名称のセグメントが式IVのプロモーターなし センスプライマーの任意のセグメントである限り(このようなサブセグメントの 封入が例えばハイブリダイゼーション分析のための非標的セグメントを形成する ために望ましいことが理解されるとしても)、プロモーターなしセンスプライマ ーを用いる本発明の実施態様に関する以下の説明から、この任意セグメントを省 略する。
リバーストランスクリプターゼのDNA依存性DNAポリメラーゼ活性は鋳型と して第1相補的DNAを用いて第2プライマーを伸長させて、RNA標的セグメ ントの補体である(すなわち、標的セグメントの配列に正確に相補的な配列を有 する)cDNAに転写に関して機能的に結合したプロモーターを含む第に末鎖c DNA(以下ではcDNA I)を形成する。図2a、工程6を参照のこと。
cl)NAは上記で式IIIにおいて定義したような、第1相補的DNA鎖と、 式■又は式V (a)のDNAを含む第2相補的DNA鎖とを含む5’ −(5 °−ザブセグメント、)−(中間サブセグメントd)−(3゛ −サブセグメン ト、) −(可変サブセグメント1id)−(プロモーター+−) 3゜ 5゛−(プロモーター2,1)=(可変サブセグメント2d) (5°−サブセ グメンl−,,) −(中間サブセグメント、) −(3°−サブセグメント、 、) −(可変サブセグメント1ed)−(プロモーター、、、) −3’ V (a) セグメント(中間サブセグメント、)、(3゛−サブセグメントd)、(可変サ ブセグメント19.)及び(プロモーター1ed)は、それぞれ(中間サブセグ メント、。6)、(3°−サブセグメント。、)、(可変サブセグメンl”+− )及び(プロモーター、6)に相補的であるセグメントである。セグメント(プ ロモーター2.l)、(可変サブセグメント2.)及び(5° −サブセグメン ト、)は式[VとIV (a)と同様に定義される; 第1及び第2相補的DNA鎖から成るcDNA Iは第1プロモーターから、対 応DNA依存性RNAポリメラーゼの存在下で転写されて、式Vl又は式Vl( a)のRNA転写体の多重コピーを作製する(図2b、工程7を参照のこと)5 ′−(可変サブセグメント、、) −(3°−サブセグメント1cT)−(中間 サブセグメント。、) −(5’ −サブセグメント、、)−3゜I 5゛−(可変サブセグメント、、) −(3’−サブセグメント1et)−(中 間サブセグメント。、) −(5’ −サブセグメント1.)−(可変サブセグ メント、、、) −(プロモーター2−1) 3’Vl(a) セグメント(可変サブセグメント0.)は(可変サブセグメント1.l)に対応 するRNAセグメントである:セグメント(3′−サブセグメント、e、)、( 中間サブセグメントe7)、(5′−サブセグメント、e、)、(可変サブセグ メント、C1)及び(プロモーター2e、)はそれぞれ、(3′−サブセグメン ト、)、(中間サブセグメント、)、(5゛−サブセグメント、)、(可変サブ セグメント2.)及び(プロモーター2.)に相補的である。
式Vl又は式VI(a)のRNA転写体の多重コピーの各々はそれぞれ、式■■ 又は式IV(a)の第2プライマーとハイブリッド形成することができ、DNA −RNA二本鎖を形成するためのプライマー伸長反応の鋳型として機能すること ができる。図2b、工程8と9を参照のこと。リバーストランスクリプターゼの 周qRNAseH活性はDNA−RNA二本鎖のRNA転写体鎖を消化して、式 Vll又は式VII(a)の第3相補的DNAを一本鎖にする:5’−(5°− ザブセグメントイ)−(中間−サブセグメントイ−(3′ −サブセグメント、 、) −(可変サブセグメント、e、) −3’l1 5° −(プロモーター2.) −(可変サブセグメント2−) (5’ −ザ ブセグメント、、l) −(中間サブセグメント、、) −(3’ −サブセグ メント、、l) −(可変サブセグメント、、、l) −3’Vll(a) 各セグメントは上記式V又は式V (a)と同様に定義される。
次に、式TIの第1プライマーはこの第3相補的DNA鎖とハイブリッド形成し 、伸長して、第4相補的DNAを形成する。図2b、工程12を参照のこと。
第4相補的DNAは式VIII又は式VIII(a)のセグメントである:3’  −(5” −サブセグメント、、、) −(中間−サブセグメント1ed)− (3′ −サブセグメント、、、) −(可変サブセグメント1.)−3° − (プロモーター2−) (可変サブセグメントz−) (5’ 〜サブセグメン ト、、、) −(可変サブセグメント1.)−各セグメントは上記式IIIと同 様に定義される。第4相補的DNAのオーバーハンギング(overhangi ng)末端、プロモーターコード(enc。
ding)配列は第3相補的DNAの伸長のための鋳型として作用し、式VII の第3相浦的I) N A鎖と式Vlllの第4相補的鎖(又は式VI[(a) と式VIII(a))から成るcDNAII(式X)を完成させる。
本発明の上記実施態様において、転写はアンチセンス転写体くアンチセンスプラ イマーのみがプロモーターセンス鎖を含む)又はセンス転写体とアンチセンス転 写体の両方(各プライマーがプロモーターセンス鎖を含む)を生ずる。
センス転写体は式IXで示される 5′−(可変サブセグメント2.) (5’ −サブセグメント、、) −(中 間サブセグメント、、) −(3°−サブセグメント、、) −(可変サブセグ メンh−1) (プロモーター+−7) 3’X (5′−サブセグメント、)、(中間サブセグメント0.)及び(3゛ −サブ セグメント1.)なる名称のセグメントは、式IのRNA標的セグメントと同じ であ 。
るか又は実質的に相同である。セグメント(可変サブセグメント、e、)と(プ ロモーター、e、)はそれぞれ、(可変サブセグメント、4)と(プロモーター 、6)に相補的なRNA配列である。
アンチセンス転写体は鋳型としてアンチセンス増幅ループに再び入り、cDNA  IIの付加的コピーを作製する。図2b、工程7〜12゜式IXのセンス転写 体は上記アンチセンス増幅ループに類似した、不連続センス増幅ループに入る。
簡単には、センス転写体の多重コピーの各々はそれぞれ、式IIの第1プライマ ーとハイブリッド形成することができ、リバーストランスクリブターゼの固有R NA5eH活性によって一本鎖にされる、第15相補的DNAを含むDNA−R NA二本鎖を形成する伸長生成物のための鋳型として機能することができる。図 2b、工程7a〜10aを参照のこと。式IV (a)の第2プライマーはこれ とハイブリッド形成し、伸長して、式VII(a)とVllI (a)のDNA 鎖から成るcDNA IIに同じである二本鎖cDNAを形成する。cDNA  IIはその各末端に完全二本鎖プロモーターを有する(図2b。
工fulia〜12)。転写は2DNA鎖の各々から進行し、センス転写体(す なわち、標的セグメントの配列を有するセグメントを含む転写体)とアンチセン ス転写体(すなわち、標的セグメントの配列に相補的な配列を有するセグメント を含む転写体)との多重コピーを作製して、2相補的増幅ループに供給する。
上記反応サイクルによって標的セグメントを含むRNAの1個以」二の分子が2 時間以内に増幅されて、熱サイクリング又は酵素の反復添加を必要とせずに、標 的セグメント又はその補体の配列を含むセグメントを有するRNA転写体106 コピー以上を生ずる。本発明の改良反応媒質中で実施される本発明の3SR反応 は、必要な4酵素活性を供給するために、リバーストランスクリブターゼとDN A依存性RNAポリメラーゼの2酵素のみを必要とするに過ぎない。
プロセスの上記説明は段階的であるが、実際には、種々な工程の全てが非常に複 雑な、高度に相互作用式に同時に生ずることは理解されるであろう。
上記増幅機構はプロモーター供給セグメント(すなわち、プロモーターセンス配 列を含む)を含むアンチセンスプライマーを用いるが、センスプライマーがプロ モーター供給セグメントを含み、アンチセンスプライマーが含まない場合にも3 SR増幅を実施することができる。この実施態様では、RNA標的分子は5′一 方向にRNA標的セグメントの5゛ −ヌクレオチドを越えて伸長すべきではな い(すなわち、(5′ −サブセグメント2.)なる名称のサブセグメントの5 ″−ヌクレオチドは標的分子の5′−ヌクレオチドであるべきである)。標的セ グメントの5°−末端ヌクレオチドが完全標的RNA分子の5゛ −末端ヌクレ オチドである場合には、増幅は図2aと2bに示した工程に類似した]工程によ って進行するが、作製される転写体は工程7a〜12によって示される増幅ルー プに直接入るセンス転写体である。アンチセンス転写体は作製されない。
RNA標的分子の5° −末端ヌクレオチドがRNA標的セグメントの5゛−末 端ヌクレオチドであることを保証する1方法は、RNA標的分子の5° −末端 に存在する、所定核酸配列のRNA標的セグメントを増幅することである。この ようにして、プロモーター供給センスプライマーのために適当な配列を供給する ことができる:例えば、適当なセンスプライマーは、RNA標的分子の5゛−末 端ヌクレオチドを含み、それから3゛ 一方向に19ヌクレオチド伸長するRN A標的分子の5゛ −末端における例えば2oヌクレオチドセグメントに相同な 配列を有するセグメントに、転写に関して機能的に結合したプロモーターセンス 鎖を有するDNAセグメントを含む。アンチセンスプライマーは標的セグメント の3′−末端におけるセグメントに相補的である配列を有するDNAセグメント から成る。
RNA標的分子の5° −末端ヌクレオチドが標的セグメントの5′−末端ヌク レオチドであるという限定を満たすRNAセグメントを供給する第2方法は、標 的配列をコードするDNAセグメントから、TAS増幅サイクルを実施すること によって、このようなRNA標的分子を作製することである。従って、適当な標 的RNAセグメントは標的配列をコードすることが知られている二本鎖DNA( 又は−末鎖DNAもしくはRNA)から得ることができる。例えば、二本鎖DN Aが問題の標的セグメントをコードする場合には、第1DNAプライマーと第2 DNAプライマーとを反応溶液に加え、この溶液を約94℃〜1oo℃に1分間 加熱し、次に1分間かけて42°Cに冷却する。この加熱と42℃での保持は、 溶液の組成と共に、第1プライマーと第2プライマーとを前記二本鎖DNAの相 補的2鎖にハイブリダイゼーションするために充分な緊縮条件と、プライマー伸 長反応を開始させるための充分な安定性条件とを与える。リバーストランスクリ プターゼ又はDNA依存性DNAポリメラーゼ(及び、予め添加しない場合には 、必要なヌクレオシド三リン酸)を加えて、伸長反応を重合させる。サーマス  アクアティカス(Thermus aquaticus)からの熱安定性DNA ポリメラーゼ(Chien等、J、Bacteriol、127.1550 ( 1976)参照)、U、S、Biochemicals Corp、米国、オハ イオ州、クリーブランドからの5equenase”ブランド組換え体T7 D NAポリメラーゼ、及び大腸菌DNAポリメラーゼ■の周知のフレノウフラグメ ント(Klenow Fragment)、及びウシ胸腺DNAポリメラーゼ  アルファを用いることができる。
核酸を含む溶液を再び100℃に1分間加熱し、42℃に1分間かけて冷却する と、この工程中に第1プライマーと第2プライマーとが先行(prior)プラ イマー伸長反応の伸長生成物とハイブリッド形成する。2−酵素3SRの場合に は、次にリバーストランスクリブターゼとDNA依存性RNAポリメラーゼとを 加えて、ハイブリッド化プライマーが伸長してcDNA合成を完成させ、このc DNAが転写されて、標的RNA転写体を作製するようにする。これによって、 3SR増幅が開始される。
このようなTAS増幅サイクルによって形成される標的RNAセグメントは用い る2種プライマーによって画定されるその5゛ −末端と3゛−末端とを有する 。
それ故、このようなRNAはRNA標的分子の5°−末端ヌクレオチドが標的R NAの5゛ −サブセグメントの5゛−末端ヌクレオチドであるという必要条件 を満たす。しかし、このようなTAS増幅方法が3SR増幅に適したRNA標的 セグメントの作製に、プライマーがプロモーター配列を有するか否かに関係なく 、実際に常に使用可能である。実施例TIを参照のこと。
本発明の好ましい実施態様では、問題の核酸の増幅可能な標的セグメントが少な くとも20ヌクレオチド、より好ましくは少な(とも約50ヌクレオチドを含む (中間サブセグメント、)を有し、任意に、第3及び第4DNAプライマーを用 いて、さらに改良された増幅方法で(中間サブセグメント1.)を増幅させる3 SR増幅の第2ラウンドを可能にする。また、(可変サブセグメント)が検出の ために用いることができる非標的セグメントを有さない場合には、(中間サブセ グメント1、)を核酸ハイブリダイゼーション分析による3SR作製転写体の検 出に用いることができる。
本発明はその態様の幾つかにおいて、2酵素、レトロウイルスリバーストランス クリプターゼとDNA依存性RNAポリメラーゼがそれらだけで、リバーストラ ンスクリプターゼ以外のRNA5eH活性の外因性供給源の不存在下で、RNA  s e H活性の高感度増幅有効量を必要とする高感度3SR増幅のために必 要な4酵素活性を供給することができるという発見を含む。リバーストランスク リプターゼの内因性RNA5eH活性を強化するこのような方法の一つは、例え ば塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム等のようなマグネシウム含有塩 約20 〜40mM:例えばKCI又はNaCl等のような塩化アルカリ金属 約1〜2 5mN11例えばジチオスレイトール(DTT) 、β−メルカプトエタノール 等のようなスルフヒドリル還元剤 約0〜20mMニスペルミジン 約0〜10 mM;リボヌクレオシド三リン酸 約1〜8mM:2’ −デオキシリボヌクレ オシド三リン酸 約111M〜8mM:例えばジメチルスルホキシドのようなス ルホキシド化合物 約O〜25容量%を含む反応媒質中で反応を実施することを 含む。
好ましい反応媒質は下記成分: MgC1220〜40mM KCl 1〜25mM スペルミジン 1〜10mM DTT 1〜20mM rNTPs 1〜7mM dNTPs 101〜2mM ジメチルスルホキシド0〜15%(容量)と、前記反応媒質が約7.5〜約8. 5のpH1好ましくはpH8,1を有するように適当な緩衝液(Tris、He pesl等)とを含む。AMVリバーストランスクリブターゼがRNA5eHの 供給源である場合には、DMSOが必要である。本発明の前には、3SR反応は 、約103より大きい増幅レベルが望ましい場合に、例えばAMVリバーストラ ンスクリブターゼとDNA依存性RNAポリメラーゼのような、レトロウイルス リバーストランスクリプターゼのみを必要な4酵素活性の供給源として用いるこ とは支持できないと考えられていた。改良された反応媒質が意外にもレトロウイ ルスリバーストランスクリプターゼの固有のRNA5eH活性を、例えば大腸菌 RNA5eHのような、他のRNA5eH活性供給源の不存在下でも、このよう な3SR増幅レベルを支持するように機能させることが本発明者によって判明し た。
このような反応媒質に約1〜約25重量%のヒドロキシル含有化合物を補充する と、達成可能な増幅レベルが意外に増加することも本発明者によって判明した。
ヒドロキシル含有化合物には、限定する訳ではなく、例えばメタノール、エタノ ール、プロ/!ノール、イソプロパツール、ブタノール、イソブタノール等のよ うなCl Cl。アルコール:例えばエチレングリコール、ジエチレングリコー ル、トリエチレングリコール、及び水溶性であり、約20.000ダルトンまで の平均分子量を有するポリエチレングリコールのようなグリコール;例えばグル コース、ガラクトース、マンノース、フルクトース、スクロース、マルトース、 ラフィノース等のような、単糖、三糖及び三糖類:及び例えばソルビトール、グ リセロール、グルシトール、マンニトール、イノシトール等のような糖アルコー ルがある。
それ故、本発明の改良反応媒質は好ましくは、下記化合物の1種以上を含む:( i)Cl Cooアルコール; (it)式 HOCH2(CHOH)、CH2 0Hの化合物[式中、XはO〜20である]で示される化合物: (tit)式 :H(OCH2CH2) −OH[式中、nは2〜600である]で示され、平 均分子量約1゜000〜約20.000、好ましくは約6.000〜約10,0 00の平均分子量を有するポリエチレングリコール又はこのような化合物の混合 物:及び(tv)単糖、三糖及び三糖類並びにこれらの誘導体から成る群からの 糖。上記式の好ましい化合物はエタノール、グリセロール、ソルビトール、スク ロース及びPEG−soooを含む。以下の幾つかの実施例は2−酵素3SR又 は3−酵素3SRによって達成可能な増幅レベルに対するスルホキシド及びヒド ロキシル含有化合物の効果を示す。
リバーストランスクリブターゼ(RT)の最も好ましいものは、5゛ →3゛エ キソヌクレアーゼ活性を有さないAMVリバーストランスクリプターゼ、組換え 体MMLVリバーストランスクリプターゼ及びHIV−1リバーストランスクリ ブターゼである。
2−酵素3SR1:AMVリバーストランスクリブターゼを用いる場合には改良 反応媒質に式 R+ (So) R2[式中、R1とR2は独立的にC,−C, アルキルであるか、又はR6とR2は飽和環状部分の一部として結合されること ができる]のスルホキッド化合物を添加すべきである(好ましくは、ジメチルス ルホキシド(DMSO)10容量%)が、MMLVll(IV−1又はその他の レトロウィルスに由来するリバーストランスクリブターセを用いる場合には、こ のようなスルホキッド化合物を省略することができる。
改良反応媒質は大腸菌RNA5eHの存在下で実施される3SR反応の増幅レベ ルをさらに改良する。再び、DMSO又はその他のスルホキシド含有化合物を用 いて、AMVリバーストランスクリプターゼを用いるこのような3−酵素3SR 反応のにおける増幅レベルを高めることができる。
本発明の2−酵素3 S R反応にMMLVリバース1−ランスクリプターゼを 用いる場合に、反応媒質に0. 1〜10m〜1のMnCl2又は同様なマンカ ン化合物を添加すべきである。
2−酵素3SRには、本発明の改良反応媒質中のrNTP濃度は最も好ましくは 約6mMであるべきであるが、3−酵素3SRにはこれより低濃度の改良反応媒 質中のrNTPfi度を用いることもできる。改良反応媒質中でrNTPレベル を4mMから6mMまで高めると、より低いrNTPa度が太きくモル過剰の基 質を示すとしても、10倍以上までの増幅レベルの予想外の増加が得られる。約 8mM又は9mMより大きいrNTPa度は2−酵素3SR反応で得られる増幅 レベルを減する傾向がある。
以下の実施例IIIは本発明の改良反応媒質の2−酵素3SRを支持する能力( capacity)を実証するが、3−酵素3SRを支持すると報告される先行 技術反応媒質の同能力は実証しない。
現在、2−酵素3SR反応において増幅反応(100μl)につきAMVリバー ストランスクリブターゼ約10単位とT7 RNAポリメラーゼ20単位とを用 いることが好ましい。興味深いことに、3−酵素3SR増幅は大腸菌RNA5e Hのみを必要とするのではなく、有意に高濃度のリバーストランスクリプターゼ (30単位)とRNAポリメラーゼ(60〜100単位)をも必要とする。
標的セグメントの長さに関しては、1500未満ヌクレオチドのプライマー間距 離が、恐ら<3SR反応実施に対するストリンジエンシー(stringenc y)が無いために、好ましい。一般には、2−酵素又は3−酵素方法を用いて、 反応媒質に約1〜約25重量%のアルコール又はポリヒドロキシ化合物を加える 場合に約200ヌクレオチドより長い長さの標的セグメントがより効果的に増幅 される。本発明の改良反応媒質に式 HOCH2(CHOH)えCH,OH[式 中、Xは0〜20、より好ましくはXは0〜5である]で示される糖アルコール 約5〜約15重量%を加えることが特に好ましく、最も好ましくは、化合物がソ ルビトール又はグリセロールである。
2−酵素3SR増幅を実施するための本発明の好ましい反応媒質は、下記成分を 含む水溶液である 緩衝液: Tris pH8,1,40mMMgC+2.30mM KCl、2QmM DTT、lQmM スペルミジン、4mM ヌクレオチド: rNTP、5mM dNTP、1mM プライマー・15塩基標的結合領域を含むセンスプライマー 0.25℃1g; 及びプロモーター配列(約20塩基)に機能的に結合した15塩基標的結合領域 を含むアンチセンスプライマー 0.25μg酵素:ALiVリバーストランス クリプターゼ、10単位/反応溶液100μm(反応溶液は10%ジメチルスル ホキノド(DMSO)と15%ソルビトールを含む)又は 〜jMLVリバーストランスクリブターゼ、1000単位/反応溶液100 t ll (反応溶液は1mM MnCl2と15%ソルビトールとを含む)及びT 7  RN Aポリメラーゼ、20単位/反応溶液100μ12−酵素又は3−酵素3 SR増幅中の反応混合物の温度も達成される増幅レベルに対する明白な効果を有 する。増幅は約り℃〜約50°Cの温度において実施されるが、より好ましくは 約37°C〜約47℃において、最も好ましくは約42℃において増幅が実施さ れる。本発明の2−酵素3SR方法において反応温度は特に重要であり、42℃ における増幅は37℃におけるよりも約100倍効果的である。また、AMVリ バーストランスクリブターゼを用いる場合に例えばソルビトール、グリセロール 、エタノール等のようなアルコールもしくはポリヒドロキシル含有添加剤と、付 加的にDMSO等のスルホキシド化合物との存在下で、増幅速度は42℃〜45 °Cの温度範囲では2〜3倍大きくなる。
3 S R反応は一方の増幅ループでは他方の増幅ループにおけるよりもより効 果的である。それ故、センスプライマーとアンチセンスプライマーの両方がプロ モーターコードセグメントを含む場合には、恐ら<cDNAの二本鎖プロモータ ーセグメントから下流の配列が転写速度に有意な効果を及ぼすために、センス生 成物又はアンチセンス生成物のいずれかが優勢になる。
本発明は、そのもう一つの態様において、連鎖伸長反応を開始させることができ るプライマーであって、プロモーターのポリメラーゼ結合部位のセンス鎖を有す る(好ましくはプロモーターの共通配列の配列を有する)セグメントの5° − モスト ヌクレオチドに隣接し、それから5゛方向へ伸長する少な(とも1〜1 0ヌクレオチドを有するプロモーターセンス鎖を含むプライマーに関する。本発 明者は、プロモーターセンス鎖を有するプライマーのプロモーター供給セグメン トの長さと配列とが3SRの増幅レベルに明白な影響を及ぼすことを意外にも発 見した。プロモーター共通配列の5′−ヌクレオチドによってそれらの5゛−末 端において切断された(truncated)プライマー(すなわち、プライマ ーの5゛ −末端が共通配列の5′−モスト ヌクレオチドである)が本発明の 改良反応媒質中で42℃において1時間内に約105倍未満の増幅を示すことが 判明した。技術上理解されているように、プロモーターは幾つかの部分を有する 。
第一に、これは転写の開始時にポリメラーゼが結合する二本鎖DNAのセグメン トであるポリメラーゼ結合セグメントを有する。プロモーターは転写に作用する 少なくとも一つのポリメラーゼ結合セグメントを有さなければならない。共通配 列は転写開始プロセスにおいてRNAポリメラーゼの結合のために必要である、 完全に二本鎖形の必要最小限の配列であると考えられる。任意に、ここで転写開 始配列と名付けるセグメントを共通配列に直接隣接して(下流で)含むことが望 ましい。T7プロモーターの共通配列をここに開示する。他のプロモーター共通 配列は技術上周知である。例えば、T3共通配列のセンス鎖は5′−ATTAA CCCTCACTAAA−3°であり、T3転写開始配列は5’ −GGGA− 3°である。また、SF3 プロモーターの2形式(version)が周知で ある。SP6プロモーターのセンス鎖の共通配列(形式1)は5’ −ATTT AGGTGACACTATA−3°であり、SP6プロモーターのセンス鎖の共 通配列(形式2)は5’−AATTAGGGGACACTATA−3’であり; SP6プロモーターの形式1と2の両方の転写開始配列は5’ −GAAG−3 °である。標的セグメントの初期濃度が100μlアリコート中約0.01〜1 ×10”mo lの濃度範囲一この濃度は疾病状態に特徴的な、例えばHIV− 1ウイルスもしくは欠陥遺伝子の存在を検出するために通常の濃度である場合に 、このような増幅レベルは標準核酸ノゾブリダイゼーション分析によって検出可 能ではない。しかし、プロモーター共通配列の5゛−末端に隣接する1個程度の 付加的ヌクレオチドを有するプロモーター供給プライマーは意外にも増幅におい て約10倍の増加を示す、共通配列の5゛−末端に加えられた4−ヌクレオチド 配列までの各付加的ヌクレオチドに対して、付加的な7倍〜10倍の増加が達成 される。
プロモーター共通配列に関して、オリゴヌクレオチドをその5° −末端から4 ヌクレオチドより大きく】0ヌクレオチドまで伸長させると、次の表に示すよう に、1〜4ヌクレオチドによって達成されるレベル以上に増幅が改良される。
次の表はDNAプライマーのプロモーターセンス配列から上流の(5′ 一方向 に)長さとヌクレオチド配列とを調節した後に得られる3SR増幅レベルに関す る予想外の結果を示す。
T7プロモーター配列を含むオリゴヌクレオチドプライマーの5′−末端のヌク レオチド配列の3SR増幅に及ぼす影響オリゴ ヌクレ配列長さ 増幅 ATGGTTTTAGCATTGTCTGTGA 3.1X10’88−347  2 56 ^訂TTAATACGACTCACTATAGGGATGTACT ATT^TGGTTTTAGCATTGTCTGTG^ 1.9xio’90− 578 3 56 GATT乃暉卯GGGATGTACTATTATGGTTT TAGCATTGTCTGTGA 6.5X10’90−575 456 GC T夏ハTACGACTCACTATAGGGATGTACTATTATGGTT TTAGCATTGTCTGTG^ 2.8X10’90−577 5 56  GCGTTAATACGACTCACTATAGGGATGTACTATT^T GGTTTTAGCATTGTCTGTGA 5.5XlO’9(1−5746 56GCGCTAATACGACTCAσ醪へGGGATGT^CTATT^T GGTTTTAGCATTGTCTGTG^ 1. lXl0’90−427  7 55 ^TTTA ATACGACTCACTATAGGGATGTACT ATT^TGGTTTTAGCATTGTCTGTGA 1.2X10’90− 428 8 54 TTTAATACGACTCACTATAGGGATGTA CTATT^TGGTTTTAGCATTGTCTGTGA 5.5X10’9 0−576 9 54 GTT^^TACGACTCACTATAGGGATG TACTATTATGGTTTTAGCATTGTCTGTG^ 2.5X10 ’ATGGTTTTAGCATTGTCTGTG^ 2. lXl0’90−4 29 11 53 TTAATACGACTCACTATAGGGATGTAC TATT^TGGTTTTAGCATTGTCTGTG^ 1. lXl0’9 0−205 12 52 T^^TACGACTCACTATAGGGATGT ACTATTATGGTTTTAGCATTGTCTGTGA <10’90− 206 13 51 AATACGACTCACTATAGGGATGTACT ATTATGGTTTTAGCATTGTCTGTG^ <1051)、コード 鎖配列を示す。下線を施した配列は標準17ntT7プロモ一ター配列に相当し 、RNA転写開始は+1によって示す。配列GGGAは17配列からであり;前 方への+5ヌクレオチドはHIV−1配列であり;それに続く配列は各オリゴヌ クレオチドで同じである。オリゴヌクレオチドを一直線に並べると、プライマー 間の差異が示される。
2)、0.05X10−”mole (=1,000分子)のHIV RNA標 的と、30UのT7RNAポリメラーゼと、2Uの大腸菌RNA5eHと、15 UのAMV RTと、40mM Tris、pH8,1と、30mM MgC1 zと、20mM KCIと、10mM DDTと、4mMスペルミジンと、1m MdXTPと、7mM rXTPと、0.125μgのオリゴヌクレオチドプラ イマーとを含む50μl中で42℃において、3SR反応を1〜2時間実施した 。
同じコンパニオンプライマー、89〜255(配列番号14)(5°TTATT GTGCCCCGGCTGGTTTTGCGATTCTA3’ )(Ratne r等、1985)をこの表に挙げた各プライマーに用いた。作製されたRNA生 成物は214ヌクレオチド長さである。増幅された標的を、キャプチャーオリゴ ヌクレオチド86−273を含むビーズ 25mgとオリゴヌクレオチド87− 81の32p=標識検出 10100f I eとを用いるビーズベースド サ ンドイッチ ハイブリダイゼーション(B B S H)によって定量した(G uatelli等、1990)。88−347を除いた全ての増幅値は、2回の 3SR反応の平均であり、これらの増幅反応の各々は2回のB B S H反応 によって分析した。88−347によって実施した3SR増幅は6回の3SR反 応の平均を表す。
上記条件下で実施した増幅は、T7共通配列の5゛ −末端に、共通配列の5゛ −モスト ヌクレオチドに隣接する少なくとも1個のヌクレオチドが配されない 場合に、増幅が105倍より大きいレベルで検出されないことを示した。共通配 列の5゛ −末端ヌクレオチドに隣接する1〜10ヌクレオチド、好ましくは1 〜・1ヌクレオチドを有する本発明のプロモーター含有プライマーは先行技術に 述べられているプロモーター供給プライマーに比べて増幅レベルを有意に強化す る。
理論に縛られるのを意図する訳ではないが、少なくとも、完全な二本鎖プロモー ターセグメントを有するcDNAが完成されるまで、リバーストランスクリプタ ーゼがDNA鋳型鎖に結合したまま残ることが、共通配列の5°−末端に隣接す る1〜10ヌクレオチド配列によって保証されると考えられる。
共通配列を含むプロモーターセグメント(恐らくポリメラーゼ結合セグメント) の完全な二本鎖性が、プロモーターからの効果的な転写のために重要であると考 えられる。
以下の実施例に用いられるオリゴヌクレオチドプライマーは、池に指示しない限 り、ここに参考文献として関係するRatner等、Nature (Lond on)313.277−284 (1985)に開示されているH I V−1 ゲノムの指定領域に一致するヌクレオチド配列を有する。他に指示しない限り、 星印(*)はセグメント5“ −AATTTAATACGACTCACTATA GGGA−3’ を含むプロモーター供給オリゴヌクレオチドプライマー(配列 番号15)を意味するが、この場合に下線を施した配列はT7バクテリオフアー ジDNノ\依存性RNAポリメラーゼによって認識されるプロモーターの17− ヌクレオチド共通配列である。共通配列の5° −末端における4 n を配列 (5’ −AATT−3°)はここでは、用語“プロモーターセンス鎖”の範囲 内に含まれると定義され、共通配列の3′ −末端における4ntセグメント( 例えば、5° −GGG A −3’ 又は5” −GAAA、−3’ 等)は T7転写開始セグメントであり、これは上記で用いた用語では、プライマーの“ 可変サブセグメンビである。この可変サブセグメントに対応する配列はプロモー ターセンス鎖に対応するプロモーターから作製される転写体中に生ずる。例えば 、88−347*なる名称のプロモーター含有オリゴヌクレオチド プローブは ヌクレオチド6661−6631(6631を含む)に一致するH I V−1 ゲノムのセグメントの補体であるセグメントと、転写開始配列5° −GGGA −3’ に一致する4nt可変サブセグメントと、上記配列を有する21ntプ ロモーターセンス鎖とから成り、下記の完全な配列を有する: 5−AATTTAATACGACTCACTAT AGGGATGTACTAT TATGGTTTTAGCATTGT CTGTG^−3゛(配列番号2)下記 オリゴヌクレオチドプライマー(プライマー#と名付ける)のヌクレオチド配列 を上記慣習に従って開示する。これらのオリゴヌクレオチドの幾つかについては この明細書及び実施例において述べる。“センス”なる名称はプライマーがHI V−1ゲノムからの指定セグメントと同じ配列を有するセグメントを含むことを 意味する。“アンチセンス“なる名称はプライマーがHIV−1ゲノムからの指 定セグメントに配列において相補的であるセグメントを含むことを意味する。
オリゴヌクレオチド センス又はアンチセンス HIV−1ヌクレオチドブライ マー# 位置のENV領域 88−211” (センス)6450−647989−255(配列番号14) (センス) 6450−64798g−299(センス) 6486−6515 89−332 (センス) 6494−650888−33 (センス) 64 19−644090−106本 (センス) 6419−644688−348 * (センス) 6419−644688−347本(配列番号2)(アンチセ ンス) 6661−663189−263本 (アンチセンス) 6830−6 80186−274 (アンチセンス) 6691−666188−346 ( アンチセンス) 6830−680190−66 (アンチセンス) 6918 −689190−69 (アンチセンス)7101−707085−237 ( アンチセンス> 7255−722685−235 (アンチセンス) 733 5−730690−72本 (アンチセンス)7255−722690−71本  (アンチセンス) 7335−730690−187本 (アンチセンス)  7899−787086−273 (センス) 6591−662087−81  (センス) 655.1−657787−79 (センス> 6419−64 43■) プライマー188−211では、転写開始部位に相当する可変セグメ ントは、5’ −GGGA−3’ の代わりに、配列5’ −GGGATC−3 ’ を有する。
本発明は、そのもう一つの態様において、核酸を含むサンプル中の少なくとも一 つの特定RNA標的セグメントを検出するために有用な方法であって、前記RN A標的セグメントを上記方法によって増幅させ、前記標的セグメントの配列に同 じもしくは相補的である配列を含むRNA転写体の存在を検出することを含む方 法に関する。増幅された核酸生成物の検出は周知の核酸ハイブリダイゼーション 方法によって実施することができる。実施例IIは増幅生成物の検出のために好 ましい方法であるビーズベースド サンドイッチ ハイブリダイゼーション方法 を説明する。池の検出方法では、放射性同位体によって標識されたりボヌクレオ シド三リン酸、又は発色性基質もしくは蛍光性基質、又は発色反応に触媒作用を 及ぼしうる酵素を含む錯体によって結合されうる、例えばビオチニル基のような 基を用いて、技術上周知であるように、増幅を実施し、このような標識rNTP を含むRNA転写体のハイブリダイゼーション分析で存在を検出する。
l−述したように、本発明は本発明の増幅方法を実施するためのキットをも含む 。
本発明のキットは1センスプライマーと1アンチセンスプライマー(一方又は両 方がプロモーターセンス鎖を含む)と、2−酵素3SR増幅を可能にする反応媒 質の成分と、プライマーのプロモーターに対応するバクテリオファージDNA依 存性RNAポリメラーゼとリバーストランスクリブターゼのみとを含む。或いは 、本発明のキットはRNA5eH活性を提供することができる、但しリバースト ランスクリブターゼ以外の酵素と、本発明の改良された反応媒質を提供するため の水溶液又はこのような改良された反応媒質を製造するための化合物(例えば、 塩、緩衝液、ヒドロキシ化合物、DMSO、ヌクレオシド三リン酸)とを含めた 、3−酵素3SRの構成要素を含む。
本発明は改良された反応媒質をも包含する。
核酸ハイブリダイゼーション プローブ分析(本発明に従って標的セグメントを 増幅させることによる)の実施のための方法とキットは、さらに、本発明による 増幅から生ずるRNA生成物を検出するために必要な工程と構成要素とを含みう る。熟練者は、技術上公知の、多くの核酸ブローブハイプリダイゼーンヨン分析 方法のいずれかによって増幅プロセスからRNAを検出するために必要である、 種々な付加的工程と構成要素とを理解した。標識した増幅RNAのビーズ−キャ プチャーを含む、好ましい核酸プローブ ハイブリダイゼーション分析方法を以 下の実施例IIにおいて説明する。
次に、本発明を実施例によってさらに詳しく説明する。
(1983)によって既述されているように、5゛ −ホスホリル化88−29 7(5’ −TGGCCTAATTCCATGTGTACATTGTACTGT −3′)(配列番号16)を0.1Mメチルイミダゾール、pH6,0中の0. 25M 1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミドの存 在下で1.6−ジアミツヘキサンと反応させることによって5゛ −アミノへキ シルホスホルアミデート オリゴヌクレオチドを調製した。管壁への核酸の非特 異的吸着を阻止するために、新たにシラン化したEppendorf管において この反応を実施することが重要である。このアミン誘導体をEtOH/LiC1 による2回の沈殿によって単離した。典型的には、N、 N−ジメチルホルムア ミド中のN−スクシニミジルブロモアセテート(Bernatowicz等、A nal。
Biochem、155.95−102 (1986)参照)の10mg/ml 溶液の150μlアリコートを0.2M HEPES、pH7,71,1ml中 の5° −アミノへキシルホスホルアミデート オリゴヌクレオチド誘導体 2 ゜5nmolに加えた。1時間の反応時間後に、オリゴヌクレオチドをエタノー ル/ L i Clによって2回沈殿させた。
Trisacryl GF2000(Reactifs IBF、フランスポイ ンチット ギラード)の誘導体化をこの樹脂の20m1懸濁液を用い、これをガ ラス濾過器にピペットで人ね、N20 200m1で洗浄し、10分間吸引乾燥 させることによって実施した。乾燥サンプル(#11g)を、油浴中で予め90 ℃に加熱した蒸留済みエチレンジアミン20m1に徐々に加えた。90℃におけ る1時間後に、反応混合物を粉砕木30m1の添加によって冷却した。過剰なエ チレンジアミンを0.2M NaC1,0,OOIM HCIの各400m1と 、最後に0.1M NaC1500m1とによって濾過器中で該樹脂を連続的に 洗浄することによって除去した。#液が2. 4. 6−1−リニトロベンゼン スルホン酸試薬によって陰性の試験を示すまで、洗浄を続けた。
ビーズ(10ga重量)を0.5M NaHCO3,pH9,7と最初に平衡化 させることによって、Trisacryl−アミン サポートからTrisac ryl−スルフヒドリルへの転化を実施した。50ml−8arstedt円錐 管中で量を40m1に調節し、固体N−アセチルホモシスティンチオラクトン( 2,5g)を加え、管を室温において1時間撹拌した。続いて、さらに1gの試 薬を加え、サンプルを一晩振とうした。ビーズを0.1M NaC1250m1 によって洗浄し、ガラスガラス濾過器を用いて濾過した。次にTrisacry  l−スルフヒドリルの10gサンプルをO,IM Na0Ac、pH6,03 0m1と平衡化させ、固体無水コハク酸200mgによって処理した。30分間 振とうした後に、さらに無水コハク酸200mgを墾濁液に加え、キャッピング 反応をさらに30分間進行させた。次に、ビーズを0.LM Tris、pH8 ,5,50m1中で平衡化させ、千オニステル結合を加水分解させた。1時間後 に、サポートをTE、pH8,0によって洗浄し、4°Cにおいて貯蔵した。5 ゜5゛−ノチオヒス(2−ニトロ安怠香酸)により滴定し、3−カルボキンレー ト−21−ニトロチオフェルレートの放出を412nmにおいてモニターするこ とによって、サポート中のスルフヒドリル基の濃度を算出した。
jli&に、スルフヒドリルTriacrylへの5“ −ブロモアセチル誘導 体化オリゴヌクレオチドの共有結合を次の操作によって実施した。上記反応によ って得られた、Trisacryl−スルフヒドリル サポート(1g)を0. 05M K2HPO4(pH8,0)と1.mM EDTA中の20mM DD T 30m1によって1時間還元した。次に、サポー)40.05M K2HP O4(pH8,0)、1mM EDTAの25m1によって4回洗浄し、その後 に0.1Mリン酸トリエチルアンモニウム(TEAP)、1mM EDTA、p H9,025m1によって2回洗浄した。0.1M TEAP、]、mM ED TA、pH9,07m1中に溶解したブロモアセチル誘導体化オリゴヌクレオチ ド 5nanomoleをサポートに加え、管をN2によってパージし、シール した。
回転ミキサー上で一晩撹拌した後に、ヨード酢酸200mgを加え、混合物を室 温において1時間放置した。ビーズを0.1M Tris、pH8,0,0,1 M NaCl、]、mM EDTA及び0.1% SD3 35m1によって2 回洗浄し、0、IM Na2P20y、pH7,545m1によって4回、次に TE−pH8,0,45m1によって2回洗浄し、4℃において貯蔵した。
この実施例はDNA標的の3〜酵素3SR増幅によって検出可能な増幅レベルが 観察されることを実証する。
正常也者と嚢胞性線維症患者の両方からの2.5X]、05PBMCの核酸を実 施例1と同様に抽出した。沈殿した核酸を遠心によってペレット化した。ペレッ トを取り出し、70%エタノールによって1回洗浄し、乾燥させてから、下記成 分を含む100μl中に再懸濁させた:40mM Tris−HCl、pH8゜ 110% DMSO 10% グリセロール 3QmM 〜1gCl。
20mM KCl 4mM スペルミジン lQmM ジチオスレイトール 1mM dATP、dGTP、dCTP及びdTTPの各々7mM rATP、 rCTP、rGTP及びrUTPの各々250ng オリゴヌクレオチド プラ イマーの各々90−159 (5’ AATTTAATACGACTCACTA TAGGGAAATGCTTTGATGACGC’TTCTGTA−3’ )( 配列番号17)90−161 (5°−TTCACTTCTAATGATGAT TATGGGAGAA−3’ )(配列番号18) ベレットが完全に再懸濁されるまで、サンプルを撹拌した。対照として、上記緩 衝液中に核酸ベレットの代わりに水を用いた。
サンプルを100℃において1分間加熱し、42℃に1分間冷却し、AMVリバ ーストランスクリブターゼ(RT)(Life 5cience、Inc、)1 0単位を加えた。サンプルを42℃において15分間インキュベートし、次に1 00℃に1分間加熱した。AMV RT 30単位、T7RNAポリメラーゼ( Strategene)100単位及び大腸菌RNaseH(Bethesda  Re5earch Labs)4単位を加えた。サンプルを42℃において1 時間インキュベートした。次に、サンプルを一20℃において冷凍した。次に、 サンプルをOf igobeadsTM90−294 (5° −GTTCTC AGTTTTCCTGGATTATGC−3’ )(配列番号19)と、野生型 嚢胞性線維症遺伝子を検出する32p−標識検出オリゴヌクレオチド90−16 5 (5’ −AAGAAAATATCATCTTTGGTGTTTCCT−3 °)(配列番号20)又は嚢胞性線維症遺伝子内の3塩基−欠失突然変異を検出 する9O−166(5’−AAAGAAAATATCATTGGTGTTTCC TA−3′)(配列番号21)を用いるビーズベースド サンドイッチ ハイブ リダイゼーションによって分析した。
典型的なビーズベースド サンドイッチ ハイブリダイゼーション(BBSH) 方法では、ビーズ懸濁液の25mgアリコートを2mlマイクロ−カラム(2S −GS、l5oloab)に加え、TE溶液を注射器によってカラムに通すこと によって除去する。42℃に加熱した2Xハイブリダイゼーション溶液(20% 硫酸デキストラン、20xSSPE、0.2%5DS)10Illと共に、TE 20μl中の標的をカラムに加える。ミクロ−カラムを撹拌し、42℃において 時々撹拌しながら2時間インキュベートする。ビーズを42℃において平衡化さ せた2xSSC各1mlによって6回洗浄する。カラムと洗液(wasb)のC erenkov計測を用いて、検出すべき標的量を測定する。全てのサンプルか らカウンターバックグラウンドを控除し、検出される標的のfmを下記のように 算(ビーズ上cpm十洗液cpm) 標的なし 90−165 20 0.0162.5xlO’野生型p BMC9 0−165200,113W/W 標的なし 90−166 21 0.0182.5x105突然変異体pBMC 90−166212,243この実施例は、本発明の好ましい反応媒質による3 7℃での2−酵素3SR反応によって検出可能な増幅レベルが観察されるが、3 −酵素3SR反応に適した先行技術反応媒質によっては観察されないことを示す 。
HIV−I RNAの0.lX10−”moleを37℃での2−酵素3SR又 は3−酵素3SR反応において先行技術反応条件下又は本発明の改良反応条件下 で増幅させた。改良条件下では、2−酵素3SR増幅が検出可能な増幅生成物量 を生じたが、先行技術条件下では生じなかった。例えば、この実施例において以 下に述べる好ましい媒質のような改良反応媒質によって、3−酵素3SR反応に おける高い増幅レベルが観察された。
各反応溶液はオリゴヌクレオチド プライマー88−211本と88−347零 各0.25℃1gと、AMVリバーストランスクリブターゼ 10単位と、T7 RNAポリメラーゼ20単位とを含有した。全反応量は100μmであった。“ 外因性添加RNaseH″欄の“+”は反応媒質中の4単位の大腸菌RNa s  eHの存在を示すが、“DMSO/PEG−8000“欄の“+“は反応媒質 に10%ジメチルスルホキシドと5%PEG−8000を加えたことを意味する 。
先行技術3SR好ましい3SR 反応媒質 反応媒質 40mM Tris、pH8,140mM Tris、pH8,120mM M gC]z 30mM MgCl225mM NaC120mM KCl 5mM DTT 10mM DTT 2mM スペルミジン 4mM スペルミジン80μg/ml BSA φmg /ml BSAlmM dNTP 1mM dNTP 4mM rNTP 7mM rNTP 反応生成物はオリゴヌクレオチド#86−273とオリゴヌクレオチド#87− 81とによって誘導体化した01 igobeadsTMをプローブとして用い てビーズベースド サンドイッチ ハイブリダイゼーション(実施例II)によ って検出した。
37℃におけるenv領域での3SR反応緩衝液/ 外因性添加 DMSO/  増幅ヌクレオチド RNaseHPEG−8000倍率先行技術 + 3.5X IO7 先行技術 〈104 几11技術 + 〈104 好ましい + −1,7x108 好ましい 〈104 好ましい + 1.1xlO5 実施例IV 2−酵素もしくは3−酵素3SR反応に対する本発明の現在好ましい反応媒質を この実施例は、2−酵素もしくは3−酵素3SR反応で得られる増幅レベルに対 する、本発明の現在好ましい反応媒質(実施例1目参照)を10%DMSO11 0%グリセロール及び/又は5%ポリエチレングリコール(PEG−8000) と共に添加することの効果を実証する。
3SR反応に用いた反応条件は、反応を42℃において1時間実施したこと以外 は、実施例IIIに述べた“好ましい3SR反応媒質“と同じであった。
3SR反応は標的としてのHIV−I RNA O,lXl0−”moleとプ ライマ一対88−29/89−263本(約400塩基間隔)を用いて実施した 。増幅生成物はオリゴヌクレオチド86−273によって誘導体化したO1ig obeads1′″と、プローブとしてのオリゴヌクレオチド87−81とを用 いてビーズベースド サンドイッチ ハイブリダイゼーション(実施例TI)に よって検出した。以下に示すように、10%DMSOと10%グリセロールの存 在下では強化された増幅レベルが得られた。
88−299/89−263本 −10% 5% lXl0588−299/8 9−263本 −10% 10% 2X10788−211*/88−347木  4U −−2,8X10”88−211本/88−347本 4U−10%  −2,0X10’88−211+/88−347* 4 U 10% 10%  −3,9X10’88−211本/88−347本 −−−N、D。
88−211本/88−347木 −−10% −N、D。
8g−211本/88−347本 −10% 10% −1,3X10’N、  D、:生成物検出されず 2−酵素反応:10U AMv RT、20U T7 RNAポリメラーゼ3− 酵素反応:30U AMV RT、100U T7 RNAポリメラーゼ、4U  大腸菌RNaseH 実施例V この実施例は好ましい3SR反応媒質中の10%DMSO及び5%PEG−80 00の存在下と不存在下での2−酵素3SR増幅と3−酵素3SR増幅(各場合 に、f(IV−I RNA@的 0. 1 x 1.0−0−1s l eとプ ライマー対88−211本/88−347本)のレベルを比較する。生成物はオ リゴヌクレオチド86−273によって誘導体化した01 igobeads” と、プローブとしてのオリゴヌクレオチド87−81とを用いて、実施例IIと 同様に、ビーズベースド サンドイッチ ハイブリダイゼーションによって検出 した。
2−酵素3SR反応に対する添加剤の効果温度 酵素 DMSOPEG−8旦麿 旦 増幅倍率42℃ 3種全て 8.0XlO’ 42℃ RT/T7 − <10’ 42℃ RT/T7 + 1.lXl0’42℃ RT/T7 + + 5.0 xlO’45℃ RT/T7 + + 1.7X10’30U AMV RTと 、100U T7 RNAポリメラーゼと、存在する場合の(すなわち、“3種 全て”)4U 大腸菌RNaseHを反応媒質中に用いた。
この実施例はモロニーマウス白血病ウィルス(MMLV) 、HIV−1及びト リ骨髄芽球症ウィルス(AMV)からのリバーストランスクリブターゼ(RT) による2−酵素3SR反応を示す。MMLVリバーストランスクリプターゼは有 効量の固有RNaseH活性を提供するためにマンガンイオンを必要とする。
aSR系+env領域88−211/88−347M−MLV 100OU 6 0U 4U 5% −3X1.O’M−MLV 100OU 60U −5%  till 3xlO’M−MLV100OU 600 − − 1mM 2X1 0’111V5al” 600 − − − lXl0’BIV1.hl 60 11 40 − − 9X10’AMV 30U 1000 40 10% 1 0% −4X10’AMVIOU 20U −10% 10% −1,X10’ 反応時間:1時間、温度=42℃、鋳型:O,1mole HIV RNA1/  HIV−1リバーストランスクリプターゼ製剤の特異的活性は未知であった。
実施例VII この実施例は、42℃又は45℃でインキュベーションする、5%PEG−80 00/10%DMSOの存在下及び不存在下の3−酵素3SR反応において得ら れる増幅レベルの増加を実証する。
HIV−I RNA O,lXl0−”moleを実施例IIIに述べた好まし い反応媒質中で下記セットのenvプライマ一対:88−211/88−347 又は87−79/88−347のいずれかを用いて、42℃におけるAMVリバ ーストランスクリブターゼ30単位と、T7 DNA依存性RNAポリメラーゼ 100単位と、RNaseH4単位とを用いる3−酵素3SR反応において1時 間増幅させた。
88−2111/88−347本 4.4X10’ 8.4XlO’+ 2.3 X10” 1.5X10” 87−79/88−347本 4.5X10’ 1.5X10’+ 1.7X1 0’ 5.6XlO’ 実施例VII1 10%DMSOの存在下及び不存在下での好ましい反応媒質中での3−酵素3S R増幅に対する温度の影響 この実施例は10%DMSOの存在下及び不存在下での好ましい反応媒質(実施 例[1参照)中での3−酵素3SR増幅に対する温度の影響を示す。標的はHI V−I RNA O,lXl0−”moleであった。反応混合物各100μl は30単位のAMV RTと、100単位のT7 RNAポリメラーゼと、4単 位の大腸菌RNaseHとを含有した。
DMSOの存在下又は不存在下での3SR反応の温度依存性プライマー88−2 11と88−347 (env領域)反応温度 −DMSO+DMSO 42℃ 9.lXl0’ 2.7X10”45℃ 8.7X10’ 1.6X1 0”47°C7,4X10’ <10’ 50℃ <10’ <10’ 実施例IX T7プロモーターの共通配列を含むオリゴヌクレオチドブライマーの5′末端と 3゛ 末端におけるヌクレオチド変化の影響この実施例は、T7プロモーターの 共通配列を含むオリゴヌクレオチドブライマーの5゛末端と3゛末端におけるヌ クレオチド変化の影響を示す。
[−(IV(RNA標的 0.05xlO−”mole (#1,000分子) 、T7 RNAポリメラーゼ30単位、大腸菌RNaseH2単位、AMVR7 15単位、40mM Tris (pH8,1)、30mM MgC1z、20 mMKCl、10mM DTT、4mMスペルミジン、1mM dXTP、7m M rXTP、及びオリゴヌクレクレオチドプライマー0.1.2511gを含 む50711中で3SR反応を42℃において1〜2時間実施した。この表に記 載した各プライマーに対して同じコンパニオンブライマー、89−255 (5 ’ TTATTGTGCCCCGGCTGGTTTTGCGATTCTA3’  )(配列番号14)(Ratner等、1985)を用いた。記載プライマーは 標準17ntT7プロモ一ター配列(その5゛ ヌクレオチドが欠失した#90 −206を除く)をコードし、種々な長さと、共通17ntT7プロモ一ター配 列に接する5゛ と3゛ フランキング配列に関する種々な組成とを有する。作 製されたRNA生成物は214ヌクレオチド長さである。増幅された標的を、キ ャプチャーオリゴヌクレオチド86−273を含むビーズ 25mgとオリゴヌ クレオチド87−81の32p−標識検出 100f100fとを用いるビーズ ベースド サントイ・ソチハイブリダイゼーション(B B S H)によって 定量した(Guat、elli等。
1990)。88−347を除いた全ての増幅値は、2回の3SR反応の平均で あり、これらの増幅反応の各々は2回のB B S H反応によって分析した。
88−347によって実施した3SR増幅は6回の3SR反応の平均を表す。
T7プロモーター配列を含むオリゴヌクレオチドブライマーの転写萌艙配烈見お けるヌクレオチドの3SR増幅に対する効果配列 オリゴ 長さ 増幅 ATTATGGTTTTAGCATTGTCTGTG^ 2XlO’22 90 −426 56 AATTTAATACGACTCACTATAG^^ATGT ACTATTATGGTTTTAGCATTGTCTGTGA 2.4X10’ 23 90−199 56 AATT!^^TACGACTCACTAT^GG TATGTACTATTATGGTTTTAGCATTGTCTGTG^1.  lXl0’24 90−200 56 AATT!^^TACG^CTCACT ATAGG^^TGTACT^TTATGGTTTTAGCATTGTCTGT GA 2.2X10’25 90−201 56^^TT黙y匹肪qCACTA TAGGCATGTACTATTATGGTTTTAGCATTGTCTGTG ^1.8X111”26 90−202 55八ATTηNμm励煕耳観乃MG G^TGTACT^TTATGGTTTTAGCATTGTCTGTG^2.o xto’27 90−203 54 AATT乃旦煕9q9qy^G ATGT ACT^TTATGGTTTTAGCATTGTCTGTG^2゜5x1092 8 90−204 53 AATTTAATACGACTCACTATAG T GTACTATTATGGTTTTAGCATTGTCTGTG^1..9Xl O’29 90−430 52 AATTTAATACGACTCACTATA  TGTACTATTATGGTTTTAGCATTGTCTGTG^2.8X 10”1) コード鎖配列を示す。下線を施した配列は標準17ntT7プロモ 一ター配列に相当し、RNA転写開始は+1によって示す。配列GGGAは17 配列がらであり:前方への+5ヌクレオチドはHIV−1配列であり:それに続 く配列は各オリゴヌクレオチドで同じである。プライマー間の差異が示すために 、オリゴヌクレオチドを一直線に並べる。
実施例X HIV−1からのPOL遺伝子の領域の増幅に対する添加剤の種々な組合せの効 ! この実施例はHIV−1からのP OL遺伝子の707塩基領域の増幅に対する 添加剤の種々な組合せの効果を示す。反応は標的としてのHIV−I RNA0 . I X 1.0”mo I eと、開始オリゴヌクレオチドとしての9O− 249((?ンス)5’ −GAAAAAATAAAAGCATTAGTAGA −3’ (配列番号30)と、89−391 (7ンチセ:/ス)5’ −AA TTTAATACGACTCACTATAGGGATTTCCCCACTAAC TTCTGTATGTCATTGACA−3’ (配列番号31)とを用いて4 2℃において2時間実施した。3−酵素反応は30単位のAMV RTと、10 0単位の77 RNAポリメラーゼと、2単位の大腸菌RNaseHを用いた。
2−酵素反応は10単位のAMV RTと、20単位のT7 RNAポリメラー ゼとを用いた。プローブとOf igobead”配列はそれぞれ、89−53 45°−AGGATCTGACTTAGAAATAGGGCAGCA−3’ ( 配列番号32)と、89−419 5’ −AGAACTCAAGACTTCT GGGAAGTTC−3’(配列番号33)であった。
比りと二し虹弊λハλ甲11i+(けIp」特計J復擾贋迦μ則今eo効果増幅 倍率 10%DMSO/10%グリセロール 8.4xlO’ 1.2xlO’10% DMSO15%PEG−80004,6xlO’ n、d。
10%DMSO/15%ソルビトール7.0xlO’ 1.3xlO’n、d、  =ビーズベースド サンドイッチ ハイブリダイゼーションによって検出され る生成物なし 本発明を多少特異的に説明したが、当該技術分野に通常に熟練した人に明らがな 変更は、本発明の要旨から逸脱せずに行われつる。
本発明の種々な特徴は下記請求の範囲に述べる。
配列表 (1)一般情報。
(i)出願人:Fahy、Eoin DKwoh、Deborah Y。
Gingeras、Tbomas R。
Guatelli、John C。
Whitfield、Kr1stina Pvl。
(U)発明の名称 2−酵素自立性配列複製による核酸増幅(tii)配列数= 33 (iv)通信光て先住所: (A)受信人:Fitch、Even、Tabin&Flannery(B)通 り、ラサレ通り135 (C)市:ンカゴ (D)州:イリノイ (E)国・アメリカ合衆国 (F)郵便番号 60603−4277(v)コンピューター判読可能形: (A)媒介タイプ:フロッピーディスク(B)コンピューター・IBMPC互換 性(C)オペレーティングシステム: PC−DO3/MS−DO8(D)ソフ トウェア:Patentln Re1ease#1.24(vi)現在の出願デ ータ: (A)出願番号: (B)出願日゛ (C)分類: (vi)代理人情報。
(A)名前:Feder、5cott B(B)参照/事件整理番号 5010 1(Lx)遠距離通信情報・ (A)電話+312−372−7842(B)ファックス: 312−372− 7848(2)配列番号1に関する情報: (i)配列特徴: (A)長さ=59塩基対 (B)種類:核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー二未知 (n)分子種類:DNA(ゲノム) (vi)ゲノムにおける位置: (A)染色体/セグメント:9O−425(尤)配列表示、配列番号1 ^GTAATTTAA TACGACTCACTATAGGGATG TACT ATTATG GTTTTAGCAT TGTCTGTG^T9 (2)配列番号2に関する情報: (i)配列特徴。
(A)長さ・56塩基対 (B)種類・核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー:未知 (if)分子種類:DNA(ゲノム) (yi)ゲノムにおける位置: (A)染色体/セグメント:88−347(xi)配列表示・配列番号2 ^^TTTAATACGACTCACTAT AGGGATGTACTATTA TGGTT TTAGCATTGT CTGTG^56(2)配列番号3に関す る情報。
(i)配列特徴 (A)長さ 56塩基対 (B)種類・核酸 (C)鎖構造 一本鎖 (D)トポロジー:未知 (if)分子種類・DNA (ゲノム)(咄)ゲノムにおける位置: (A)染色体/セグメント 9O−578(xi)配列表示:配列番号3 GATTT^^TACGACTCACTAT AGGGATGTACTATTA TGGTT TTAGCATTGT CTGTGA56(2)配列番号4に関す る情報・ (i)配列特徴: (A)長さ・56塩基対 (B)種類:核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー:未知 (if)分子種類:DNA(ゲノム) (暢)ゲノムにおける位置: (A)染色体/セグメント″:9O−575(xi)配列表示、配列番号4 GCTTT^^TACGACTCACTAT AGGGATGTACTATTA TGGTT TTAGCATTGT CTGTGA5G(2)配列番号5に関す る情報: (i)配列特徴: (A)長さ:56塩基対 (B)種類:核酸 (C)鎖構造・−末鎖 (D)トポロジー:未知 (U)分子種類:DNA(ゲノム) (糧)ゲノムにおける位Wl: (A)染色体/セグメント・9O−577(尤)配列表示・配列番号5 GCG丁T^^TACGACTCACTAT AGGGATGTACTATTA TGGTT TTAGCATTGT CTGTGA 56(2)配列番号6に関 する情報 (i)配列特徴: (A)長さ、56塩基対 (B)種類・核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー二未知 (it)分子種類+DNA(ゲノム) (咄)ゲノムにおける位置: (A)染色体/セグメント:9O−574(xl)配列表示:配列番号6 GCGCTAATACGACTCACTAT AGGGATGTACTATTA TGGTT TTAGCATTGT CTGTGA 56(2)配列番号7に関 する情報: (i)配列特徴: (A)長さ:56塩基対 (B)種M:核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー:未知 (if)分子種類:DNA(ゲノム) (vi)ゲノムにおける位置: (A)染色体/セグメント:9O−247(xi)配列表示:配列番号7 ATTTAATACG ACTCACTATA GGGATGTACT ATT ATGGTTT TAGCATTGTCTGTGA 55(2)配列番号8に関 する情報: (1)配列特徴: (A)長さ:56塩基対 (B)種類:核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー:未知 (U分子種類:DNA(ゲノム) (m)ゲノムにおける位It: (A)染色体/セグメント:9O−248(xi)配列表示:配列番号8 TTTAATACGA CTCACTATAG GGATGTACTA TTA TGGTTTT AGCATTGTCT GTGA 54(2)配列番号9に関 する情報: (i)配列特徴: (A)長さ:54塩基対 (B)種類:核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー二未知 (U)分子種類:DNA(ゲノム) (vi)ゲノムにおける位置: (A)染色体/セグメント:9O−576(xi)配a1表示:配列番号9 GTTAATACGA CTCACTATAG GGATGTACTA TTA TGGTTTT AGCATTGTCT GTGA 54(2)配列番号10に 関する情報: (i)配列特徴: (A)長さ、54塩基対 (B)種類:核酸 (C)鎖構造;−末鎖 (D)トポロジー:未知 (il)分子種類:DNA(ゲノム) (vi)ゲノムにおける位1i1: (A)染色体/セグメント:9O−579(xi)配列表示:配列番号10 GC丁AATACGA CTCACTATAG GGATGTACTA TTA TGGTTTT AGCATTGTCT GTGA 54(2)配列番号11に 関する情報 (i)配列特徴: (A)長さ 53塩基対 (B)種類 核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー二未知 (U)分子種類:DNA(ゲノム) (暢)ゲノムにおける位置: (A)染色体/セグメント:9O−249(xi)配列表示:配列番号11 TTAATACGACTCACTATAGG GATGTACTAT TATG GTTTTA GCATTGTCT GTGA 53(2)配列番号12に関す る情報: (i)配列特徴: (A)長さ:52塩基対 (B)種類:核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー二未知 (if)分子種類:DNA(ゲノム) (糧)ゲノムにおける位置。
(A)染色体/セグメント9O−205(対)配列表示:配列番号12 TAATACGACT CACTATAGGG ATGTACTATT ATG GTTTTAG CATTGTCTG TGA 52(2)配列番号13に関す る情報: (f)配列特徴: (A)長さ 51塩基対 (B)種類・核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー:未知 (it)分子種類:DNA(ゲノム) (4)ゲノムにおける位r1: (A)染色体/セグメントコ9O−206(xi)配列表示 配列番号13 AATACGACTCACTATAGGGA TGTACTATTA TGGT TTTAGCATTGTCTGT GA 51(2)配列番号14に関する情報 : (i)配列特徴: (A)長さ:31塩基対 (B)種類:核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー二未知 (it)分子種類:DNA(ゲノム) (咄)ゲノムにおける位置: (A)染色体/セグメント:89−255(]d)配列表示・配列番号14 TTATTGTGCCCCGGCTGGTT TTGCGATTCT A 31 (2)配列番号15に関する情報。
(i)配列特徴: (A)長さ=25塩基対 (B)種類:核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー、未知 (i4 )分子種類:DNA(ゲノム)(vi)ゲノムにおける位fil: (A)染色体/セグメント:TISを含むT7ネイテイブプロモーター(xj) 配列表示:配列番号15 AATTTAATACGACTCACTAT AGGG^25(2)配列番号1 6に関する情報 (i)配列特徴: (A)長さ、30塩基対 (B)種類:核酸 (C)鎖構造・−末鎖 (D)トポロジー 未知 (if)分子種類:DNA(ゲノム) (vi)ゲノムにおける位置: (A)染色体/セグメント:88−297(対)配列表示:配列番号16 TGGCCTA^TT CCATGTGTACATTGTACTGT 30(2 )配列番号17に関する情報。
(i)配列特徴: (A)長さ:48塩基対 (B)種類:核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー:未知 (n)分子種類:DNA(ゲノム) (vi)ゲノムにおける位! (A)染色体/セグメント:9O−159(xi)配列表示:配列番号17 AATTTAATACGACTCACTAT AGGGA^訂GCTTTGAT GACG CTTCTGTA 48(2)配列番号18に関する情報: (i)配列特徴: (A)長さ=28塩基対 (B)種類:核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー:未知 (U)分子種類:DNA、(ゲノム) (4)ゲノムにおける位l: (A)染色体/セグメント:9O−161(xl)配列表示:配列番号18 TTCACTTCTA ATGATGATTA TGGGAGAA 28(2) 配列番号19に関する情報: (i)配列特徴。
(A)長さ・24塩基対 (B)種類、核酸 (C)鎖構造、−末鎖 (D)トポロジー:未知 (1i)分子種類:DNA(ゲノム) (yi)ゲノムにおける位置: (A)染色体/セグメント: 9O−294(xi)配列表示:配列番号19 GTTCTCAGTT TTCCTGGATT ATGC24(2)配列番号2 0に関する情報。
(i)配列特徴: (A)長さ・27塩基対 (B)種類:核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロン−二未知 (if)分子種類:DNA(ゲノム) (vi)ゲノムにおける位置。
(A)染色体/セグメント: 9O−165(xi)配列表示、配列番号20 AAG^^^^TAT CATCTTTGGT GTTTCCT 27(2)配 列番号21に関する情報・ (i)配列特徴 (A )長さ 26塩基対 (B)種類:核酸 (C)鎖構造 −末鎖 (D)トポロジー・未知 (11)分子種類 DNA (ゲノム)(vi)ゲノムにおける位置・ (A)染色体/セグメント 91166(対)配列表示−配列番号21 ^^^GAAAATA TCATTGGTGT TTCCT^26(2)配列番 号22に関する情報: (i)配列特徴・ (B)種類:核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー二未知 (it)分子種類:DNA(ゲノム) (vj)ゲノムにおける位置: (A)染色体/セグメント:9O−426(魁)配列表示:配列番号22 AATTTAATACGACTCACTAT AGAAATGTACTATTA TGGTT TTAGCATTGT CTGTG^56(2)配列番号23に関 する情報: (i)配列特徴: (A)長さ:56塩基対 (B)種類・核酸 (C)鎖構造、−末鎖 (D)トポロジー二未知 (it)分子種類:DNA(ゲノム) (vi)ゲノムにおける位置: (A)染色体/セグメント: 9O−199(n)配列表示:配列番号23 AATTTAATACGACTCACTAT AGGTATGTACTATTA TGGTT TTAGCATTGT CTGTG^56(2)配列番号24に関 する情報: (i)配列特徴: (A)長さ、56塩基対 (B)種類、核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー:未知 (if)分子種類:DNA(ゲノム) (糧)ゲノムにおける位置: (A)染色体/セグメント: 9O−200(xi)配列表示:配列番号24 AATTTAATACGACTCACTAT AGG^^TGTACTATTA TGGTT TTAGCATTGT CTGTG^56(2)配列番号25に関 する情報: (i)配列特徴: (A)長さ:56塩基対 (B)種類・核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー:未知 (ii)分子種類:DNA (ゲノム)(vi)ゲノムにおける位置。
(A)染色体/セグメント+9O−201(xi)配列表示:配列番号26 AATTTAATACGACTCACTAT AGGCATGTACTATTA TGGTT TTAGCATTGT CTGTG^56(2)配列番号26に関 する情報: (i)配列特徴: (A)長さ=55塩基対 (B)種類・核酸 (C)鎖構造・−末鎖 (D)トポロジー・未知 (ii)分子種類:DNA(ゲノム) (vi)ゲノムにおける位置: (A)染色体/セグメント:9O−202(xl)配列表示:配列番号26 AATTTAATACGACTCACTAT AGGATGTACT ATTA TGGTTT TAGCATTGTCTGTGA 55(2)配列番号27に関 する情報・ (i)配列特徴・ (A)長さ:54塩基対 (B)種類:核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー:未知 (U)分子種類:DNA(ゲノム) (vi)ゲノムにおける位置: (A)染色体/セグメント:9O−203(xi)配列表示:配列番号27 AATTTAATACGACTCACTAT AGATGTACTA TTAT GGTTTT AGCATTGTCT GTGA 54(2)配列番号28に関 する情報: (i)配列特徴: (A)長さ:53塩基対 (B)種類:核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー二未知 (it)分子種類:DNA(ゲノム) (蝋)ゲノムにおける位置: (A)染色体/セグメント: 9O−204(尤)配列表示:配列番号28 AATTTAATACGACTCACTAT AGTGTACTAT TATG GTTTTA GCATTGTCTG TG^53(2)配列番号29に関する 情報: (i)配列特徴: (A)長さ:52塩基対 (B)種類:核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー:未知 (if)分子種類:DNA(ゲノム) (橿)ゲノムにおける位置: (A)染色体/セグメント:9O−430(xi)配列表示:配列番号29 AATTTAATACGACTCACTAT ATGTACTATT ATGG TTTTAG CATTGTCTGT GA 52(2)配列番号30に関する 情報: (i)配列特徴: (A)長さ:23塩基対 (B)種類:核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー:未知 (it)分子種類 DNA (ゲノム)(yj)ゲノムにおける位置: (A)染色体/セグメント+ 9O−249(Xl)配列表示:配列番号30 GAA^^^^TAA AAGCATTAGT AGA 23(2)配列番号3 1に関する情報: (i)配列特徴: (A)長さ=56塩基対 (B)種類:核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー二未知 (ii)分子種類:DNA(ゲノム) (vi)ゲノムにおける位置: (A)染色体/セグメント:89−391(Xl)配列表示:配列番号31 AATTTAATACGACTCACTAT AGGGATTTCCCCACT AACTT CTGTATGTCA TTGAC^56(2)配列番号32に関 する情報: (i)配列特徴: (A)長さ:27塩基対 (B)種類:核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー二未知 (1i)分子種類:DNA(ゲノム) (糧)ゲノムにおける位置: (A)染色体/セグメント:89−534(xl)配列表示:配列番号32 AGGATCTGACTTAG^^ATAG GGCAGCA 27(2)配列 番号33に関する情報: (i)配列特徴: (A)長さ:25塩基対 (B)種類:核酸 (C)鎖構造ニー末鎖 (D)トポロジー二未知 (n)分子種類:DNA(ゲノム) (糧)ゲノムにおける位置: (A)染色体/セグメント+89−419(xi)配列表示:配列番号33 ^G^^CTCAAG ACTTCTGGGA AGTTC25浄書(内容に変 更なし) 手続補正書 1、事件の表示 PCT/US91108488 2、発明の名称 2−酵素自律性塩基配列複製による核酸増幅3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 名 称 シス力・ダイアグノスティックス・インコーホレーテッド 4、代理人 住 所 東京都千代田区大手町二丁目2番1号新大手町ビル 206区 別紙の通り(尚、上記(3)の書面の内容には変更なし)国際調査報告 フロントページの続き (81)指定回 EP(AT、BE、CH,DE。
DK、 ES、 FR,GB、 GR,IT、 LU、 NL、 SE)、0A (BF、BJ、CF、CG、CI、CM、GA、GN、ML、MR,SN、TD 、TG)、AT、AU、 BB、 BG、 BR,CA、 CH,C3,DE、  DK。
ES、 FI、 GB、 HU、JP、 KP、 KR,LK、 LU、MC, MG、MN、MW、NL、No、PL、RO、SD、SE、5U (72)発明者 クオー、デボラー・ヤンティスアメリカ合衆国カリフォルニア 州92009゜カルズバッド、ジャカランダ・アヴエニュ(72)発明者 ジン ジェラス、トーマス・レイモンドアメリカ合衆国カリフォルニア州92024. −エンシニタス、ジュニパー・ヒル・ドライヴ1528 (72)発明者 グワテリー、ジョン・クリストファーアメリカ合衆国カリフォ ルニア用92117゜サンディエゴ、ルナ・アヴエニュー 2778(72)発 明者 ホウイツトフィールド、クリスティナ・マリ− アメリカ合衆国カリフォルニア用94618゜オークランド、カレッジ・アヴエ ニュー

Claims (61)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.5′−末端ヌクレオチドを含み、標的セグメントの5′−末端ヌクレオチド から3′−方向に少なくとも9ヌクレオチド伸長する5′−サブセグメントと、 3′−末端ヌクレオチドを含み、標的セグメントの3′−末端ヌクレオチドから 5′−方向に少なくとも9ヌクレオチド伸長する、5′−サプセグメントと重複 しない3′−サブセグメントとを含む、標的RNA分子の標的RNAセグメント の3SR増幅方法であって,反応媒質中で次の要素:(a)(1)3′−末端ヌ クレオチドを有し、5′−方向に少なくとも9ヌクレオチド伸長する第1サブセ グメントを3′−末端に含む−本鎖DNAである第1DNAプライマーであって 、前記第1サブセグメントが標的セグメントの3′−サブセグメントと同じ長さ であり、標的セグメントの3′−サプセグメントの配列と充分に相補的な配列を 有し、反応媒質中で標的セグメントの配列を有する核酸が鋳型であるプライマー 伸長反応を開始させる第1DNAプライマー、及び(2)3′−末端ヌクレオチ ドを有し、5′−方向に少なくとも9ヌクレオチド伸長する第1サブセグメント を3′−末端に含む−本鎖DNAである第2DNAプライマーであって、前記第 1サプセグメントが標的セグメントの5′−サプセグメントと同じ長さであり、 標的セグメントの5′−サプセグメントの配列と充分に相補的な配列を有し、反 応媒質中で標的セグメントの配列を有する核酸が鋳型であるプライマー伸長反応 を開始させる第2DNAプライマー、但し前記プライマーの少なくとも−方は第 1プロモーターのセンス鎖を含むプロモーター供給サブセグメントをさらに含み 、前記センス鎖は前記プロモーター供給サプセグメントを含むプライマーの第1 サプセグメントに、前記2プライマーの伸長生成物を含むcDNAの前記第1プ ロモーターからの転写に関して、機能的に結合する、また前記第1プライマーが このようなプロモーター供給サプセグメントを欠く場合には、前記標的RNAセ グメントの前記5′−サプセグメントの5′−末端ヌクレオチドが標的RNA分 子の5′−末端ヌクレオチドであるとする;(b)前記反応媒質中でDNA依存 性DNAポリメラーゼ活性、RNA依存性DNAポリメラーゼ活性、RNAse H活性及びDNA依存性RNAポリメラーゼ活性を示す、少なくとも2酵素、前 記反応媒質中の前記DNA依存性RNAポリメラーゼは前記第1プロそ−ターか らの転写に触媒作用を及ぼすことができるものとする;及び (c)DNA依存性DNAポリメラーゼ、RNA依存性DNAポリメラーゼ、及 びDNA依存性RNAポリメラーゼ活性の基質として必要なヌクレオシド三リン 酸 をインキュベートすることを含み、前記反応媒質中の前記酵素がDNA依存性D NAポリメラーゼ活性、RNA依存性DNAポリメラーゼ活性、RNAseH活 性及びDNA依存性RNAポリメラーゼ活性の供給に有効である温度範囲におい て前記インキュベーションが生ずる方法。
  2. 2.標的セグメントが約1500ヌクレオチドよりも小さい長さであり、標的セ グメントの5′−サプセグメントと3′−サブセグメントの両方が約15〜50 ヌクレオチドを有し、前記インキュベーションが約40℃において生ずる請求項 1記載の方法。
  3. 3.リバーストランスクリプターゼがレトロウイルスリバーストランスクリプタ ーゼである請求項2記載の方法。
  4. 4.反応媒質がリバーストランスクリプターゼ酵素、RNAseH酵素、及びD NA依存性RNAポリメラーゼを含む請求項3記載の方法。
  5. 5.RNAseH酵素が大腸菌RNAseH酵素である請求項4記載の方法。
  6. 6.DNA依存性RNAポリメラーゼ活性がT7、T3及びSP6から成る群か ら選択されるバクテリオファージのRNAポリメラーゼによって供給される請求 項5記載の方法。
  7. 7.RNA標的セグメントが約200ヌクレオチド未満の長さである請求項6記 載の方法。
  8. 8.標的RNAセグメントを増幅させるためにインキュベートした後に、標的R NAセグメント又は、前記標的RNAセグメントの配列に相補的な配列を有する RNAセグメントを核酸プローブハイブリダイゼーション分析において検出する 請求項7記載の方法。
  9. 9.5′−末端ヌクレオチドを含み、標的セグメントの5′−末端ヌクレオチド から3′−方向に少なくとも9ヌクレオチド伸長する5′−サブセグメントと、 3′−末端ヌクレオチドを含み、標的セグメントの3′−末端ヌクレオチドから 5′−方向に少なくとも9ヌクレオチド伸長する、5′−サプセグメントと重複 しない3′−サプセグメントとを含む、標的RNA分子の標的RNAセグメント の3SR増幅方法であって,標的RNAセグメントを含む反応媒質中で次の要素 : (a)(1)3′−末端ヌクレオチドを有し、5′−方向に少なくとも9ヌクレ オチド伸長する第1サプセグメントを3′−末端に含む−本鎖DNAである第1 DNAプライマーであって、前記第1サブセグメントが標的セグメントの3′− サブセグメントと同じ長さであり、標的セグメントの3′−サプセグメントの配 列と充分に相補的な配列を有し、反応媒質中で標的セグメントの配列を有する核 酸が鋳型であるプライマー伸長反応を開始させる第1DNAプライマー、及び( 2)3′−末端ヌクレオチドを有し、5′−方向に少なくとも9ヌクレオチド伸 長する第1サプセグメントを3′−末端に含む−本鎖DNAである第2DNAプ ライマーであって、前記第1サブセグメントが標的セグメントの5′−サプセグ メントと同じ長さであり、標的セグメントの5′−サプセグメントの配列と充分 に相補的な配列を有し、反応媒質中で標的セグメントの配列を有する核酸が鋳型 であるプライマー伸長反応を開始させる第2DNAプライマー、但し前記プライ マーの少なくとも−方は第1プロモーターのセンス鎖を含むプロモーター供給サ プセグメントをさらに含み、前記センス鎖は前記プロモーター供給サプセグメン トを含むプライマーの第1サブセグメントに、前記2プライマーの伸長生成物を 含むcDNAの前記第1プロモーターからの転写に関して、機能的に結合する、 また前記第1プライマーがこのようなプロモーター供給サブセグメントを欠く場 合には、前記標的RNAセグメントの前記5′−サプセグメントの5′−末端ヌ クレオチドが標的RNA分子の5′−末端ヌクレオチドであるとする:(b)( 1)前記反応媒質中でDNA依存性DNAポリメラーゼ活性、RNA依存性DN Aポリメラーゼ活性及び高感度増幅−有効量のRNAseH活性を示すリバース トランスクリプターゼ、及び(2)前記反応媒質中で前記第1プロモーターから の転写に触媒作用を及ぼすDNA依存性RNAポリメラーゼ;及び(c)DNA 依存性DNAポリメラーゼ、RNA依存性DNAポリメラーゼ、及びDNA依存 性RNAポリメラーゼ活性の基質として必要なヌクレオシド三リン酸 をインキュベートすることを含み、前記反応媒質中の前記酵素がDNA依存性D NAポリメラーゼ活性、RNA依存性DNAポリメラーゼ活性、RNAseH活 性及びDNA依存性RNAポリメラーゼ活性の供給に有効である温度範囲におい て前記インキュベーションが生ずる方法。
  10. 10.反応媒質が20〜40mMMgC12、1〜25mMKCl、1〜20m Mジチオスレイトール、1〜10mMスペルミジン、1〜7mMrNTP、0. 1〜2mMdNTP、及び反応媒質を約pH8に維持するための有効量の緩衝液 を含む請求項9記載の方法。
  11. 11.標的セグメントが約1500ヌクレオチドよりも小さい長さであり、標的 セグメントの5′−サプセグメントと3′−サプセグメントの両方が約15〜5 0ヌクレオチドを有し、前記インキュベーションが約37℃〜約47℃の範囲内 で生ずる請求項10記載の方法。
  12. 12.リバーストランスクリプターゼがレトロウイルスリバーストランスクリプ ターゼである請求項11記載の方法。
  13. 13.rNTPの濃度が約6mMであり、反応媒質が(i)C1−C10アルコ ール;(ii)式HOCH2(CHOH)×CH2OH[式中、xは0〜20で ある]で示される糖アルコール;(iii)式:H(OCH2−CH2)nOH [式中、nは2〜600である]で示されるポリエチレングリコール化合物;( iv)単糖、二糖及び三糖類から成る群からの糖:及び(v)式R1−(SO) −R2[式中、R1とR2は独立的にC1−C4アルキルであるか、又はR1と R2は飽和環状化合物の−部として結合されることができる]で示されるスルホ キシド化合物から成る群から選択される少なくとも1種の化合物約1〜約25重 量%をさらに含む請求項12記載の方法。
  14. 14.前記少なくとも1種の化合物がソルビトール、グリセロール、エタノール 、スクロース、ポリエチレングリコール及びジメチルスルホキシドから成る群か ら選択される請求項13記載の方法。
  15. 15.DNA依存性RNAポリメラーゼ活性がT7、T3及びSP6から成る群 から選択されるバクテリオファージのRNAポリメラーゼによって与えられる請 求項14記載の方法。
  16. 16.反応媒質が30mMMgC12、20mMKC1、10mMジチオスレイ トール、4mMスペルミジン、6mMrNTP及び1mMdNTPを含む請求項 15記載の方法。
  17. 17.第1プライマーの第1サプセグメントの配列が標的セグメントの3′−サ プセグメントの配列に正確に相補的であり、第2プライマーの第1サブセグメン トの配列が標的セグメントの5′−サブセグメントの配列と同じである請求項1 6記載の方法。
  18. 18.標的RNAセグメントを増幅させるためにインキュベートした後に、棟的 RNAセグメント又は、前記標的RNAセグメントの配列に相補的な配列を有す るRNAセグメントを核酸プローブハイブリダイゼーション分析において検出す る請求項17記載の方法。
  19. 19.リバーストランスクリプターゼがAMVリバーストランスクリプターゼで あり、 反応媒質がさらに、式:R1−(SO)−R2[式中、R1とR2は独立的にC 1−C4アルキルであるか、又はR1とR2は飽和環状化合物の一部として結合 されることができる]で示されるスルホキシド化合物約1〜約25重量%を含む 請求項12記載の方法。
  20. 20.反応媒質がジメチルスルホキシドを含む請求項19記載の方法。
  21. 21.rNTPの濃度が約6mMであり、反応媒質が(i)C1−C10アルコ ール;(ii)式:HOCH2(CHOH)■CH2OH[式中、xは0〜20 である]で示される糖アルコール;(iii)式:H(OCH2−CH2)nO H[式中、nは2〜600である]で示されるポリエチレングリコール化合物: 及び(iv)単糖、二糖及び三糖類から成る群からの糖から成る群から選択され る少なくとも1種、の化合物約1〜約25重量%をさらに含む請求項20記載の 方法。
  22. 22.前記化合物がソルビトール、グリセロール、エタノール、スクロース及び ポリエチレングリコールから成る群から選択される請求項21記載の方法。
  23. 23.DNA依存性RNAポリメラーゼ活性がT7、T3及びSP6から成る群 から選択されるバクテリオファージのRNAポリメラーゼによって与えられる請 求項22記載の方法。
  24. 24.水溶液が30mMMgCl2、20mMKC1、10mMジチオスレイト ール、4mMスペルミジン、6mMrNTP及び1mMdNTPを含む請求項2 3記載の方法。
  25. 25.第1プライマーの第1サプセグメントの配列が標的セグメントの3′−サ ブセグメントの配列に正確に相補的であり、第2プライマーの第1サブセグメン トの配列が標的セグメントの5′−サブセグメントの配列と同じである請求項2 4記載の方法。
  26. 26.RNA標的セグメントが少なくとも50ヌクレオチドの長さを有し、2D NAプライマーの標的ハイブリッド形成セグメントがそれぞれ約15ヌクレオチ ド長さである請求項25記載の方法。
  27. 27.標的RNAセグメントを増幅させるためにインキュベートした後に、標的 RNAセグメント又は、前記標的RNAセグメントの配列に相補的な配列を有す るRNAセグメントを核酸プローブハイブリダイゼーション分析において検出す る請求項26記載の方法。
  28. 28.リバーストランスクリプターゼがモロニーマウス白血病ウイルスリバース トランスクリプターゼであり、水溶液が約0.1mM〜約10mMマンガンイオ ンを含む請求項12記載の方法。
  29. 29.rNTPの濃度が約6mMであり、反応媒質が(i)C1−C10アルコ ール;(ii)式HOCH2(CHOH)nCH2OH[式中、xは0〜20で ある]で示される糖アルコール;(iii)式:H(OCH2−CH2)nOH [式中、nは2〜600である]で示されるポリエチレングリコール化合物;( iv)単糖、二糖及び三糖類から成る群からの糖;及び(v)式R1−(SO) −R2[式中、R1とR2は独立的にC1−C4アルキルであるか、又はR1と R2は飽和環状化合物の一部として結合されることができる]で示されるスルホ キシド化合物から成る群から選択される少なくとも1種の化合物約1〜約25重 量%をさらに含む請求項28記載の方法。
  30. 30.前記化合物がソルビトール、グリセロール、エタノール、スクロース、ポ リエチレングリコール及びジメチルスルホキシドから成る群から選択される請求 項29記載の方法。
  31. 31.DNA依存性RNAポリメラーゼ活性がT7、T3及びSP6から成る群 から選択されるバクテリオファージのRNAポリメラーゼによって与えられる請 求項30記載の方法。
  32. 32.反応媒質が30mMMgCl2、20mMKC1、10mMジチオスレイ トール、4mMスペルミジン、6mMrNTP及び1mMdNTPを含む請求項 31記載の方法。
  33. 33.RNA標的セグメントが少なくとも50ヌクレオチドの長さを有し、2D NAプライマーの標的ハイブリッド形成セグメントがそれぞれ約15ヌクレオチ ドの長さである請求項32記載の方法。
  34. 34.第1プライマーの第1サブセグメントの配列が標的セグメントの3′−サ プセグメントの配列に正確に相補的であり、第2プライマーの第1サブセグメン トの配列が標的セグメントの5′−サブセグメントの配列と同じである請求項3 3記載の方法。
  35. 35.標的RNAセグメントを増幅させるためにインキュベートした後に、標的 RNAセグメント又は、前記標的RNAセグメントの配列に相補的な配列を有す るRNAセグメントを核酸プローブハイブリダイゼーション分析において検出す る請求項34記載の方法。
  36. 36.反応媒質が大腸菌RNAseHをさらに含む請求項12記載の方法。
  37. 37.反応媒質が式:R1−(SO)−R2[式中、R1とR2は独立的にC1 −C4アルキルであるか、又はR1とR2は飽和環状化合物の−部として結合さ れることができる]で示されるスルホキシド化合物をさらに含む請求項36記載 の方法。
  38. 38.スルホキシド化合物がDMSOである請求項37記載の方法。
  39. 39.rNTPの濃度が約6mMであり、反応媒質が(i)C1−C10アルコ ール;(ii)式HOCH2(CHOH)■CH2OH[式中、xは0〜20で ある]で示される糖アルコール;(iii)式:H(OCH2−CH2)nOH [式中、nは2〜600である]で示されるポリエチレングリコール化合物:及 び(iv)単糖、二糖及び三糖類から成る群からの糖から成る群から選択される 少なくとも1種の化合物約1〜約25重量%をさらに含む請求項38記載の方法 。
  40. 40.前記化合物がソルビトール、グリセロール、エタノール、スクロース及び ポリエチレングリコールから成る群から選択される請求項39記載の方法。
  41. 41.DNA依存性RNAポリメラーゼ活性がT7、T3及びSP6から成る群 から選択されるバクテリオファージのRNAポリメラーゼによって与えられる請 求項40記載の方法。
  42. 42.反応媒質が30mMMgC12、20mMKC1、10mMジチオスレイ トール、4mMスペルミジン、6mMrNTP及び1mMdNTPを含む請求項 41記載の方法。
  43. 43.リバーストランスクリプターゼがAMVリバーストランスクリプターゼ、 MMLVリバーストランスクリプターゼ及びHIV−1リバーストランスクリプ ターゼから成る群から選択される請求項42記載の方法。
  44. 44.リバーストランスクリプターゼがAMVリバーストランスクリプターゼで あり、RNA標的セグメントが約400ヌクレオチドより大きい長さを有し、反 応媒質がさらに10%DMSOと15%ソルビトールを含む請求項43記載の方 法。
  45. 45.第1プライマーの第1サプセグメントの配列が標的セグメントの3′−サ プセグメントの配列に正確に相補的であり、第2プライマーの第1サブセグメン トの配列が標的セグメントの5′−サブセグメントの配列と同じである請求項4 4記載の方法。
  46. 46.標的RNAセグメントを増幅させるためにインキュベートした後に、標的 RNAセグメント又は、前記標的RNAセグメントの配列に相補的な配列を有す るRNAセグメントを核酸プローブハイブリダイゼーション分析において検出す る請求項45記載の方法。
  47. 47.第1DNAプライマーが前記プロモーター供給セグメントを含み、第2プ ライマーがプロモーター供給セグメントを有さない請求項24記載の方法。
  48. 48.反応媒質に10%DMSOと15%ソルビトールとが追加され、RNA標 的セグメントが約700ヌクレオチド未満の長さを有する請求項47記載の方法 。
  49. 49.プロモーター供給セグメントがT7プロモーターからである請求項48記 載の方法。
  50. 50.第1プライマーの第1サプセグメントの配列が標的セグメントの3′−サ プセグメントの配列に正確に相補的であり、第2プライマーの第1サプセグメン トの配列が標的セグメントの5′−サプセグメントの配列と同じである請求項4 9記載の方法。
  51. 51.RNA標的セグメントが少なくとも50ヌクレオチドの長さを有し、2D NAプライマーの標的ハイブリッド形成セグメントがそれぞれ約15ヌクレオチ ドの長さである請求項50記載の方法。
  52. 52.第1プライマーが第1プロモーター供給サブセグメントを含み、第1プロ モーターを供給して、2プライマーの伸長生成物を含むcDNAの転写を開始さ せ、第2プライマーが第2プロモーター供給サブセグメントを含み、第2プロモ ーターを供給して、2プライマーの伸長生成物を含むcDNAの転写を開始させ 、反応媒質中の前記第1プロモーターが転写に触媒作用を及ぼす第1DNA依存 性RNAポリメラーゼによって認識され、反応媒質中の前記第2プロモーターが 転写に触媒作用を及ぼす第2DNA依存性RNAポリメラーゼによって認識され 、前記第1DNA依存性RNAポリメラーゼと前記第2DNA依存性RNAポリ メラーゼとが同−又は異なるものであり、反応媒質が前記第2DNA依存性RN Aポリメラーゼを含む請求項24記載の方法。
  53. 53.第1DNA依存性RNAポリメラーゼが前記第2DNA依存性RNAポリ メラーゼとは異なるものであり、反応媒質中で前記第2DNA依存性RNAポリ メラーゼは前記第2プロモーターを認識するが、前記第1DNA依存性RNAポ リメラーゼは認識せず、反応媒質が前記第2DNA依存性RNAポリメラーゼを 含む請求項52記載の方法。
  54. 54.第1プライマーの第1サプセグメントの配列が標的セグメントの3′−サ プセグメントの配列に正確に相補的であり、第2プライマーの第1サプセグメン トの配列が標的セグメントの5′−サプセグメントの配列と同じである請求項5 3記載の方法。
  55. 55.RNA標的セグメントが少なくとも50ヌクレオチドの長さを有し、2D NAプライマーの標的ハイブリッド形成セグメントがそれぞれ約15ヌクレオチ ドの長さである請求項54記載の方法。
  56. 56.核酸を含むサンプル中の少なくとも一つの特定のRNA標的配列を検出す るために有用なキットであって、本質的に次の要素二(a)(1)3′−末端ヌ クレオチドを有し、5′−方向に少なくとも9ヌクレオチド伸長する第1サプセ グメントを3′−末端に含む一本鎖DNAである第1DNAプライマーであって 、前記第1サブセグメントが標的セグメントの3′−サプセグメントと同じ長さ であり、標的セグメントの3′−サプセグメントの配列と充分に相補的な配列を 有し、反応媒質中で標的セグメントの配列を有する核酸が鋳型であるプライマー 伸長反応を開始させる第1DNAプライマー、及び(2)3′−末端ヌクレオチ ドを有し、5′−方向に少なくとも9ヌクレオチド伸長する第1サプセグメント を3′−末端に含む−本鎖DNAである第2DNAプライマーであって、前記第 1サプセグメントが標的セグメントの5′−サブセグメントと同じ長さであり、 標的セグメントの5′−サプセグメントの配列と充分に相補的な配列を有し、反 応媒質中で標的セグメントの配列を有する核酸が鋳型であるプライマー伸長反応 を開始させる第2DNAプライマー、但し前記プライマーの少なくとも−方は第 1プロモーターのセンス鎖を含むプロモーター供給サブセグメントをさらに含み 、前記センス鎖は前記プロモーター供給サプセグメントを含むプライマーの第1 サプセグメントに、前記2プライマーの伸長生成物を含むcDNAの前記第1プ ロモーターからの転写に関して、機能的に結合する、また前記第1プライマーが このようなプロモーター供給サプセグメントを欠く場合には、前記標的RNAセ グメントの前記5′−サブセグメントの5′−末端ヌクレオチドが標的RNA分 子の5′−末端ヌクレオチドであるとする:(b)(1)前記反応媒質中でDN A依存性DNAポリメラーゼ活性、RNA依存性DNAポリメラーゼ活性及び高 感度増幅−有効量のRNAseH活性を示すリバーストランスクリプターゼ、及 び(2)前記反応媒質中で前記第1プロモーターからの転写に触媒作用を及ぼす DNA依存性RNAポリメラーゼ:及び(c)DNA依存性DNAポリメラーゼ 、RNA依存性DNAポリメラーゼ、及びDNA依存性RNAポリメラーゼ活性 の基質として必要なヌクレオシド三リン酸 から成るキット。
  57. 57.核酸を含むサンプル中の少なくとも一つの特定のRNA標的配列を検出す るために有用なキットであって、 約20〜40mMMgC12、約1〜25mMKCl、約1〜20mMジチオス レイトール、約1〜10mMスペルミジン、約1〜8mMrNTP、約0.1〜 2mMdNTP、及び反応媒質を約pH8に維持するための有効量の緩衝液を含 む反応媒質 を含むキット。
  58. 58.反応媒質が30mMMgCl2、20mMKCI、10mMジチオスレイ トール、4mMスペルミジン、6mMrNTP、1mMdNTP、及び40mM Tris−HCIを含み、pHが約pH8.1である請求項57記載のキット。
  59. 59.転写に基づく増幅系において、標的セグメントの5′−末端ヌクレオチド を含み、そこから3′−方向に少なくとも9ヌクレオチド伸長する5′−サプセ グメントと、標的セグメントの3′−末端ヌクレオチドを含み、そこから5′− 方向に少なくとも9ヌクレオチド伸長する、5′−サブセグメントと重複しない 3′−サプセグメントとを含む標的核酸セグメントを増幅させるためのDNAプ ライマー対であって、次の要素:(1)3′−末端ヌクレオチドを有し、5′− 方向に少なくとも9ヌクレオチド伸長する第1サプセグメントを3′−末端に含 む−本鎖DNAである第1DNAプライマーであって、その前記第1サプセグメ ントが標的セグメントの3′−サプセグメントと同ヒ長さであり、標的セグメン トの3′−サプセグメントの配列と充分に相補的な配列を有し、反応媒質中で標 的セグメントの配列を有する核酸が鋳型であるプライマー伸長反応を開始させる 第1DNAプライマー、及び(2)3′−末端ヌクレオチドを有し、5′−方向 に少なくとも9ヌクレオチド伸長する第1サプセグメントを3′−末端に含む− 本鎖DNAである第2DNAプライマーであって、その前記第1サブセグメント が標的セグメントの5′−サブセグメントと同じ長さであり、標的セグメントの 5′−サプセグメントの配列と充分に相同な配列を有し、反応媒質中で標的セグ メントの配列を有する核酸が鋳型であるプライマー伸長反応を開始させる第2D NAプライマーを含み、前記プライマーの少なくとも−方がプロモーター供給サ ブセグメントを含み、該プロモーター供給サプセグメントは(i)その5′−末 端において1〜10ヌクレオチドを有するDNAセグメントを含み、該1〜10 ヌクレオチドDNAセグメントが単−ホスホジエステル結合を通して(ii)第 1プロモーターのセンス鎖のポリメラーゼ結合セグメントの5′−ヌクレオチド に結合し、前記ポリメラーゼ結合セグメントが前記第1プロモーターの前記セン ス鎖の共通配列と同じ長さを有し、前記プロモーター供給セグメントを含むプラ イマーの第1サプセグメントと、前記2プライマーの伸長生成物を含むcDNA の前記第1プロモーターからの転写に関して機能的に結合するDNAプライマー 対。
  60. 60.プロモーター供給セグメントが1〜4ヌクレオチドを有する転写開始セグ メントをさらに含み、前記転写開始配列が単−ホスホジエステル結合を通してプ ロモーター共通配列の3′−ヌクレオチドに結合する請求項59記載のDNAプ ライマー対。
  61. 61.転写開始配列が5′−GAAA−3′である請求項60記載のDNAプラ イマー対。
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