JPH07243971A - Measuring method for dna or rna by fluorescence polarization method - Google Patents

Measuring method for dna or rna by fluorescence polarization method

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JPH07243971A
JPH07243971A JP3471994A JP3471994A JPH07243971A JP H07243971 A JPH07243971 A JP H07243971A JP 3471994 A JP3471994 A JP 3471994A JP 3471994 A JP3471994 A JP 3471994A JP H07243971 A JPH07243971 A JP H07243971A
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JP
Japan
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rna
dna
sample
fluorescence polarization
measuring
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JP3471994A
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Japanese (ja)
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Makoto Tsuruoka
誠 鶴岡
Masao Karube
征夫 軽部
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Toyobo Co Ltd
Original Assignee
Toyobo Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6445Measuring fluorescence polarisation

Abstract

PURPOSE:To provide a method for quickly measuring DNA or RNA by utilizing the fluorescence polarization method. CONSTITUTION:A fluorescence marker reagent is added to a sample and mixed, and the fluorescence polarization degree is measured via the signal generated by the fluorescence marker after the hybridization reaction between the DNA or RNA in the sample and the fluorescence marker reagent in this measuring method for DNA or RNA. Inorganic acid salt such as sodium chloride or organic acid salt such as sodium citrate is added before or after the fluorescence marker reagent is mixed during the hybridization reaction between the DNA or RNA in the sample and the fluorescence marker reagent.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、試料中のDNAまたは
RNAの測定において、蛍光偏光法を利用して迅速な測
定を行なう方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for rapid measurement in the measurement of DNA or RNA in a sample by using a fluorescence polarization method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、遺伝子の本体であるDNAやRN
Aを測定する必要性が高まっており、従来の免疫測定法
をモデルとして、放射性標識や酵素標識を用いる測定法
が研究され一部実用化されている。これらに代表される
従来のDNAやRNAの測定法はほとんどの場合、不均
一系の測定系として構成されている。すなわち測定物質
(DNAまたはRNA)を含む試料と測定に用いる試薬
(測定試薬)とを混合し反応させた後、未反応の測定物
質または測定試薬を既反応のそれらと分離した上で、標
識に起因して発生する信号を計測する方法である。上述
の分離操作は通常、B/F分離とよばれる。このような
B/F分離の方法としては、反応容器やフィルム等に固
定化されたDNA試薬を用いる方法、磁性微粒子を用い
る方法または電気泳動を用いる方法などがあるが、いず
れの場合も煩雑なあるいは長時間の操作を必要とする。
2. Description of the Related Art In recent years, DNA and RN which are the main bodies of genes
The necessity of measuring A is increasing, and a measurement method using a radioactive label or an enzyme label has been studied and partially put into practical use, using a conventional immunoassay method as a model. In most cases, the conventional DNA and RNA measurement methods represented by these are constructed as heterogeneous measurement systems. That is, after mixing and reacting a sample containing a measurement substance (DNA or RNA) and a reagent used for measurement (measurement reagent), the unreacted measurement substance or measurement reagent is separated from those already reacted, and then labeled. This is a method of measuring the signal that is generated. The above separation operation is usually called B / F separation. Examples of such B / F separation methods include a method using a DNA reagent immobilized on a reaction container or a film, a method using magnetic fine particles, a method using electrophoresis, etc., but in any case, it is complicated. Alternatively, it requires a long time operation.

【0003】このようなB/F分離が不要な測定法とし
て、均一系の測定系に適用できる蛍光偏光法が知られて
いる。該方法は、従来から試料中の薬物等の簡便かつ迅
速な測定法として知られているが、また同様に、DNA
またはRNAの測定法として応用可能であると考えられ
ている(特開平 5-123196 号公報など) 。
A fluorescence polarization method applicable to a homogeneous measurement system is known as a measurement method which does not require such B / F separation. This method has been conventionally known as a simple and rapid method for measuring a drug or the like in a sample.
Alternatively, it is considered to be applicable as a method for measuring RNA (JP-A-5-123196, etc.).

【0004】該方法によりDNAまたはRNAを測定す
るためには、検出すべきDNAまたはRNAの塩基配列
と相補的な塩基配列を含むDNAまたはRNAに蛍光物
質を標識し、これを試薬として用いる。ここで上記試薬
を蛍光標識試薬(標識プローブ)とよぶ。通常、該試薬
には1本鎖のDNAまたはRNAが用いられる。
In order to measure DNA or RNA by the method, a fluorescent substance is labeled on DNA or RNA containing a base sequence complementary to the base sequence of the DNA or RNA to be detected, and this is used as a reagent. Here, the above-mentioned reagent is called a fluorescent labeling reagent (labeling probe). Usually, single-stranded DNA or RNA is used as the reagent.

【0005】蛍光偏光法によるDNAまたはRNAの測
定法のプロセスの例を以下に示す。まず、測定すべき試
料に蛍光標識試薬を加える。該試料中に標的とする塩基
配列を含むDNAまたはRNAが存在する場合、該試薬
はある反応時間で標的とする塩基配列を有する部位と、
互いに相補的な配列同士が会合し結合する。この反応を
ハイブリダイゼーションとよぶ。ここで試料中のDNA
またはRNAは温度あるいは薬品等の処理によって1本
鎖の状態に前処理されているものとする。ハイブリダイ
ゼーションにより、蛍光標識試薬が標的とするDNAま
たはRNAと結合すると該試薬の見かけ上の分子量は結
合前より増大する。一般に溶液中での分子運動は分子量
が大きいほど緩慢である。そこで反応前後の蛍光偏光度
をモニターすると、ハイブリダイゼーションによる結合
後の値は結合前より大きくなる。これは標的DNAまた
はRNAとのハイブリダイゼーションにより、蛍光標識
試薬の見かけ上の分子量が増大するからである。蛍光標
識試薬の量を一定とすれば、この変化の程度は標的とす
るDNAまたはRNAの量に対応する。そこで反応前後
の蛍光偏光度の変化により、標的とするDNAまたはR
NAの量を測定することができる。
An example of the process of measuring DNA or RNA by the fluorescence polarization method is shown below. First, a fluorescent labeling reagent is added to the sample to be measured. When DNA or RNA containing the target nucleotide sequence is present in the sample, the reagent has a site having the target nucleotide sequence at a certain reaction time,
Sequences complementary to each other associate and bind. This reaction is called hybridization. DNA in the sample here
Alternatively, it is assumed that RNA has been pretreated into a single-stranded state by treatment with temperature or chemicals. Upon hybridization, when the fluorescent-labeled reagent binds to the target DNA or RNA, the apparent molecular weight of the reagent becomes higher than that before binding. Generally, the larger the molecular weight, the slower the molecular motion in a solution. Therefore, when the fluorescence polarization degree before and after the reaction is monitored, the value after the binding by hybridization becomes larger than that before the binding. This is because hybridization with the target DNA or RNA increases the apparent molecular weight of the fluorescent labeling reagent. Given a fixed amount of fluorescent labeling reagent, the extent of this change corresponds to the amount of target DNA or RNA. Therefore, by changing the fluorescence polarization degree before and after the reaction, the target DNA or R
The amount of NA can be measured.

【0006】なお通常、蛍光偏光度は、励起側、蛍光側
ともに偏光素子をセットし、蛍光側の偏光素子を回転さ
せ励起光の偏光面と平行および垂直の偏光面を有する蛍
光を測定することによって得られるので、1分以内の短
時間で1回の測定を終了することができる。
Generally, the degree of polarization of fluorescence is determined by setting a polarization element on both the excitation side and the fluorescence side and rotating the polarization element on the fluorescence side to measure fluorescence having polarization planes parallel and perpendicular to the polarization plane of the excitation light. It is possible to complete one measurement in a short time within 1 minute.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】一般に1本鎖DNAま
たはRNAとそれらとのハイブリダイゼーションの速度
は非常に緩慢であるため、試料に蛍光標識試薬を加えた
後、長い反応時間を必要とする。ところが、蛍光偏光法
はすでに記したように短時間で測定できることが特徴で
あるため、長い反応時間を必要とする場合、測定に必要
な時間が必然的に長くなるので、この特徴が有効に発揮
されないという問題があった。すなわち蛍光偏光度の測
定は短時間で済むが、測定を行うまでの反応の待ち時間
が長いという問題があった。本発明の目的は、上記従来
の測定法が有する問題点を解消し、蛍光偏光法によりD
NAまたはRNAを短時間で測定する方法を提供するこ
とである。
Since the rate of hybridization of single-stranded DNA or RNA with them is generally slow, a long reaction time is required after adding the fluorescent labeling reagent to the sample. However, the fluorescence polarization method is characterized in that it can be measured in a short time as already described, so when a long reaction time is required, the time required for measurement is inevitably long, so this characteristic is effectively exhibited. There was a problem that was not done. That is, the fluorescence polarization degree can be measured in a short time, but there is a problem that the waiting time of the reaction before the measurement is long. The object of the present invention is to solve the problems of the above-mentioned conventional measuring methods, and
It is to provide a method for measuring NA or RNA in a short time.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は試料に
蛍光標識試薬を加えて混合し、試料中のDNAまたはR
NAと蛍光標識試薬とのハイブリダイゼーション反応を
行った後、蛍光標識に起因して発生する信号による蛍光
偏光度を計測することによる、DNAまたはRNAを測
定する方法において、試料中のDNAまたはRNAと蛍
光標識試薬とのハイブリダイゼーション反応を行わせる
に際し、蛍光標識試薬の混合前あるいは混合後に、無機
酸塩または有機酸塩を添加することを特徴とする蛍光偏
光法によるDNAまたはRNAの測定方法である。
That is, according to the present invention, a fluorescent labeling reagent is added to a sample and mixed, and DNA or R in the sample is mixed.
In a method for measuring DNA or RNA by performing a hybridization reaction between NA and a fluorescent labeling reagent and then measuring the fluorescence polarization degree due to a signal generated due to the fluorescent labeling, A method for measuring DNA or RNA by a fluorescence polarization method, which comprises adding an inorganic acid salt or an organic acid salt before or after mixing of a fluorescent labeling reagent when performing a hybridization reaction with a fluorescent labeling reagent. .

【0009】DNAまたはRNAを測定する方法として
は、下記具体例がある。 A.(1)蛍光標識された1本鎖DNAまたはRNAプ
ローブを(2)試料と混合し、2本鎖形成前の蛍光偏光
度と該2本鎖形成後の蛍光偏光度との変化を測定するこ
とにより、試料中のDNAまたはRNAに存在する、上
記1本鎖DNAまたはRNAプローブに相補的に対応す
る塩基配列を測定する方法。
The following specific examples are available as methods for measuring DNA or RNA. A. (1) Fluorescently labeled single-stranded DNA or RNA probe is mixed with (2) sample, and the change in fluorescence polarization degree before double-strand formation and fluorescence polarization degree after the double-strand formation is measured. The method for measuring the base sequence complementary to the above-mentioned single-stranded DNA or RNA probe, which is present in the DNA or RNA in the sample.

【0010】B.(1)蛍光標識された1本鎖DNAま
たはRNAプローブおよび(2)試料中のDNAまたは
RNAを、(3)該1本鎖DNAまたはRNAと相補的
な塩基配列を含むDNAまたはRNAを固定化担体に結
合させた固定化試薬と競合させて、2本鎖DNAまたは
DNA−RNAを形成させ、該2本鎖形成前の蛍光偏光
度と該2本鎖形成後の蛍光偏光度との変化を測定するこ
とにより、試料中のDNAまたはRNAに存在する、上
記1本鎖DNAまたはRNAプローブに対応する塩基配
列を測定する方法。
B. (1) Fluorescently labeled single-stranded DNA or RNA probe and (2) DNA or RNA in a sample, (3) immobilization of DNA or RNA containing a base sequence complementary to the single-stranded DNA or RNA Double-stranded DNA or DNA-RNA is formed by competing with the immobilizing reagent bound to the carrier, and the change in fluorescence polarization degree before the double-strand formation and fluorescence polarization degree after the double-strand formation is changed. A method for measuring a base sequence corresponding to the above-mentioned single-stranded DNA or RNA probe, which is present in DNA or RNA in a sample by measuring.

【0011】C.(1)試料中のDNAまたはRNAお
よび(2)試料中のDNAまたはRNAと相同な塩基配
列を有するDNAまたはRNAを固定化担体に結合させ
た固定化試薬を、(3)検体中のDNAまたはRNAと
相補的な塩基配列を有する蛍光標識されたDNAまたは
RNAプローブと競合させて、2本鎖DNAまたはRN
A−DNAを形成させ、2本鎖形成前の蛍光偏光度と2
本鎖形成後の蛍光偏光度の変化を測定して、試料中のD
NAまたはRNAに存在する、該DNAまたはRNAプ
ローブに相補的に対応する塩基配列を測定する方法。
C. (1) DNA or RNA in the sample and (2) DNA or RNA having a base sequence homologous to the DNA or RNA in the sample are bound to the immobilization carrier, and the immobilization reagent is (3) DNA in the sample or Double-stranded DNA or RN by competing with a fluorescently labeled DNA or RNA probe having a base sequence complementary to RNA
A-DNA is formed, and fluorescence polarization degree before double-strand formation and 2
The change in the fluorescence polarization degree after formation of the main chain was measured, and D in the sample was measured.
A method of measuring a nucleotide sequence existing in NA or RNA and corresponding to the DNA or RNA probe in a complementary manner.

【0012】本発明では試料中のDNAまたはRNAと
蛍光標識試薬とのハイブリダイゼーション反応を行わせ
るに際し、蛍光標識試薬の混合前あるいは混合後に、無
機酸塩または有機酸塩を添加し、ハイブリダイゼーショ
ンを、0.01〜5 mol/l以上、好ましくは0.05〜
3mol/l の濃度の無機酸塩または有機酸塩を含む溶液中
で行なう。0.01 mol/l未満であると、ハイブリダイ
ゼーションが飽和に達するのにおよそ30分以上必要と
し、実用に適さない。また無機酸塩または有機酸塩は5
mol/l を越えて溶解させることは難しい。
In the present invention, when the hybridization reaction between the DNA or RNA in the sample and the fluorescent labeling reagent is carried out, an inorganic acid salt or an organic acid salt is added before or after the mixing of the fluorescent labeling reagent to carry out the hybridization. , 0.01 to 5 mol / l or more, preferably 0.05 to
It is carried out in a solution containing an inorganic or organic acid salt at a concentration of 3 mol / l. If it is less than 0.01 mol / l, it takes about 30 minutes or more for the hybridization to reach saturation, which is not suitable for practical use. Inorganic or organic acid salt is 5
It is difficult to dissolve it in excess of mol / l.

【0013】本発明における無機酸塩としては、塩酸、
炭酸またはリン酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属
塩またはアンモニウム塩などがあり、例えば塩化ナトリ
ウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛等の
塩化物または炭酸ナトリウム、炭酸カルシウムまたはリ
ン酸ナトリウム等が挙げられる。
As the inorganic acid salt in the present invention, hydrochloric acid,
Examples thereof include alkali metal salts, alkaline earth metal salts, and ammonium salts of carbonic acid or phosphoric acid. Examples thereof include chlorides such as sodium chloride, potassium chloride, magnesium chloride, and zinc chloride, or sodium carbonate, calcium carbonate, sodium phosphate, and the like. To be

【0014】本発明における有機酸塩としては、酢酸、
クエン酸、安息香酸またはフェノールのアルカリ金属
塩、アルカリ金土類金属塩又はアンモニウム塩などがあ
る。
As the organic acid salt in the present invention, acetic acid,
Examples thereof include an alkali metal salt of citric acid, benzoic acid or phenol, an alkaline earth metal salt or an ammonium salt.

【0015】上記塩は溶液中の塩濃度が0.01〜5mo
l/l となるように添加する。そのためには、測定試薬ま
たは測定試料のいずれかあるいは両方に予め上記塩を添
加してもよい。また測定試薬または測定試料を塩を含む
緩衝液等によって希釈して用いてもよい。また測定試薬
と測定試料を混合した後、塩を含む溶液等を添加しても
よい。なお一般に塩の解離定数は非常に大きいので、こ
れらの塩を溶液に添加した場合、ほとんどが陽イオン、
陰イオンに解離した状態で存在する。
The above salt has a salt concentration of 0.01 to 5 mol in the solution.
Add so that it becomes l / l. For that purpose, the salt may be added in advance to either or both of the measurement reagent and the measurement sample. Further, the measurement reagent or the measurement sample may be diluted with a salt-containing buffer solution or the like before use. Alternatively, a solution containing a salt or the like may be added after mixing the measurement reagent and the measurement sample. Generally, the dissociation constants of salts are very large, so when these salts are added to the solution, most of them are cations,
It exists in a state of being dissociated into anions.

【0016】本発明において使用する蛍光標識として
は、フルオレセイン、フルオレセインイソチオシアネー
ト、テトラメチルローダミンイソチオシアネートなどが
ある。DNAまたはRNAに蛍光物質を結合させる方法
としては、例えばチオカルバミド結合などの共有結合に
よるものがある。例えばDNA(24塩基)をホスホアミ
ダイト法によって合成し、蛍光標識、例えばフルオレセ
インを標識する。
Examples of the fluorescent label used in the present invention include fluorescein, fluorescein isothiocyanate, and tetramethylrhodamine isothiocyanate. As a method for binding a fluorescent substance to DNA or RNA, there is, for example, a covalent bond such as a thiocarbamide bond. For example, DNA (24 bases) is synthesized by the phosphoramidite method and labeled with a fluorescent label such as fluorescein.

【0017】本発明に使用する蛍光標識試薬としては、
塩基数は20ないし30塩基程度あれば、ある特定の遺
伝子を特異的に検出できる(たとえば、Eur. J. Clin.
Microbiol. Infect. Dis., 10 (1991) 1048-1055参
照)。
The fluorescent labeling reagent used in the present invention includes
If the number of bases is about 20 to 30 bases, a specific gene can be specifically detected (for example, Eur. J. Clin.
Microbiol. Infect. Dis., 10 (1991) 1048-1055).

【0018】本発明における試料中のDNAまたはRN
Aとしては、例えば血清、尿、各種培養液などの測定試
料における細菌、ウイスルなどのDNAまたはRNA、
または組織細胞やそれらの遊離DNAまたはRNAなど
がある。
DNA or RN in the sample in the present invention
Examples of A include bacteria or DNA or RNA such as virus in measurement samples such as serum, urine, and various culture solutions,
Alternatively, there are tissue cells and their free DNA or RNA.

【0019】試料中のDNAまたはRNAと蛍光標識試
薬とのハイブリダイゼーション反応を行う緩衝液として
は、Tris緩衝液、リン酸緩衝液、クエン酸緩衝液な
どがある。該緩衝液には無機酸塩または有機酸塩のほか
に、アジ化ナトリウムやEDTA等を含んでいてもよ
い。
As the buffer solution for carrying out the hybridization reaction between the DNA or RNA in the sample and the fluorescent labeling reagent, there are Tris buffer solution, phosphate buffer solution, citrate buffer solution and the like. The buffer solution may contain sodium azide, EDTA or the like in addition to the inorganic acid salt or the organic acid salt.

【0020】本発明に使用する担体としては、ポリスチ
レン、ナイロンなどの合成樹脂のビーズ、ラテックス粒
子、ガラスビーズやAu、Agなどの金属粒子などが挙
げられる。またタンパク質などの高分子物質を用いるこ
ともできる。固体担体の分子量は、蛍光偏光法の原理に
基づき、相補DNAまたはRNAの分子量が蛍光標識D
NAまたはRNAの分子量に対して十分に大きくなるよ
うに選択される。固定化担体の分子量は蛍光標識DNA
またはRNAの分子量よりも5倍以上であることが好ま
しい。
Examples of the carrier used in the present invention include beads of synthetic resin such as polystyrene and nylon, latex particles, glass beads and metal particles such as Au and Ag. A high molecular substance such as protein can also be used. The molecular weight of the solid carrier is based on the principle of the fluorescence polarization method, and the molecular weight of the complementary DNA or RNA is the fluorescent label D.
It is chosen to be sufficiently large relative to the molecular weight of NA or RNA. The molecular weight of the immobilized carrier is fluorescently labeled DNA.
Alternatively, it is preferably 5 times or more than the molecular weight of RNA.

【0021】DNAまたはRNAを固定化担体に結合さ
せる方法としては、吸着法、共有結合法、アビジンとビ
オチンとの特異的結合を利用する方法などがある。
As a method for binding DNA or RNA to the immobilized carrier, there are an adsorption method, a covalent binding method, a method utilizing a specific binding between avidin and biotin, and the like.

【0022】以下に蛍光偏光測定の原理について簡単に
説明すると、光源から出る光はフィルターによって試薬
に含まれる蛍光物質の励起波長に濾過され、偏光板によ
って偏光される。この励起波長の偏光は測定物質(サン
プル)を入れたセルに投射され、サンプル中の蛍光物質
を励起する。励起された蛍光物質は、物質に応じた波長
の蛍光を発するが、この際ブラウン運動の激しさに対応
して、該蛍光は偏光の分散を起こす。該蛍光はその波長
を透過するフィルターを透過し、偏光板を透過し、光検
知器によって電気信号に変換される。偏光板を回転する
ことにより、サンプルの蛍光に対して励起偏光と同じ向
きの偏光成分Iaとこれと垂直の偏光成分Ibを求め
る。これらの値を用いて、次に示す測定物質の蛍光偏光
度Pが求められる。
The principle of fluorescence polarization measurement will be briefly described below. The light emitted from the light source is filtered by the filter to the excitation wavelength of the fluorescent substance contained in the reagent and is polarized by the polarizing plate. The polarized light of this excitation wavelength is projected on the cell containing the measurement substance (sample) to excite the fluorescent substance in the sample. The excited fluorescent substance emits fluorescence having a wavelength corresponding to the substance, and at this time, the fluorescence causes polarization dispersion in response to the intensity of Brownian motion. The fluorescence passes through a filter that transmits the wavelength, transmits through a polarizing plate, and is converted into an electric signal by a photodetector. By rotating the polarizing plate, a polarized light component Ia in the same direction as the excitation polarized light and a polarized light component Ib perpendicular to this are obtained with respect to the fluorescence of the sample. Using these values, the fluorescence polarization degree P of the measurement substance shown below is determined.

【0023】[0023]

【数1】 Iaは励起偏光と同じ向きの偏光を示す。Ibは上記I
aに垂直な偏光成分を示す。
[Equation 1] Ia indicates polarized light in the same direction as the excited polarized light. Ib is the above I
The polarization component perpendicular to a is shown.

【0024】この場合、蛍光物質または蛍光物質を結合
する物質のブラウン運動が激しいほど、励起偏光と垂直
な向きの偏光成分Ibは、これと平行の偏光成分Iaに
比べて大きくなり、すなわちPは小さくなる。
In this case, the more intense the Brownian motion of the fluorescent substance or the substance that binds the fluorescent substance, the larger the polarization component Ib in the direction perpendicular to the excitation polarization becomes, as compared with the parallel polarization component Ia, that is, P is Get smaller.

【0025】本発明では、サンプルセルに蛍光標識(蛍
光標識相補)DNAまたはRNAを含む溶液を入れ、測
定対象DNAまたはRNAを含む溶液を加え、続いて固
定化相補(固定化)DNAまたはRNA断片を含む溶液
を加える。ただし、これらの3種の溶液を加える順序は
限定しない。しかし試料中のDNAまたはRNAと蛍光
標識試薬とのハイブリダイゼーション反応を行わせるに
際し、蛍光標識試薬の混合前あるいは混合後に、無機酸
塩または有機酸塩を添加する。加える蛍光標識DNAま
たはRNAおよび固定化相補DNAまたはRNAの濃度
は、測定対象DNAまたはRNAの測定濃度範囲に応じ
て適切に選択される。
In the present invention, a solution containing fluorescently labeled (fluorescently labeled complementary) DNA or RNA is placed in the sample cell, a solution containing the DNA or RNA to be measured is added, and then immobilized complementary (immobilized) DNA or RNA fragment is added. Is added. However, the order of adding these three types of solutions is not limited. However, in carrying out the hybridization reaction between the DNA or RNA in the sample and the fluorescent labeling reagent, an inorganic acid salt or an organic acid salt is added before or after mixing the fluorescent labeling reagent. The concentrations of the fluorescence-labeled DNA or RNA and the immobilized complementary DNA or RNA to be added are appropriately selected according to the measurement concentration range of the measurement target DNA or RNA.

【0026】本発明では蛍光標識DNAまたはRNA
は、無機塩または有機塩の存在下に測定対象DNAまた
はRNAと競合しつつ、相補的結合反応により固定化酵
素DNAまたはRNAと結合する。蛍光標識DNAまた
はRNAが固定化相補DNAまたはRNAと結合する
際、見掛け上大きな分子量変化が生じるので、結合した
量に対応して上述した蛍光偏光度Pの値が求められる。
測定対象DNAの濃度に対応して固定化DNAまたはR
NAと結合する蛍光標識DNAまたはRNAの量が決定
される。したがって、偏光度Pが求められれば、測定対
象DNAまたはRNAの濃度が求められる。
In the present invention, fluorescently labeled DNA or RNA
Binds to the immobilized enzyme DNA or RNA by a complementary binding reaction while competing with the DNA or RNA to be measured in the presence of an inorganic salt or an organic salt. When the fluorescent-labeled DNA or RNA binds to the immobilized complementary DNA or RNA, an apparently large molecular weight change occurs, and therefore the value of the fluorescence polarization degree P described above is obtained corresponding to the bound amount.
Immobilized DNA or R corresponding to the concentration of DNA to be measured
The amount of fluorescently labeled DNA or RNA that binds NA is determined. Therefore, if the polarization degree P is obtained, the concentration of the measurement target DNA or RNA is obtained.

【0027】[0027]

【実施例】以下に本発明を実施例を用いて説明する。 参考例1 以下に示すDNA(24塩基)をホスホアミダイト法によ
って合成し、フルオレセインで標識して測定試薬とし
た。これは上記文献(Eur. J. Clin. Microbiol.Infect.
Dis., 10 (1991) 1048-1055 )で報告されている毒素
原性大腸菌の易熱性腸管毒素の遺伝子を構成するDNA
の塩基配列の一部である。さらに、これと相補的なDN
A(24塩基)を同様にして合成した。また対照実験用と
して、ランダム配列DNA(30塩基)を同様に合成し
た。ランダムな配列は乱数表を用いて決定した。これら
のDNAの塩基配列をそれぞれ順に示す(便宜的にこれ
らを順にDNA1、DNA2、DNA3とよぶ)。なお
A, C, G, T はそれぞれアデニン、シトシン、グアニ
ン、チミンを表す。F は標識として用いたフルオレセイ
ンを示す。数字はDNA末端の符号を示す。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples. Reference Example 1 The following DNA (24 bases) was synthesized by the phosphoramidite method and labeled with fluorescein to give a measurement reagent. This is described in the above document (Eur. J. Clin. Microbiol. Infect.
Dis., 10 (1991) 1048-1055), the DNA constituting the gene for the heat-labile enterotoxin of toxogenic Escherichia coli.
Is a part of the base sequence of. In addition, a complementary DN
A (24 bases) was similarly synthesized. For control experiments, random sequence DNA (30 bases) was similarly synthesized. Random sequences were determined using a random number table. The nucleotide sequences of these DNAs are shown in order (for convenience, these are referred to as DNA1, DNA2, and DNA3 in this order). Note that
A, C, G and T represent adenine, cytosine, guanine and thymine, respectively. F indicates fluorescein used as a label. The numbers indicate the symbols of the DNA ends.

【0028】 5'-F AAC AGG GAA TAC AGA GAC CGG TAT -3' (DNA1) 3'-TTG TCC CTT ATG TCT CTG GCC ATA -5' (DNA2) 3'-GGA TTA CGT ATC TAC GCG ATG ACG GCC ACC-5' (DNA3)5'-F AAC AGG GAA TAC AGA GAC CGG TAT -3 '(DNA1) 3'-TTG TCC CTT ATG TCT CTG GCC ATA -5' (DNA2) 3'-GGA TTA CGT ATC TAC GCG ATG ACG GCC ACC-5 '(DNA3)

【0029】実施例1 DNA1を含む溶液にDNA2を加え、加えた直後から
1分または2分間隔で蛍光偏光度を測定した。光検出器
として光電子増倍管を使用して測定した。その結果を図
1に示す。ここでDNA2は標的DNAのモデルとして
用いられる。なお溶液は36℃に維持した。DNA1、
DNA2、DNA3の混合後の溶液中の濃度はそれぞ
れ、9×10-9、7×10-8、6×10-8 mol/lである。希釈
用緩衝液としてはTris(pH8.0)を用いた。図
1より、DNA1とDNA2とは互いに相補的なのでハ
イブリダイゼーションにより会合し、蛍光偏光度が徐々
に大きくなっていることが分かる。しかし、反応は4時
間程度経過しても飽和に達していない。すなわち溶液中
に無機酸塩あるいは有機酸塩を含まない条件では上記D
NAのハイブリダイゼーションの速度は非常に小さい。
ここで図1中に、DNA1とDNA3とを混合し同様に
測定した結果を示す。DNA1とDNA3とは互いに相
補的でないので会合反応は起こらず、蛍光偏光度は増加
しない。
Example 1 DNA2 was added to a solution containing DNA1, and the fluorescence polarization degree was measured at 1 minute or 2 minute intervals immediately after the addition. It measured using the photomultiplier tube as a photodetector. The result is shown in FIG. Here, DNA2 is used as a model of the target DNA. The solution was maintained at 36 ° C. DNA1,
The concentrations of the DNA2 and DNA3 in the mixed solution are 9 × 10 −9 , 7 × 10 −8 , and 6 × 10 −8 mol / l, respectively. Tris (pH 8.0) was used as the dilution buffer. From FIG. 1, it can be seen that since DNA1 and DNA2 are complementary to each other, they associate by hybridization and the degree of fluorescence polarization gradually increases. However, the reaction did not reach saturation even after about 4 hours. That is, under the condition that the solution does not contain an inorganic acid salt or an organic acid salt, the above D
The rate of hybridization of NA is very low.
Here, FIG. 1 shows the result of mixing DNA1 and DNA3 and measuring in the same manner. Since DNA1 and DNA3 are not complementary to each other, no association reaction occurs and the fluorescence polarization degree does not increase.

【0030】これに対して、DNA1とDNA2または
DNA3を予め0.8mol/lの塩化ナトリウムを含むTri
s緩衝液に溶解し、図1の場合と同様の実験を行った。
実験条件は、溶液中に該濃度の塩を含む以外は、すべて
図1の場合と同じである。その結果を図2に示す。DN
A1またはDNA2とのハイブリダイゼーションは非常
に早く進行し、およそ10分未満で飽和に達することが
分かる。すなわちハイブリダイゼーションの速度は、溶
液中の塩イオンの存在によって大きく変化することが分
かる。
On the other hand, DNA1 and DNA2 or DNA3 were preliminarily supplemented with Trimol containing 0.8 mol / l sodium chloride.
It was dissolved in s buffer and the same experiment as in the case of FIG. 1 was performed.
The experimental conditions were all the same as in the case of FIG. 1 except that the solution contained the salt at the concentration. The result is shown in FIG. DN
It can be seen that the hybridization with A1 or DNA2 proceeds very quickly, reaching saturation in less than approximately 10 minutes. That is, it can be seen that the rate of hybridization greatly changes due to the presence of salt ions in the solution.

【0031】同様に、溶液中に0.05mol/l の塩化ナトリ
ウムを含む場合の実験例を図3に示す。実験条件は、溶
液中の塩濃度以外はすべて図2の場合と同じである。図
2の場合と同様に、溶液中に塩化ナトリウムを含まない
場合(図1の場合)に比べてハイブリダイゼーションは
非常に早く進行し飽和に達することが分かる。
Similarly, an experimental example in the case where the solution contains 0.05 mol / l sodium chloride is shown in FIG. The experimental conditions are all the same as in the case of FIG. 2 except for the salt concentration in the solution. As in the case of FIG. 2, it can be seen that the hybridization progresses very quickly and reaches saturation as compared with the case where the solution does not contain sodium chloride (the case of FIG. 1).

【0032】なお、実施例で用いた易熱性腸管毒素の遺
伝子の塩基配列はモデルとして用いたにすぎないのであ
り、本発明の測定法を限定するものではない。また実施
例ではDNAの測定を例として示すが、用いたDNAそ
れぞれについてRNAと置き換えても基本的に同様であ
る。
The base sequence of the heat-labile enterotoxin gene used in the examples is only used as a model and does not limit the assay method of the present invention. In addition, although the measurement of DNA is shown as an example in the examples, it is basically the same even if each of the used DNAs is replaced with RNA.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明では、溶液中に0.01〜5mol/
l の無機酸塩または有機酸塩を含むことにより、ハイブ
リダイゼーションは充分に早く進行し飽和に達する。該
条件においてはハイブリダイゼーションは10〜20分
未満で飽和に達する。したがってハイブリダイズした蛍
光標識試薬を蛍光偏光法によってモニターすれば、ハイ
ブリダイゼーションの反応時間を含めて20〜30分以
内に測定を完了することが可能である。本発明に基づく
測定法によれば、DNAまたはRNAを短時間で測定す
ることが可能となり、遺伝子の診断やウイルス、細菌の
検出等の作業の短時間化およびコストの低減等が可能と
なる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY In the present invention, 0.01 to 5 mol / in solution
By including l of the inorganic or organic acid salt, the hybridization proceeds sufficiently quickly to reach saturation. Under these conditions, hybridization reaches saturation in less than 10-20 minutes. Therefore, if the hybridized fluorescent labeling reagent is monitored by the fluorescence polarization method, it is possible to complete the measurement within 20 to 30 minutes including the reaction time of hybridization. According to the measuring method of the present invention, it is possible to measure DNA or RNA in a short time, and it is possible to shorten the work such as gene diagnosis, virus and bacteria detection, and reduce the cost.

【0034】[0034]

【配列表】配列番号:1 配列の長さ:24 配列の型:核酸 鎖の数:両形態 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列の特徴 他の特徴:毒素原性大腸菌の易熱性腸管毒素の遺伝子を
構成するDNAの塩基配列の一部 配列 AACAGGGAAT ACAGAGACCG GTAT 24
[Sequence listing] SEQ ID NO: 1 Sequence length: 24 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Both forms Topology: Linear Sequence type: Other nucleic acid Synthetic DNA Sequence characteristics Other characteristics: Toxigenic E. coli Part of the nucleotide sequence of DNA that constitutes the heat-labile enterotoxin gene of AACAGGGAAT ACAGAGACCG GTAT 24

【0035】配列番号:2 配列の長さ:24 配列の型:核酸 鎖の数:両形態 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列の特徴 他の特徴:毒素原性大腸菌の易熱性腸管毒素の遺伝子を
構成するDNAの塩基配列の一部 配列 ATACCGGTCT CTGTATTCCC TGTT 24
SEQ ID NO: 2 Sequence length: 24 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Both forms Topology: Linear Sequence type: Other nucleic acid Synthetic DNA Sequence characteristics Other characteristics: Toxinogenic E. coli Part of the nucleotide sequence of DNA constituting the heat-labile enterotoxin gene Sequence ATACCGGTCT CTGTATTCCC TGTT 24

【0036】配列番号:3 配列の長さ:30 配列の型:核酸 鎖の数:両形態 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列 CCACCGGCAG TAGCGCATCT ATGCATTAGG 30SEQ ID NO: 3 Sequence length: 30 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Both forms Topology: Linear Sequence type: Other nucleic acid Synthetic DNA sequence CCACCGGCAG TAGCGCATCT ATGCATTAGG 30

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】DNA1とDNA2またはDNA3を無機塩が
存在しない条件下にハイブリダイズさせた結果を示す。
FIG. 1 shows the results of hybridizing DNA1 and DNA2 or DNA3 under the condition that no inorganic salt is present.

【図2】DNA1とDNA2またはDNA3を塩化ナト
リウムを含むTris緩衝液中でハイブリダイズさせた
結果を示す。
FIG. 2 shows the results of hybridizing DNA1 and DNA2 or DNA3 in a Tris buffer containing sodium chloride.

【図3】DNA1とDNA2またはDNA3を塩化ナト
リウムを含むTris緩衝液中でハイブリダイズさせた
結果を示す。
FIG. 3 shows the results of hybridizing DNA1 and DNA2 or DNA3 in a Tris buffer containing sodium chloride.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料に蛍光標識試薬を加えて混合し、試
料中のDNAまたはRNAと蛍光標識試薬とのハイブリ
ダイゼーション反応を行った後、蛍光標識に起因して発
生する信号による蛍光偏光度を計測することによる、D
NAまたはRNAを測定する方法において、試料中のD
NAまたはRNAと蛍光標識試薬とのハイブリダイゼー
ション反応を行わせるに際し、蛍光標識試薬の混合前あ
るいは混合後に、無機酸塩または有機酸塩を添加するこ
とを特徴とする蛍光偏光法によるDNAまたはRNAの
測定方法。
1. A fluorescent labeling reagent is added to and mixed with a sample, and a hybridization reaction between the DNA or RNA in the sample and the fluorescent labeling reagent is performed. Then, the fluorescence polarization degree due to a signal generated due to the fluorescent labeling is measured. D by measuring
In a method for measuring NA or RNA, D in a sample
When performing a hybridization reaction between NA or RNA and a fluorescent labeling reagent, an inorganic acid salt or an organic acid salt is added before or after mixing of the fluorescent labeling reagent. Measuring method.
【請求項2】 試料中のDNAまたはRNAと蛍光標識
試薬とのハイブリダイゼーションを、0.01〜5 mol
/lの濃度の無機酸塩または有機酸塩を含む溶液中で行な
うことを特徴とする請求項1に記載される蛍光偏光法に
よるDNAまたはRNAの測定方法。
2. The hybridization of DNA or RNA in a sample with a fluorescent labeling reagent is performed in an amount of 0.01 to 5 mol.
The method for measuring DNA or RNA by the fluorescence polarization method according to claim 1, which is carried out in a solution containing an inorganic acid salt or an organic acid salt at a concentration of / l.
【請求項3】 試料中のDNAまたはRNAと蛍光標識
試薬とのハイブリダイゼーションを、0.05〜3 mol
/lの濃度の無機酸塩または有機酸塩を含む溶液中で行な
うことを特徴とする請求項1に記載される蛍光偏光法に
よるDNAまたはRNAの測定方法。
3. The hybridization of DNA or RNA in a sample with a fluorescent labeling reagent is performed in an amount of 0.05 to 3 mol.
The method for measuring DNA or RNA by the fluorescence polarization method according to claim 1, which is carried out in a solution containing an inorganic acid salt or an organic acid salt at a concentration of / l.
【請求項4】 無機酸塩が塩酸、炭酸またはリン酸のア
ルカリ金属塩、アルカリ土類金属またはアンモニウム塩
であることを特徴とする請求項1記載の蛍光偏光法によ
るDNAまたはRNAの測定方法。
4. The method for measuring DNA or RNA by the fluorescence polarization method according to claim 1, wherein the inorganic acid salt is an alkali metal salt, an alkaline earth metal or an ammonium salt of hydrochloric acid, carbonic acid or phosphoric acid.
【請求項5】 無機酸塩が塩化ナトリウムであることを
特徴とする請求項1記載の蛍光偏光法によるDNAまた
はRNAの測定方法。
5. The method for measuring DNA or RNA by the fluorescence polarization method according to claim 1, wherein the inorganic acid salt is sodium chloride.
【請求項6】 有機酸塩が酢酸、クエン酸、安息香酸ま
たはフェノールのアルカリ金属、アルカリ土類金属また
はアンモニウム塩であることを特徴とする請求項1記載
の蛍光偏光法によるDNAまたはRNAの測定方法。
6. The measurement of DNA or RNA by the fluorescence polarization method according to claim 1, wherein the organic acid salt is an alkali metal, alkaline earth metal or ammonium salt of acetic acid, citric acid, benzoic acid or phenol. Method.
【請求項7】 蛍光標識試薬が蛍光標識を結合したDN
AまたはRNAであることを特徴とする請求項1に記載
される蛍光偏光法によるDNAまたはRNAの測定方
法。
7. A DN in which a fluorescent labeling reagent is bound with a fluorescent label.
It is A or RNA, The measuring method of DNA or RNA by the fluorescence polarization method of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008505321A (en) * 2004-07-02 2008-02-21 ブルーシフト・バイオテクノロジーズ・インコーポレーテッド Search for phosphor microenvironment

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