JPH07508883A - ヌクレオチド配列集団の分類方法 - Google Patents

ヌクレオチド配列集団の分類方法

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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】 ヌクレオチド配列集団の分類方法 本発明は、核酸配列の集団の個々のメンバーの研究、特にそのような集団の個々 のメンバーが非常に多様な量で存在しつる場合の研究を容易にする技術に関する 。この技術は、配列の索引付けを可能にする。 複雑な核酸又はポリヌクレオチドの集団を研究することが必要であるという状況 は益々増加している。例えば、もし生物例えばヒトのゲノムの全体配列が決定さ れその情報が入手可能なら、非常に高価な資源が創造されつるということが現在 広く認識されている。しかしながら、そのような作業の程度は、過小評価される べきではない。例えば、ヒトゲノムはほぼ100.000の遺伝子(これらのま さに実質的な部分はヒトの脳で発現されうる:Ann、 Rev、 Neuro sci、第11巻、第157〜158頁、1988年)を含みうる。ヒト遺伝子 のストックの非常に少ないパーセテージのみが現在のところ調べられており、そ してこれは、断片化されかつ、特別の目的に向けた様式で通常行われている。 ヒトゲノム配列決定のアプローチの最良の手段に関して、多くの公開された討論 がある。Brennerは、ゲノムDNAよりも逆転写されたmRNAから製造 されるcDNAに研究を集中すべきであると主張している(CTBA Foun dationSymposium、第149巻、第6頁、1990年)。殆どの 有用なゲノム情報は、mRNAに対応するゲノムの部分に存在し、この部分は全 体のほんの一部(5%以下)であることが、主たる理由である。更に、cDNA を製造する技術もまた公知である。一方、全ての発現されたmRNAに対応する cDNAをほぼ完全に回収すると仮定してさえも、遺伝子の制御及び調節を負う 配列を含んでいるいくつかの潜在的に有用な情報がcDNAアプローチにより失 われるであろう。それにも拘わらず、cDNAアプローチは、ゲノムDNA配列 決定に依存したアプローチにおける繰り返し配列及び/又は非コーディング配列 の分析から生じる固有の非能率な点を少なくともかなり減少できる。 最近、新しいcDNAを同定し、特徴付けするための迅速な方法の結果が報告さ れた( Adams、 M、 D、 ら、5cience 。 第252巻、1991年、第1651〜1656頁)。本質的に、半自動化配列 リーダーを用いて、ランダムにつりあげられた多数のcDNAのそれぞれの一末 端より配列の一回読みとり(Single read)を行う。cDNAの核酸 配列(又はcDNAの核酸配列を翻訳することにより製造されるタンパク質配列 )を互いに及び公開されたデータベースの公知の配列と比較することにより、ラ ンダムにつったcDNAのそれぞれが明白に分類されうろことが示された。cD NAは、全く新しいか又は既に公知の配列に多かれ少なかれ一致するとして分類 されうる。この方法で同定されたcDNAは、更に特徴づけられ、物理的マツピ ングを含む多(の標準的な利用において有用であると判った。不運にも、このよ うな方法は、不十分である。任意に与えられたcDNAの集団のために行われた プロセスが長ければ長いほど、能率は低下し、そして新しいクローンの同定速度 は遅(なる。本質的に、既につりあげられたcDNAの数が増加すればするほど 、特定のcDNAを1回より多くつりあげる確率は増加する。なぜなら、種々の cDNAが見つかるところの存在量は非常に広範囲であり、かつ該存在量は数オ ーダーの程度で変化しうるからである。従って、いくつかの配列は非常に希であ る一方、単一のcDNAのタイプが特定の組織から製造されたcDNAの集団の 10%程度を含みうる(Levin、 B、 、Gene Expressio n 、第2巻:真核生物の染色体、第2版、第708−719頁、New Yo rk; Ti1eys 1980年)。任意に与えられた集団中のより稀な種を 失うことを避ける必要性は、かなりの問題を与える。 混合されたヌクレオチド集団、例えばヒトゲノム配列決定で検定されるべき集団 の検定効率を上げるという問題の解決に向けて、多くのアプローチが試みられて きた。 従って、もしそれらのcDNAの配列についての情報があれば、極端に低いレベ ルで存在するcDNAを選択的に増幅するために標準PCR法が用いられつる。 もしそうでなければ、所望のc DNAに特異的なプライマーを構築することは できず、そして所望のcDNAを選択的に増幅することはできない。それ故、も し未知の多数の遺伝子を特徴付けすることを望むのなら、標準PCR法は不十分 である。 他のアプローチとして、cDNAの集団のメンバーをより一定の豊富 さで製造することが試みられている(いわゆる、標準化法)。第一のアプローチ は、ゲノムDNAへのcDNAのハイブリダイゼーションを含む。飽和の時点で は、ゲノム/ c D N Aハイブリッドから回収したcDNAは、それらを エンコードする遺伝子と同じ存在量で存在している。これは、元のcDNAライ ブラリーよりはるかに同質の集団を提供するが、問題を完全には解決していない 。非常に稀な配列について飽和を達成するためには、かなりの期間に亘って多量 のゲノムDNAにアニーリングされることが要求される大量のcDNAを用いる ことが必要である。更に、多重コピーで存在するゲノムDNAの所々の部分と相 同性を有するcDNAが、過度に示されるであろう。 第二のアプローチは、それ自身にアニーリングするcDNAの二次再会合速度論 を利用する。長期間のアニーリングの後、−重鎖のままのcDNAは、はとんど 同じ存在量であり、そして標準PCRによって回収されうる( Patanja li、S、R,ら、PNAS tlsA、第88巻、1991年、第1!143 〜194T頁; ]Co、M、S、B9、NAR19、第18巻、1991年、 第5705〜5711頁参照)。しかしながら、これら2つの文献に開示された 方法は著しい欠点をもつ。それらは、−重鎖DNA及び二本鎖DNAの厳格な物 理的分離に完全に依存しており、各反応において多くのマニュアル操作を要求し 、そしてハイブリダイゼーション時間を延長することを要求する(Patanj ial iらの方法では、288時間にまで及ぶ)。 ヌクレオチド集団の“標準化”における更なるアプローチは、係属中の英国特許 出願第9115407.0号(MRCにより、1991年7月17日に出願され た)中に記載されており、そしてそれはPCRプロセスを含み、該PCRプロセ スにおいては、不均−DNA集団及び適当なオリゴヌクレオチドプライマーを含 む混合物をまず形成し、そしてDNAを変性させるが、慣用のPCR実験計画を 行う前に、その条件を、より普通のDNA種の変性された鎖は互いにリアニール することができるが、一方プライマーのDNA鎖へのアニーリングは起こらない ように変えた。この方法により、その後に、より稀な種が、より普通な種に優先 して増幅されうる。 このPCR樟準化法は、一般に以下の工程を含む=(a)DNAが変性されると ころのPCRプロセスにおいて用いるのに適した不均−DNA集団及びオリゴヌ クレオチドプライマーを含む混合物を調製する、(b)条件を、より普通のDN A種の変性された鎖はリアニールすることができるが、一方プライマーのDNA 鎖へのアニーリングは起こらないように変える、(c)更に混合物の条件を、プ ライマーがより稀なりNA種を含むリアニールされずに残っている一本鎖DNA にアニールするように変える、そして (d)工程(c)で製造された混合物中で拡張合成を行う。 有利には、方法は上記4つの工程の(り返し利用よりなる。 条件は反応混合物の温度の変化によって変えられうると理解される。しかしなが ら、相補的DNA鎖どうしのハイブリダイゼーシヨンに影響するいずれの条件も 、要求された結果を達成するように変えられつる。 任意の与えられたDNA種のリアニーリング効率は生成物の濃度及び時間に依存 するので、配列が多量になればなるほど与えられた期間中にリアニーリングする 程度は大きくなる。いったんDNA種がある境界濃度に達すると、ブライミング (priming)工程前に著しい量が二本鎖の形にアニーリングするので、も はや指数関数的には増幅されない。従って、個々のDNA種がその境界濃度まで その方法により増幅されると、その種の増幅速度は減少し始める。 それ故、結局、全てのDNA種が同じ濃度で存在する。 リア二−リング工程の長さは、どの(らい多くのDNAが境界濃度で存在するか を決定する。それ故、リア二−リング工程の期間は、それぞれのDNA集団に対 して経験的に決定されるのが好ましい。 PCR標準化方法においては、一般に、DNAプライマーは全DNA集団のある 試料を選択的にプライム(prime)するように適合されつる。集団のある試 料のみをプライムするプライマーを用いて、その試料のみが増幅されかつ標準化 される。これにより、製造されたDNAの全量は減少され、このことはくり返し 回数を少なく保つことができるということを意味する。このことは、該方法を複 雑なりNA集団例えばcDNA集団に適用できるということを保証する。更に、 第一のプライマー及び第二のプライマーを用いることができ、該第−のプライマ ーは全cDNA集団のある試料を選択的にプライムするように適合されており、 該第二のプライマーは一般のプライマーである。有利には、一般のプライマーは オリゴdTである(オリゴdTプライマーはc DNAの末端においてポリへの 尾にアニーリングするので、それぞれのプライムされたcDNAはその後そっく りそのまま複製される)。 本発明は、今、おそらく種々の存在量の核酸配列の混合された又は不均一の集団 の個々のメンバーを研究しそして同定、例えば複雑な生物例えばヒトの与えられ た原料組織からのcDNAの殆どを能率的に同定できる新しい方法を提供する。 本発明の方法は、特に、集団中のより稀な配列の分類(及び調査)を容易にする のに適合する。更に、核酸配列例えば上記したcDNAは該方法において製造さ れ、ある意味においては、該方法は、広範囲の他の適用への新しい、便利なそし て強力なアプローチのためにそれらを有用にする。 従って、本発明は、特徴付けがされていない核酸を配列特異的なサブセットに選 別することにより該核酸を分類する方法に関し、該方法は、以下の(a)〜(c )を含む;(a)場合により、最初に、該特徴付けされていない核酸を試薬、好 ましくはエンドヌクレアーゼの作用下に付し、ここで該試薬は該核酸を切断し、 より小さい大きさの切断生成物を製造する、 (b)特徴付けされていない核酸又は場合によっては(a)からの切断生成物の いずかを、アダプター分子の集団と反応させてアダプター化された(すなわち、 アダプターがついた)生成物を製造し、ここで該アダプター分子のそれぞれは核 酸配列末端認識手段を有し、かつアダプター分子の該集団は、核酸配列の所定の サブセットに連結できる配列末端認識手段を有する一連のこのような分子を包含 する、そして (c)選ばれた核酸配列末端認識手段をもつアダプターを含む(b)から得られ たアダプター化された生成物のみを選択及び分離する。 上記の方法において、アダプター分子は、好ましくは、公知のヌクレオチド組成 の一本鎖末端が存在するところのオリゴヌクレオチド(上記方法でいうところの “核酸配列末端認識手段”)を含み、該一本鎖末端はそれぞれ所定の核酸末端配 列又は末端ヌクレオチドに相補性を示し、それらと連結されつる。 もちろん、アダプター分子の他の形も意図されうる。例えば、好ましくは共有結 合的な手段によって、任意の特定のヌクレオチド又は核酸塩基に対して特定の反 応を起こしうるアダプターが選ばれうる。従って、望まれるのなら、ある核酸中 における稀な塩基例えば5−ヒドロキシメチルシトシン又はチオヌクレオチドの 存在を利用できる。本発明の方法の工程(b)から得られるアダプターと核酸の 間の連結の性質は、本発明の成功と無関係である。但し、このような連結は、工 程(C)を行なえるように十分に強く、そして更に、連結は核酸配列末端又は末 端ヌクレオチドの公知の種類のみに対して公知の意味において特異的でなければ ならない。 本発明の方法は、二本鎖又は−重鎖核酸物質に適用でき、本発明の方法で処理さ れうる開始の“特徴付けされていない”物質の性質についてはその他の特別な限 定はない。 好ましくは、本発明の方法の工程(b)は、特徴付けされていない核酸配列又は (a)からの切断生成物の両末端が公知の方法でアダプターに結合されつるよう な、アダプター分子の集団を用いて行われる。 本発明のアダプター分子の少なくともいくつかは、固相上にアダプター化された 生成物を固定化することにより本発明の工程(c)において物理的分離を可能に するように構築されうる。別の方法として、PCRプライマーとハイブリダイゼ ーシタンできる公知の配列を(それらの配列末端認識手段に加えて)含むアダプ ター分子が用いられつる。 このような実施態様においては、アダプター化された生成物の混合物に対しての PCR技術の適用は、前もって選択された配列を用いて、1以上の前もって決定 された配列のサブセットが選択されることを効果的に可能にする。 本発明の方法における開始核酸物質が、既に、別々の核酸配列の集団の形であり うると理解される。或いは、たいへん長い連続分子例えば完全な染色体でさえ用 いられることができ、そして選別及び分類するための配列の集団を製造するため に、本発明の方法の任意的な切断工程、工程(a)が行わられうる。 もし、任意的な工程(a)が行われ、そして切断のために用いられた試薬がエン ドヌクレアーゼであれば、これは、基質である特徴付けされていない核酸に依存 して、二本鎖物質に対して特異的な酵素でありうるか又は−重鎖生成物上の認識 された配列において切断する能力を有する酵素でありうる。 一本鎖DNAを認識し、かつまた二本鎖配列を切断したとき切断された配列オー バーハング(overhang)を残しく後記を参照)、該オーバーハングは少 なくとも部分的に退化されているところの、適した制限エンドヌクレアーゼの具 体例は、BstNISDdeI、HgaISHinfI及びM n l Iを含 む。従って、例えば、Hga Iは、切断部位から5つの塩基で始まる5塩基オ 一バー/%ングを残し、Mn1Iは7塩基を切りとるが、1塩基オーバー/1ン グしか残さない。−重鎖切断は、また、本来は一本鎖DNAを切断できない酵素 のために、酵素のための認識部位の配列を含んでいるオリゴヌクレオチドを一本 鎖にアニーリングして、両鏡を切断するために酵素にとって十分な長さ及び性質 を有する部分的二本鎖を提供することにより達成されることができる。 本発明のパイオニア的な方法の能力の一つの観点は、まず第一に、核酸配列を分 類及び選別する能率的な技術の適用において試験されるべき物質のおおいな普遍 性である。 確かに、行われる任意の選別/選択方法の段階の数に応じて(そして、以下の記 述は、それによって選択の追加的及び更なる程度が達成されうるところの種々の 方法への案内を与える)、アダプター分子を意図し、その際、特異性が、特徴付 けされていない核酸配列末端(例えば最後のヌクレオチドに特異的な)への連結 のために利用できる1のヌクレオチド塩基によってのみ決定されることは完全に 本発明好ましい実施態様の範囲内である。 後述するように、種々の段階において選別/選択することによって、高い程度ま で選別/選択できるということは、本発明の他の大きな利点である。このような 段階の数と選別/選択の程度との間には指数関数的な関係がある。 本発明の一つの好ましい観点は、特徴付けされていない核酸を分類する方法であ り、該方法は以下の(a)〜(c)を含む; (a)該特徴付けされていない核酸を試薬、好ましくは離れた位置の切断及び認 識部位を有するエンドヌクレアーゼの作用下に付し、ここで該試薬は該核酸を切 断して、二本鎖切断生成物を製造し、その個々の鎖は切断された末端においてオ ーバーラツプして、公知の程度まで延びている一本鎖を与える、 (b) (a)からの切断生成物をアダプター分子と連結して、アダプター化さ れた切断生成物を製造し、ここで、該アダプター分子のそれぞれは切断生成物末 端認識配列を有し、そしてこのようにして用いるアダプター分子は、切断製造さ れた延びている一本鎖の配列の所定のサブセットに相補的な認識配列を有する一 連のアダプター分子を包含する、そして、 (c)公知の認識配列のアダプターを有する(b)から得られたそのようなアダ プター化された切断生成物のみを選択及び分離する。 上記の好ましい本発明の方法は、選択及び選別という一般的な利点とは別に、そ れは゛マーカー”を(特定のアダプターの形で、後述を参照)任意の配列におい て前もって決定された部位に位置させることができるので、更に、配列を索引付 けする方法であるという非常に重要な利点を提供する。更に、初めて、配列サブ セットが製造されることができ、該サブセットにおいては、個々の配列“末端” について少し判るばかりでなく配列の方向性も確定される。 一般に、本発明においては、工程(b)において同時にアダプターの集団を用い るのが便利である。もちろん、状況に応じ或いは何らかの理由でそれが好ましけ れば、全ての可能性のある配列タイプを“アダプター化する”ために要求される 全ての可能性のあるアダプター分子のサブセットを用いて、別途の反応を行いう る。 本発明においては、“特徴付けされていない核酸”とは、単に、任意の核酸、又 は部分的に或いは完全に未知の配列である核酸配列の集団を意味することを意図 する。 上記のように、特徴付けされていない核酸が二本鎖であるか又は−重鎖のいずれ でかあるかということは、本発明の普遍性にとって重要ではない。しかしながら 、以下の記述においては、工程(a)に従って核酸フラグメントを製造するため にエンドヌクレアーゼとしてFoklを用いる本発明の好ましい実施態様のカテ ゴリーを記述する。もし、このような酵素或いは同様の酵素を用いることが望ま しく、かつ分類することが望まれている特徴付けされていない核酸が一本鎖配列 物質からなるのなら、このような−重鎖物質は、まず、本技術分野の公知の方法 により二本鎖配列に転化されることができる(例えば、Sanger、 F、ら 、Proc、 Natl、^cad、sci、 、第74巻、1977年、第5 463〜5476頁、Zoller、 M、 J、 とSm1th、 M、、M ethods Enzymol、、第100巻、1983年、第468〜500 頁、Gubler、 U、とHoff1an、 B、 J、、Genes第25 巻、1983年、第263〜269頁を参照)。工程(a)から得られる切断生 成物の末端における鎖オーバーラツプの程度は、好ましい実施態様においては、 もし二本鎖物質で行うならば、たった一つの塩基程度と少なくても良いが、2〜 10塩基が好ましく、4〜6塩基が更に好ましい。(a)からの切断生成物の可 能な限り多くが(少なくとも50%、及び理想的には95%以上)それぞれ末端 オーバーラッピングをこのように有しているのが好ましく、そして、従って、好 ましいタイプのアダプターによって“アダプター化される”ことができる。 工程(8)において用いられるつる好ましい試薬はエンドヌクレアーゼであり、 好ましくは、その切断部位が二本鎖基買の2本の鎖に亘って非対称的に配置され ており、かつその特異性が切断部位に隣接する塩基の性質によっては影響されな いところのクラス■制限エンドヌクレアーゼである。 本発明の好ましいオリゴヌクレオチドアダプター分子を用いた場合は、配列特異 的な切断のいずれの手段も好ましく用いられうるけれども、最も好ましくは、切 断部位は、種々の切断生成物の末端上のフラグメント末端における配列によって は完全には決定されない。配列特異的な化学的切断が報告されている(Chu、 B、C、F、とOrgel、 L、 E、、Proc。 Natl、Acad、Sci、 、第963〜967頁、1985年)が、好ま しい試薬は、上記したように、タイプ■制限エンドヌクレアーゼのサブセットで ある。このサブセットは、多重認識配列をもつ酵素、中断されたパリンドローム を認識する酵素及び非パリンドローム配列を認識する酵素を含む。合わせて広範 囲の特異性をカバーするこれらのタイプのタイプ■制限エンドヌクレアーゼは、 容易に入手でき、そしてそれらの反応において非常に特異的であり効率的である (総論:Roberts、 R,J、、Nucl、Ac1ds Re50、第1 8巻、1990年、第2331〜2365頁)。要求されるタイプの酵素のいく つかを、以下の表1に列記する。 表 1 それらの認識配列の外側で切断する酵素の切断部位を括弧中に示す。 例えば、GGTCTC(115)は、 5’ 、、、GGTCTCNマ 、 、3tでの切断を示す。 いくつかの酵素によって製造された切断は、プラントであり、一方、他の酵素は 、−重鎖延びを有する末端を製造する。好ましい酵素は、後者のカテゴリーのも のである。 なぜなら、これらは、プラント末端化された末端から一重鎖延びを製造する必要 なしに、サブセットに分類するために塩基特異的な連結を用いることを可能とす るからである。 先に示したように、本発明での使用において好ましいエンドヌクレアーゼはFo klである。 本発明の方法の重要な特徴は、アダプター分子の使用である。好ましいアダプタ ー分子は一般に、アダプターがそれと反応するよう設計されているところの延び た切断由来配列を反映しているか又はそれに相補的である“オーバーハンギング フラグメント認識配列を有する。また好ましくは、このようなアダプターは5°  ヒドロキシル基を末端に有するべきである。5゛ リン酸塩基を避けることは 、アダプターを巻き込む不適当な連結の危険を除去する。或いは、アダプター化 されるべきフラグメントは、それらの5′リン酸塩基が除去されるべきであり、 そして互いに連結する能力のあるアダプターは本技術分野の公知の方法により分 離されつるように選択されるべきである。 アダプター分子は、アダプター配列に付着したときに、特異的配列の選択及び分 離(本発明の方法の工程(C))を可能とする部分をまた含んでいても良い。例 えば、アダプターはビオチンを有することができ、それによって、所望のアダプ ター化された分子を選択及び分離することにおいて、ビオチン/アビジン反応を 利用することを可能にする。 更に、アダプターは好ましくは、特異的にアダプター化された分子を、コア配列 に相補的なプライマーを用いて公知の技術(例えばPCR)によって増幅できる ように、公知の及び選択された配列を含む。 本発明のアダプターは、好ましくは切断生成物の末端に結合されうる短い二本鎖 オリゴヌクレオチドである。それらは、それらの配列が前もって決定されること ができかつ高濃度で容易に製造されうろことができるように、化学的に合成され る。それらはまた、その工程の間に容易に精製されつるような様式で化学的に修 飾されつる。上記したように、理想的には、いったんフラグメントに結合すると そのフラグメントのアダプター化された末端がもはや更なる連結反応に参加でき ないように、アダプターの5′末端は非ホスホリル化される。 [好ましくは、本発明で用いられる全ての連結反応は、DNAリガーゼにより触 媒される。なぜならこの酵素は、容易に人手できかつ使用が簡単である。]アダ プターの切断生成物末端認識配列は、好ましいアダプター分子を構成する最も長 いオリゴヌクレオチド鎖の5゛末端上にあり、長さが少なくとも3ヌクレオチド であり、そして5°末端から2ヌクレオチドの一本鎖化された位置において全く ランダムな塩基を有するのが好ましい。すると、このことは連結反応の間及びそ れに続くプライミング反応の間に選択を行うことを可能にする。その後、選択の 最終の程度は、これら2つの段階において達成された選択の程度の生成物の結果 であるので、最大の選択は、利用できるアダプター/プライマーによって達成さ れうる(更なる説明のためには後述を参照)。 最も長いオリゴヌクレオチドの5′末端上のアダプター鎖の延びはまた、分離目 的のために修飾されたオリゴヌクレオチドの使用を容易にする。好ましくは、短 いオリゴヌクレオチドは、その5°末端において修飾される。このことは、用い られるすべての可能性のある一本鎖の延びに対してたった一つの修飾されたオリ ゴヌクレオチドを要求すること及び連結又はそれに続くブライミング反応を妨げ ないところの位置で修飾できるという2つの利点を有する。 たった一つのタイプのアダプターが連結反応ごとに要求されるが、選ばれた配列 のサブセット中のすべての可能性のある反応をカバーするアダプターが存在する のが好ましい。なぜなら、すると、選ばれたサブセット中のフラグメントが互い に連結する機会が最少にされるからである。前もって決定された認識配列を有す る選ばれた特異的アダプターは、その−重鎖の延びにおいて他のアダプターと異 なるばかりではなく、その配列の残りの部分においても他と異なることがまた好 ましい。なぜなら、このことにより、それに続く工程において有用である方向性 を導入することが可能であるからである。それ故、このアダプターは、それが結 合する切断生成物との分離を容易にするために、修飾されたオリゴヌクレオチド を有するのが好ましい。 本発明の方法は、ある方法でアダプターのいくつかを特異的にしそして工程(c )における如く選択及び分離を行うことにより、配列のカテゴリー又はサブセッ トを製造するために用いられうる。この方法においては、配列のサブセットは選 ばれた特異的なアダプターに依存して、例えばそれに続くヌクレオチド配列決定 における使用のために供給されうる。このことは、例えば、配列の大きな集団の 同定を、このような集団をサブセット(該サブセットのそれぞれは次に試験され つる)に分けるための合理的なアプローチを可能にすることにより容易にする。 もちろん、本発明の方法において製造されるサブセットは、元の特徴付けされて いない核酸中のすべての配列の公知のフラクション又は特定の部分とみなされう る。任意の特定のサブセットの大きさ及び性質を決定するに際し多(の配慮がな されつる。例えば、サブセットはあまりにも小さすぎるべきではない。何故なら 、もし元の核酸がかなり多数の異なった配列を提供すると、サブセットの数の増 加はまた、必要なアダプター及びプライマーの数及び核酸を分類するために必要 とされる実験の数を増加させるからである。一方、本技術分野の当業者は、サブ セットの大きさを、意図された用途において要求される解決の程度を与えるよう に合わせることが必要である。このことは、一般的なガイダンスというよりはむ しろ本技術分野の当業者の選択事項である。 好ましくは、サブセットのメンバーは、本発明の方法の後の利用例えば配列決定 による同定のためのランダムピッキングにおいて同定を便利にする程度の数のみ が平均的に存在する。この文脈においては、一つのサブセット中に1000メン バー以下が好ましく、より好ましくは500メンバー以下である。サブセットの 大きさに関する更なるポイントは、プローブとして使用するためにサブセットを 同時に標識することが要求されうるということである。好ましくは、このような 場合、全サブセットの大きさは500キロベースを超えるべきではない。これは 、多くの様式、例えば500の異なった1キロベースの大きさの配列又は例えば 1000の異なった500ベースの大きさの配列により提供されうる。やはり、 この事項も当業者の選択の一つである。 また、アダプターが、本発明の方法において、フラグメントを連結するために設 計されそして要求されるということが思い出されるべきである。いくつかの環境 においては、このことは例えばアダプターが大きな濃度で存在することにより速 度論的に進められつる。このような場合は、サブセットは、フラグメントの濃度 又は多様性が、利用可能なフラグメント末端の範囲が所望のアダプター濃度を達 成できるようなものであるように選ばれる。 本発明は、本明細書中に記載した新しいアダプター分子、及び核酸配列の前もっ て決定されたグループをアダプター化するために設計されたこのようなアダプタ ーのグループを含む本発明の方法を行うためのキットを含む。いくつかの実施態 様においては、本発明のキットは、異なったアダプターの複数のグループを含む 。本発明のキットはまた、なかんずく、核酸切断試薬例えばFokl又は上記し た他のエンドヌクレアーゼ、及び/又はPCRプライマーを含みつる。 本発明の新しい分類方法を、以下に示す図との関係で更に記載する。 特定の実施例を含む以下の記述中において理解されるように、多くの個々の特徴 が言及され、それらは単にいずれかの特に記載した例を行うよりも本発明の実施 例を行うにおいて広範囲で適用可能である。 図面の説明 図1は、特定のフラグメントを選択するための本発明の方法の背景にある基本的 な手順の概要を示したものである。 簡潔化のために、実際に用いられうる全てのアダプターは1の切断様式を示す。 図3aは、本発明の方法に従った特異的なアダプターの使用を説明している。  図3bは、エンドヌクレアーゼ消化後の特異的にアダプター化された配列の選択 を説明している。 図4は、本発明で用いられうる一連のアダプター及びプライマーを列記している 。そして、 図5a及び5bは、特異的なアダプター化された分子の(増幅目的のための)特 異的な前もって決定されたブライミングを示す。 図6は、後述する実施例2に記載のように本発明の方法によって分類された試料 のアガロースゲル電気泳動により得られたゲルを示す。 本発明の方法の概要を図1に示す。核酸又は核酸の集団は、公知の特異性及び切 断特性をもつ選択された制限エンドヌクレアーゼによって切断される。好ましい 具体例はLされる一本鎖のオーバーハング又は延びは、256の可能性のある4 つの塩基配列のいずれか一つであり得るということが判る。しかしながら与えら れた切断部位においては、その配列はいつも同じである。図2に示すようにFo klはオーバーバングを製造し、そしてまたその切断及び認識本発明の方法の次 の段階は、エンドヌクレアーゼの作用の結果得られた核酸配列フラグメントの集 団の、アダプターの集団との反応である。簡潔化のために、図1には2つの特異 的なアダプターの使用のみを示すが、混合された集団中の配列を分類する、又は このような配列集団を標準化する目的のために、配列の所定のサブセットに特異 的な全ての可能性のあるアダプターが用いられると理解される。 この点については、以下において再び言及する。 図1に、塩基特異的なアダプターの一つを、固相に結合できるとして示す。この 結合は、問題の特異的なアダプターによってアダプター化されているフラグメン トの捕獲を可能とする。その後、増幅技術例えばPCRが、塩基特異的なブライ ミング及びこのようにして単離されたフラグメントの増幅のために用いられうる 。 アダプター化が行われる場合は、アダプターのオーバーハングの全ての並べかえ が存在する、又は元の核酸或いは核酸集団を表わさないハイブリッド分子を生じ る可能性があるということが重要である。このようなハイブリッド分子は、特異 的にアダプター化されていないフラグメントが、互いに又は特異的な様式でアダ プター化されているフラグメントの遊離末端に連結する場合に生じうる。 図3a及び3bにおいて最も明確に示されることができるように、本発明の方法 が、エンドヌクレアーゼの作用から得られたフラグメントの選別又は分類を導く のはアダプター化の段階である。明らかに、任意の与えられたアダプターは切断 された配列とのみ反応し、そこではオーバーハングはアダプターの認識配列に相 補的である。従って、選択の程度は、この点で、アダプターの切断生成物末端認 識配列の1以上の塩基を前もって選ぶことにより導かれつる。 明らかに、このような特異的なアダプターのみが、オーバーハング又は延びた配 列が適当な位置において相補的な塩基を有するところの切断生成物又はフラグメ ントと連結できる。このことは、特異的アダプターによってアダプター化されう る、エンドヌクレアーゼ活性から得られるフラグメントの割合を限定する。 本発明の方法における好結果のアダプター化段階は、切断生成物末端に塩基の任 意の組み合わせを製造できる制限エンドヌクレアーゼの使用に依存する。明らか に、もしオーバーハンギング塩基が、切断より得られる全ての生成物又はフラグ メントにおいて同じなら、選択は不可能である。 図3bから最も明確に判ることができるように、もし、非特異的なアダプター及 び特異的なアダプターの混合物が用いられ、そして特異的なアダプターが標識さ れるか又はさもなければ得られた混合物から何らかの方法で分離されることが可 能にされるならば、それによって、それぞれの切断部位のオーバーハング又は− 重鎖延び中に1以上の前もって決定された塩基を有するフラグメントの副集団は 自動的に選択され、該塩基はアダプターの認識配列中の相補的塩基を選択するこ とにより前もって決定される。 図3bから判ることができるように、もし特異的なアダプターがビオチニル化さ れていれば、ビオチン残基を有するアダプター化された分子はストレプトアビジ ンをコートした磁気ビーズに結合され、洗浄されそして分離されることができる 。もちろん、本技術分野において公知の他の分離系及び標識系を用いることもで き、そしてこのことは本明細書を読んだ当業者の選択事項である( Uhlen 、 M、、Nature、第340巻、1989年、第733〜744頁)。 図3bに示された技術は特異的なアダプターのたった一つのカテゴリーのみを示 しており、該特異的なアダプターは、アダプターが結合するフラグメントのみを 単離するための本技術分野で理解された方法においてビオチン/ストレプトアビ ジンを用いているけれども、多くの特異的なアダプターを同時に用いることがで き、但しこのような特異的アダプター(及びアダプター化が行われた場合にそれ らに結合する分子)をお互いから分離することができること、と理解される。 本発明の好ましい方法の次の段階においては、所望により、特異的にアダプター 化されたフラグメントを分離した後に、更なる程度の選択が、特異的にアダプタ ー化された核酸フラグメントのサブセットの中の選ばれたサブセットのみをコピ ーし又は増幅することにより達成されうる。もちろん、もし選択されたプライマ ーのみを使用するPCRタイプの方法を用いれば、最初の物理的分離は必ずしも 必要でない。とにかく、この更なる選択は、特異的なアダプターのコア部分の前 もって決定された配列に依存している。 従って、特異的なアダプター化された分子の特定のセットが、例えばビオチン/ ストレプトアビジン系を用いて固相に結合されることによりいったん単離されれ ば、このようにして固定化された核酸フラグメントは、固定化の部位から遠く離 れたアダプターの末端にある固定化された核酸フラグメントに結合されているア ダプターのコア配列に相補的でかつ特異的なプライマーを用いてコピー/増幅さ れうる。このようなプライマーは好ましくは、1以上の特定の過剰の(エキスト ラの)塩基により、アダプター化されたフラグメント中へ延びている。 更なる選択におけるこの技術の成果として、その非結合末端に適当なアダプター を有するアダプター化されたフラグメントのみ、好ましくはプライマー上の選ば れた過剰の塩基に相補的な配列を有するフラグメントのみがコピーされつる。 この更なる選択技術においては、間違ってアニールされたプライマーからは新し い鎖を殆ど合成しないばかりか間違ってアニールされた塩基を除きもしないポリ メラーゼを用いることが特に好ましい。適した酵素は、AMVリバーストランス クリブターゼ(にacian、D、L、 、Methods IJrol、、第 6巻、1977年、第143頁)、M−MLvリバーストランスクリプターゼ( Roth、 M、 J、ら、J、 Biol、 Chell、、第250巻、1 985年、第9326〜9335頁) 、DNAポリメラーゼ1クレノウ(エキ ソヌクレアーゼを含まず) (Derbyshire、V、ら、Proc、Na tl、Acad、Sci、U、S、A、、第74巻、1988年、第5463〜 5467頁)、遺伝子的に設計されたT7DNAポリメラーゼ(5equena se (商標) 、Tabor、S、とRichardson、C,C,、J、 Biol、 Chem、、第264巻、1989年、第6447〜6458頁、 米国特許第4795699号明細書)及びTaqDNAポリメラーゼ(Lawy er、 F、ら、J、 Biol、 Chew、、第264巻、1989年、第 6427〜6437頁)を含む。 好ましくは、更なる選択は、得られた新しく合成された分子のサブセットを選択 することによって達成されつる。 これを行うために、上記の如く塩基特異的なプライミングが行なわれうる。但し 、問題となるプライマーのためのテンプレートはフラグメントの固定化部から遠 (離れたところのアダプターではなく、むしろ固体支持体に最初に結合されたア ダプターのコア部分の配列である。本発明の基本方法の工程(c)に続く選択の 最初の段階においてコピーにより得られる分子は一本鎖であると理解される。選 択の更なる段階は、選択されたフラグメントを二本鎖に変え、そしてこのような フラグメントは、標準的な技術(例えば、“Mo1ecular Clonin g″、第2版、Sambrook J、、 Fr1tsch。 E、 F、及びManiatis、T、 、C3lI Presss 1989 年)によりクローン化されつる。 従って、本発明の方法は 分子を分類するためばかりでなく、一連の段階におい て選択する(それ故、任意の特定のフラグメントの利用可能な量を°濃厚化する ”)ために用いられうる。濃厚化の最終の程度は、アダプター化段僧及びプライ ミング段階における、詳細に前もって決定された塩基の数に依存する。例として 、もしプライミングを2回繰り返し、そしてもし一つの塩基に特異的な特異的ア ダプターを用い、かつ第一のプライマーが一つの塩基に特異的であり、第二のプ ライマーが2つの塩基に特異的である場合は、選択から得られる濃厚化のレベル は、128倍である。このことは、ただ一点のみでの選択を与える前もって決定 された又は前もって選ばれた塩基のそれぞれは4っの可能性のうちの一つである (並びかえの全数は256となる)が、各7ラグメントがアダプター化されるこ とができる末端を2つ有すると、濃厚化の程度は半分になるという事実で説明さ れる。種々の組み合わせを用いて同程度の濃厚化が達成されつるということが当 業者によって理解される。例えば、プライミングを2回繰り返すと再び仮定する と、2つの塩基に特異的であるアダプターは、128倍の濃厚化を達成するため にはただ一つの塩基に対してそれぞれ特異的なプライマーを要求するのみである 。 濃厚化の特定の程度を決定する又は計画する場合は、前もって決定された塩基は 異なるべきであるということが重要であるばかりでなく、選択のために用いられ る塩基の並びかえは、可能な限りの多くの様式で分布される、つまり“拡げられ る”ことが有利である。何故なら、このことは要求されるプライマー及びアダプ ターの数を最少化するからである。例えば、所望の配列のそれぞれを128倍濃 厚化する256の配列サブセットのパネルは、全部で256の塩基特異的なアダ プターを用いることができ、アダプターそれぞれは、その“オーバーハング1中 の可能性のある4つの塩基の一つに特異的である。しかしながら、例えば、2つ の塩基のそれぞれに特異的である16のアダプターを、アダプターの一つの3゛ 末端においてたった一つの塩基に特異的な4つのプライマー及び他のアダプター の3゛末端においてたった一つの塩基に特異的な更に4つのプライマーとともに 用いるのが好ましい。この場合は、全部でたった24のアダプター及びプライマ ーしか要求せず、要求されるこれらの試薬の量で見ると1/10未満となる。 目的の核酸配列の任意の集団の個々のメンバーが短ければ短いほど、任意に選択 されたエンドヌクレアーゼの作用により一回のみ切断される核酸のパーセンテー ジは大きくなると理解される。もしある集団中の個々の核酸配列の殆どが2回( 或いはそれ以上)切断されないならば、上記した考えに従って、それらは完全な 範囲の選択/濃厚化を受けることはない。(1回の切断のみの結果として)両末 端で自分自身をアダプター化しないフラグメントの、切断集団中での存在を、本 発明を図式的に図3bに示す。この問題は、所望により、2以上の異なった制限 エンドヌクレアーゼを、別々に又は−緒に用いることにより検討されうる。 更に、本発明の方法は、(もし判れば)認識部位及び切断部位の間の間隔が、選 ばれた集団中の核酸配列の大きさと関係する都合の良い距離である場合に、酵素 の選択により°調節できる2ものである。 核酸配列のサブセットが本発明の方法を用いていったん製造されれば、それらは 種々の方法に用いられうる。標識された配列サブセットはプローブとして用いら れることができ、そしてサブセットのライブラリーはクローニング技術によって 製造されつる。更に、配列のサブセットは、標準法(例えば、”Mo1ecul ar Cloning” 、Maniatisら、前掲、を参照)を用いて固定 化した後に精査されうる。 本発明の方法は、制限フラグメントのサブセットを製造するために、適した原料 物質に適用されることができ、そして、配列決定のためにクローンがサブセット からランダムにつり上げられ、順次サブセットを試験する。いずれかの特定のサ ブセットが、新しいクローンの見掛は上の原料として“使い尽くされた状態”に なると(又は、更に正確には、新しい配列の回収速度が落ちると)、新鮮なサブ セットが試験されうる。ポアソン分布が、メンバーが同じ割合で存在するところ のサブセットからクローンがランダムにつり上げられる頻度を表すのに用いられ つる。もちろん、このような分布は、メンバーが等量で存在しない場合には歪み 、該歪みは、量の実際の相違に依存する。観察された分布は、サブセットの新し いメンバーをランダムにつり上げる確率を算出するために用いられることができ 、そしてこの情報は、新しいメンバーをつり上げる目的においであるセットを存 続させるか否かの決定に用いられ得る。もし、その意図が、与えられたサブセッ トの更に多(のメンバーの同定であるならば、このことは、まだつり上げられて おらずかつ新しい配列を含んでいるクローンを同定するために、既につり上げら れたクローンのプールを用いて調製されたプローブを用いてもっと効率よく達成 されつる。この方法により精査されるべきサブセットライブラリーの大きさが小 さいので、この技術は、元の開始の核酸を先金に表すライブラリーを精査するこ とに比べ特に便利である。 上記したPCR標準化技術は、開始の核酸集団又はライブラリーによりは、本発 明の方法により製造されたサブセットに適用することができ、従って、個々のサ ブセット中の核酸配列の均衡をより稀な配列にとって好ましくシフトさせる。 組織原料からのcDNAの探査においては、それらの末端でない点からこのよう なc DNAを配列決定できることが有効である。この方法では、偏りが、潜在 的により興味のあるコーディング領域にとって好ましく導入されつる。 本発明の方法は、このような偏りを導入するのに有利である。 ゛ しかしながら、基本的には、本発明の利点は、配列の索引付け、そしてその結果 としての新しい配列の構造の理解及びマツピングのための大きな利点、及び全組 織或いは全生体からさえから調製されたmRNAからcDNAを系統的につり上 げられることができ、その際、得られうる種々の配列の“収率”は増加すること を含む。この後者の点は、本発明を以下の実施例により更に記述及び説明する。 実施例1 この実施例で用いた全てのオリゴヌクレオチドは、トリチル基を付け、ABI社 製の380B D N A シンセサイザーを用いて、製品指示書に従って合成 した。精製は、逆相HPLCにより行った(例えば、Beaker、 C,R, ら、J、 Chromatography、第326巻、第293〜299頁、 1985年参照)。 ヒト脳及び副腎組織は、12〜15週月経齢の胎児の混合物より得、次いで液体 窒素中で素早く凍結し、ビジヨー(bijou )ボトル中で一80℃のフリー ザー中にて保存した。 2つのタイプの組織を、別々に、フリーザーから直接用いてcDNAを調製し、 サブセットへの選別のためそれから制限フラグメントを製造した。別々の組織の それぞれ1gを、Llltra−Turrax T25 Disperser  Janke and l:unkel、 Il:A−Labortachnik 社製を用いて、氷上にて、4Mのグアニジニウムイソチオシアネートの存在下で 、ホモジナイズし、マクロ分子を可溶化した。それぞれのホモジネートから、R NAを、遠心により単離し、それをセシウムトリフロロ酢酸を通して沈降させた 。これは、Pharmacia Witを用いて、製品指示書に従って行った。 但し、遠心は36時間行い、そして、得られたRNAは、最終的には、2回のエ タノール沈殿(それぞれの沈殿後に70%エタノール洗浄を続けて行った)を行 うことにより脱塩及び濃縮された。それぞれの場合において、ポリA (mRN A)を、オリゴdTをコートした磁気ビーズ(Dynal )にそれ結合させる ことにより、200〜400μgの全RNAより単離した。 結合していない物質を含む溶液をビーズより除き、そしてビーズを洗浄し、次い ですぐに使用のためにmRNAを溶出した。mRNAの単離は、製品指示書に従 って行った。 ビーズからのRNAの収率は、全RNAの1〜3%であった。溶出したRNAの 2〜4μgをcDNAの合成のために用いた。c DNA合或は、Gubler 、 [1とIioffman、B、J、 、Gene1第25巻、第263頁、 1983年の方法に従い、PharmaciaKit用いて製品指示書に従い行 った。オリゴdTを鎖CDNAの初めの合成反応をプライムするために用いた。 CDNAを、フェノール/クロロホルムで2回抽出することにより精製し、次い で、Pharmacia 34005punカラムを用い、製品指示書に従って それにcDNA反応混合物を通すことにより約300塩基未満の核酸を含む低分 子量溶質を除いた。カラムのための操作緩衝液は、1hM Tris−HCI  、 1mM EDTA 、 50mM NaC1を含みpH7,5であった。 カラムの溶出液を10o+M Mg2+に調節し、次いで精製されたcDNAに 、10μgたり1単位のエンドヌクレアーゼFokrを37℃で1時間作用させ て、特定部位を切断して、アダプターを受けることができるようにした。 2回の連続したフェノール/クロロホルム抽出を行い、それに続き、上記のよう にしてそれを34005punカラムに通すことによりc DNAフラグメント を精製した。 用いたアダプターは、オリゴヌクレオチド5’NNNNTCCTTCTCCTG CGACAGACAとソノ相補鎖である5’ TGTCTGTCGCAGGAG AAGGA、及び5°AAN4N4TCTCGGACAGTGCTCCGAGA AC或いは5°TTアダプターの混合物の200pmolを、MgCl2を10 鳳蓋、ATPを1hM及びT4DNAリガーゼを0.025単位/μg加えられ た溶出緩衝液中で一緒に装置することにより、溶出した物質の25%に加えられ た。オリゴヌクレオチド5゛ビオチニル化GTTCTCGGAGCACTGTC CGAGA、及びそれと−緒に用いられたそれと相補性であるオリゴヌクレオチ ドのどちらか一方は、それぞれ、全アダプターのモル比率の1732を含んでい た。最終反応容量は90μlであり、それを65℃で3分間加熱し、次いで、室 温にまで冷却しりガーゼを添加した。連結は、12℃で16時間行った。 2回の連続したフェノール/クロロホルム抽出を、リガーゼを除くために行った 。最終の水性相を上記のようにして54005punカラム(Pharmaci a )に通した、但し、カラムは10mM TrisSpH8,3/ 50mM  NaC1で用いた。 カラム溶出液を、200μの最終容量にて、25m1l Mg2”、0゜5mM  dNTPsに調節した。混合液を、サーモサイクラ−(Techne MW2 )中に置き、78℃で5分間加熱した。この時点で、10単位のクローン化され たTaqDNAポリメラーゼ(AmpliTaq、 Perkin Ekmer )を添加した。引き続き、アダプターの連結されていない鎖に充填するために、 72℃で10分間温装した。2回目の装置の後、製品指示書に従って調製した2 00μmのストレプトアビジンをコートした磁気ビーズ(Dynal )を加え て、5°GTTCTCGGAGCACTGTCCGAGAビオチニル化アダプタ ーに相補性であるオリゴヌクレオチドのそれに連結されたcDNAを結合した。 ビーズの結合は、10分ごとに混合しながら28℃で30分間処理することによ り行われた。 ビオチニル化されていないcDNAは、400μlの、2MNaC+にて2回、 新鮮0.15mM Na0Bにて4回、それぞれ28℃で5分間にて、水で2回 、そして最後に20m1l Tris pB 8゜3.50mM NaC1及び 25μlMMg2+を含む緩衝液で、ビーズから洗浄された。次いで、ビーズを 、更に0.5mM dNTPsを含む最終緩衝液の240μに懸濁して、60μ lの4つに分割した。 60μlの分割物の4つ(それぞれの組織から2つ)を、固定化されたアダプタ ー化フラグメントのサブセットをプライムしかつコピーするために更に特異的に 処理した。プライマー5°CTGTCTGTCGCAGGAGAAGGAAの2 1)+101を2つの分割物(それぞれの組織から一つ)のそれぞれに加えた。 プライマー5’ CTGTCTGTCGCAGGAGAAGGAGの2 p+I olを他の2つの分割物のそれぞれに加えた。TaqDNAポリメラーゼの2゜ 5単位を各反応に加え、そして、95℃で30秒間の変性、63℃で2分間のア ニーリング及び72℃で3分間の重合を交互に16サイクル行い、溶液中に選択 された一本鎖を蓄積させた。 DNA合成反応を完成したときに、更に30μlの再懸濁されたビーズをそれぞ れの反応に加えて、ビオチニル化フラグメントを除去した。反応を、10分ごと に混合しながら、28℃で30分間温装して、ビオチニル化した鎖が確実にビー ズに結合されるようにした。次いで、新たに合成された鎖を含む各水性相を取り 出し、酵素を除くためにフェノール/クロロホルムで2回抽出し、その後、上記 のようにして、101M Tris pH8,3/ 50μlM NaClで平 衡化された34005punカラムを過て更に精製した。 選択されたフラグメントのサブセットのPCR増幅の繰り返しは、それぞれの場 合において、プライマー5°GTTCTCGGAGCACTGTCCGAGAG 又は5’ GTTCTCGGAGCACTGTCCGAGACの−っと共に元の プライマーを用いて行った。これは同時にフラグメントを二本鎖化し、利用でき る物質の量を増加した。 各プライマーペアは異なって挙動すると予想されるので、何回の増幅サイクルが この段階で要求されるかは不明であった。それ故、標準アガロースゲル電気泳動 を用いて所与のサイクル回数後に反応生成物を試験することにより、経験的に適 した数を直接に決定することが必要であった。いくつかの場合においては、非特 異的な生成物の蓄積を避けるために、両プライマーがそれぞれ2 pmolで存 在する状態で増幅の最初の5サイクルを行うことが必要であった。全ての反応は 、上記のカラム溶出液の8μl又は12.5%を用いて行ったが、そのどちらか はより大きいが12μlは超えない。反応条件を、40μlの最終容量にて、2 0@M Tris2+ pH8,3,50mM NaCl 、 25aM Mg 、 0.5mM dN TPs及び2.5単位のT a q DNAポリメラーゼに調節した。各プライ マーの2pIIolで最初の増幅を行ったときとは別に、各プライマーの20p molを用いた。増幅のサイクルは、95℃で30秒間、65℃で1分間及び7 2℃で3分間にて行った。 クローニングの目的のため、選択されたcDNAを、反応をモニターしなかった ことを除いては直前に記したようにして増幅した。そのかわり、全ての観察でき る生成物を生じさせるために前もって示されたサイクルの数に加えて他の4サイ クルを行った。更に、余分の72℃で10分間の装置を、最後のサイクルの後に 行った。 次いで、反応生成物を方向性クローニングのために調製した。水を加えて、最終 反応容量を60μlに調節した。酵素を、2回の連続したフェノール/クロロホ ルム抽出により除いた。最終水性混合物を、上記のようにして8400カラムに 通した、但し、カラムは10 mM Tris HCI pH7,5,50mM  NaC1で平衡化されていた。 方向性クローニングのためには、選択されたcDNA各末端に、As1andi s、 C,とde Jong、P、J、(Nucl、 Ac1ds Res、、 第18巻、第6156頁、1990年)の方法の改良にてアダプターにより導入 された種々の公知の配列が用いられた。種々の付着末端は、T4DNAポリメラ ーゼのエンドヌクレアーゼ活性を用いて各末端上で製造されて、それぞれの場合 において3′末端から最初のTまでが切除された。カラム溶出液の75μm又は 75%(最小の方)に、9.5μmの100mM TrisBCI pH7,4 ,100iM MgCl2及び9.5μlの0.5 mM dTTPを加えた。 16単位の74DNAポリメラーゼを加えて、反応を水浴中にて37℃で30分 間温装した。酵素を、2回連続的にフェノール/クロロホルム抽出するこ、とに より除いた。最終水性相の塩を、上記のようにして、10 mM TrisBC l pH7,4,1nM EDTAで平衡化された8300カラム(Pharm acia )に通すことにより調節した。 E、coliプラスミドクローニングベクターpBluescript Is+  (Alting−11eese、 11.A、と5hort J、M、、Nu cl、 Ac1ds Res、、第17巻、第9494頁)を、削除されたcD NAを受け取るために、BamHI及びH4ndI[部位において制限切断する ことにより調製し、次いで、オリゴヌクレオチド5°AGCTCGGCTCGA GTCTGとその部分的に相補的なオリゴヌクレオチド5’ GCGACAGA CAGCAGACTCGAGCCG、及びオリゴヌクレオチド5’ GATCC GGCTCGAGTとその部分的に相補的なオリゴヌクレオチド5°CCGAG AACACTCGAGCCGによって製造された特異的アダプターを用いて、得 られた付着末端をアダプター化した。 ベクターの調製及びアダプター化は、標準法に従って行った。cDNAの挿入は 、BamHI及びHindm制限部位の間に行った。組み換えベクターを、宿主 XLI−Blue (Bul 1ock、 Il、 0.ら、Biotechn iques 、第5巻、第376〜378頁、1987年)中に、Bannah an、D、J、(MoL、 Biol、 、第166巻、第577〜580頁、 1983年) の方法により形質転換した。 連結及び転換の適当な標準対照もまた含む。 形質転換後の手順は、”Mo1ecular Cloning″1第2版(Si abrook J、、 Fr1tsch、 E、F、、とManiatis、  T、 C3HPress、 1989年)に記載されている。50μg/mlの アンピシリン及び10μg/Illのテトラサイクリンを含むX −gal/  IPTGL−アガープレート上に塗布することによりコロニーを製造した。きれ いなコロニーをつり上げ、それぞれを100μmのし一栄養培地及び50μg/ mlのアンピシリンを含むマクロタイタープレートの別々のウェル中に入れた。 37℃で16時間生育させた。100μ】の50%又は30%グリセロールをプ レートに加えて、ブ、レートをそれぞれ−20又は−80℃に保管した。 保管されたそれらに対応するバクテリアをジデオキシ法による配列決定(San ger、 F、 Milklen、 S、とCoulson、^、R9、Pro c、Natl、 Acad、 Sci、、第74巻、第5463〜5467頁、 1977年)のためのテンプレートの調製のために用いた。この目的のための、 バクテリアを、これらが液体培養で生育されのと同時に調製された50μg/m lのアンピシリンを含むし一アガープレート上で生育させるか、又は塗布後に保 管から出した。或いは、保存物より新鮮な液体培養物に接種した。全ての場合に おいて、cDNA挿入物は、PCHにより配列決定のため増幅された( 5ai ki、 R,Ill、ら、5cience 。 第239巻、第487〜491 頁、1988年)。PCRは、楊枝により反応 物に直接加えられたバクテリアを用いて行うか、又は液体培養物中のバクテリア から或いはプレートから調整法(Holmes、 D、 S、とQuigley 、 M、、Anal、 Biochem、、第114巻、第193頁、1981 年)によって単離されたプラスミドの1150を用いて行った。 PCRプライマーである5°ビオチニル化G丁AAAACGACGGCCAGT 及び5’ CGAGGTCGACGGTATCGのそれぞれの20pmolを、 2.52+ mM Mg 、 50 mM KCl、 Tris−BCI pH8,3及び0 .25単位のAmplitaq (Cetus )を含む4(lulの反応物中 で用いた。 反応は、95℃で1分間行い、引き続き95℃で30秒間、60℃で30秒間及 び72℃で40秒間にて35サイクル行った。そのサイクルの後、最終の温室を 72℃で5分間行った。 PCHの後、標準アガロースゲル電気泳動を用いて、どの反応が成功したかを決 定した。次いで、−重鎖配列決定のために、成功した反応のビオチニル化鎖をス トレプトアビジンをコートしたビーズ(Dynal )に結合することにより、 それらを回収し、次いで洗浄をした。全ての操作は製品指示書に従った。但し、 洗浄工程は、マニュアルで行うか又は側腕ローダ−(Beckman)に接続さ れたバイオメック(Biomek)ロボットワークスティジョンを用いて96ウ エルマイクロタイタープレート中で自動的に行った。 ジデオキシ鎖停止配列決定反応を、テンプレートとして固定化された、ビオチニ ル化鎖、及びプライマーとして2ptio 1のオリゴヌクレオチド5’ CG AGGTCGACGGTATCGを用いて行った。反応は、蛍光標識されたター ミネータ−(DuPont)又はフルオレセイン標識されたプライマー(Pha rmacia)を用いて、製品指示書に従っ行った。反応物を、自動化DNAシ ークエンサーを用いて分析した。”Du Pont″反応のためにGenesi s2000を用い、”Pharmacia ”反応のためにA、L、Fを用いた 。GenesiS2000の読みとりについて、製品Ba5e Ca1lerソ フトウエアを用いて塩基が割り当てられた。次いで、呼び出された塩基のファイ ルを、塩基の呼び出しのために用いたアップル マツキントラシュ コンピュー ターからサン ネットワークに移した。A、L、F、の読みとりからの生データ は、直接サンネットワークに移され、そこでは、塩基は公知の“トレース エデ ィター ソフトウェア″ (TED )を用いて呼び出された。両方の場合にお いて、呼び出された塩基のファイルを5ybase (商標)データベースに入 れた。データ入力は、自動的にベクター及びアダプター或いはリンカ−配列の除 去を伴うが、曖昧な塩基は編集されない。指名していない塩基を除いた後、ファ イルは自動的にcDNAデータベース及び公開されている入手可能のデータベー ス、GENBANK及び5TISSPROTの最新版の他の配列と比較された。 検索は、“基本部分整列検索ツール(basic 1ocal alignme nt 5earch tool ) (BLAST )(l[arlin、S、 と^Itschul、S、F、、Proc、 Natl、 Acad、 Sci 、、第87巻、第2264〜2268頁、1990年)を用いて行った。 種々のcDNAフラグメントがそれぞれの中に存在するので、種々のサブセット の増幅生成物は量的に異なって出現すると予想された。このことは、アガロース ゲル電気泳動により確認された。更に、増幅生成物は用いられたcDNAに依存 した。増幅生成物の平均の大きさは増幅で減少したので、増幅生成物は人工物で はなさそうである。用いた5punカラムは、300塩基対未満の物質に対して 選択した。 それ故、この物質は少量で存在していると予想され、そしてそれ故、平均の大き さの減少を説明する増幅と共に出現する最後のものであると予期された。最も通 常の増幅の人工物は、その平均的な大きさが増幅で増加するマルチマーであり、 これは観察されなかった。 ランダムにつり上げた35の配列は、選択された塩基からの正確な距離における Fok1部位の存在について得点をつけられた。10 (28,5%)は、曖昧 な塩基なのでデータを与えられない。15(残りのうちの60%)はこのような 部位を有さず、一方、10(残りのうちの40%)は予想されたFokI部位を 有していた。これは全く予想される通りである。なぜなら、Foklは、切断に 対して内部的である(この場合はそれは選択されたフラグメント中に現れる)こ とができるか、または外部的である(この場合はそれは選択されたフラグメント から除かれる)こともできるからである。完全にランダムな核酸配列分布を想定 すると、すべての可能性の等しい蓋然性がある。異るクローン中の同じフラグメ ントの異る単離物が観察された場合に、これらは、用いたアダプター及びベクタ ーとの関係で同じ意味を有するということが常に見い出された。このことは、ラ ンダムな分類によっては殆どあり得ないであろうし、本発明の方法の結果として ありうるのみであろう。観察された配列が、既に公知の配列に対応すると判った 場合は、選択されたFokIフラグメントは、選択のために用いた塩基に考慮し て予想されたもの、例えば、ヒトアミロイドA4mRNAのm RN Aに対応 するDNAの塩基の2642と3039の間のFok Iフラグメントであるこ とが見いだされた。 実施例2 核酸のサブセットは実施例1と同様にしてcDNAから調製した。cDNAは、 既に実施例1に記載した胎児副腎及び胎児脳のcDNAに加え、実施例1の記載 と同様にして胎児肝臓から調製した。 肝臓のサブセットのための制限消化、アダプター化及びブライミングは、実施例 1の記載と同様にして行った。特に、フラグメントの特定のサブセットへの連結 のために用いたアダプターは、5’ TTNNTCTCGGACAGTGCTC CGAGAACテあり、そして特異的にアダプター化されたサブセットのPCR の間に特定のサブセットのブライミングのために用いたプライマーは、5°CT GTCTGTCGCAGGAGAAGGAC(要求されたサブセットに対して特 異的に連結しないアダプターのため)と5゜GTTCTCGGAGCACTGT CCGAGAC(フラグメントのサブセットを特異的に選択するために用いられ たアダプターのため)であった。対照として、サブセットをcDNAを追加しな いで同じようにして調製した。20μmの試料を、サブセットを製造する最終P CR反応の後に取り出して、アガロースゲル電気泳動による分析に付し、そして 核酸は臭化エチジウムにより検出した。結果を、表6に示す。 図6中、レーンの意味は以下の通りである:レーン1:マーカー レーン2:6と同様、但しcDNAの、添加なしレーン3ニアと同様、但しcD NAの添加なしレーン4:8と同様、但しcDNAの添加なしレーン5:大きさ のマーカー:最も上から最も下までの、見えるバンドはそれぞれ、2176、1 ?66、1230.1033.653.517゜453、394.298.23 4塩基対であるレーン6:胎児脳のcDNAサブセット、11に特異的なアダプ ター、gに特異的な特異的アダプターブライマー、Cに特異的な非特異的アダプ ターブライマーレーン7:胎児副腎のcDNAサブセット、aaに特異的なアダ プター、gに特異的な特異的アダプターブライマー、gに特異的な非特異的アダ プタープライマーレーン8:胎児肝臓のcDNAサブセット、11に特異的なア ダプター、gに特異的な特異的アダプターブライマー、gに対する非特異的アダ プタープライマー図6のレーン2〜4及び6〜8より、もしcDNAが加えられ なければ増幅が観察されないことがわかり、このことは、例えばプライマーの二 量体化によるデノボ増幅は問題でないことを示している。更に、他の生成物に加 えて、強い特定のバンドが胎児肝臓試料で観察され、そして異なった強い特定の バンドが胎児副腎試料で観察された。いくつかのより弱いバンドが胎児脳試料で 観察された。このことは、選別方法の特異性を検定する機会を提供する。 用いられていない物質を、実施例1と同様にしてクローン化し、次いで、個々の クローンを実施例1と同様にして配列した。サブセットのそれぞれからの配列フ ァイルを、データベースから別々にコピーした。次いで、所与のサブセットから の配列を、1caass [ソフトウェア1catools (Parsons 、 J、ら、CABIO3,第4巻、第367〜2711988年)からの包括 的類似性比較アルゴリズム(global 51m1larity c。 1parison aligoritb+++ ) ]を用いて、互に比較した 。このことは、どのくらいの頻度で、分類したc DNAから同じ制限フラグメ ントが観察されるかを決定する。BLASTサーチと比較することにより、著し いクローニングの偏りはないと仮定して、肝臓サブセットの21.4%が、血清 アルブミンのカルボキシ末端に対応する末端においてFokI制限フラグメント (Genbank アクセス番号LOO132において、塩基が2080未満) であること、及びこれがアガロースゲルで観察された主要なバンドであるという ことが推定されつる。バンドの大きさはこの推定と一致する。血清アルブミン( これは、豊富な転写物である)からは6の可能なFOkI制限フラグメントがあ るので、分類方法による本質的な選択が生じた。同様に、副腎サブセット中の豊 富な制限フラグメント(6,4%)が、NADH−ユービキノンオキシドレダク ターゼの鎖4 (Genbank アクセス番号JO1415において、塩基が 11711超)のための遺伝子の領域内でミドコントリから由来した。制限フラ グメントは脳サブセットを支配しなかった。これらの結果もまた、アガロースゲ ル分析と一致し、選択が起こったことを再び示している。 クローニングを、選択性及び非選択性のアダプターに関して方向性をもって行っ た。もし選択が起こらず、フラグメントが1回より多く観察された時は、その方 向性はランダム(50%がある方向に、そして50%が反対方向)であると予想 されるので、上記のクローニングは、分類方法の更なる検定を提供する。実際、 以下の表2で示された結果は、1回より多くフラグメントが生じたときは(1c aass比校により決定して)、40の場合のすべてにおいてアンチセンスマツ チが起きないことを示している。このことは、選択が、方向性クローニングの間 に維持されている方向性を導入しないかぎり、非常に起こりそうにない。選択は 、アダプターの連結及びブライミングを通して達成され、従ってこれらのそれぞ れは選択の間、高い特異性の程度を有しなければならない。連結反応におけるオ リゴヌクレオチドが、非特異的なアダプターの5°末端に最も近い4つの可能な 塩基位置のそれぞれにおいて、全ての可能性のある組み合わせをカバーすると仮 定して、連結の特異性は顕著である。 一つの比較として、配列決定及び分析を実施例1と同様にして行った。但し、分 類されていない或いは方向的にクローン化されていない慣用の、市販のcDNA ライブラリーをcDNAクローンの原料として用い、そして適当な配列決定プラ イマーを用いた。この比較の結果を、表2に示す。 アンチセンスマツチが、成人肝臓(C1ontech Laboratorie s、 Inc、カタログ番号+1L1001b)及び成人脳皮質ライブラリー( C1ontech Laboratories、 Inc、カタログ番号BL1 0036)において、それぞれ10.5%及び36.3.%の頻度で共通して観 察された。 本発明の方法を用いて、元の核酸からの制限フラグメントがサブセットにひとた び分類されれば、それらは全ての分子遺伝子的又は分子生物学的技術により有利 に操作されかつ分析されつる。それらはまた、それらの分類された特定の性質を 利用する広範囲の適用のために有用である。元の集団の状態と比較して、分類に よってフラグメントに与えられた性質の有用なタイプのいくつかは、それらの相 対存在量が分類された集団中でより高いこと、分類された集団の全てのメンバー のすべての末端における配列が同じであり、そしてそれ故索引付けされること、 分類された集団のメンバーは特有の及び分離しているセットを形成すること、一 つのタイプの核酸から製造されたサブセットは関連する核酸から製造された同じ サブセットと共通点があること、そしてサブセット中のフラグメントの2つの末 端を別々に認識することによってそれらは判っている方向性を獲得することであ る。 ヒトゲノム配列決定プロジェクトにおけるcDNAから製造された制限フラグメ ントを分類するための方法の適用は、意図されつる本発明の方法の適用を最も技 術的に要求する具体例の一つである。−重鎖RNAは、まず二本鎖CDNAに転 化されなければならなかった。更に、cDNAから製造されたフラグメントは、 mRNA集団の元の組成を反映して種々の存在量で存在した。それにも拘わらず 、分類は、成功裡に達成され、従って方法の強靭さを説明している。 分類されたフラグメントの方向性が判っていると、原則的に、PCHによりブロ ービングするために直接フラグメントを用いることができる。このことは、個々 のサブセットのために用いられたアダプターのコア配列が異なることを除いては 、同じフラグメントが2つの同一のサブセットから単離されることを要求するで あろう。次いで、あるセットからのフラグメントは、そのアダプター配列の一つ の5゛末端において固定化され、その後、標的とアニールされる。標的とフラグ メントの間でアニーリングは、アダプターに対応する配列においては起こらない 。次いで、DNAポリメラーゼ(その唯一のヌクレアーゼ活性としての3”エン ドヌクレアーゼ活性を有する)を用いて、アニール化されていない3′末端を、 最初の相補的にアニールされた塩基が達成されるまで切除し、この時点において 、固定化されていないアダプター配列の逆の相補部分が標的中にコピーされるこ ととなる。次いで、切除後に、核酸を加熱変性させ、同時に酵素を失活させ、そ して固定化されたフラグメントを取除いて、固定化されていないアダプター配列 を取り込んでいる標的を残す。次いで、標的のコピーが、取り込まれたアダプタ ーに対応するプライマーから作られる。次いで、標的が変性され、そして第二の サブセットからのフラグメントの相補性鎖にアニールされる。このフラグメント もまた、その5°末端において固定化される。切除は上記のようにして行われた 。このとき、標的上のアダプター配列の逆の相補部分は、固定化されたフラグメ ント上に取り込まれるようになる。その後、標的に対して特異的にそれらの起源 を負っているフラグメントが専ら、今固定化された5°末端に対応するプライマ ー及び前に固定化された5°末端に対応するプライマーを用いてPCHにより増 幅される。このアプローチにおいて1回で、1より多いタイプの7ラグメントを 用いることも可能である。更に、プローブと標的の間に厳格な相補性は要求され ず、従って、条里性が検出されうる。 分類された集団のメンバーが特有の及び分離しているセットを形成するという事 実は、目的のフラグメントの同定を更に便利に行うために用いられ得る。サブセ ットの任意のメンバーが、適したハイブリダイゼーションプローブを用いて検出 されつるように、フラグメントがサブセット中に分類される。サブセットのブロ ービングは、いずれのサブセット中に目的のフラグメントが見いだされるかを同 定する。次いで、そのサブセット中のフラグメントは、目的のものを見いだすた めにプローブ化される。この2つの工程のアプローチは、全ての可能性のあるフ ラグメントを1回でブロービングするより容易である。 分類された集団のメンバーが、特有のかつ分離しているセットを形成するという 原理は、配列決定プロジェクトにおいて利用されうる。2以上の異なる制限エン ドヌクレアーゼが、オーバーラッピングフラグメントがサブセットのセットの間 で製造されるということを知って、サブセットの2以上の対応するセットを製造 するために用いられ得る。 次いで、それぞれのサブセットのメンバーが配列決定される。分類の程度は、メ ンバーのそれぞれを容易に同定することを可能にする、サブセット当たり多くの フラグメントを製造できるように予め決定される。これは、配列決定プロジェク トに対する他のアプローチにおいて通常起こるように同じ配列を繰り返し読む必 要性を最小化する。更に、最終のオーバーラッピング配列中に予想されるギャッ プはより少ない。不明確さに対応する塩基を確認できるように、与えられた配列 を数回読むことがしばしば望まれる。このことは、同じフラグメントの異なった 単離物を読むことにより容易に達成される。挿入物が配列決定するにはあまりに 長いか、又はフラグメントが成功裡に分類されるのには不適当な大きさであると 、配列にギャップが生じる。異なった制限エンドヌクレアーゼによって製造され たフラグメントが、配列を延ばす目的のために、どのサブセット中に見いだされ るかを予測するために、公知のフランキング配列を用いてこのようなギャップを 簡単に埋めることが可能である。ベクターからのフラグメントもまた存在するが 、それらがどのサブセット中に生じるかは予測できかつそれらはその大きさより 同定されうるので、それらは容易に避けられつる。 フラグメントが、元の集団中よりは、分類されたサブセット中でより高い相対存 在量であるという事実は、核酸ハイブリダイゼーションプローブを用いる適用を 利するようである。このような適用においては、感受性が“ノイズに対するシグ ナル”の比によって決定される。これは、プローブの全てが特定の標的に対して 特異的である訳ではな(、そしてそれ故バックグランドに寄与できない(従って 、感受性を減少する)ところの適用において重大となる。 それ故、プローブとして同時に用いられることができる、核酸の大きさ又は異る 核酸の数において限界が設定され、それは、従って、適用の可能な範囲を減少す る。これらの限界は、プローブとして、最初の意図されたプローブの分類された サブセットを別々に用いることにより解決されうる。この方法においては、さも なければ元の核酸の詳細なサブクローニング及び/又は特徴付けを要求するブロ ービングの適用を可能にする。この方法において、任意の可能な組み合わせにて プローブ又は標的として用いられ得る本技術分野の公知のタイプの核酸の具体例 は、cDNAのフラグメント、クローン又はライブラリー;ラムダゲノムクロー ン又はライブラリー:コスミドゲノムクローン又はライブラリー:P1ゲノムク ローン又はライブラリー、YACゲノムクローン又はライブラリー;分類された 染色体又は分類された染色体の生成物;染色体特異的ライブラリー、顕微解剖さ れた染色体からの物質の生成物又はライブラリー;併発(co−inciden ce)クローニングの生成物又は併発クローンのライブラリー、IR8−PCR 生成物又はこれらの生成物のライブラリーを含む。 一般に、目標は、可能な対組み合わせ間の共通の配列の検出である。それは、そ れらのシグナル強度における太きな相違の結果として通常不可能である配列の同 時検定を可能にするので、プローブ及び/又は標的において、広く異なった存在 量の配列があるときに特に役立つ。このような状態の古い具体例は、cDNAラ イブラリーの差別スクリーニング(differential screeni ng)が行われる場合である。典型的には、2つの異なったc DNAライブラ リー中のクローンが、そのライブラリーの一つを作るために用いられたcDNA から調製されたプローブを用いて検出される。所与のクローンからのシグナルの 強度は、プローブが対応するところのライブラリー中のその存在量を示す。多く のクローンが、検出されるにはあまりに低い存在量である。分類を通してのサブ セット中のプローブの適した濃厚化は、全てのクローンが測定できるシグナルを 製造することを可能にする。 分類によってプローブからのフラグメントの濃厚化は、標的中の最も少ない存在 量の配列でさえ検出され得るように設定されうろこと、分類された集団のメンバ ーが特有のかつ分離されたセットを形成すること、そして核酸配列のあるタイプ から製造されたサブセットが関連する核酸から製造された同じサブセットと比較 できることを条件として、クローンの同定又はマツピングの目的ために目的のラ イブラリーの個々のメンバーをフィンガープリントできる。これはまた、所与の フラグメントの両末端が独立に分類された結果として、サブセットが、離れて、 部分的にオーバーラッピングしていることを要求する。プローブからのそれぞれ のサブセットは、すると、目的の1以上のライブラリー中のクローンを検出する ために用いられる。次いで、各クローンは、それを検出するサブセットによって 決定されるサインを獲得する。解決は、どれだけ多くの特徴がサブセット中にあ るか、どれだけ多くのサブセットが製造されるか、及びそれのためにサインが決 定されたクローンの数に依存する。十分な数のサブセットが、各クローンがそれ を通じて同定されつるところの特有のサインを与えられつるように、1以上の酵 素からそれらを調製することにより製造されつる。同じサインをもつクローンは 、同じ挿入物を有すると想定され、一方物理的マッピングの目的のためには、オ ーバーラツプするサインが、オーバーラツプする挿入物を意味する。 遺伝子的マツピングプロジェクトにおける共通の要求は、例えば臨床上の遺伝学 においては、個人間で多量である塩基をスクリーニングして、多型性が見いださ れるところのゲノム領域の運命を、関連遺伝分析のために世代を通じてモニター できるようにすることである。制一部位多型性は、この点に関して有用である。 塩基多型性は、それらが検出できる制限部位を有するか否かに関係して異る個体 を結果しうる。分類された集団のメンバーが特有のかつ分離されているセットを 形成すること及び核酸の一つのタイプから製造されたサブセットが関係ある核酸 から製造された同じサブセットと同等であること、という双子の原理は、個体の 間での制限部位における多型性を検出するためにそれら自身をプローブとして用 いることができるところのクローンを検出する便利な手段を提供する。クローン は、一つの個体からのサブセット中のフラグメントから調製される。 次いで、これらは、クローンを製造するために用いられたフラグメントを用いて 精査され、そしてまた、それとは別に、異なった個体から調製された対応するサ ブセットからのフラグメントを用いて精査される。個体間の制限部位多型性を検 出できるクローンは、それらが由来しないところの個体からのサブセットがプロ ーブとして用いられた場合に、それらが由来するところの個体からのサブセット がプローブとして用いられる場合と対照的に、シグナルを生じることができなか ったものとして同定される。多型性は、サブセットを調製するために元々用いら れた酵素のための部位中に中にある。ゲノム又はcDNAのクローンは、その適 用のために用いられ得る。cDNAクローンの使用は、制限部位多型性が実際の 遺伝子中に検出されるということが知られ、するとその運命は世代を通じて追跡 されつるという利点を有する。 もし、それらの間に上記の如く多型性が検出された個体が、戻し交配においてそ の祖父母に対応する個体であるならば特に有利である。次いで、戻し交配は元の 祖父母のそれぞれに等しく行われたと仮定すると、F2世代の個体の50%が、 多型性を検出されると評点されつる。もしF2の個体のそれぞれからの核酸が別 々に、分離及び増幅されれば、それはまた有用である。次いで、多型性が元の祖 父母間で検出されているところのものに対応する、増幅されたF2サブセット中 で多型性が評点され得る。このことは、通常の有限の戻し交配資源はこの目的の ために永続性にされること、各試料からのシグナルが存在する又は存在しないと いう性質により、格子配列上にそれらをスポットした後に、同時に多くに試料を 便利に精査することができること、そして、標的は(存在する場合)、それがよ り容易に検出されるようにサブセット中に濃厚化されること、という3つの利点 を有する。このことは、植物又は動物の育種において特に価値がある。 上記の観点においては、本発明は、本発明の方法、又は本発明の方法に従って選 別或いは分類された配列の集団を用いることを含み、該使用は以下のいづれかの 1以上を利用する: (a)分類された集団中での配列の相対的により高い存在量、(b)アダプター の使用による分類された配列の“索引付け”(C)分類された集団のメンバーが 特有のかつ分離されたセットを形成するという事実、 (d)ある核酸原物質から製造された所与のサブセットが関連する核酸からの対 応する“アダプター化された”サブセットと同等である事実、 (e)アダプター化の結果としての、配列が知られた方向性を獲得する。 前述の普遍性に対する偏見なく、本発明は、なかんずく、アダプター化されかつ 分類された配列のPCRプローブとしての使用;前もって選択された目的のフラ グメント又は発明の方法の使用;核酸原物質を制限エンドヌクレアーゼの作用に さらすことにより製造された配列のセットを(例えば、配列決定目的のために) 選別又は分類するための本発明の方法の使用;集団中の所与の配列の存在量を増 加させ、それによりハイブリダイゼーションプローブによる探査を容易にするた めの本発明の方法の使用;配列の分類されたサブセットのハイブリダイゼーショ ンプローブとしての使用;クローンの同定又はマツピングにおける本発明の方法 の使用;及び、場合により問題の種の1より大きい世代を通じてモニターされた 種の配列長型性の検査における本発明の使用を含む。 上の記載はすべてを尽すものではなく、そしてこのパイオニア発明の適用を限定 するものとして解釈されるものではないと理解される。 他の観点において、本発明は、明らかに以下を含む=(a)核酸試料を所定の核 酸配列のサブセットに分類及び選別することにおいて、それぞれが核酸配列末端 認識手段を有するところのアダプター分子の集団を用いる方法であって、該アダ プター分子のそれぞれは一つの所定の塩基に特異的である核酸配列末端認識手段 を存するところの方法。 (b)核酸分類工程において使用するための試薬を含み、がつ核酸配列末端認識 手段として一本鎖末端延長を有する二本鎖オリゴヌクレオチドの形のアダプター 分子の集団を含むキット。 (c) (i)アダプター分子の核酸配列末端認識手段が所定の塩基を認識し、 かつ該塩基の存在が選択のための基礎を形成でき、及び/又は (ii) (もしあるならば)プライマーがそれらの配列中に所定の塩基を含み 、かつ該塩基の存在が選択のための基礎を形成できる、 ところの上記キット。 (d)核酸分類方法において使用するためのアダプター分子の集団であって、該 アダプター分子が所定の塩基を認識する核酸配列末端認識手段を含み、それによ って、該所定の塩基の選ばれた一つが認識されているところのサブセットの選択 に基づいて、該アダプター分子に連結された核酸配列の分類を可能にするところ のアダプター分子の集団。 (e)核酸配列を分類するための方法であって、該配列は、所定のヌクレオチド 塩基を含む配列に連結するための特異性をそれぞれが示すアダプター分子の集団 に連結されており、かつ得られた連結された配列の分類が塩基のための選択に基 づいているところの方法。 図1 図2 nnnncctacnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnn nnnnnnn13盈拳 n−イ4ea 41M乙Jソ)JA’・ 与えS茗TミDルア1&’ダ16’l  イf7色ijノ゛?、−二J)’uz klフfl、’7ム°’Inl Z’ :JIJ図3a IJFfLLn*+:J7Z *= t+lt1図3b 図4 ifJ°l工禾r乙・用いた7γγクーオLヤ・アラインーーリ41亨1図5a 図6 国際調査報告 PCT/GB 9:1101452 −++1−鴫−^em+w−舛・ フロントページの続き (81)指定国 EP(AT、BE、CH,DE。 DK、ES、FR,GB、GR,IE、IT、LU、MC,NL、PT、SE) 、0A(BF、BJ、CF、CG、CI、CM、GA、GN、ML、MR,NE 、SN。 TD、 TG)、 AT、 AU、 BB、 BG、 BR,BY。 CA、CH,CZ、DE、DK、ES、FI、GB、HU、JP、KP、KR, KZ、LK、LU、MG、MN、MW、NL、No、NZ、PL、PT、RO, RU。 SD、SE、SK、DA、US、VN

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.特徴付けされていない核酸を配列特異的なサブセットに選別することによっ て、該核酸を分類する方法であって、(a)場合により、最初に、該特徴付けさ れていない核酸を試薬、好ましくはエンドヌクレアーゼの作用下に付し、ここで 該試薬は該核酸を切断して、より小さい大きさの切断生成物を製造する、 (b)特徴付けされていない核酸、又は場合により(a)からの切断生成物のい ずれかを、アダプター分子の集団と反応させることによりアダプター化された生 成物を製造し、ここで該アダプター分子のそれぞれは核酸配列末端認識手段を有 し、かつアダプター分子の該集団は、核酸配列の所定のサブセットに結合しうる 配列末端認識手段をもつ一連のこのような分子を包含する、そして (c)選はれた核酸配列末端認識手段のアダプターを含む(b)から得られたア ダプター化された生成物のみを選択及び分離する、 ことを含む方法。
  2. 2.アダプター分子が、核酸配列末端認識手段が公知のヌクレオチド組成の一本 鎖末端を含むところのオリゴヌクレオチドを含む請求の範囲第1項記載の方法。
  3. 3.一本鎖末端が所定のヌクレオチドに相補性を示す請求の範囲第2項記載の方 法。
  4. 4.アダプター分子の集団が、特徴付けされていない核酸又は切断生成物の両末 端がそれらに連結されうるような個々の分子を含む請求の範囲第1項〜第3項の いずれか一つに記載の方法。
  5. 5.アダプター分子の少なくともいくつかが固相上に固定化されるように適合さ れている請求の範囲第1項〜第4項のいずれか一つに記載の方法。
  6. 6.アダプター化された生成物の選択が、一つの所定の塩基を有するアダプター 分子を選択することに基づいている請求の範囲第1項〜第5項のいずれか一つに 記載の方法。
  7. 7.任意的工程(a)が、二本鎖核酸に対して特異的であるか又は一本鎖核酸上 の認識された配列において切断する能力を有するエンドヌクレアーゼを用いるこ とによって達成される請求の範囲第1項〜第6項のいずれか一つに記載の方法。
  8. 8.エンドヌクレアーゼが、一本鎖の核酸を切断するもの、例えばBstNI、 DdeI、HgaI、HinfI又はMnlIから選はれる、請求の範囲第7項 記載の方法。
  9. 9.アダプター分子の少なくともいくつかがPCRプライマーとのハイブリダイ ゼーシヨンを可能にする公知の配列を含んでいる請求の範囲第1項〜第8項のい ずれか一つに記載の方法。
  10. 10.アダプター化された生成物の選択が、プライマーが一つの所定の塩基を好 ましくは3′末端に有するところの核酸合成のプライミングに付された生成物を 選択することに基づいている請求の範囲第9項記載の方法。
  11. 11.特徴付けされていない核酸を分類する方法であって、(a)該特徴付けさ れていない核酸を試薬、好ましくは離れた位置の切断及び認識部位を有するエン ドヌクレアーゼの作用下に付し、ここで該試薬は該核酸を切断して、二本鎖切断 生成物を製造し、該生成物の個々の鎖は切断された末端においてオーバーラップ して、公知の程度まで延びている一本鎖を残す、 (b)(a)からの切断生成物をアダプター分子と連結して、アダプター化され た切断生成物を製造し、ここで該アダプター分子のそれぞれは切断生成物末端認 識配列を有し、そしてこのようにして用いられるアダプター分子は、切断製造さ れた延びている一本鎖の配列の所定のサブセットに相補的な認識配列を有する一 連のアダプター分子を包含し、そして、 (c)公知の認識配列のアダプターを有する(b)から得られたアダプター化さ れた切断生成物のみを選択及び分離する、ことを含む方法。
  12. 12.工程(b)において多くの別々の反応を行い、その個々の反応において、 一連のアダプター分子のサブセットが連結される請求の範囲第11項記載の方法 。
  13. 13.特徴付けされていない核酸が、最初に二本鎖核酸に転化される一本鎖核酸 よりなる請求の範囲第11項又は第12項記載の方法。
  14. 14.工程(a)で用いられるエンドヌクレアーゼが、その切断部位が二本鎖基 質の2本の鎖に亘って非対称的に配置されており、かつその特異性が切断部位に 隣接する塩基の性質によっては影響されないところのクラスII制限エンドヌク レアーゼから選ばれ、場合により該エンドヌクレアーゼがFok1であるところ の請求の範囲第11項〜第13項のいずれか一つに記載の方法。
  15. 15.(a)からの切断生成物が、長さが1〜10塩基、場合により4〜6塩基 である延びた一本値を有するところの請求の範囲第11項〜第14項のいずれか 一つに記載の方法。
  16. 16.アダプター分子が、工程(a)から得られる切断生成物の延びた一本鎖に 相補的である延びた一本鎖を含む切断生成物末端認識配列を有する請求の範囲第 11項〜第15項のいずれか一つに記載の方法。
  17. 17.アダプター分子の少なくともいくつかが、5′ヒドロキシル基をもつ切断 生成物末端認識配列末端を有するところの請求の範囲第16項に記載の方法。
  18. 18.アダプター分子切断生成物末端認識配列が、長さが少なくとも3ヌクレオ チドであり、かつ末端、場合により5′末端から2或いはそれ以上のヌクレオチ ドの位置に選択されていないランダムな塩基が存在するものである請求の範囲第 11項〜第17項のいずれか一つに記載の方法。
  19. 19.アダプター分子が、核酸配列がそのアダプターに付着された時に、分離を 可能とする部分を含む請求の範囲第11項〜第18項のいずれか一つに記載の方 法。
  20. 20.分離を可能とする部分がビオチン残基を含む請求の範囲第19項記載の方 法。
  21. 21.アダプター化された生成物の選択が、一つの所定の塩基を有するアダプタ ー分子を選択することに基づいている請求の範囲第10項〜第20項のいずれか 一つに記載の方法。
  22. 22.アダプター分子が、そのような分子に連結された核酸配列が、コア配列に 相補性を示すプライマーを用いることによって増幅されうるように、所定のコア 配列を含む請求の範囲第11項〜第21項のいずれか一つに記載の方法。
  23. 23.アダプター化された生成物の選択が、プライマーが好ましくは3′末端に 、一つの所定の塩基を有するところの核酸合成のプライミングに付された生成物 を選択することに基づいている請求の範囲第22項記載の方法。
  24. 24.(b)で用いられるアダプター分子が、工程(a)の後に存在する切断生 成物の選ばれたサブセットの全ての可能性のあるメンバーに対応する請求の範囲 第11項〜第23項のいずれか一つに記載の方法。
  25. 25.アダプター分子の少なくともいくつかが、存在する全ての他のアダプター の認識配列とは異なる所定の認識配列を有する請求の範囲第11項〜第24項の いずれか一つに記載の方法。
  26. 26.核酸試料を所定の核酸配列のサブセットに分類及び選別することにおいて 、アダプター分子のそれぞれが核酸配列末端認識手段を有するアダプター分子の 集団を用いる方法であって、該アダプター分子のそれぞれが一つの所定の塩基に 特異的である核酸配列末端認識手段を有する方法。
  27. 27.アダプター分子が、末端に、核酸配列末端認識手段として働く一本鎖の延 長部分を有する二本鎖オリゴヌクレオチドである請求の範囲第26項記載の方法 。
  28. 28.アダプター分子が、アダプター分子と連結された任意の核酸配列の核酸増 幅のためにプライマーとのハイブリダイゼーシヨンを可能にする配列をも含む請 求の範囲第26項又は第27項記載の方法。
  29. 29.核酸分類方法において使用するための試薬を含み、かつ核酸配列末端認識 手段として一本鎖末端延長を有する二本鎖オリゴヌクレオチドの形のアダプター 分子の集団を含むキット。
  30. 30.核酸増幅工程において用いるプライマーをも含み、かつアダプター分子の 少なくともいくつかがプライマーがそれらにプライマーハイブリダイゼーション するための配列を含むところの請求の範囲第29項記載のキット。
  31. 31.請求の範囲第29項又は第30項記載のキットであって、 (a)アダプター分子の核酸配列末端認識手段が所定の塩基を認識し、かつ該塩 基の存在が選択のための基礎を形成でき、及び/又は (b)(もしあるならば)プライマーがそれらの配列中に所定の塩基を含み、か つ該塩基の存在が選択のための基礎を形成できる、ところのキット。
  32. 32.アダプター分子が、使用において、該アダプター分子に連結された核酸配 列の索引付けを可能にするばかりではなく、該核酸配列の方向性をも確定すると ころの核酸配列を含む請求の範囲第29項〜第31項のいずれか一つに記載のキ ット。
  33. 33.アダプター分子の少なくともいくつかが、核酸配列に連結されたときに該 アダプター分子の固相上への固定化を可能にする手段を含むところの請求の範囲 第29項〜第32項のいずれか一つに記載のキット。
  34. 34.更に、核酸切断試薬、場合によりエンドヌクレアーゼ、例えばFok1を 含む請求の範囲第29項〜第33項のいずれか一つに記載のキット。
  35. 35.核酸分類方法において用いるアダプター分子の集団であって、アダプター 分子が所定の塩基を認識する核酸配列末端認識手段を含み、かつそれにより、該 所定の塩基の選ばれた一つが認識されるところのサブセットの選択に基づいて、 該アダプター分子に連結された核酸配列の分類を可能にする集団。
  36. 36.核酸配列の分類方法であって、該核酸は、それぞれが所定のヌクレオチド 塩基を含む配列への連結に対して特異性を示すアダプター分子の集団に連結され 、かつ得られた連結された配列の分類は塩基のための選択に基づいているところ の方法。
  37. 37.以下のいずれかの一つにおいて、請求の範囲第1項、第11項又は第36 項のいずれか一つに記載の方法を用いる方法、 (a)核酸配列の混合物から選ばれた核酸配列の量の増強、(b)核酸配列の多 型性の調査、 (c)核酸配列の配列決定、 (d)調べられる試料中に存在する選択された配列の量を増強することにより、 核酸ハイブリダイゼーションプローブの使用を容易にする、 (e)製造された元の多重配列プローブのサブセットを、それらを分類すること によりプローブとして別々に用いることにより、プローブとして用いられること ができる種々の核酸配列の数を増加させる、 (f)クローンの同定又はマッピングのために核酸ライブラリーの個々のメンバ ーをフィンガープリンティングすること、 (g)PCRプローブとして用いるために適合されそして選別された配列のセッ トを製造すること、(h)核酸配列の集団中での、目的の前もって選択されたフ ラグメント又は配列の同定、 (i)2以上の核酸配列集団試料中での核酸配列の頻度の比較。
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