JPH08173198A - 核酸合成法 - Google Patents

核酸合成法

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JPH08173198A
JPH08173198A JP6340360A JP34036094A JPH08173198A JP H08173198 A JPH08173198 A JP H08173198A JP 6340360 A JP6340360 A JP 6340360A JP 34036094 A JP34036094 A JP 34036094A JP H08173198 A JPH08173198 A JP H08173198A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】血液を主成分とする試料中に存する、目的DN
Aの塩基配列を増幅させるポリメラーゼ連鎖反応(PC
R)法において、予め血液成分を凝固させることを特徴
とする核酸合成法。 【効果】本発明により、核酸の分離精製の過程を経ず
に、血液を主成分とする試料から直接目的のDNAを増
幅することが可能となる。従って、本発明により、簡
便、迅速、かつコンタミネーションの危険の少ない核酸
合成法を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、核酸合成法、特にポリ
メラーゼ連鎖反応(PCR)法を用いる核酸合成法に関
する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、肝炎の原因ウイルスであるHBV、HCV又はAI
DSの原因ウイルスであるHIV等のウイルス、敗血症
を起こす細菌又は遺伝病等の遺伝子検査には、血液中に
存在するウイルス、細菌又は末梢血白血球のDNAまた
は逆転写酵素によりRNAより合成したcDNAをポリ
メラーゼ連鎖反応(PCR)法により増幅させて検出す
る方法が用いられている。しかし、血液、血清又は血漿
試料を直接PCR反応溶液中に添加しても、試料中に含
まれる夾雑物によりPCRが強く抑制され、目的とする
核酸の検出が困難となる。従って、核酸合成前に、試料
中のウイルス、細菌又は細胞からDNA又はRNAの分
離精製が必須となる(Blin,N and D.W.Stafford,Nuclei
c Acids Res.,3,2303-2306,1976 )。
【0003】試料から、ウイルス、細菌、又は細胞の核
酸を分離精製するには、フェノール−クロロホルム、イ
オン交換樹脂、ガラスビーズ、蛋白凝集剤等種種の材料
を用いて行われ、一定の時間を必要とする。しかし、遺
伝子検査は迅速を要する場合が多く、また、PCR法は
極めて高感度であるため、コンタミネーションの機会を
可能な限り減らすことが必要であることから、試料の前
処理はなるべく行わず、試料中の核酸を直接増幅させる
方法の開発が必要とされている。従って、本発明の目的
は、血液を多く含む試料中の核酸を、複雑な前処理なし
にPCR法により増幅させる方法を提供することにあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の状
況に鑑み、PCR法に対する血清の影響を鋭意検討した
ところ、PCR反応溶液にヒト血清を10%の濃度で添
加し、標的DNAを加えてPCRを行ったところ、PC
R反応溶液が白濁化し、PCRが阻害された。このこと
から、本発明者らは、反応溶液の白濁化は、蛋白の凝集
であり、PCRが阻害される原因の一つは、反応中の蛋
白の凝集によるものであると考え、種々検討を加えたと
ころ、血清試料についてPCRを行う前に、予め、血液
成分を凝固させることにより、PCRが血清の影響を受
けることなく進行する事実を発見した。本発明は、かか
る発見に基づき更に検討を進めて完成するに至ったもの
である。
【0005】即ち、本発明の要旨は、血液を主成分とす
る試料中に存する、目的DNAの塩基配列を増幅させる
ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法において、予め血液
成分を凝固させることを特徴とする核酸合成法、に関す
る。
【0006】以下に本発明について詳細に説明する。本
発明に用いられる血液を主成分とする試料としては、P
CRによる増幅の目的となる肝炎やエイズ等の原因ウイ
ルス、細菌、細胞等を含む試料であれば、特に限定され
るものではない。
【0007】本発明における血液を凝固させる方法とし
ては、熱処理による方法が代表的なものである。熱処理
の方法としては、ヒートブロックを用いる方法、温浴を
用いる方法、電子レンジを用いる方法等のいずれでもよ
く、その他の熱処理方法でもよい。本発明における熱処
理の温度は、通常65〜100℃、好ましくは75〜1
00℃である。熱処理の時間は、熱処理の温度により変
わるが、試料の温度が処理温度に達してから通常1秒間
〜60分間、好ましくは1秒間〜10分間である。
【0008】熱処理に付される本発明に係る試料として
は、PCR法による増幅の目的となる肝炎やエイズ等の
原因ウイルス、細菌、細胞等を含む血清そのもの又は蒸
留水で1〜3倍以内に希釈された試料が用いられる。
【0009】本発明に用いられる試料中の可溶性蛋白の
含量は、通常25mg/ml以上、、好ましくは40m
g/ml以上である。
【0010】血液を主成分とする試料については、本発
明の方法で処理することにより、以下の実施例に示すよ
うに、PCRは支障なく行うことができる。熱処理が不
十分であり蛋白の凝固が不十分であれば、PCR中に白
濁が生じ、核酸の合成は進行し難い。従って、本発明の
方法を用いることにより、血液を含む試料からの核酸合
成を簡易かつ迅速に行うことができる。
【0011】PCRは、Saiki らが開発した方法(Scie
nce 230, 1350-1354(1985))に従って行うことができ
る。この方法は、ある特定のヌクレオチド配列領域(本
発明の場合は、試料中に存在するDNA)を検出する場
合、その領域の両端の一方は+鎖を、他方は−鎖をそれ
ぞれ認識してハイブリダイゼーションするようなオリゴ
ヌクレオチドを用意し、それを熱変性により1本鎖状態
にした試料核酸に対し鋳型依存性ヌクレオチド重合反応
のプライマーとして機能させ、生成した2本鎖核酸を再
び1本鎖に分離し、再び同様な反応を起こさせる。この
一連の操作を繰り返すことで2つのプライマーに挟まれ
た領域は検出できるまでにコピー数が増大する。
【0012】本発明の方法は、PCRのみでなく、逆転
写酵素反応やリガーゼチェインリアクション(Ligarse
chain reaction) 等にも利用可能であると思われる。
【0013】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明はこれらの実施例等によりなんら限定
されるものではない。
【0014】実施例1 ヒト血清10μlに段階希釈したHIV−1のDNA1
μl(100ag/μl〜10fg/μl)および1〜
5倍希釈となるように適当量の蒸留水を加えた後、ミネ
ラルオイル50μlを添加し、95℃にて5分間の熱処
理を行ったものを試料として用いた。熱処理試料に、P
CR反応溶液を添加し、溶液量を100μlとしてPC
Rを行った。
【0015】PCRのプライマーは、C−Y.Ou(Sc
ience 239, 295-297,1988)が用いたHIV−1env
伝子領域内に位置するSK68(配列番号:1)とSK
69(配列番号:2)とを用いた。なお、SK68とS
K69の塩基配列は次の通りであり、2種類のプライマ
ーに挟まれる領域には142塩基対(プライマーを含
む)が存在する。 SK68:AGCAGCAGGAAGCACTATGG SK69:CCAGACTGTGAGTTGCAACAG PCR反応溶液は、各プライマーを1μM、4種のデオ
キシリボヌクレオシド三リン酸(dNTP)を200μ
M含む反応液(10mMのトリス塩酸(pH8.3)、
50mMのKCl、1.5mMのMgCl2 、0.01
%(w/v)のゼラチン、0.025U/μlの耐熱性
DNAポリメラーゼ(AmpliTaq,PerkinElmer Cetus 社
製)を用いた。PCRは、94℃にて1分間の熱変性、
55℃にて1分間のアニーリング、72℃にて1分間の
DNA鎖伸長反応を1サイクルとして40サイクルの反
応を行い、最後に72℃にて7分間のDNA鎖伸長反応
を行うことにより、2種類のプライマーに挟まれた領域
のDNA部分の増幅を行った。
【0016】PCR終了後、反応液の10μlを用い
て、3%アガロースを含むTAE(40mMのトリス−
酢酸、1mMのEDTA(pH8.0))液中で電気泳
動を行い、臭化エチジウムによるDNAの染色と検出を
行った。その結果を図1に示す。図は、電気泳動による
DNAの検出結果であり、矢印は、特異的なPCR産物
の泳動位置を、Mはマーカー(HincIIて切断した
125ngのφX174のDNA)を示す。
【0017】蒸留水で希釈しない試料および2倍希釈し
た試料の熱処理により、血清蛋白の凝固が認められた
が、3倍希釈もしくは5倍希釈した試料の熱処理では、
血清蛋白の凝固が不完全であった。熱処理後、PCRを
行ったところ、熱処理により血清蛋白の凝固が認められ
た希釈なしもしくは2倍希釈の試料を用いた場合、PC
R中に反応溶液の白濁が認められず、試料中に10コピ
ーのHIV−1のDNAが存在すれば、HIV−1en
遺伝子に特異的なPCR産物が検出された。一方、熱
処理により、血清蛋白の凝固が不完全な3倍希釈もしく
は5倍希釈の試料を用いた場合、PCR中に反応溶液の
白濁化が認められ、試料中に1000コピーのHIV−
1のDNAが存在しても、特異的なPCR産物は認めら
れなかった。
【0018】実施例2 ヒト血清10μlに段階希釈したλファージ2μl
(0.05〜5000PFU(plaque forming unit)/
μl)を加え、ミネラルオイル50μlを添加し、95
℃にて5分間の熱処理を行ったものを試料として用い
た。熱処理試料に、PCR反応溶液を添加し、溶液量を
100μlとしてPCRを行った。
【0019】PCRのプライマーは、λファージ遺伝子
領域内に位置するP1(配列番号:3)およびP2(配
列番号:4)を用いた。なお、P1およびP2の塩基配
列は次のとおりであり、2種類のプライマーに挟まれる
領域には500bpの塩基配列(プライマーを含む)が
存在する。 P1:GATGAGTTCGTGTCCGTACAACTGG P2:GGTTATCGAAATCAGCCACAGCGCC PCR反応溶液の組成、PCRおよび電気泳動は、実施
例1と同様に行った。結果を図2に示す。図2は、電気
泳動によるDNA検出結果であり、矢印とマーカーは図
1と同様である。
【0020】血清を予め熱処理せずにPCRに用いた場
合、10000PFUのλファージが存在しても、λフ
ァージ遺伝子に特異的なPCR産物は認められないが、
予め熱処理し、血清蛋白を凝固させた場合、1PFUの
λファージが存在すれば、特異的なPCR産物が認めら
れた。
【0021】実施例3 ヒト血清4μlに段階希釈した易熱性エントロトキシン
(LT)産生大腸菌4μl(0.25〜2500cfu
/μl)を加え、さらにミネラルオイル25μlを添加
し、95℃にて5分間の熱処理を行ったものを試料とし
て用いた。熱処理試料にPCR反応溶液を添加し溶液量
を40μlとしてPCRを行った。
【0022】PCRのプライマーは、LT遺伝子領域内
に位置するELT1、ELT2(島津製作所製)を用い
た。なお、2種類のプライマーに挟まれる領域には26
4bpの塩基配列(プライマーを含む)が存在する。P
CR反応溶液の組成、PCRおよび電気泳動は、実施例
1と同様に行った。結果を図3に示す。図は電気泳動に
よるDNA検出結果であり、矢印とマーカーは図1に同
じである。
【0023】血清を予め熱処理せずにPCRに用いた場
合、1試料当り10000個のの大腸菌細胞が存在して
も、反応終了液中にはLT遺伝子に特異的なPCR産物
は認められないが、熱処理により血清蛋白を凝固させた
場合は1試料当り1個の細胞の大腸菌が存在すれば特異
的なPCR産物が認められた。
【0024】
【発明の効果】本発明により、核酸の分離精製の過程を
経ずに、血液を主成分とする試料から直接目的のDNA
を増幅することが可能となる。従って、本発明により、
簡便、迅速、かつコンタミネーションの危険の少ない核
酸合成法を提供することができる。
【0025】
【配列表】
配列番号:1 配列の長さ:20 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:Genomic DNA ハイポセティカル配列:NO アンチセンス:NO 起源:HIVenv遺伝子 配列の特徴 特徴を決定した方法:S 配列 AGCAGCAGGA AGCACTATGG 20
【0026】配列番号:2 配列の長さ:21 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:Genomic DNA ハイポセティカル配列:NO アンチセンス:NO 起源:HIVenv遺伝子 配列の特徴 特徴を決定した方法:S 配列 CCAGACTGTG AGTTGCAACA G 21
【0027】配列番号:3 配列の長さ:25 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:Genomic DNA ハイポセティカル配列:NO アンチセンス:NO 起源:λファージ遺伝子 配列の特徴 特徴を決定した方法:S 配列 GATGAGTTCG TGTCCGTACA ACTGG 25
【0028】配列番号:4 配列の長さ:25 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:Genomic DNA ハイポセティカル配列:NO アンチセンス:NO 起源:λファージ遺伝子 配列の特徴 特徴を決定した方法:S 配列 GGTTATCGAA ATCAGCCACA GCGCC 25
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、HIV−1 DNAを添加したヒト血
清を蒸留水で希釈して作成した試料を熱処理した後PC
Rを行った場合の電気泳動図である。
【図2】図2は、λファージを添加したヒト血清を熱処
理後にPCRを行った場合の電気泳動図である。
【図3】図3は、易熱性エンテロトキシン(LT)産生
大腸菌を添加したヒト血清を熱処理後にPCRを行った
場合の電気泳動図である。
【符号の説明】
M マーカー A ヒト血清を希釈しない群 B ヒト血清を2倍希釈した群 C ヒト血清を3倍希釈した群 D ヒト血清を5倍希釈した群 E 血清無添加・熱処理なし(コントロール)の群 F 血清添加し、熱処理した群 G 血清無添加・熱処理なし(コントロール)の群 H 血清添加し熱処理なし(コントロール)の群 I 血清添加し、熱処理した群 J 血清無添加・熱処理なし(コントロール)の群 K 血清添加し熱処理なし(コントロール)の群 1 添加したHIV−1 DNAのコピー数が1000
コピー 2 添加したHIV−1 DNAのコピー数が100コ
ピー 3 添加したHIV−1 DNAのコピー数が10コピ
ー 4 HIV−1 DNA無添加 5 添加したλファージが10PFU 6 添加したλファージが1PFU 7 添加したλファージが0.1PFU 8 λファージを無添加 9 添加したλファージが10000PFU 10 添加した大腸菌が100CFU 11 添加した大腸菌が10CFU 12 添加した大腸菌が1CFU 13 添加した大腸菌が0.1CFU 14 大腸菌無添加 15 添加した大腸菌が10000CFU

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 血液を主成分とする試料中に存する、目
    的DNAの塩基配列を増幅させるポリメラーゼ連鎖反応
    (PCR)法において、予め血液成分を凝固させること
    を特徴とする核酸合成法。
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