JPH08301891A - 標的オリゴヌクレオチド被検体の精製方法 - Google Patents

標的オリゴヌクレオチド被検体の精製方法

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JPH08301891A
JPH08301891A JP12642596A JP12642596A JPH08301891A JP H08301891 A JPH08301891 A JP H08301891A JP 12642596 A JP12642596 A JP 12642596A JP 12642596 A JP12642596 A JP 12642596A JP H08301891 A JPH08301891 A JP H08301891A
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JP12642596A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気反応性粒子を使って、生物試料からオリ
ゴヌクレオチドを精製する方法を提供する。 【解決手段】 オリゴヌクレオチドに結合するパートナ
ーを連結している磁気反応性粒子をインキュベートし、
その結果、生物試料を調製して粒子結合パートナーと被
検体の複合体を形成させる。その後、磁場を印加して複
合体を細胞細片から分離する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、細胞成
分の精製法に関し、より詳細には、オリゴヌクレオチド
に結合するパートナーが連結されている磁気反応性粒子
を使って生物試料からオリゴヌクレオチドを精製する方
法に関する。
【0002】
【技術背景】分子生物学及び組換えDNA技術の臨床的
応用によって、ヒトの遺伝性疾病についての知識が大い
に向上した。これらの進歩の利益を活用するためには、
高品質の完全なオリゴヌクレオチドを迅速かつ容易に分
離し、隔離しそして精製する方法を有することが必須で
ある。
【0003】最も早く論じられたオリゴヌクレオチド精
製法の1つは、臭化アルキルトリメチルアンモニウムに
よる細菌DNAの沈澱に関連したものであった。Jon
es(1953)Biochim.Biophys.A
cta 10:607〜612。精製DNAを得るため
に必要なその後の一連の抽出と沈澱に1〜2日がかか
る。
【0004】その後、Marmur(1961)J.M
ol.Biol.3:208〜218は、同様の長さの
DNA分離手順を解説しており、これもフェノールとク
ロロホルムを用いる一連の抽出と沈澱に関連している。
当初のMarmurの手順で誘導された典型的プロトコ
ルは、最初の一晩中、試料を、試料中のタンパク質を消
化するプロテイナーゼK(proteinase K)
又はプロナーゼ(pronase)と共に、塩化ナトリ
ウム−トリス−EDTA(STE)緩衝液中で、55℃
で、インキュベートすることを必要とするものである。
消化したタンパク質は、フェノール/クロロホルムで試
料から抽出する。オリゴヌクレオチドを含んでいる水性
層を回収し、緩衝液に対して一晩中透析する。エタノー
ル又はイソプロパノールによる沈澱によって試料からオ
リゴヌクレオチドを回収する。リボヌクレアーゼ(RN
ase)処理、それに続く2回目のフェノール/クロロ
ホルム抽出及び2回目の一晩中の透析によってエタノー
ル沈殿物からRNAを取り除く。280nmでの吸光度
に対する260nmでの吸光度の比をとって最終透析物
中のDNAの濃度を決定する。
【0005】この手順は、タンパク質を取り除き、かつ
オリゴヌクレオチドを定量的に回収する上で有効である
と今でも考えられている;しかし、この方法には、臨床
試験室環境でのその用途を限定する多少の欠陥がある。
第一に、その分離法は1〜2日かかる。第二に、フェノ
ール/クロロホルム抽出手順は、結果的に、サブオプチ
マル(suboptimal)で、容認すらできない、
オリゴヌクレオチド生成物を分離することになるかも知
れない。例えば、タンパク質を完全に取り除くには、フ
ェノール/クロロホルム抽出を数回繰り返さなければな
らない。オリゴヌクレオチドは、フェノールの酸化生成
物でダメージを受ける可能性があり、この反復抽出処理
は、クロロホルム/フェノール抽出毎の生成物の損失を
免れない。第三に、この方法によるDNAの収量は低
く、大量の元材料を必要とする。最後に、危険な有機溶
剤を使用するので、前述の手順は、臨床上の用途に容認
できない。
【0006】アルカリ有機薬品の使用と冗長な試料処理
時間を避けるため、オリゴヌクレオチドを分離する別法
がいくつか開発されている。しかし、これらの方法にも
依然としていくつかの問題がある。ある方法は高度に純
化した元材料を必要とし、他の方法では、例えば、バク
テリアから小量のゲノムDNAを分離するのに有効なだ
けである。他の方法は、大量試料の迅速なバッチ処理に
はすぐに役立たない。
【0007】高純度のオリゴヌクレオチドを容易に得る
上でのこれらの限界の故に、診断に役立つハイブリダイ
ゼーション(hybridization)又は臨床試
験室での他の検定のためのオリゴヌクレオチドを分離す
るのは、まだ一般的手段になっていない。臨床の検定に
使用できるオリゴヌクレオチドを生物試料から抽出する
のに使えるであろう方法は、1)高速で、分オーダーで
完了でき;2)実行が容易で、試料準備は最低限でよ
く;3)不快で危険な有機薬品が無く;4)一本又は二
本鎖の、任意の長さのDNA又はRNAの抽出に十分に
適応性があり;かつ5)高純度のオリゴヌクレオチドを
生成できるものでなければならない。
【0008】オリゴヌクレオチドを生物試料から分離す
る別の方法も、下に例示するように、いくつか報告され
ている。
【0009】1990年3月13日付け米国特許第4,
908,318号(対Lerner)は、血液試料のバ
フィーコート(buffy coat)部分からオリゴ
ヌクレオチドを抽出する方法を記述しており、この場合
はそこにある細胞を溶解し、その結果放出されるオリゴ
ヌクレオチドを、可溶化し、次いで選択的に沈澱させる
ものである。
【0010】1990年6月19日付け米国特許第4,
935,342号(対Seligson等)は、アニオ
ン交換カラムクロマトグラフィーを使って生物試料から
オリゴヌクレオチドを分離・精製する方法を記述してい
る。
【0011】1991年1月8日付け米国特許第4,9
83,523号(対Li等)は、試料の無攻撃性超音波
処理で細胞を溶解して、ハイブリダイゼーション用オリ
ゴヌクレオチドを作製する方法を記述している。
【0012】国際出願No.WO93/03150は、
カオトロピック(chaotropic)試薬中で細胞
に無攻撃性超音波処理を施し、それによって放出される
オリゴヌクレオチドを均一の長さのフラグメントに切
り、そのフラグメントを一本鎖オリゴヌクレオチドに変
性することによって、ハイブリダイゼーション用一本鎖
オリゴヌクレオチドの剪断フラグメントを作製する方法
を記述している。
【0013】Verma(1988)BioFeedb
ack 6:849〜851は、高濃度のカオトロピッ
ク試薬を使ってRFLP分析に適するDNAの分離法を
記述している。
【0014】Yanamandra等(1989)Ge
ne Anal.Techn.6:71〜74は、アガ
ロース溶液中に浮遊している細胞を必要とするアガロー
スゲル法を使い、そのアガロース溶液を凝固させ、かつ
在来法を使ってそのアガロースゲル中の細胞を処理し
て、DNAを分離し、その特性を決定する方法が記述さ
れており、これによって在来技術を使って分離したDN
Aより高分子量のDNAが得られる。
【0015】Majumdar等(1991)BioT
echniques 11:940〜101は、界面活
性剤で細胞を溶解し、フェノール:クロロホルム:イソ
アミルアルコールで水性試料からオリゴヌクレオチドを
抽出し、pHを上げて有機層からDNAを溶離すること
により、DNAを分離する方法を記述している。
【0016】
【発明の目的】上述の技術上の必要性に対処するため、
本発明は、臨床検定及び、精製して汚染物質を除去した
オリゴヌクレオチドを必要とするその他の検定に適する
高純度オリゴヌクレオチドの作製法を提供することを目
的とする。
【0017】
【発明の概要】上記の目的を達成するために、本発明の
方法は、オリゴヌクレオチドに結合するパートナーで表
面被覆した磁気反応性粒子を用い、この被覆した粒子を
生物試料に加える。オリゴヌクレオチドは、それらの結
合パートナーとの相互作用によってその粒子に結合さ
れ、次いで、磁場の印加によって試料から分離される。
【0018】すなわち、本発明は、標的の被検体を含む
試料を生成し、同試料をオリゴヌクレオチド被検体に結
合するパートナーが連結されている磁気反応性粒子と接
触させ、その粒子と共に同試料をインキュベートし、そ
れによって粒子に結合するパートナー−被検体の複合体
を形成し、その試料を磁場に曝して試料から複合体を分
離して、標的とするオリゴヌクレオチド被検体を精製す
る方法を要旨とする。
【0019】本発明の実施には、特に指示がなければ、
従来技術の範囲にある分子生物学、微生物学、組換えD
NA技術、及び免疫学といった在来技術を利用する。そ
の種の技術は文献に詳しく説明されている。例えば、S
ambrook,Fritsch & Maniati
s,Molecular Cloning:A Lab
oratory Manual,Second Edi
tion(1989);Oligonucleotid
e Synthesis(M.J.Gaited.19
84);Immobilized Cells and
Enzymes(IRL press,1986);
the series,Methods In Enz
ymology(S.Colowick and N.
Kaplan eds.,Academic Pres
s,inc.);及びHandbook of Exp
erimental Immunology,Vol
s.I〜IV(D.M.Weir and C.C.B
lackwell eds.,1986,Blackw
ell Scientific Publicatio
ns)を参照。
【0020】A.定義:本発明を詳細に説明するに先立
ち、本発明は、特定の被検体に結合するパートナー、磁
気反応性粒子又は前述のように変化してよい被覆技術に
限定されるものではないことを理解すべきである。ま
た、ここに使用する技術は、特殊な実施例を説明するた
めのみのものであって、限定しようとするものでないこ
とも理解すべきである。留意すべきは、本明細書に用い
られているように、単数形の用語は、前後関係が別途明
確に指示されない限り、複数の指示物を包含するという
ことである。従って、例えば、“被検体”なる用語は、
被検体群の混合物を含み、“被検体に結合するパートナ
ー”なる用語は、2つ以上の前記結合パートナーの混合
物、及びその類を含む。この点に関して、留意すべき重
要なポイントは、本発明の諸技術は、例えば、磁気反応
性粒子上に捕捉されるような、試料からの多数の被検体
を精製するのに用いてよいということである。
【0021】本明細書において、多数の用語について下
記意味を有するものとする:
【0022】ここに用いられているように、用語“オリ
ゴヌクレオチド”は、二本−及び一本鎖RNAの外に二
本−及び一本鎖DNAも含む。用語“オリゴヌクレオチ
ド被検体”は、標的被検体に結合するパートナーが連結
することになる一本−又は二本鎖オリゴヌクレオチドに
該当する。被検体オリゴヌクレオチドは、種々の発生
源、例えば、血液、尿、脳脊髄液、大便、たん、又は外
科的滲出液、バクテリア又はウイルス由来の遺伝DNA
又はRNA、食物成分、環境物質等を含むヒトもしくは
他のほ乳動物の生体流動物又は組織からのものであって
よく、かつ様々の手段、例えば、プロテイナーゼK/S
DS、カオトロピック塩、又はその類によって精製処理
できるよう作製してよい。用語“オリゴヌクレオチド被
検体”は、ここでは“被検体”及び“標的被検体”と入
れ換えて用いられる。
【0023】ここで用いる用語“被検体”は、精製され
る分子種を意味するものとする。上記したように、被検
体群は、被検体に結合するパートナーで表面被覆されて
いる磁気反応性粒子にそれらが結合して、粒子結合パー
トナーと被検体の複合体を作ることによって精製され
る。複合体は、その後、試料に磁場を印加し、それによ
って、試料の残留成分を除去する以後の処理に備えて被
検体を固定化することによって、試料から分離する。用
語“被検体”はまた、特有の状況で重大性を有する被検
体群と機能的に等価である分子種を含むものとする。従
って、用語“被検体”は、被検体類似体、被検体フラグ
メント、及びその類を包含する。
【0024】ここで用いられているような用語“被検体
に結合するパートナー”、“標的に結合するパートナ
ー”及び“オリゴヌクレオチドに結合するパートナー”
は、被検体オリゴヌクレオチドに結合することになる分
子を包含するものとする。被検体に結合するパートナー
は、標的被検体の一般的構造特性を識別するタンパク質
であってよい、即ち、それらは一本−又は二本鎖オリゴ
ヌクレオチドに結合してよく、もしくは、標的被検体の
特定ヌクレオチド配列を識別してよい。
【0025】ここで用いられる用語“分離”及び“精
製”は、他のオリゴヌクレオチドの種類を含有する他の
物質に加えて、特定オリゴヌクレオチド被検体を含有す
る組成を、即ち、従ってその組成が実質上純粋な形のオ
リゴヌクレオチドを含むようなオリゴヌクレオチドに、
有効に濃縮できる、ということを意味するものとする。
オリゴヌクレオチドの純度を測定するのに光学法又は蛍
光法を用いてよい。Schleif等(1981)Pr
actical Methods in Molecu
lar Biology,Springer−Verl
ag,New Yorkを参照。典型的には、“精製”
オリゴヌクレオチドは、少なくとも約90wt%の、よ
り著しくは少なくとも約95wt%の、最も著しくは少
なくとも約99wt%の、そのオリゴヌクレオチドを含
有する組成を表す。一般に、A260で35%というハ
イパークロミシティ(hyperchromicit
y)は、純粋なDNAに予測されるものである。純粋な
二本鎖DNAについてのA260:A280の比は、約
1.65と1.85の間にある。
【0026】オリゴヌクレオチド被検体に連結するパー
トナーの例としては、シス抑制信号と呼ばれる短いヌク
レオチド配列と直接相互作用する、ヒトのサイトメガロ
ウイルス(cytomegalovirus)のIE−
2タンパク質(Lang等(1993)J.Viro
l,67:323〜331)、ナイセリア(Neiss
eria)淋病のDNAに結合するタンパク質(Dor
ward等(1989)J.Bacteriol.17
1:4196〜4201)、繊維状ファージ(phag
e)M13及びfd遺伝子V生成物(Alberts等
(1972)J.Mol.Biol.68:139〜1
52;Oey等(1972)J.Mol.Biol.6
8:125〜138)、ファージIke PIKEタン
パク質(Peeters等(1983)J.Mol.B
iol.169:197〜215)、バクテリオファー
ジT4遺伝子32タンパク質(Alberts等(19
70)Nature227:1313〜1318)、バ
クテリオファージT7遺伝子2.5タンパク質(Reu
ben(1973)Proc.Natl.Acad.S
ci.USA 70:1846〜1850)、大腸菌
(E.coli)F性因子でコード化されたSSFタン
パク質(Chase等(1983)Proc.Nat
l.Acad.Sci.USA 80:5480〜54
84)、SSBタンパク質(Molineux(197
4)J.Biol.Chem.249:6090〜60
98)、N4 SSB(Lindberg等(198
9)J.Biol.Chem.264:12700〜1
2708、ヘルペス単純ウイルス・タイプ1及び2主D
NA結合タンパク質ICP8(McGeoch等(19
88)J.Gen.Virol.69:1531〜15
74;Toh等(1993)Arch.Virol.1
29:183〜196)又はHSVDNA結合タンパク
質ICP4及びICSP11/12(Lehtinen
(1986)Arch.Virol.87:107〜1
18;Lehtinen等(1985)J.Med.V
irol.16:245〜256)、S.cerevi
siae動原体(セントロメア(cetromer
e))DNAエレメントI結合タンパク質(Bram等
(1987)Mol.Cell.Biol.7:403
〜409)、UV−誘導、ダメージ−特定DNA結合タ
ンパク質(Abramic等(1991)J.Bio
l.Chem.266:22493〜22500)、M
eCP2、メチル化DNAに親和性を有する脊椎動物D
NA結合タンパク質(Meehan等(1992)Nu
cleic Acids Res.200:5085〜
5092)、(ニュークリア・マトリックス/スカホー
ルド《nuclear matrix/scaffol
d》付着DNAと高い親和性を有する)SAF−A(R
oming等(1992)EMBO J.11:343
1〜3440)、及びその類がある。本発明に有用なさ
らに別のタンパク質は、DNAポリメラーゼ(poly
merase)、lacリプレッサー(repress
or)及びオペレーター、アデノウイルス主要後期転写
因子、及びショウジョウバエ熱ショック・アクチベータ
ータンパク質を含む。高い親和性を有するが配列の特異
性を有さずに一本鎖DNAと結合する他のタンパク質
は、Chase等(1986)Ann.Rev.Bio
chem.53:103〜136に記述されている。
【0027】さらに別のオリゴヌクレオチドに結合する
パートナーには、RNA結合タンパク質、例えば、真核
開始因子−3、特に62−kDaサブユニット(Nar
anda等(1994)J.Biol.Chem.26
9:32286〜32292)、ヒトのカルレチクリン
(calreticulin)、風疹ウイルスRNA結
合タンパク質(Singh等(1994)Proc.N
atl.Acad.Sci.USA 91:12770
〜12774)、SecAタンパク質(Kiser等
(1994)Current Microbiol.2
9:323〜329)、(A+U−richエレメント
に結合する)AUF1(Ehrenman等(199
4)Gene149:315〜319)、RNA結合タ
ンパク質K及びH16(Gaillard等(199
4)Nucleic Acids Res.22:41
83〜4186;Aasheim等(1994)Nuc
leicAcids Res.22:959〜96
4)、Tat、trans活性化応答エレメントRNA
に結合するHIV−1核調節タンパク質(Jones等
(1994)Ann.Rev.Biochem.63:
717〜743)、ヌクレオリン、及びその類がある。
【0028】加えて、オリゴヌクレオチド被検体に結合
するタンパク質は、周知の諸法を使って識別してよい。
前述の諸法は、例えば、J.−C.Lelong(19
93)Meth.Enzymol.218:609〜6
18、Khuntirat等(1990)J.Viro
logical Meth.29:97〜104、Si
ngh等(1987)Biochem.Biophy
s.Res.Comm.147:65〜70に記述され
ている。さらに、ロイシン−ジッパー(leucine
−zipper)遺伝子調節タンパク質の“Y−形鋏グ
リップ”に基づいてDNAの配列を識別できるよう設計
されたオリゴヌクレオチドに結合するタンパク質を作製
してよい(Park等(1992)Proc.Nat
l.Acad.Sci.USA 89:9094〜90
96)。
【0029】さらに、被検体に結合するパートナーは抗
体であってよい。標的オリゴヌクレオチド又はそのフラ
グメントは、抗原として用いられ、周知の方法によって
抗体群、ポリクローナル又はモノクローナルの何れか又
は両方を作り出すことができる。もし、ポリクローナル
抗体群が望まれるなら、選択したほ乳動物、(例えば、
マウス、ラビット、ヤギ、馬、豚等)所望の抗原又はそ
のフラグメントで免疫化する。そのほ乳動物から血清を
収集し、既知の手順に従って処理する。もし、ポリクロ
ーナル抗体群を含有する血清が使われれば、ポリクロー
ナル抗体群は、既知の手順を使ってイムノアフィニティ
・クロマトグラフィーによって精製することができる。
【0030】特異なオリゴヌクレオチド被検体に対する
モノクローナル抗体群も当業者が容易に作ることができ
る。ハイブリドーマ技術を使ってモノクローナル抗体群
を作るための一般的方法はよく知られている。不死の抗
体を作り出す細胞系は、細胞融合によって、及びがん関
連遺伝子DNAによるBリンパ球の直接トランスフォメ
ーション(transformation)、又はエプ
スタイン−バールウイルス(Epstein−Barr
virus)によるトランスフェクション(tran
sfection)のような他の技術によって生成して
よい。例えば、M.Schreier等、Hybrid
oma Techniques(1980);Hamm
erling等、Monoclonal Antibo
diesand T−cell Hybridomas
(1981);Kennett等、Monoclona
l Antibodies(1980);さらに、米国
特許第4,341,761;4,399,121;4,
427,783;4,444,887;4,452,5
70;4,466,917;4,472,500;4,
491,632;及び4,493,890号を参照。対
象抗原に対して作られるモノクローナル抗体群のパネル
(panel)、又はそのフラグメントは、種々の特性
について、即ち、イソタイプ、エピトープ、親和性につ
いて選別することができる。
【0031】B.一般的方法:全般に、本発明の方法
は、標的とするオリゴヌクレオチド、例えば、DNA、
RNA又はその両方を複雑な生物試料から迅速かつ容易
に精製することに関連する。最も興味深いことは、ハイ
ブリダイゼーション検定を使う臨床的診断に使えるよう
関連した血液又は組織からのオリゴヌクレオチドの分離
・精製である。精製オリゴヌクレオチドの分析も、通
常、例えば、増幅又は配列決定のような諸技術を使って
実施される。
【0032】ここに開示した方法は、試料中の細胞成分
の高速溶解と、磁気反応性粒子に連結した特定オリゴヌ
クレオチド結合パートナーへ放出された標的オリゴヌク
レオチドを結合することと、磁場の印加による粗溶液か
らのオリゴヌクレオチドの分離とを組合わせるものであ
る。
【0033】生物試料から諸成分を分離するために磁気
反応性粒子を利用することは、すでに評価されている
(Hirschbein等(1982)Chemtec
h March 1982:172〜179;Pour
farzaneh(1982)The Ligand
Quarterly 5:41〜47;及びHalli
ng等(1980)Enzyme Microb.Te
chnol.2:2〜10)。
【0034】オリゴヌクレオチド、例えばDNA、を血
液試料のような複雑かつ混合された試料から精製するた
めには、試料中の細胞成分を、先ず、リゾチーム、SD
S、トリトンX−100、又はその類のような分解剤に
曝す。細胞を溶解する薬剤と方法は当業者に周知であ
る。例えば、Birnboim(1992)Meth.
Enzymol 216:154〜160及びSamb
rook等、同上、を参照。
【0035】例えば、オリゴヌクレオチドは、試料上で
の界面活性剤、塩基、酸、カオトロプ、有機物及びこれ
らの薬品類の混合物の化学作用を含む様々な方法を介し
て生物系から放出させることができる。試料の物理的処
理法を用いてよく、それには、圧力、熱、凍解サイクル
及びガラスビーズを使うか使わない超音波処理がある。
さらに、化学的溶解それに続く超音波処理のような化学
的方法と物理的方法の組合せが試料作成に用いることが
できる。
【0036】オリゴヌクレオチドに結合するパートナー
で表面被覆されている磁気反応性粒子を、標的オリゴヌ
クレオチド被検体を含有するか又は含有していると思わ
れる試料を保持している反応容器、例えば、ホウケイ酸
ガラス、ポリプロピレン又はポリカーボネートの試験管
に添加して懸濁液を作る。表面被覆粒子が所望の標的に
結合して粒子結合パートナーと被検体の複合体を形成で
きるだけの十分な時間にわたって、その懸濁液をインキ
ュベートする。次いで、反応容器を磁界源に極く近づけ
て配置してその複合体を反応容器内壁に固定化する。そ
の上澄液を容器から移すか、吸引するか又は別の方法で
取り除いた後、粒子結合パートナーと被検体の複合体を
適当な緩衝液又は他の試薬を加えて洗浄し、磁石から容
器を外し、そして粒子−標的複合体を懸濁する。洗浄処
理は、必要なら度々繰り返してよい。
【0037】磁気反応性粒子は、当業者に周知であり
(Josephsonに対する米国特許第4,672,
040号参照)、例えば、Dynal社(Lake S
uccess,NY)及びBangs Laborat
ories社(Carmel,IN)から市販されてい
る。磁気反応性ラテックス粒子は、ジビニルベンゼン、
ポリスチレン、又は他のポリマー、コポリマー及びター
ポリマーから作ってよく、それらは−COOH又は−N
表面基を有し、又は、生体分子がそれらによって共
有的に、イオン的に、吸着的に又は別の方法で結合され
てよい別の限定された化学官能性、例えば、アルデヒ
ド、脂肪族アミン、アミド、芳香族アミン、ハロアルキ
ル、ヒドラジド又はヒドロキシルを有する。その粒子
は、磁性、常磁性であり、さもなくば印加磁場に反応す
るものである。磁気反応性粒子の好ましいサイズは、
0.5〜5.0μの範囲である。粒子は、重量で約10
〜60%の酸化鉄含量と粒子1グラム当り約20〜20
0μ当量の範囲の表面−COOHの含量とを有する。
【0038】磁界源は、永久磁石、例えば、フェロ−又
はフェリ磁性材料、もしくは誘導磁石、即ち、電磁石で
あってよい。その種の磁石の1つはネオジム−鉄−ボロ
ンの永久磁石(Dynal《登録商標》)である。
【0039】オリゴヌクレオチド被検体に結合するパー
トナーは、文献に記述されている手順によって作成して
よい。結合パートナーは、生物試料から精製するか、既
知のアミノ酸配列から合成して作成するか、オリゴヌク
レオチド群、例えば、ロイシン−−ジッパータンパク質
(Vinson等(1989)Science 24
6:911〜916)又はCysHis亜鉛フィン
ガー(zinc−finger)タンパク質(Desj
arlais等(1993)Proc.Natl.Ac
ad.Sci.USA 90:2256〜2260)を
結合することが示されているモチーフから作成するか、
組換え的に作成するか又は市販品、例えば、E.col
i rec Aタンパク質(Sigma)を入手するか
してよい。加えて、オリゴヌクレオチドに結合するパー
トナーは、オリゴヌクレオチド群で表面被覆した磁気反
応性粒子、又はそのフラグメントを使って分離してよ
い。Gabrielsen等(1993)Meth.E
nzymol.218:508〜525参照。
【0040】磁気反応性粒子の表面は、当業者に周知の
任意の方法によって、そこへ被検体に結合するパートナ
ーを連結できるよう作成してよい。好ましい方法の1つ
は、結合パートナーで被覆する前にその表面を官能基化
することを含む。
【0041】磁気反応性粒子の表面は、オルガノシラン
結合剤で処理してその表面を官能基化する。オルガノシ
ラン結合剤は、好ましくは、式RSiY(4−n)
表される。式中、Yは、加水分解基、例えば、アルコキ
シ、典型的低級アルコキシ、アシロキシ、低級アシロキ
シ、アミン、ハロゲン、典型的塩素、又はその類を表
し;Rは、結合剤を有機樹脂及びポリマーに結合させる
官能性を有する非加水分解有機ラジカルを表し;nは、
1、2又は3である。その種のオルガノシラン結合剤の
一例は、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
(“GOPS”)であり、その結合化学は当業者に周知
である。例えば、Arkins,“Silane Co
upling Agent Chemistry,”P
etrarch Systems Register
and Review,Eds.Anderson等
(1987)参照。オルガノシラン結合剤の別の例とし
ては、(γ−アミノプロピル)トリエトキシシラン及び
(γ−アミノプロピル)トリメトキシシランがある。そ
の他の適当な結合剤は、熟練した当業者に周知である。
次の段階で、今度は基質表面に共有結合したオルガノシ
ラン結合剤が誘導され、もし必要なら、結合パートナー
被覆に結合する表面反応性基を供給する。例えば、もし
オルガノシラン結合剤が表面近接のジオール基群を供給
するなら、これらは、在来法により(例えば、過ヨウ素
酸ナトリウムとの反応により)反応性アルデヒド基に変
換できる。反応性アルデヒド基は、タンパク質中のアミ
ノ基と反応してイミン(即ち、シッフ塩基、−N=C
<)を生成する。適切なpHのシアノホウ化水素ナトリ
ウム(sodium cyanoborohydrid
e)のような適当な還元剤でそのイミンを還元すると、
アミン誘導体が得られ、そしてそのタンパク質が磁気反
応性粒子の表面に共有付着することになる。あるいは、
もしオルガノシラン結合剤が表面のアミノ基を供給する
と、これらはタンパク質上にあるカルボキシル基と直接
反応できて共有アミド結合を形成する。この実施例で
は、表面のアミノ基との反応に先立ってタンパク質のカ
ルボキシル基を活性化するのが望ましいかも知れない。
【0042】タンパク質をカルボキシル化−又はアミノ
化したラテックス粒子と結合させる別法には、粒子とタ
ンパク質とを1−(3−ジメチルアミノプロピル)−3
−エチルカルボジイミド中でインキュベートする方法が
ある。
【0043】タンパク質を基質表面に結合するさらに別
の方法は、G.T.Hermanson等、“Immo
bilized Affinity Ligand T
echniques,”San Diego,CA:A
cademic Press(1992),p195〜
197、及びS.S.Wong,“Chemistry
of Protein Conjugation a
nd Crosslinking,“CRC Pres
s(1991),chapter 12に記述されてい
る。前述の別法の例には、臭化シアン及び過ヨウ素酸塩
で誘導されるセファロース(Sepharose)の活
性化があり、その後、タンパク質をその活性化表面へ直
接結合させることができる。その表面も、塩化トシルと
の反応で活性化させトシル活性化粒子を形成してよい
(Jackson等(1990)J.Cell Sc
i.96:257〜262)。抗体を磁気反応性基質へ
付着させる諸方法も記述されている(例えば、Kame
l等(1980)Clin.Chem.26:1281
〜1284及び米国特許第4,177,253号(対D
avies等)を参照)。タンパク質を粒子上に吸着さ
せるか又はタンパク質を粒子に化学結合させるための付
帯的プロトコルは、Bangs研究所からの技術文献1
3Aと13Cにそれぞれ記述されている。
【0044】被検体に結合するパートナーが連結されて
いる磁気反応性粒子を、その後、液体に放出した標的被
検体を含む粗試料混合物を入れた反応容器へ添加する。
数分間インキュベートした後、磁気反応性粒子へ固定化
された被検体に結合するパートナーは、試料液中の標的
被検体に結合し、かつそれを捕捉し、よって、粒子結合
パートナーと標的被検体の複合体を形成する。結合パー
トナーに連結された粒子も試料とともに一晩中4℃で、
もしくは熟練した当業者に既知と思われる任意の条件下
で、インキュベートしてよい。
【0045】次いで、好ましくは約100〜1000エ
ルステッドの範囲にある、磁気反応性粒子を引きつける
のに十分な強度の磁場を、粒子結合パートナーと被検体
の複合体を粗生物混合物から分離することができる十分
長い時間にわたって、反応容器の外側に印加する。その
磁力は、粒子結合パートナーと被検体の複合体を反応容
器の内壁へ“引き付ける(pull)”。反応容器の組
成は、磁気反応性粒子に外部からかけられる磁場の効果
に干渉しないようなものでなければならないことは、通
常の技術をもつ当業者には理解されるであろう。
【0046】細胞細片、破損膜、タンパク質、脂質等
は、粗上澄液中で何ら影響されない。この上澄液は、磁
石をその場所に保持したまま、吸引、移し変え、もしく
はその類によって反応容器から容易に除去される。
【0047】粒子結合パートナーと被検体の複合体を適
当な溶液で洗浄し、さらに標的オリゴヌクレオチドを精
製する。磁場を引っ込めれば、粒子結合パートナーと被
検体の複合体は再び懸濁液中へ放出される。磁場の印
加、試料の洗浄及び磁場の撤回の循環を何回も繰り返し
て、所要純度のオリゴヌクレオチドを得る。
【0048】標的被検体は、当業者に既知の方法、例え
ば、洗浄液のpHの変更、インキュベート温度の上昇、
及びその類により、被検体結合パートナーから放出され
る。その後、磁場をかけてよく、それによって、磁気反
応性粒子を引きつけて、反応容器の壁に被検体結合パー
トナーを固定化する。標的オリゴヌクレオチドは、以後
の処理、例えば、診断上のハイブリダイゼーション検定
の用途にすぐ使えるよう溶液中で自由にしておく。
【0049】本発明をその好ましい特定の具体例に関連
して説明してきたが、上の記述並びに以下の実施例は説
明のためのものであって、本発明の範囲を限定するもの
ではない、ということは理解すべきである。本発明の範
囲内での他の諸様相、利点の数々及び諸々の変更は、本
発明が関わる技術に熟練した当業者には明らかであろ
う。
【0050】下記の実施例は、本発明の方法の使い方に
ついての完全な開示と説明を通常の技術の当業者に提供
できるよう公表するものであって、本発明者が本発明と
みなすものの範囲を限定しようとするものではない。数
値(例えば、量、温度等)に関しては正確をきしたが、
いくつかの間違い及び逸脱は説明がつく筈である。指示
されない限り、部(割合)は重量部であり、温度は℃で
あり、圧力は大気圧かその近傍である。
【0051】
【実施例】
実施例1〔淋病DNAの精製〕 A.DNAに結合するタンパク質の磁気反応性粒子への
共有付着:一本鎖DNAに結合するタンパク質(SS
B)及びRecAタンパク質(両方ともUnites
States Biochemical Corp.,
Cleveland,OHより入手)を次のようにカル
ボキシル化磁気反応性粒子へ連結する。
【0052】カルボキシル化変性磁気反応性粒子(50
mg;Bangs研究所)を0.1Mの2−(N−モル
ホリノ)エタンスルホン酸(MES)緩衝液、pH5.
5で5mlに希釈する。その後、その粒子を磁界をかけ
て回収し、上澄液を捨てる。その粒子は、45mg/m
lの水溶性カルボジイミド、例えば、1−シクロヘキシ
ル−3−(2−モルホリノエチル)−カルボジイミドを
含有する0.1Mのジエタノールアミン緩衝液、pH1
0.5で再懸濁し、室温で30分間攪拌し、そして新鮮
なジエタノールアミン緩衝液で3回洗浄する。
【0053】洗浄した粒子をジエタノールアミン緩衝液
中で2〜7mg/mlのSSB又はRecAタンパク質
とともに再懸濁し、室温で60分間攪拌し、緩衝液で洗
浄する。誘導された粒子は、それらを1mg/mlの牛
の血清アルブミンで飽和した後、4℃で保管する。
【0054】B.淋菌DNAに結合するタンパク質の精
製:上記Dorward等によって説明されたように、
淋菌全細胞DNAを、培養した淋病31426(Ame
rican Type Culture Collec
tion,Rockville,MD)から精製する。
エタノールで沈澱したDNAを70%のエタノールで一
度洗浄し、次いでジエタノールアミン緩衝液中に1mg
/mlで溶解する。
【0055】SSB又はRecAタンパク質で誘導した
磁気反応性粒子(〜5mg)をDNAの溶液に添加す
る。その懸濁液を10〜20分間インキュベートし、次
いでそれを磁石(ネオジム−鉄−ボロンの永久磁石、D
ynal社)を配置した磁場に置き;ビーズを速やかに
堅いペレットに集める。懸濁液を吸引した後、磁石を取
り外し、ペレットを緩衝液で3回洗浄する。最後の洗浄
は1.0MのNaClを含有する緩衝液で行い、結合し
たDNAを誘導ビーズから分離する。精製したDNA
は、上記Sambrook等によって説明されたよう
に、アガロースゲル電気泳動法で分析する。
【0056】以上のように、本発明は、 〔1〕(a)標的を含有するか又は含有していると思わ
れる試料を生成するステップ; (b)前記試料を、オリゴヌクレオチド被検体に結合す
るパートナーであって、かつ磁気反応性粒子に連結され
た該結合パートナーと接触させるステップ; (c)前記粒子を含む前記試料をインキュベートし、そ
れによって粒子結合パートナーと被検体との複合体を形
成するステップ; (d)前記複合体を磁場に置くステップ; (e)前記複合体を前記試料から分離するステップ; (f)標的被検体を前記複合体から放出させるステッ
プ;からなる標的オリゴヌクレオチド被検体の精製方法
に関し、次のような好ましい実施態様を有する。
【0057】〔2〕標的オリゴヌクレオチド被検体がR
NA又はDNAである〔1〕記載の方法。
【0058】〔3〕標的オリゴヌクレオチドがDNAで
ある〔2〕記載の方法。
【0059】〔4〕被検体に結合するパートナーがタン
パク質又は抗体である〔1〕記載の方法。
【0060】〔5〕被検体に結合するパートナーがタン
パク質である〔4〕記載の方法。
【0061】〔6〕タンパク質がDNAに結合するタン
パク質である〔5〕記載の方法。
【0062】〔7〕DNAに結合するタンパク質が、ロ
イシン−ジッパータンパク質、CysHis亜鉛フ
ィンガータンパク質、E.coli rec Aタンパ
ク質、ヒトのサイトメガロウイルスのIE−2タンパク
質、ナイセリア淋病のDNAに結合するタンパク質、繊
維状ファージM13遺伝子V生成物、繊維状ファージf
d遺伝子V生成物、ファージIke PIKEタンパク
質、バクテリオファージT4遺伝子32タンパク質、バ
クテリオファージT7遺伝子2.5タンパク質、E.c
oli F性因子コード化SSFタンパク質、N4 S
SB、ヘルペス単純ウイルス・タイプ1主DNA結合タ
ンパク質ICP8、ヘルペス単純ウイルス・タイプ2主
DNA結合タンパク質ICP8、HSV DNA結合タ
ンパク質ICP4、HSV DNA結合タンパク質IC
SP11/12、S.cerevisiae動原体DN
AエレメントI結合タンパク質、UV−誘導、ダメージ
−特定DNA結合タンパク質、MeCP2、SAF−
A、DNAポリメラーゼ、lacリプレッサー、lac
オペレーター、アデノウイルス主要後期転写因子、及び
ショウジョウバエ熱ショック・アクチベータータンパク
質からなる群から選択される〔6〕記載の方法。
【0063】〔8〕標的オリゴヌクレオチドがRNAで
ある〔2〕記載の方法。
【0064】
〔9〕タンパク質がRNAに結合するタン
パク質である〔5〕記載の方法。
【0065】〔10〕RNAに結合するタンパク質が、
真核開始因子−3、カルレチクリン、SecAタンパク
質、AUF1、RNA結合タンパク質K、RNA結合タ
ンパク質H16、Tat、及びヌクレオリンからなる群
から選択される
〔9〕記載の方法。
【0066】〔11〕結合パートナーが、磁気反応性粒
子に、共有的に、イオン的に又は吸着的に連結される
〔1〕記載の方法。
【0067】〔12〕結合パートナーが磁気反応性粒子
に共有的に連結される〔11〕記載の方法。
【0068】〔13〕磁場が永久磁石又は誘導磁石で発
生される〔1〕記載の方法。
【0069】〔14〕ステップ(f)に先立ち、さらに
複合体を洗浄することを含む〔1〕記載の方法。
【0070】
【発明の効果】本発明によれば、1)高速で、分オーダ
ーで完了でき;2)実行が容易で、試料準備は最低限で
よく;3)不快で危険な有機薬品を使用する必要が無
く;4)一本又は二本鎖の、任意の長さのDNA又はR
NAの抽出に十分に適応性があり;かつ5)高純度のオ
リゴヌクレオチドを生成することができる。従って、本
発明は、臨床検定、その他の精製オリゴヌクレオチドを
必要とする種々検定に適する高純度オリゴヌクレオチド
の作製法として好適である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)標的を含有するか又は含有してい
    ると思われる試料を生成するステップ; (b)前記試料を、オリゴヌクレオチド被検体に結合す
    るパートナーであって、かつ磁気反応性粒子に連結され
    た該結合パートナーと接触させるステップ; (c)前記粒子を含む前記試料をインキュベートし、そ
    れによって粒子結合パートナーと被検体との複合体を形
    成するステップ; (d)前記複合体を磁場に置くステップ; (e)前記複合体を前記試料から分離するステップ; (f)標的被検体を前記複合体から放出させるステッ
    プ;からなる標的オリゴヌクレオチド被検体の精製方
    法。
JP12642596A 1995-05-04 1996-04-23 標的オリゴヌクレオチド被検体の精製方法 Pending JPH08301891A (ja)

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