JPH089997A - 核酸合成法およびそれに用いる試薬キット - Google Patents

核酸合成法およびそれに用いる試薬キット

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JPH089997A
JPH089997A JP6146500A JP14650094A JPH089997A JP H089997 A JPH089997 A JP H089997A JP 6146500 A JP6146500 A JP 6146500A JP 14650094 A JP14650094 A JP 14650094A JP H089997 A JPH089997 A JP H089997A
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JP
Japan
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nucleic acid
sample
pcr
polyamine
dna
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JP6146500A
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English (en)
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Shingo Kato
真吾 加藤
Naoyuki Nishimura
直行 西村
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 血液等の動物体液、植物由来の試料、環境試
料についての核酸合成法において、遺伝子増幅の感度を
向上させることを目的とする。 【構成】 血液等の動物体液、植物由来の試料、環境試
料から目的の遺伝子を増幅する核酸合成法において、反
応溶液内にポリアミンを10〜0.01mM程度、好ま
しくは、2〜0.5mM添加して行うことを特徴とす
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
メラーゼ連鎖反応法による核酸合成法及びそれに用いる
試薬キットに関する。
【0002】
【従来技術】遺伝子を増幅する技術の一つにポリメラー
ゼ連鎖反応法(Polymerase Chain Reaction;以下、PC
Rと略す)が行われている。PCR法は目的とするDN
A領域をはさんで、プライマーを結合させ、DNAポリ
メラーゼ反応でDNA合成反応を繰り返すことによっ
て、目的のDNA(鋳型DNA)断片を数十万倍にも増
幅できる方法である。PCR法は、通常検体中のごく少
量の例えば1個のウィルス、細菌、細胞等のDNAの解
析に使用される。また最近、PCR後の生産物の量よ
り、検体中に存在していた鋳型DNAの量を推定する等
の定量的な解析も試みられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、血液、
髄液、唾液等の動物体液または植物由来の根、茎、葉、
花、実等、環境試料(たとえば、土壌、水等)に含まれ
るウイルス、細菌または細胞等のDNAの解析を行うた
めには、まず試料中の夾雑物を除去し、目的のDNAの
みを分離、精製する必要がある。その方法として、現
在、一般的に酵素や界面活性剤による試料の処理後、フ
ェノール・クロロホルムによる抽出が行われている。
又、最近では、イオン交換樹脂、ガラスビーズ、蛋白凝
集剤等による蛋白等の除去法を用いるDNAの精製も行
われている。
【0004】しかし、いずれの方法を用いても、夾雑物
を充分に除去することは困難であり、このことが、しば
しばPCR法等による核酸合成法において遺伝子増幅の
抑制の原因となっている。
【0005】そこで、本発明者らは先にPCR法等の核
酸合成法を用いた遺伝子増幅を行う際にポリアミンを添
加することにより、これらの夾雑物による核酸合成の抑
制が軽減されることを見出し、特許出願を行っており
(特願平5−96785号)、本発明はさらに血液等の
動物体液、植物由来の試料、環境試料について検討を加
えたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記課題を
解決する目的で、血液または植物由来の試料、環境試料
について核酸合成法におけるポリアミンの添加と夾雑物
による核酸合成の抑制との関係について検討を行い、血
液溶解後の白血球、又はタバコ葉、土壌等を試料として
陰イオン交換樹脂等により抽出した所望のDNAを含む
サンプルに種々のポリアミンを種々の濃度で添加した
後、PCR法で核酸合成を行った。
【0007】その結果、各種ポリアミンをある一定の範
囲で添加することにより、サンプル中に混入する夾雑物
による核酸合成の抑制が軽減されることを見いだし、本
発明を完成するに至った。
【0008】即ち、本発明の要旨は血液等の動物体液ま
たは植物由来の試料、環境試料から目的の遺伝子を増幅
する核酸合成法において、反応溶液内にポリアミンを少
なくとも添加して行うことを特徴とする核酸合成法に関
する。
【0009】本発明における動物体液としては、血液、
髄液、唾液、尿、乳等が、植物由来の試料としては、
根、茎、葉、花、実等が挙げられ、また、環境試料とし
てはたとえば、土壌、水等が挙げられる。
【0010】本発明におけるポリアミンとは、第一級も
しくは第二級アミノ基を二つ以上もつ炭化水素の総称で
ある。ある種のポリアミンは、生体内に存在しており、
タンパク質や核酸合成の盛んな組織に多く含まれてお
り、多様な生理的作用を有しているが、本発明における
ポリアミンの作用にはかかる作用が必ずしも要求される
わけではなく、第一級もしくは第二級アミノ基を二つ以
上一分子内に有する炭化水素であれば特に限定される物
ではない。
【0011】具体的には、例えばエチレンジアミン、ト
リメチレンジアミン、スペルミン、スペルミジン、ジエ
チレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエ
チレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、1,4
−ビス(3−アミノプロピル)−ピペラジン、1−(2
−アミノエチル)ピペラジン、1−(2−アミノエチ
ル)ピペリジン、1,4,10,13−テトラオキサ−
7,16−ディアザサイクロオクタデカンおよびトリス
(2−アミノエチル)アミン等が挙げられる。
【0012】また、本発明における核酸合成法とは、通
常の核酸の合成方法を指すもので特に制限されるもので
はないが、例えばPCR法等が挙げられる。以下、PC
R法を例にして本発明の方法を説明する。
【0013】尚、本発明の記述において各種プライマ
ー、dNTP等を含有するPCRを行うための反応液を
PCR反応液と表現し、試料溶液、PCR反応液および
ポリアミン等の混合液をPCR反応溶液と表現する。そ
して、本発明では、PCR反応液およびポリアミンを少
なくとも含むものを試薬キットとして提供する。
【0014】本発明においてポリアミンは、反応系内に
添加されるが、ここで反応系内への添加とは、PCR反
応がポリアミンの存在下で行われるような態様であれば
特に限定されるものではなく、例えばPCRの直前に試
料溶液とともにPCR反応液に添加してもよく、また試
料溶液またはPCR反応液の調製時にあらかじめ添加し
ておいてもよい。
【0015】また、ポリアミンの添加量(濃度)は、ポ
リアミンの種類や試料溶液の種類、濃度等により異なる
が、通常PCR反応溶液中10〜0.01mM程度、好
ましくは2〜0.5mM程度の濃度が、夾雑物による核
酸合成の抑制を軽減するという観点から好ましい。
【0016】本発明の核酸合成法の手順は、反応系内に
ポリアミンを添加する以外、通常の方法と何ら変わらな
い。
【0017】即ち、まず、増幅しようとする目的の2本
鎖DNA断片を熱変性により、1本鎖のDNAにする
(ディナチュレーション工程)。次に増幅させたい領域
を挟む約20塩基のプライマーをハイブリダイズさせる
(アニーリング工程)。次に4種類のデオキシリボヌク
レオチド三リン酸(dATP、dGTP、dCTP,d
TTP)の共存下にDNAポリメラーゼを作用させ、プ
ライマーの伸長反応を行う(ポリメライゼーション工
程)。
【0018】上記の一連の反応サイクルを繰り返すこと
によって、目的とするDNA領域が理論上2n (但し、
nはサイクル数)と指数関数的に増幅される。プライマ
ーの伸長反応は、通常、公知の耐熱性DNAポリメラー
ゼが用いられる。鎖長反応生成物の鋳型からの分離操作
は種々の公知の方法により行われるが、熱変性により行
うのが好ましい。
【0019】PCRに用いる検体中の標的DNA量は、
agオーダ〜最大限数μgであり、プライマーの濃度は
それに応じて適宜決められる。PCRの条件はプライマ
ーの配列により異なるが、ディナチュレーション工程は
通常90〜95℃で0.5〜1分、アニーリング工程は
通常37〜72℃で0.5〜3分、ポリメライゼーショ
ン工程が通常60〜74℃で0.5〜3分の条件であ
る。これらの工程を1サイクルとしたPCRの至適サイ
クル数は、サンプル中に存在する標的DNAの初期濃度
により異なるが、通常25〜45サイクル行う。
【0020】増幅されたDNA断片の検出法は、種々の
公知の方法が知られており、例えばアガロースゲル担体
中でDNA断片を泳動させ、その後臭化エチジウムでD
NAを染色する方法や標識プローブを用いたハイブリダ
イゼーションにより検出する方法などが挙げられる。
【0021】
【作用】本発明では、ポリアミンの添加によりサンプル
中に混入する夾雑物による核酸合成の抑制が軽減され、
血液等の動物体液、植物由来の試料、環境由来の試料か
ら目的の遺伝子を効率よく合成することが可能となる。
【0022】
【実施例】
[実験例1:ヒト血液]試料には、ヒト血液(白血球数
6000個/μl)23μlにリン酸緩衝液で段階希釈
したマウス血液5μlを添加したものを用いた。試料を
溶血処理後、遠心操作により白血球を沈殿させ、上澄を
除去した。洗浄後、白血球沈査にポリアミンおよびPC
R反応液を添加し、PCRを行った。
【0023】PCRのプライマーは、マウスのβ−クロ
ビン遺伝子領域内に位置するプラス鎖の塩基配列を持つ
オリゴヌクレオチド(P1 、配列番号:1)およびマイ
ナス鎖の塩基配列を持つオリゴヌクレオチド(P2 、配
列番号:2)であり、その間に174bpの塩基配列を
挟んでいる。
【0024】 P1 :5´GCACAGCTGTGTTTACTAGC 3´ P2 :5´CACATACCTCCTTCCACTCG 3´ PCR反応液は、各プライマーを1μM、4種のdNT
Pを200μM含む反応液(10mMのトリス−HC
l、pH8.3,50mM KCl,1,5mMのMg
Cl2 、0.01%(W/v)ゼラチン,0.025単位/
μlの耐熱性DNAポリメラーゼ[Ampli Taq,Perkin E
lmer Cetus社製])を用いた。
【0025】PCR反応溶液の全体量は100μlと
し、ポリアミンは10μl添加した。PCRは、94℃
1分30秒間の熱変性の後、94℃1分間の熱変性、5
5℃1分間のアニーリング、72℃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℃、7分間のDNA鎖長反応を行うことによ
り、2種類のプライマーの結合点の間に位置するDNA
断片の増幅を行った。PCR終了後、反応溶液5μlを
用いて3%アガロースを含むTAE(40mMのトリス
−酢酸塩、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。
【0026】図1に本実施例の結果を示す。Aはポリア
ミン・PCR反応液添加群、BはPCR反応液のみの添
加群である。レーン1〜6は、PCRTube中にそれぞ
れ、1:104 、2:103 、3:102 、4:10、
5:0個のマウス白血球を添加した結果である。なお、
レーンMは分子量マーカーである。
【0027】図1の結果から明らかなように、BのPC
R反応液のみの添加群では、増幅反応が高度に抑制さ
れ、マウス白血球が104 個存在する時に薄い増幅DN
Aのバンドが認められるのみである。対してAのポリア
ミンを併用した群では増幅反応の抑制が軽減され、マウ
ス白血球が10個存在すれば、PCR産物が検出される
ようになった事を示している。
【0028】[実験例2:砂質水田土壌及びタバコ葉]
試料には100mgの砂質水田土壌又は100mgのタ
バコ葉をホモゲナイズしたものに0.6μgのA4株D
NAを混入したものを用いた。試料の溶解は、0.1M
のEDTA、0.1%のSDSで行い、試料の精製は弱
陰イオン交換樹脂[DEAE−Sepharose,f
ast flow(Pharmacia)]により行
い、400μlの1MNaClを含有する10mM T
ris・HCl(PH7.0)で溶出した。得られた溶
出液にポリアミンおよびPCR反応液を添加した後、P
CRを行った。
【0029】PCR反応液は、実施例1で用いた反応液
よりKClを除いて用いた。PCR反応溶液の全体量は
30μlとし、DNA溶出液およびポリアミンは、それ
ぞれ3μlずつ添加した。PCRおよび増幅DNAの検
出は実施例1と同様に行った。 図2に本実施例の結果
を示す。AはDNAのみのpositive control群、Bは土
壌を混入した群、Cは葉を混入した群である。レーン1
は、0mM、レーン2は0.5mM,レーン3は1m
M、レーン4は2mM、レーン5は4mM、レーン6は
8mMの濃度に最終的になるようにポリアミンを添加し
た。なおレーンMは分子量マーカーである。
【0030】図2の結果から明らかなように、Bおよび
Cのレーン1、即ち土壌又は葉にA4株DNAを混入し
たものからの溶出液をPCR反応液に加えた場合、増幅
反応が抑制され、PCR産物が検出されていない。しか
しBおよびCの2〜4レーンに見られるようにポリアミ
ンを0.5〜2mM加えると土壌や葉由来の不純物によ
る増幅反応の抑制が解除されPCR産物が検出されるよ
うになった事を示している。
【0031】
【発明の効果】本発明により、サンプル中に混入する夾
雑物による核酸合成の抑制が軽減され、血液等の動物体
液、植物由来の試料、環境由来の試料から目的の遺伝子
を効率よく合成することが可能となった。
【0032】
【配列表】
配列番号:1 配列の長さ:20 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA アンチセンス:No 配列: GCA CAG CTG TGT TTA CTA GC
【0033】配列番号:2 配列の長さ:20 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA アンチセンス:No 配列: CAC ATA CCT CCT TCC ACT CG
【図面の簡単な説明】
【図1】ヒト血液に各希釈段階のマウス血液を添加した
ものを試料として用いてPCRを行った場合の電気泳動
図である。
【図2】ポリアミンを各種濃度で添加した後にPCRを
行った場合の電気泳動図である。AはDNAのみの添加
群、BはDNAと土壌添加群、CはDNAとタバコ葉添
加群より精製した溶出液を用いた時の結果を示してい
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 動物体液、植物由来の試料、環境試料か
    ら目的の遺伝子を増幅する核酸合成法において、反応溶
    液中にポリアミンを添加して行うことを特徴とする核酸
    合成法。
  2. 【請求項2】 増幅すべき塩基配列と相補鎖を形成する
    プライマー、4種類のデオキシリボヌクレオチド三リン
    酸(dNTP)、DNAポリメラーゼ、ポリアミンを少
    なくとも含んでなる核酸合成用試薬キット。
JP6146500A 1994-06-28 1994-06-28 核酸合成法およびそれに用いる試薬キット Pending JPH089997A (ja)

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