JPH1084999A - Polytypic analysis - Google Patents

Polytypic analysis

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Publication number
JPH1084999A
JPH1084999A JP8269370A JP26937096A JPH1084999A JP H1084999 A JPH1084999 A JP H1084999A JP 8269370 A JP8269370 A JP 8269370A JP 26937096 A JP26937096 A JP 26937096A JP H1084999 A JPH1084999 A JP H1084999A
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JP
Japan
Prior art keywords
primer
fluorescent
labeled
amplification product
bases
Prior art date
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Pending
Application number
JP8269370A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisashi Hagiwara
久 萩原
Sanpei Usui
三平 臼井
Toshiyuki Sakurai
利之 桜井
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Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1084999A publication Critical patent/JPH1084999A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polytypic analysis method capable of analyzing plural kinds of specimens at the same time even by using a single fluorescent dye. SOLUTION: A mixture of two kinds of primers and a DNA specimen is amplified by PCR method, the fluorescent-labeled amplified product is introduced to a migration lane of a gel electrophoresis plate of a fluorescent sequencer and migrated in a gel electrolyte by electrophoresis, the migrated fluorescent- labeled amplified product is irradiated with excitation light, the fluorescent light generated from the product is measured to form a ladder pattern of the nucleic acid specimen to be determined and the pattern is compared with a standard ladder pattern. In the above polytypic analysis method, a non- fluorescent labeled primer is added with bases of a number not smaller than one add not larger than the number obtained by subtracting one from the number of the bases constituting the polytypic region, a PCR-amplification product is formed by using the base-added primer and the product is subjected to electrophoresis together with a PCR amplification product obtained from the original primer free from added base to enable the simultaneous analysis of two or more kinds of specimens.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はDNAなどの核酸の
断片長分析における多サンプル処理を可能とするフラグ
メント解析方法に関する。更に詳細には、本発明は蛍光
式フラグメント分析装置において、DNAの断片長分析
における同塩基対(bp)サイズ領域の複数分析を可能
とする多型解析方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for analyzing a fragment length of a nucleic acid such as DNA, which enables multiple sample processing. More specifically, the present invention relates to a polymorphism analysis method that enables multiple analysis of the same base pair (bp) size region in DNA fragment length analysis in a fluorescent fragment analyzer.

【0002】[0002]

【従来の技術】DNAの機能解析から得られる情報は数
知れない。例えば、特徴的な遺伝子の、アデニン
(A),グアニン(G),チミン(T)及びシトシン
(C)からなる塩基配列を知ることによって、種の同定
や、鑑定を行うことが可能となる。これらの機能解析は
例えば、蛍光式シーケンサを使用して処理することがで
きる。
2. Description of the Related Art Information obtained from functional analysis of DNA is innumerable. For example, by knowing the nucleotide sequence of a characteristic gene consisting of adenine (A), guanine (G), thymine (T) and cytosine (C), it becomes possible to identify and identify species. These functional analyzes can be processed using, for example, a fluorescent sequencer.

【0003】動物でも植物でも、塩基配列中に特異的な
塩基の連なりからなる繰り返しがあることが知られてい
る。また、この繰り返しの数が個々の個体により異なっ
ているものを“多型”と呼んでいる。この塩基の連なり
が短い(2〜5bp程度)ものをSTR(Short Tandem
Repeat)といい、この2〜5bpの配列による種の同定
や固体の識別を行う方法はSTR法と呼ばれる。
[0003] It is known that, in both animals and plants, the base sequence has a repetition consisting of a sequence of specific bases. In addition, those in which the number of repetitions differs for each individual are called “polymorphism”. Those having a short sequence of bases (about 2 to 5 bp) are referred to as STR (Short Tandem).
This method for identifying species and identifying individuals based on the sequence of 2 to 5 bp is called an STR method.

【0004】例えば、ヒトの個人識別にはTH01と呼
ばれている[AATG]の4個の塩基の連なりからなる
多型領域が用いられている。この場合、多型部分を含む
領域を蛍光標識してPCR法で増幅し、電気泳動手段を
備えた蛍光シーケンサで検出すると、多型領域の繰り返
しの数によりDNA断片の泳動速度(移動度)が異な
り、幾つかのパターン分けを行うことができる。
[0004] For example, a polymorphic region consisting of a sequence of four bases of [AATG] called TH01 is used for human identification. In this case, when the region containing the polymorphic portion is fluorescently labeled, amplified by the PCR method, and detected by a fluorescent sequencer equipped with an electrophoresis means, the migration speed (mobility) of the DNA fragment depends on the number of repetitions of the polymorphic region. Differently, some patterning can be performed.

【0005】ヒトの遺伝子は父親から1セット(22本
の常染色体と性染色体1本)、母親から1セットを受け
た2セット(44本の常染色体と性染色体2本)からな
っている。例えば、[AATG]という塩基の繰り返し
領域を、父が5回(すなわち、−AATGAATGAA
TGAATGAATG−)と9回(すなわち、−AAT
GAATGAATGAATGAATGAATGAATG
AATGAATG−)、母が6回と10回の場合、その
子供は5−6,5−10,9−6,9−10の4つのタ
イプの何れかの繰り返し領域を有することとなる。親子
鑑定等にはこのような型の状態を確認すればよいことと
なる。また、個体を識別する場合もこのような領域を複
数箇所調べることで、その人であることの確からしさが
増していく。
[0005] Human genes consist of one set (22 autosomes and one sex chromosome) from the father and two sets (44 autosomes and two sex chromosomes) received from the mother. For example, a father repeats a base repeating region [AATG] five times (ie, -AATGAATGAA
TGAATGAATG-) and 9 times (ie, -AAT
GAATGAATGAATGAATGAATGAATG
AATGAATG-), if the mother is 6 and 10 times, the child will have any of the 4-6, 5-10, 9-6, 9-10 repeating regions. It is only necessary to confirm such a state for paternity test or the like. Also, when identifying an individual, examining a plurality of such areas increases the likelihood of being that person.

【0006】図2はTH01のアレリックラダーマーカ
ーを用いて親子鑑別を行ったラダーパターンの一例であ
る。TH01のアレリックラダーマーカー自体は公知で
あり、米国のプロメガ(Promega)社からジーンプリント
(GenePrint)STRシステムズとして一般に市販されて
いる。両親及び子供から採取した、基となるDNAにT
H01の多型領域を挟み込むように設計された、蛍光色
素で標識されたプライマーをPCR法により増幅し、蛍
光標識増幅生成物を蛍光シーケンサのゲル電気泳動板の
各泳動レーンに注入して電気泳動すると図2に示される
ようなラダーパターンが得られる。Mは基準となるアレ
リックラダーマーカーであり、その左側の数字は多型の
繰り返し数である。このラダーパターンから明らかなよ
うに、レーン1に注入された父親は5回と9回の繰り返
し数を有し、レーン2に注入された母親は6回と10回
の繰り返し数を有し、レーン3に注入された子供は9回
と6回の繰り返し数を有する。従って、この結果から、
この子供は両親と遺伝学的な親子関係を有することが確
認される。
FIG. 2 shows an example of a ladder pattern obtained by discriminating a parent and a child using an allelic ladder marker of TH01. The allelic ladder marker for TH01 is known per se, and is a gene print from Promega, USA.
(GenePrint) Generally marketed as STR Systems. The base DNA collected from parents and children
A primer labeled with a fluorescent dye, designed to sandwich the polymorphic region of H01, is amplified by the PCR method, and the fluorescently-labeled amplification product is injected into each migration lane of a gel electrophoresis plate of a fluorescence sequencer to perform electrophoresis. Then, a ladder pattern as shown in FIG. 2 is obtained. M is a reference allelic ladder marker, and the number on the left is the number of repetitions of the polymorphism. As can be seen from this ladder pattern, the father injected in lane 1 had 5 and 9 repetitions, the mother injected in lane 2 had 6 and 10 repetitions, Children injected in 3 have 9 and 6 repetitions. Therefore, from this result,
This child is confirmed to have a genetic parent-child relationship with the parents.

【0007】個体識別などの場合、識別の信頼性を確保
するために、単一の多型領域だけでなく、他の多型領域
についても同様な分析を行うことが必要である。例え
ば、TH01の多型領域と共にF13Bの多型領域を用
いて個体識別を行うことがある。F13Bの多型領域は
[AAAT]からなる塩基の連なりを有する。しかし、
TH01の多型領域を有するアレリックラダーのサイズ
は179〜203bpであり、F13Bの多型領域を有
するアレリックラダーのサイズは169〜189bpで
あり、TH01の多型領域の既知繰り返し数は5,6,
7,8,9,9.3,10,11であり、F13Bの多
型領域の既知繰り返し数は6,7,8,9,10,11
である。従って、この2つの多型領域を使用して個体識
別を行うと、得られたラダーパターンに重複部が生じて
しまうことがある。
In the case of individual identification or the like, it is necessary to perform the same analysis not only on a single polymorphic region but also on other polymorphic regions in order to ensure the reliability of identification. For example, individual identification may be performed using the polymorphic region of F13B together with the polymorphic region of TH01. The polymorphic region of F13B has a sequence of bases consisting of [AAAT]. But,
The size of the allelic ladder having the polymorphic region of TH01 is 179 to 203 bp, the size of the allelic ladder having the polymorphic region of F13B is 169 to 189 bp, and the known repetition number of the polymorphic region of TH01 is 5, 6,
7, 8, 9, 9.3, 10, 11 and the number of known repetitions of the polymorphic region of F13B is 6, 7, 8, 9, 10, 11
It is. Therefore, when individual identification is performed using these two polymorphic regions, an overlap may occur in the obtained ladder pattern.

【0008】このため、従来の蛍光シーケンサによる多
型分析では、各多型領域を有するプライマーを、異なる
励起波長を有する別々の蛍光色素で標識していた。プラ
イマーを標識する蛍光色素が異なるため、各プライマー
から生じる蛍光の波長も異なる。従って、各蛍光波長に
対応するデータに対し、例えば、緑色と赤色を指定して
おき、得られたデータを緑色と赤色でCRTスクリーン
に表示したり、カラープリンターで出力すれば、たとえ
DNA断片のbpサイズが同一のために、ラダーパター
ンが重複しても、各ラダーパターンがどの多型領域に帰
属するか明確に区別することができる。
For this reason, in the conventional polymorphism analysis using a fluorescent sequencer, primers having each polymorphic region are labeled with different fluorescent dyes having different excitation wavelengths. Since the fluorescent dyes that label the primers are different, the wavelengths of the fluorescence generated from each primer are also different. Therefore, for example, if green and red are designated for data corresponding to each fluorescence wavelength, and the obtained data is displayed on a CRT screen in green and red or output by a color printer, even if the DNA fragment is Since the bp size is the same, even if the ladder patterns overlap, it is possible to clearly distinguish which polymorphic region each ladder pattern belongs to.

【0009】しかし、このような複数の蛍光色素を使用
する場合、分析に使用される蛍光シーケンサ自体が、使
用される蛍光色素の数に対応する個数の励起光源又は複
数の蛍光波長を分別するための複数のバンドパスフィル
タを備えていなければならない。励起光源やバンドパス
フィルタを複数個配設すると、蛍光シーケンサの光源系
及び受光系の構造が複雑化し、装置全体が大型化するば
かりか、シーケンサのコストが大幅に上昇し好ましくな
い。
However, when such a plurality of fluorescent dyes are used, the fluorescent sequencer used in the analysis itself separates a plurality of excitation light sources or a plurality of fluorescent wavelengths corresponding to the number of fluorescent dyes used. Must have a plurality of bandpass filters. If a plurality of excitation light sources and band-pass filters are provided, the structures of the light source system and the light receiving system of the fluorescent sequencer become complicated, and not only does the entire apparatus become larger, but also the cost of the sequencer increases significantly, which is not preferable.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、単一の蛍光色素でも、同時に複数種類の検体を分析
することができる新規な多型解析方法を提供することで
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel polymorphism analysis method capable of simultaneously analyzing a plurality of types of samples even with a single fluorescent dye.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記課題は、分析すべき
DNA検体に特定の多型領域を挟み込むように設計され
た2種類のプライマーのうちの一方を単一の蛍光色素で
標識し、この蛍光標識プライマーと非蛍光標識プライマ
ーとDNA検体との混合物をPCR法で増幅し、この蛍
光標識増幅生成物を蛍光シーケンサのゲル電気泳動板の
泳動レーンに注入して電気泳動することによりゲル電解
質層内を移動させ、移動してきた蛍光標識増幅生成物に
励起光を照射し、この生成物から発生される蛍光を測定
することにより被分析核酸検体のラダーパターンを生成
し、このラダーパターンを同一の多型領域を有する基準
となるアレリックラダーサイズマーカーの基準ラダーパ
ターンと比較することにより被分析DNA検体の多型繰
り返し数を検出することからなる多型解析方法におい
て、前記非蛍光標識プライマーに、1個以上、前記多型
領域を構成する塩基の数から1を減じた数以下の塩基を
付加し、この塩基付加プライマーを用いてPCR増幅生
成物を生成し、この塩基付加プライマーから得られたP
CR増幅生成物と共に、塩基の付加されていない元のプ
ライマーから得られたPCR増幅生成物を電気泳動する
ことにより2種類以上の検体を同時に分析することを特
徴とする多型解析方法により解決される。
The object of the present invention is to label one of two types of primers designed to sandwich a specific polymorphic region in a DNA sample to be analyzed with a single fluorescent dye. A mixture of a fluorescently labeled primer, a non-fluorescently labeled primer and a DNA sample is amplified by a PCR method, and the fluorescently labeled amplification product is injected into a migration lane of a gel electrophoresis plate of a fluorescence sequencer and electrophoresed, whereby a gel electrolyte layer is obtained. Irradiating the fluorescence labeled amplification product with the excitation light, and measuring the fluorescence generated from the product to generate a ladder pattern of the analyte nucleic acid sample. Detect the number of polymorphism repetitions of the DNA sample to be analyzed by comparing with a reference ladder pattern of a reference allelic ladder size marker having a polymorphic region. In the polymorphism analysis method, the method further comprises adding one or more bases to the non-fluorescently labeled primer and not more than one less than the number of bases constituting the polymorphic region, and using the base-added primer. A PCR amplification product is generated and the P
A polymorphism analysis method characterized in that two or more types of specimens are simultaneously analyzed by electrophoresing a PCR amplification product obtained from an original primer with no base added together with a CR amplification product. You.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】基準となるアレリックラダーサイ
ズマーカーとして、例えば、TH01の多型領域のもの
を使用する場合、この多型領域は[AATG]の4塩基
からなるので、本発明によれば、PCR法で使用される
プライマーに塩基を1個、2個又は3個付加することが
できる。これにより、塩基が付加されていない元のプラ
イマーを含めて4種類のプライマーが使用できるので、
同時に4検体の分析が可能となる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION When, for example, a polymorphic region of TH01 is used as a reference allelic ladder size marker, this polymorphic region is composed of 4 bases of [AATG]. For example, one, two or three bases can be added to the primer used in the PCR method. As a result, four types of primers can be used including the original primer to which no base is added,
At the same time, analysis of four samples becomes possible.

【0013】本発明の多型解析方法で使用するのに必要
なPCR増幅生成物を生成するためのPCR法自体は当
業者に公知である。図3はこのPCR法の原理を説明す
る模式的工程図である。先ず、ステップ1で、分析すべ
き目的のDNA検体を準備する。DNA検体はヒトの髪
の毛、ツメ、皮膚、血液、リンパ球など任意のものを使
用できる。次いで、ステップ2で、この目的のDNA検
体の2本鎖にそれぞれ適当な2種類のプライマー(例え
ば、20mer程度のオリゴヌクレオチド)を選び、こ
れらを混合し、熱変性及びアニーリング処理してDNA
合成を行わせる。熱変性・アニーリング処理により合成
されたDNAをTaqポリメラーゼ反応により一本鎖に
する(ステップ3)。その後、温度を変化させるだけ
で、熱変性・アニーリング・Taqポリメラーゼ反応が
進行する(ステップ4)。このステップをn回繰り返
す。理論的に、1ステップ毎にDNAは2倍に合成され
る。従って、n回のステップ終了後には、分析すべきD
NAは2n倍に増幅され、増幅生成物が得られる(ステ
ップ5)。
The PCR method itself for producing the PCR amplification product required for use in the polymorphism analysis method of the present invention is known to those skilled in the art. FIG. 3 is a schematic process diagram illustrating the principle of the PCR method. First, in step 1, a target DNA sample to be analyzed is prepared. Any DNA sample such as human hair, nails, skin, blood, and lymphocytes can be used. Next, in step 2, two kinds of primers (for example, oligonucleotides of about 20 mer) suitable for the double strand of the target DNA sample are selected, and these are mixed, heat-denatured and annealed to perform DNA denaturation.
Let the composition take place. The DNA synthesized by the heat denaturation / annealing treatment is made single-stranded by a Taq polymerase reaction (step 3). Thereafter, the heat denaturation, annealing, and Taq polymerase reactions proceed only by changing the temperature (step 4). This step is repeated n times. Theoretically, DNA is doubled for each step. Therefore, after n steps, the D to be analyzed
NA is amplified 2 n times to obtain an amplification product (step 5).

【0014】本発明の多型解析方法で使用するのに必要
なPCR増幅生成物を生成するためのプライマーは各多
型領域に適したものが、米国のプロメガ(Promega)社か
らジーンプリント(GenePrint)STRシステムズとして
一般に市販されている。従って、実際の分析では、プロ
メガ社から各多型領域に適したプライマー合成キットを
購入し、この合成キットに分析すべきDNA検体を混合
してPCR法を実行すれば、目的とするDNA増幅生成
物を容易に得ることができる。
The primers for generating the PCR amplification products required for use in the polymorphism analysis method of the present invention are suitable for each polymorphic region, and are available from GenePrint (GenePrint) from Promega, USA. ) Commercially available as STR Systems. Therefore, in the actual analysis, if a primer synthesis kit suitable for each polymorphic region is purchased from Promega and the DNA sample to be analyzed is mixed with the synthesis kit and the PCR method is performed, the desired DNA amplification and production can be performed. Things can be obtained easily.

【0015】プライマーのサイズを変更するために、プ
ライマーに1〜3個の塩基を付加することは、市販のD
NA合成器を使用することにより容易に実施できる。こ
のようなDNA合成器としては、例えば、米国のミリポ
ア(Millipore)社のサイクロン(CYCLON)(登録商標)プ
ラスDNA/RNAシンセサイザーなどを使用できる。
塩基の付加はプライマー1又は2のうちの何れか一方又
は両方に対して実施できる。しかし、経済的な観点から
プライマー1だけに塩基を付加することが好ましい。プ
ライマー2は蛍光標識の付加に使用されるからである。
プライマー2へ塩基を付加し、プライマー1へ蛍光色素
を付加することも当然できる。付加される塩基は特に限
定されないが、DNA構成塩基と同じA,T,C,Gの
うちから選択することが好ましい。また、この塩基の付
加により既知の多型と同じ塩基配列が構成されないよう
にすることが好ましい。
Adding one to three bases to a primer to change the size of the primer is a commercially available D
It can be easily implemented by using an NA synthesizer. As such a DNA synthesizer, for example, CYCLON (registered trademark) plus DNA / RNA synthesizer manufactured by Millipore of the United States can be used.
The addition of a base can be performed to either one or both of the primers 1 and 2. However, it is preferable to add a base only to the primer 1 from an economic viewpoint. This is because the primer 2 is used for adding a fluorescent label.
It is of course possible to add a base to primer 2 and add a fluorescent dye to primer 1. The base to be added is not particularly limited, but is preferably selected from the same A, T, C, and G as the DNA constituent base. In addition, it is preferable that the addition of the base does not constitute the same base sequence as the known polymorphism.

【0016】プライマー2への蛍光色素の付加は市販の
DNA合成器を使用することにより容易に実施できる。
このようなDNA合成器としては、前記のサイクロン(C
YCLON)プラスDNA/RNAシンセサイザーなどを使用
できる。例えば、DNA合成器でプライマー2を合成す
る際、先ず、プライマー2の末端部(すなわち、5’側
又は5’末端)にアミノ基を付加し、その部位に蛍光色
素を化学結合させる。プライマー2の5’末端へのアミ
ノ基の付加もDNA合成器で行うことができる。本発明
の方法で使用できる蛍光色素は特に限定されない。蛍光
色素を励起するのにレーザ光を使用する場合、そのレー
ザ光の励起波長と、蛍光色素の発光波長との組み合わせ
を考慮して決定することができる。本発明で使用できる
蛍光色素は例えば、イソチオシアン酸フルオレセイン
(FITC),イソチオシアン酸エオシン(EIT
C),イソチオシアン酸テトラメチルローダミン(TM
RITC),置換イソチオシアン酸ローダミン(XRI
TC),スルホローダミン101酸クロリド(“テキサ
スレッド”の商標名で市販されている)などである。励
起光源として波長が594nmのHe−Neレーザを使
用する場合、蛍光色素は励起極大波長が596nm、発
光極大波長が615nmのテキサスレッドを使用するこ
とが好ましい。また、波長が488nmのアルゴンイオ
ンレーザを使用する場合、蛍光色素はFITCを使用す
ることが好ましい。プライマーとDNA鎖(PCR産
物)のハイブリッド化を妨げたり、ポリメラーザによる
3´末端方向への伸長反応を妨げなければ、化学発光試
薬などを使用することも可能である。
The addition of a fluorescent dye to the primer 2 can be easily carried out by using a commercially available DNA synthesizer.
As such a DNA synthesizer, the cyclone (C
YCLON) plus a DNA / RNA synthesizer can be used. For example, when synthesizing the primer 2 with a DNA synthesizer, first, an amino group is added to the end of the primer 2 (that is, the 5 ′ side or the 5 ′ end), and a fluorescent dye is chemically bonded to the site. The addition of an amino group to the 5 'end of primer 2 can also be performed with a DNA synthesizer. The fluorescent dye that can be used in the method of the present invention is not particularly limited. When laser light is used to excite the fluorescent dye, the determination can be made in consideration of a combination of the excitation wavelength of the laser light and the emission wavelength of the fluorescent dye. Examples of the fluorescent dye that can be used in the present invention include fluorescein isothiocyanate (FITC) and eosin isothiocyanate (EIT).
C), tetramethylrhodamine isothiocyanate (TM
RITC), substituted rhodamine isothiocyanate (XRI
TC), sulforhodamine 101 acid chloride (commercially available under the trade name "Texas Red") and the like. When a He-Ne laser having a wavelength of 594 nm is used as the excitation light source, it is preferable to use Texas Red having a maximum excitation wavelength of 596 nm and a maximum emission wavelength of 615 nm as the fluorescent dye. When an argon ion laser having a wavelength of 488 nm is used, the fluorescent dye preferably uses FITC. A chemiluminescent reagent or the like can also be used as long as it does not prevent hybridization between the primer and the DNA chain (PCR product) or does not prevent the extension reaction toward the 3 'end by Polymerase.

【0017】また、各多型領域を有する基準となるアレ
リックラダーサイズマーカーはPCR増幅生成物とし
て、前記プライマー合成キットと共に販売される。従っ
て、マーカー自体はPCR法により増幅生成処理する必
要はない。しかし、塩基を付加したプライマーを使用す
る場合、この塩基付加プライマーから生成されたPCR
増幅生成物のアレリックラダーサイズマーカーを基準と
して使用しなければならない。一方、塩基を付加されて
いない元のプライマーを使用する場合は、この元のプラ
イマーから生成されたPCR増幅生成物のアレリックラ
ダーサイズマーカーを基準として使用しなければならな
い。
A reference allelic ladder size marker having each polymorphic region is sold as a PCR amplification product together with the primer synthesis kit. Therefore, the marker itself does not need to be subjected to amplification generation processing by the PCR method. However, when a primer to which a base is added is used, the PCR generated from the base-added primer
The allelic ladder size marker of the amplification product must be used as a reference. On the other hand, when using the original primer with no base added, the allelic ladder size marker of the PCR amplification product generated from the original primer must be used as a reference.

【0018】ゲル電気泳動の場合、分子量の大体同じ物
質は大体同じ移動度を有する。従って、マーカーの各フ
ラクションと大体同じbp数を有する被分析DNA断片
はマーカーの各フラクションと大体同じ様な移動パター
ン(ラダーパターン)を示す。図2においてMで示され
るアレリックラダーサイズマーカーの各ラダーイメージ
フラクションの塩基対長(bp数)は既知であり、その
フラクション内の多型(例えば、[AATG])の繰返
し数も既知である。従って、基準となるアレリックラダ
ーサイズマーカーの所定の繰返し数のラダーフラクショ
ン部分と同じ位置に存在する被分析DNA断片のラダー
フラクションはマーカーと同じ繰返し数を有することと
なる。このようにして被分析DNA断片の多型解析が行
われる。
In the case of gel electrophoresis, substances having approximately the same molecular weight have approximately the same mobility. Therefore, a DNA fragment to be analyzed having substantially the same bp number as each fraction of the marker shows a migration pattern (ladder pattern) that is almost the same as each fraction of the marker. The base pair length (bp number) of each ladder image fraction of the allelic ladder size marker indicated by M in FIG. 2 is known, and the number of repetitions of the polymorphism (eg, [AATG]) in the fraction is also known. . Therefore, the ladder fraction of the DNA fragment to be analyzed which is present at the same position as the ladder fraction portion having the predetermined repetition number of the reference allelic ladder size marker has the same repetition number as the marker. Thus, polymorphism analysis of the DNA fragment to be analyzed is performed.

【0019】本発明の多型解析方法を実施するのに使用
される蛍光シーケンサ自体は公知のシーケンサを使用す
ることができる。このようなシーケンサとしては例え
ば、特開平7−98276号公報に記載されるような装
置を好適に使用することができる。この装置の泳動板中
のゲル電解質層の各泳動レーン上端の凹部に、基準とな
るアレリックラダーサイズマーカーの蛍光標識PCR増
幅生成物と、分析すべきDNA検体の蛍光標識PCR増
幅生成物を所定量注入し、前記電解質層に電圧を印加し
前記各蛍光標識PCR増幅生成物を泳動させ、前記凹部
より所定の距離を隔てた位置で、レーザ光を、泳動して
きた増幅生成物に照射し、該生成物から放出された蛍光
を蛍光検出手段で受光し、この受光信号をラダーパター
ンとして出力する。そして、基準となるアレリックラダ
ーサイズマーカーの蛍光標識PCR増幅生成物のラダー
パターンと分析すべきDNA検体の蛍光標識PCR増幅
生成物のラダーパターンとを比較し、多型の繰り返し数
の解析を行う。
A known sequencer can be used as the fluorescent sequencer used to carry out the polymorphism analysis method of the present invention. As such a sequencer, for example, an apparatus described in JP-A-7-98276 can be suitably used. In the concave portion at the upper end of each migration lane of the gel electrolyte layer in the electrophoresis plate of this apparatus, a fluorescence-labeled PCR amplification product of a reference allelic ladder size marker and a fluorescence-labeled PCR amplification product of a DNA sample to be analyzed are placed. Inject a fixed amount, apply a voltage to the electrolyte layer to cause each of the fluorescence-labeled PCR amplification products to migrate, and at a position separated by a predetermined distance from the concave portion, irradiate a laser beam to the amplification products that have migrated, Fluorescence emitted from the product is received by the fluorescence detection means, and this light reception signal is output as a ladder pattern. Then, the ladder pattern of the fluorescence-labeled PCR amplification product of the reference allelic ladder size marker is compared with the ladder pattern of the fluorescence-labeled PCR amplification product of the DNA sample to be analyzed, and the number of repetitions of the polymorphism is analyzed. .

【0020】[0020]

【実施例】以下、実施例により本発明の多型解析方法を
具体的に例証する。実施例1 実験の目的 [AATG]の塩基の連なりからなるTH01多型領域
の繰り返し数を検査することにより親子鑑定実験を行っ
た。
EXAMPLES Hereinafter, the polymorphism analysis method of the present invention will be specifically illustrated by examples. Example 1 Purpose of the Experiment A paternity test was performed by examining the number of repeats of the TH01 polymorphic region consisting of a sequence of bases [AATG].

【0021】ステップ1:DNA検体の抽出 3人の被験者のヒト末梢血リンパ球より、抽出・精製し
た染色体DNAを用いて以下の操作を行った。
Step 1: Extraction of DNA Sample The following operation was performed using chromosomal DNA extracted and purified from human peripheral blood lymphocytes of three subjects.

【0022】ステップ2:標的DNA領域の増幅・抽出
・精製 TH01多型を含む領域の増幅には、耐熱性酵素Taq
ポリメラーゼを使用し、PCR法により増幅を行った。
PCR増幅を行う際のプライマーは、次のものをサイク
ロンプラスDNA/RNA合成器で作製して用いた。 プライマー1: 5´−GTGGGCTGAAAAGCTCCCGATT
AT−3´ プライマー2: 5´−*ATTCAAAGGGTACTCGGGCTC
TGG−3´ (プライマー2における*はテキサスレッドからなる蛍
光色素を示す。) このプライマー1と2の濃度が各7ピコモル、染色体D
NA量が10〜50ng、Taqポリメラーゼが2単位
となるようにそれぞれを加え、更に最適濃度のバッファ
ー(緩衝液)を加え、最終容量を50μlとし、PCR
増幅を行った。PCRのサイクルは、 解離反応:温度 94℃,反応時間 60秒間 対合反応:温度 58℃,反応時間 45秒間 伸長反応:温度 72℃,反応時間 45秒間 を1サイクル反応として、30サイクル行った。この増
幅反応により得られるPCR産物は全長が179〜20
3bpからなる2本鎖DNAであった。プライマー2に
は蛍光色素が付加されているので、増幅されたPCR生
成物は蛍光色素で標識されていることとなる。
Step 2: Amplification and extraction of target DNA region
-For amplification of the region containing the purified TH01 polymorphism, the thermostable enzyme Taq
Amplification was performed by a PCR method using a polymerase.
The following primers were used in a cyclone plus DNA / RNA synthesizer for PCR amplification. Primer 1: 5'-GTGGGGCTGAAAAGCTCCCGATT
AT-3 'primer 2: 5'-* ATTCAAAGGGTACTCGGGCTC
TGG-3 '(* in primer 2 indicates a fluorescent dye composed of Texas Red.) The concentrations of primers 1 and 2 were 7 pmol each, and chromosome D
Each amount was added so that the amount of NA was 10 to 50 ng and the amount of Taq polymerase was 2 units. Further, a buffer (buffer) at an optimum concentration was added to make a final volume of 50 μl, and
Amplification was performed. The PCR cycle was performed 30 times with a dissociation reaction: a temperature of 94 ° C. and a reaction time of 60 seconds, a pairing reaction: a temperature of 58 ° C. and a reaction time of 45 seconds, and an elongation reaction: a temperature of 72 ° C. and a reaction time of 45 seconds as one cycle reaction. The PCR product obtained by this amplification reaction has a total length of 179-20.
It was a double-stranded DNA consisting of 3 bp. Since a fluorescent dye is added to the primer 2, the amplified PCR product is labeled with the fluorescent dye.

【0023】ステップ3:DNA断片の分離及び検出 日立電子エンジニアリング社から市販されているSQ−
5500(レーザ光源:ヘリウムネオンレーザ)を使用
し、断片の分離路長200mm、5%ロングレンジャー
ゲル、印加電圧1000ボルト、緩衝液TBEバッファ
(0.09モルのトリス,0.09モルのホウ酸および
0.002モルのEDTAからなるpH8.0の混合
液)の条件により、前記ステップ2で得られた蛍光標識
PCR増幅生成物を、基準となるTH01多型領域の蛍
光標識アレリックラダーサイズマーカーと共にゲル電気
泳動分析した。この検出ラダーパターンを図1に示す。
Step 3: Separation and detection of DNA fragment SQ-commercially available from Hitachi Electronics Engineering
Using 5500 (laser light source: helium neon laser), the separation path length of the fragment is 200 mm, 5% long ranger gel, applied voltage is 1000 volts, buffer TBE buffer (0.09 mol of tris, 0.09 mol of boric acid) And a pH 8.0 mixed solution comprising 0.002 mol of EDTA), the fluorescently-labeled PCR amplification product obtained in the step 2 was used as a reference, and the fluorescently-labeled allelic ladder size marker of the TH01 polymorphic region was used as a reference. Together with gel electrophoresis analysis. This detection ladder pattern is shown in FIG.

【0024】ステップ4:プライマーへの塩基付加 前記ステップ2で使用されたプライマー1の5’末端に
ATの2塩基をベックマンDNAシンセサイザーを用い
て付加し、下記の配列を有するプライマーを合成した。 5´−ATGTGGGCTGAAAAGCTCCCGA
TTAT−3´
Step 4: Addition of bases to primers Two bases of AT were added to the 5 'end of primer 1 used in step 2 using a Beckman DNA synthesizer to synthesize a primer having the following sequence. 5'-ATGTGGGCTGAAAAGCTCCCGA
TTAT-3 '

【0025】ステップ5:塩基付加プライマーを用いた
基準アレリックラダーサイズマーカーの作製 ステップ4で得られた塩基付加プライマーと、ステップ
2における蛍光色素が付加されたプライマー2を使用
し、基準アレリックラダーサイズマーカーとして使用す
べき蛍光標識PCR増幅生成物を、ステップ2で説明し
たPCR法により作製した。
Step 5: Using base addition primer
Using the base-added primer obtained in step 4 for preparing a reference allelic ladder size marker and the primer 2 to which a fluorescent dye has been added in step 2, a fluorescence-labeled PCR amplification product to be used as a reference allelic ladder size marker Was prepared by the PCR method described in Step 2.

【0026】ステップ6:塩基付加プライマーを用いた
標的DNA領域の増幅・抽出・精製 ステップ4で得られた塩基付加プライマーと、ステップ
2における蛍光色素が付加されたプライマー2を使用
し、分析すべき標的DNA領域の蛍光標識PCR増幅生
成物を、ステップ2で説明したPCR法により作製し
た。
Step 6: Using base addition primer
Using the base addition primer obtained in step 4 for amplification, extraction and purification of the target DNA region and the primer 2 to which the fluorescent dye has been added in step 2, the fluorescence-labeled PCR amplification product of the target DNA region to be analyzed is It was prepared by the PCR method described in Step 2.

【0027】ステップ7:DNA断片の分離及び検出 前記ステップ4と同様にしてDAN断片の分離及び検出
を行った。この検出ラダーパターンをステップ4のラダ
ーパターンと共に図1に示す。図1において、ステップ
4におけるアレリックラダーマーカーは“M”で示さ
れ、ステップ7におけるアレリックラダーマーカーは
“MA”で示されている。図1に示された結果から明ら
かなように、PCR法で使用されるプライマーに塩基を
2個付加することにより、元のプライマーを用いた増幅
生成物のラダーパターンとの間に明確な移動差を生じさ
せることができた。斯くして、単一の蛍光色素でも、同
時に2種類の検体を分析することができた。
Step 7: Separation and Detection of DNA Fragment DNA fragment was separated and detected in the same manner as in Step 4. This detection ladder pattern is shown in FIG. In FIG. 1, the allelic ladder marker in step 4 is indicated by “M”, and the allelic ladder marker in step 7 is indicated by “M A ”. As is evident from the results shown in FIG. 1, the addition of two bases to the primer used in the PCR method resulted in a clear difference between the original primer and the ladder pattern of the amplification product using the primer. Could be generated. Thus, two types of specimens could be analyzed simultaneously with a single fluorescent dye.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プライマーに塩基を付加することにより、元のプライマ
ーからPCR法により増幅された生成物と塩基付加プラ
イマーからの増幅生成物とに分子量差を付け、電気泳動
における移動度に差を生じさせる。これにより、電気泳
動のラダーパターンに差が生じ、単一の蛍光色素でも2
種類の検体を高い分解能で同時に分析することができ
る。
As described above, according to the present invention,
By adding a base to the primer, a difference in molecular weight is caused between the product amplified by the PCR method from the original primer and the amplification product from the base-added primer, resulting in a difference in mobility in electrophoresis. As a result, a difference occurs in the ladder pattern of electrophoresis.
Different types of samples can be analyzed simultaneously with high resolution.

【0029】また、使用する蛍光色素が1種類のため、
励起光源、受光系の構造を簡単にできる。更に、検出す
る蛍光が1種類のため、物理的なフィルタ又はソフトウ
エアなどによる蛍光の分離処理が必要ない。また、汎用
的な単色のサイズマーカーを使用して、全ての遺伝子座
に対して高精度なサイズ決定が可能となる。
Also, since one type of fluorescent dye is used,
The structure of the excitation light source and the light receiving system can be simplified. Furthermore, since only one type of fluorescence is detected, there is no need to perform a fluorescence separation process using a physical filter or software. In addition, it is possible to determine the size of all loci with high accuracy by using a general-purpose monochromatic size marker.

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

【図1】実施例1におけるPCR増幅生成物と基準とな
るアレリックラダーサイズマーカーのゲル電気泳動によ
る移動状態を示すラダーパターン図である。
FIG. 1 is a ladder pattern diagram showing a migration state of a PCR amplification product and a reference allelic ladder size marker by gel electrophoresis in Example 1.

【図2】親子鑑定などに使用される多型解析の一例を示
すラダーパターン図である。
FIG. 2 is a ladder pattern diagram showing an example of polymorphism analysis used for paternity testing and the like.

【図3】PCR法の原理を説明する模式的工程図であ
る。
FIG. 3 is a schematic process diagram illustrating the principle of the PCR method.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 分析すべきDNA検体に特定の多型領域
を挟み込むように設計された2種類のプライマーのうち
の一方を単一の蛍光色素で標識し、この蛍光標識プライ
マーと非蛍光標識プライマーとDNA検体との混合物を
PCR法で増幅し、この蛍光標識増幅生成物を蛍光シー
ケンサのゲル電気泳動板の泳動レーンに注入して電気泳
動することによりゲル電解質層内を移動させ、移動して
きた蛍光標識増幅生成物に励起光を照射し、この生成物
から発生される蛍光を測定することにより被分析核酸検
体のラダーパターンを生成し、このラダーパターンを同
一の多型領域を有する基準となるアレリックラダーサイ
ズマーカーの基準ラダーパターンと比較することにより
被分析DNA検体の多型繰り返し数を検出することから
なる多型解析方法において、 前記非蛍光標識プライマーに、1個以上、前記多型領域
を構成する塩基の数から1を減じた数以下の塩基を付加
し、この塩基付加プライマーを用いてPCR増幅生成物
を生成し、 この塩基付加プライマーから得られたPCR増幅生成物
と共に、塩基の付加されていない元のプライマーから得
られたPCR増幅生成物を電気泳動することにより2種
類以上の検体を同時に分析することを特徴とする多型解
析方法。
1. One of two kinds of primers designed to sandwich a specific polymorphic region in a DNA sample to be analyzed is labeled with a single fluorescent dye, and the fluorescent labeled primer and the non-fluorescent labeled primer A mixture of the DNA sample and the DNA sample was amplified by the PCR method, and this fluorescence-labeled amplification product was injected into the electrophoresis lane of the gel electrophoresis plate of the fluorescent sequencer, and was electrophoresed, thereby moving in the gel electrolyte layer and moving. By irradiating the fluorescence-labeled amplification product with excitation light and measuring the fluorescence generated from the product, a ladder pattern of the nucleic acid analyte to be analyzed is generated, and this ladder pattern becomes a reference having the same polymorphic region. A polymorphism analysis method comprising detecting the number of polymorphism repetitions of a DNA sample to be analyzed by comparing with a reference ladder pattern of an allelic ladder size marker. In addition, one or more bases are added to the non-fluorescent labeled primer and not more than the number obtained by subtracting 1 from the number of bases constituting the polymorphic region, and a PCR amplification product is generated using the base-added primer. Then, by simultaneously electrophoresing the PCR amplification product obtained from the original primer with no base added together with the PCR amplification product obtained from the base addition primer, two or more types of samples can be analyzed simultaneously. Characteristic polymorphism analysis method.
【請求項2】 アレリックラダーサイズマーカーとし
て、[AATG]の4塩基の連なりからなるTH01の
多型領域のものを使用し、プライマーに1〜3個の塩基
を付加することにより、同時に4種類の検体を分析する
請求項1の多型解析方法。
2. As an allelic ladder size marker, a TH01 polymorphic region consisting of a sequence of four bases of [AATG] is used, and by adding 1 to 3 bases to a primer, 4 types of markers are simultaneously obtained. The polymorphism analysis method according to claim 1, wherein the sample is analyzed.
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