JPH11113573A - 核酸合成法 - Google Patents

核酸合成法

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JPH11113573A
JPH11113573A JP9284889A JP28488997A JPH11113573A JP H11113573 A JPH11113573 A JP H11113573A JP 9284889 A JP9284889 A JP 9284889A JP 28488997 A JP28488997 A JP 28488997A JP H11113573 A JPH11113573 A JP H11113573A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 PCR阻害物質の作用を抑制して、試料中の
DNAを効率よく増幅させる新規な方法を提供すること
を目的とする。 【解決手段】本発明では、試料中の目的とする遺伝子を
増幅する核酸合成法において、核酸合成を行う前に、試
料を添加した遺伝子増幅反応液を耐熱酵素の熱安定性が
保たれる温度、例えば70℃〜90℃で5〜20分処理
を行うことにより、PCR阻害物質の作用を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は核酸合成法、特に、
ポリメラーゼ連鎖反応(Polymerase Chain Reaction :
以下PCRと略す)法による核酸合成法に関する。
【0002】
【従来の技術】PCR法は、DNA鎖の1本鎖への解
離、DNA鎖の中の特定の領域をはさんだプライマーの
結合、DNAポリメラーゼによるDNA合成反応を繰り
返すことによって、目的のDNA断片を数十万倍にも増
幅できる方法である。PCR法は、マリス氏らの発明で
ある特開昭61−274697号公報に述べられてい
る。PCR法は種々の試料中の核酸の高感度分析法とし
て使用可能で、特に動物体液由来の試料中の核酸の分析
法に使用できる。従って、PCR法は感染症や遺伝病や
ガンの診断等に利用される。さらに、PCR法は移植や
親子鑑定の際のDNAタイピングの検査にも適した方法
である。これらの場合末梢血液が検査対象に選ばれる場
合が多い。
【0003】PCR法の1つの欠点は色素、たんぱく、
糖類あるいは未知の夾雑物が反応を阻害することであ
る。すなわち、代表的な耐熱性DNAポリメラーゼであ
るThermus aquaticus 由来のTaqDNAポリメラーゼ
をはじめ、多くのDNAポリメラーゼは、微量の体液由
来の夾雑物がPCR反応液中に混在しても、PCRが強
く阻害されることが広く知られている。
【0004】そこで、PCR法によるDNA増幅に先立
って、被験物から細胞、細菌、ウィルス等(以下、遺伝
子包含体と称する)を分離し、次に、その遺伝子包含体
から核酸を抽出する過程が必要となる。その方法として
は、酵素、界面活性剤、カオトロピック剤等により遺伝
子包含体を分解し、その後、フェノールあるいはフェノ
ール・クロロホルム等を用いて、遺伝子包含体の分解物
から核酸を抽出する方法が従来より使用されている。
【0005】最近では核酸抽出の過程において、イオン
交換樹脂、ガラスフィルター、ガラスビーズあるいはタ
ンパク凝集作用を有する試薬等が使用されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの方法
を用いて試料中の核酸の精製を行っても、不純物の完全
な除去は困難であり、かつ試料中の核酸の回収量が一定
しない場合も多く、このため引き続く核酸合成が、とり
わけ試料中の目的とする核酸の含量が少ない場合には、
うまくできない場合もある。また、これら精製法は操作
が煩雑で時間を要し、また操作中のコンタミネーション
の機会が高い。
【0007】従って、これらの問題点を解決するために
は、より簡便で、かつ効果的な試料前処理法が望まれ
る。
【0008】我々は以前、PCR反応液中のpHを上昇
させること(特願平8ー238112号)または、PCR反応液
中にポリアミンを添加すること(特願平6ー146500号)に
より、試料中の遺伝子包含体もしくは試料そのものと遺
伝子増幅反応液を混合し、PCRを行うことが可能であ
ることを見いだした。しかし、この方法を用いた場合に
おいても、試料中の遺伝子包含体もしくは試料そのもの
の種類によっては、PCR阻害物質の作用を抑制しきれ
ず、試料中のDNAを効率よく増幅させることができな
い場合があることが見いだされた。
【0009】そこで、本発明は、更に改良を加え、試料
の種類に関係なく、PCR阻害物質の作用を抑制して、
試料中のDNAを効率よく増幅させる新規な方法を提供
することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、試料中の目的とする遺伝子を増幅する核酸
合成法において、核酸合成を行う前に、試料を添加した
遺伝子増幅反応液を耐熱酵素の熱安定性が保たれる温度
で熱処理を行うことを特徴とする。
【0011】本発明において、試料は生体由来試料中の
遺伝子包含体もしくは生体由来試料そのものをいい、生
体由来試料とは、動植物組織、体液、排泄物等をいい、
遺伝子包含体とは、細胞、細菌、ウィルス等をいう。体
液には血液、唾液、髄液、尿、乳が含まれ、細胞には血
液から分離した白血球が含まれるが、これらに限定され
るものではない。
【0012】遺伝子増幅反応液は、通常、pH緩衝液並
びにMgCl2 、KCl等の塩類、プライマー、デオキ
シリボヌクレオチド類及び耐熱酵素を含むものである。
また、上記の塩類は適宜他の塩類に変更して使用されて
いる。また、ゼラチン、アルブミン等のタンパク、ジメ
チルスルホキシド、界面活性剤等種々の物質が添加され
る場合がある。
【0013】pH緩衝液は、トリス(ヒドロキシメチ
ル)アミノメタンと塩酸、硝酸、硫酸等の鉱酸の組合せ
であり、鉱酸の中で望ましいものは塩酸である。また、
トリシン、CAPSO(3ーNーCyclohexylamino −2 −hy
droxypropanesulfonic acid )あるいはCHES(2ー
(Cyclohexylamino )ethanesulfonic acid )と苛性ソ
ーダ、苛性カリとの組み合わせによるpH緩衝液等種々
のpH緩衝液が使用され得る。pH調整された緩衝液
は、遺伝子増幅反応液の中で10mMから100mMの
間の濃度で使用される。
【0014】プライマーは、核酸と増幅用試薬等の存在
下に合成の開始点として働くオリゴヌクレオチドをい
う。プライマーは一本鎖であることが望ましいが、二本
鎖も使用できる。もし、プライマーが二本鎖の場合に
は、増幅反応に先立って一本鎖にすることが望ましい。
プライマーは、公知の方法により合成することができる
し、また、生物界から単離することもできる。
【0015】耐熱酵素は、プライマー付加による核酸を
合成する酵素、あるいはかような化学合成系を意味す
る。適切な耐熱酵素としては、E.coliのDNAポリメ
ラーゼI、E.coliのDNAポリメラーゼのクレノーフ
ラグメント、T4DNAポリメラーゼ、TaqDNAポ
リメラーゼ、T.litoralisDNAポリメラーゼ、Tth
DNAポリメラーゼ、PfuDNAポリメラーゼそして
逆転写酵素などがあるが、これらにのみ限定されるもの
ではない。
【0016】遺伝子増幅反応液のpHは、25℃の温度
条件下で8.1以上、好ましくは8.1〜9.5であ
る。更に好ましくは、例えば血液から分離した白血球で
直接PCRを行う場合は、pH9.0付近、赤血球の溶
血等の前処理を施すことなく、血液試料でPCRを行う
場合には、pH8.8付近、唾液試料より直接PCRを
行う場合には、pH9.4付近とすることがよい。
【0017】また、本発明では、遺伝子増幅反応液にポ
リアミンを添加してもよい。ポリアミンとは、第1級も
しくは第2級アミノ基を二つ以上もつ炭化水素の総称
で、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ービス(3ー ア
ミノプロピル)ー ピぺラジン、1ー(2ーアミノエチル)ピ
ペラジン等が挙げられる。ポリアミンの添加量は、ポリ
アミンの種類や試料の種類、濃度等により異なるが、通
常遺伝子増幅反応液中10〜0.01mM程度、好まし
くは2〜0.5mM程度が良い。
【0018】耐熱酵素の熱安定性が保たれる温度とは、
前記耐熱酵素の活性が保持される温度で、好ましくは7
0〜90℃、更に好ましくは72〜90℃である。加熱
時間は、熱処理温度にもよるが、5〜20分、好ましく
は5〜15分である。
【0019】なお、本発明で“核酸合成を行う前”と
は、試料に遺伝子増幅反応液を添加する前、後のいずれ
も指すが、遺伝子増幅反応液の添加後の方が好ましい。
【0020】また、本発明の核酸合成法(PCR)の手
順は、核酸合成を行う前に熱処理を行う以外、通常の方
法と変わらない。
【0021】
【実施例】
(実験例1)PCR反応液(47.5μl)に抗凝固剤(ED
TA-2K またはHeparin-Na)で処理したヒト血液を2.5 μ
l添加し、60℃、72℃または80℃で熱処理を行った後、
PCRを行った。PCRのプライマーはHLA−DP遺
伝子領域内に位置するplus鎖の塩基配列をもつオリゴヌ
クレオチド(P1)及びminus 鎖の塩基配列をもつオリ
ゴヌクレオチド(P2)であり、配列は次の通りであ
る。この2種類のプライマーを用いたPCRの結果、28
0bp の増幅産物を得ることができる。
【0022】 P1:5’TCCCCGCAGAGAATTAC3’ P2:5’CACTCACCTCGGCGC3’ PCR反応液には、pH8.9 に調節した10mM Tris-HCl, 3
5mM KCl,1.5mM MgCl2, 200 μM のdATP,dCTP,dGTP及びd
TTP, 1.0 μM のprimer, 1.25units/50μl のTaq DNA
ポリメラーゼ(TaKaRa Taq: Takara shuzo, Kyoto, Jap
an)反応液を用いた。
【0023】PCRは、94℃、4分30秒のプレヒー
ティングの後、94℃ 30秒間、58℃ 1分間、7
2℃ 1分間の条件で40サイクル、最後に72℃ 7
分間のポリメライゼーションを行った。PCR終了後、
反応液5μlを用いて、2.5%アガロースを含む、
0.5μg/ ml臭化エチジウム添加TAE(40mM Tri
s-acetate, 1mM EDTA, pH8.0) 液中で電気泳動を行い検
出した。
【0024】抗凝固剤処理ヒト血液(2 サンプル)を直
接添加したPCR反応液を、PCR前に各種温度で15分
間熱処理を行い、PCRを行ったときの増幅産物の電気
泳動図を図1に示す。図中AまたはAはHeparin-Na
処理血、BまたはBはEDTA-2K 処理血(1、2はサ
ンプルナンバー)を示し、1は60℃、2は72℃、3
は80℃の温度でPCR前に熱処理を行った時、4は熱
処理を行わなかった時のPCR産物の電気泳動の結果を
示している。また、Mはサイズマーカー(HincIIで切断
した250ng のφ X174-RF DNA)を示している。
【0025】結果、60℃の熱処理を行った場合では熱
処理を行わなかった場合に比べて、1例において、若干
のPCR増幅産物の増量が認められたにすぎなかった
(A−1 vs A−4 )。一方、72℃と80℃の熱
処理では、熱処理を行わなかった時と比べて、多量の特
異的なPCR増幅産物が認められた。
【0026】(実験例2)本例は、実験例1で最も増幅
効率の良かった熱処理温度80℃とさらに高い90℃
で、5分、15分、30分間熱処理を行った後、PCR
を行った実験である。試料は実験例1で使用したA
よびB血液を用いた。また用いたPCR反応液の組成
およびPCRの条件、PCR後の電気泳動の条件は実験
例1と同様である。
【0027】種々の温度、時間で熱処理を行い、PCR
を行ったときのPCR産物の電気泳動図を図2に示し
た。図中Iは80℃、IIは90℃の熱処理温度を示し、
1は15分、2は10分、3は5分の熱処理を、4は熱
処理を行わなかった時のPCR産物の電気泳動の結果を
示している。
【0028】結果、Heparin-Na 処理血(A)を用い
た場合には、熱処理を行わなかった場合において、PC
R増幅産物が検出出来なかった(A−4 )が、熱処理
を行った場合、80℃、90℃いずれの温度で5〜15分いず
れの時間熱処理した場合においても、明瞭なPCR産物
が検出できた。一方、EDTA-2K 処理血(B)を用いた
場合には、熱処理を行わなかった場合(B−4 )に比
べ、熱処理を行った場合、いずれの温度、いずれの時間
で熱処理した場合においてもPCR増幅産物の増量が認
められた。
【0029】
【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、血液等のPCR阻害物質を多く含んだ試料か
ら、直接、目的のDNAを効率よく増幅することが可能
となった。また、本発明により、簡便、迅速に核酸合成
の操作を行えるようになり、コンタミネーションの機会
の軽減が可能となった。
【0030】
【配列表】
配列番号:1 配列の長さ:17 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: TCCCCGCAGAGAATTAC
【0031】配列番号:2 配列の長さ:15 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: CACTCACCTCGGCGC
【図面の簡単な説明】
【図1】抗凝固剤処理ヒト血液(2 サンプル)を直接添
加したPCR反応液を、PCR前に各種温度で15分間熱
処理を行い、PCRを行ったときの増幅産物の電気泳動
【図2】種々の温度、時間で熱処理を行い、PCRを行
ったときのPCR産物の電気泳動図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】試料中の目的とする遺伝子を増幅する核酸
    合成法において、核酸合成を行う前に、試料を添加した
    遺伝子増幅反応液を耐熱酵素の熱安定性が保たれる温度
    で熱処理を行うことを特徴とする核酸合成法。
  2. 【請求項2】熱処理を70℃〜90℃で5〜20分行う
    ことを特徴とする請求項1記載の核酸合成法。
  3. 【請求項3】遺伝子増幅反応液がpH8.1以上に調節され
    ている請求項1記載の核酸合成法。
  4. 【請求項4】遺伝子増幅反応液にポリアミンが添加され
    ている請求項1記載の核酸合成法。
  5. 【請求項5】試料が生体由来試料中の遺伝子包含体もし
    くは生体由来試料である請求項1〜4に記載の核酸合成
    法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8669061B2 (en) 2008-06-26 2014-03-11 Roche Molecular Systems, Inc. Method for the prevention of carryover contamination in nucleic acid amplification technologies
CN106715717A (zh) * 2014-09-04 2017-05-24 科技实验室股份有限公司 使用有机溶剂除去抑制剂的核酸提取

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