JPS5823795A - ポリヌクレオチドの検定方法およびこの方法に用いる反応剤 - Google Patents
ポリヌクレオチドの検定方法およびこの方法に用いる反応剤Info
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- JPS5823795A JPS5823795A JP57124293A JP12429382A JPS5823795A JP S5823795 A JPS5823795 A JP S5823795A JP 57124293 A JP57124293 A JP 57124293A JP 12429382 A JP12429382 A JP 12429382A JP S5823795 A JPS5823795 A JP S5823795A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
現在、核酸ハイブリッド形成恢定法は主として分子生物
学の領域に於て、亢奮DNA−DNA混合物、ある(゛
はDNAフラグメントの混合物+1]σ)ユニーク チ
オキシリポ核(1(DNA’)配列または特定遺伝子の
検出及び同定に対する研究道具として使用されている。 多数の変形技術が存在し、組換えDNA研究に於て使用
されて(・る。[f(、W+、+(@集)のMetho
ds in Enzymology 第6計1379−
469頁(1979年);及びDu、rln。 A+H+とSambrook J、のMetbods
in knzyrr+o−1ogy、 第65巻、第
1部、468−478負(’1980年)を参照された
い。〕最もひろく使われている方法の一つは「サウザー
ン プロットフィルター ・・イブリッド形成法」とよ
ばれ−と(・る(Southern E、のJ、Mo1
.Biol、98.503゜1975’)。この方法は
通常はDNAフラグメントの混合物から電気泳動によっ
て分離される特定DNAフラグメントを同定するのに使
用される。 この方法は一般的にはある生体からDNAの試料を単離
することによって実施される。単離されたDNAは制限
子ント9ヌクレアーゼ消化作用にかけられ、そしてゲル
(アガロース、アクリルアマイド、など)上で電気泳動
される。分離されたDNAフラグメントを含むゲルをニ
トロセルローズのフィルターシート(あるいは感光紙、
など)と接触させる(プロット)ときには、フラグメン
トは移されてニトロセルローズシートへ結合するに至る
。 DNAフラグメントを含む、ケルから転移されたニトロ
セルローズシートを次に加熱(〜95’(1してDNA
を変性させる。この時点に於てシートを、変性した放射
性ラベル(:42p )のある1特定DN’Aプローブ
」を含むhaで以て処理し、ノ゛イブリットゞ形成かお
こされる。ノ・イブリットゞ形成は与えられた条件に応
じて、6−488時間かる。 ハイブリッド形成をおこさなかった[特定D N Aプ
ローブ」は次に抗い去られる。ニトロセルローズシート
をχ−線フイルムのシート上に置し・て露光させる。こ
れは通常は一70℃で敬日間を要する。フィルム上の露
光領域はどのDNAフラグメントがハイブリッド形成し
従って「特定DNAプローブ」の配列と同じ配列をもつ
かを検証する。 この方法レエ、大ていの池の変形法とともに、放射性同
位元素の使用を必要とし、明らかにきわめて複雑であり
5時間のかかるものである。このような各種の問題点の
ために、DNAハイブリッド形成検定法は基礎研究用の
一つの道具としてのみ残っており、臨床診断法としての
ような応用的または開業的分野に於ては一般的に使用さ
れていなかった。 背景とじてにさらに、非放射エネルギー伝達の現象もま
た一つの分析道具として利用されてきた。 それは、一つの光放出棟かそれの放出スにクトル内の光
工坏ルギーを吸収する別の棟にきわめて近接するときに
おこる。このエネルギー伝達はフォスターの式によって
最も近似される。CP、A。 LeemakersとA 、Weissbergerの
rEnergyTransfer and Organ
ic Photocbemtstryj第X■巻、17
−132頁、(1969年)にューヨークのインターサ
イエンス発行)を参照されたい。〕非放射性エネルギー
概念の使用は免疫螢光性分析に関して多数の特許に述べ
られている(すべてE 、 F 、Llllmanまた
はUllman と M。 Srhwarzbergの出願した。米国性n m 3
.996.345号;第3.998.9.43号;第4
.160,016号;第4.174.384号;及び第
4,199,559号;の各明細書を見られたい。)。 これらの特許は、放射線を受けていない試料から放出さ
れる螢光がある光エネルキーを吸収する棟(クエンチャ
−)の存在下で減少する分析法に密接に関連しかつ一般
的に属している。類似の論1猿については、力巨Jou
rnal Of BiologiCal Chemis
try y251巻、 AI 4. 4172−417
8頁(1976年7月25日)の”Fluoresce
nt t!:xcitationTransfer I
mmunoassa7r″ を児られた11)。またA
na lys を第105巻、91−92貞(1980
年1月)の”E’luorescam1ne and
Flourresceinas Labels in
Energy−Transfer Immunoass
ay”を見られたい。さらに、工坏ルキー伝達技法は転
移)INAの三次構造を決定するのに使用されてきり(
Q−HYangとり、S′61nasの第71巻、A7
゜282ろ一3842負、1974年)。 独特のヌクレオチド(ゲノム)配列を検出及び同定する
ための簡単で迅速な方法については臨床的診断法の分野
に於て明確なニーズが存在する。 例えば、fiE挨が感染過程かはしまったのち長(たっ
てから現われる人聞及び動物の多くの(・わゆるI遅速
(SIOW)y染」病はビールスまたはビールス状作用
物によっておこされる。これらの病気のあるものはタル
、クロイツーヤコブ病、亜急性の5C1erO逼1ng
paneneepl’1alljles及び進行性の
多果性白實脳症を包括する。多発性硬化Q5(MS)の
ようなより普通の人聞の病気ははしかビールスによって
おこされる遅速感染であるかもしれないと(・う証拠も
ある。多くの場合に於て、これらの遅速感染病をひきお
こすと侶じもれるビールス作用物質は免役診断学技術に
よってはビールス抗原が存在しないために検出すること
ができな(・−それゆえ、ハイブリッド形成分析法がビ
ールスゲノムを直接的に検出するのに使用される(A、
T−Haaseらの5cience、 212. 6
72 674頁、1981年)。ハイブリッド形成検定
法はまた耐性因子ゲノムの検出を通じて多(の病原性−
生物の抗性物質抵抗性を決定するσ)にイ4 )14で
ある。 かくて、ノ・イブリッド形成診断法(工、抗j京反応力
)ないかおそいことが免役診断1文術σ)使用を妨げる
場合に重要な役割を果たし得る。し力・し、臨床α・ノ
診断伝に於て商業的使用かひろくひろ力・るたy)には
、このよ5なノ・イブリッド形h’j、 rE h工′
実施するσ〕に比較的に迅速で、開単で、経度に特電的
でありとわめて高感度であるべきであり、そして、でき
るならば放射性同位元素の便用を含むべきて・G工な−
・。 一改的Ω工、本発明レエ、二本鎖(ds)ボ1jヌクレ
オチド(DNA、RNA、DNA−k(NA 及び合1
Jljポリヌクレオチド)に於げる龜基認。i&内程θ
〕諺1有高感度に基づく、均質ノ・イブ)ノット形b’
を瑛定法に1列するものである。本発明レエまた、放射
性1百1位元素の使用を含まな(・か、その代りに化学
発光月男媒と吸収体/発光体部分とを含み、こ、+Lも
カー適当な条件の下では放射性同位元素と等しし・感度
を提供しml一つの)・イブリッド形成系に関する4、
σ)である。最も重要なのは1本発明&エノ・イブ1ノ
ット形成検定法が均質方式で実施されるよへなツノ法で
2つのポリヌクレオチド反応剤ストランド゛をイ史J−
1」スることを含んでいる。このこと(工、標1」′・
j4二′Ijヌクレオチド配列がある固定化手順を実施
1−る・ゼ・装なしに溶液中で検出及び同定できること
を意味して(・る。また、完全〕・イブリッド形成ば過
当なエネルギー伝達手発生する光信号を検出用につ<
i)出ずために必要であるので、この方法げ現在利用J
4゜きるし・がなる方法よりもはるかに選択的″Qあり
+Sる。 一面に於ては1本発明は、ビールス、・・クチ11ア、
及び他の微生物の存在、並びにある種θ)ノに伝的衣現
の存在を5検定されるべきその標的倣生+勿または遺伝
的表現の特徴である特電の一本題(コ・δ)ポリヌクレ
オチド配列について検定することりこよって決定する1
診断方法にある。特に、こσ)ツノ法は;試料を、ノ・
イブリッド形成条f+1゛で標的SS−ポリヌクレオチ
ドの実質上相互に排析的であるハじ分に対して相補性で
ある第−及び第二のss−ボ1jヌクレオチビ反応剤(
reagent)セグメントと接触させることを゛含み
、この第一反応411セIメントは化学発光触媒をもち
、第二の反Lr、i 611部分が標的SS−ポリヌク
レオチドとのバイブ11ソド形成に際して、化学発光触
媒及び:吸光体/発光体部分が非放射性のエネルギー伝
達を=r能とするのに十分に近接する(一般には相互の
約100A以内)ように位置した吸光体/発光体部分を
4)つものであり;かつまた1本発明はさらに、試料を
[ヒ学発光触媒から光放出を誘起させるのに有効な作用
する物質と接触させること;並びにハイブリッド形成量
を決定するために吸光体/発九体glj分により放出さ
れた光量を測定すること;を含む。 さらに−面に於ては、本発明(・工、第一のSS−ポリ
ヌクレオチド反応剤セグメントもまた。第二反応剤セグ
メント上の吸光体/発光体gl1分より短かい波長の光
を吸収するかしがし第二反応剤セグメント上の吸光体/
発光体部分の吸収順戦と重複スる仮長域に於て光を放出
する、前記方法にある。 ハイブリッド化される試料(・1次に第−反応剤部分上
の吸光体/発光体部分を励起するために適切な波長の光
で以て照射し7、ハイブリッド形成量を第二反応剤部分
上の吸光体/発光体から放出される光量を測定すること
によって決定する。 さらにもへ一つの面に於ては、本発明は記載の方法を実
施するのに有用な反応剤にある。 ここに使用する”吸光体/発光体部分“とい5言葉は一
つの波長の光エネルギーを吸収しかつ別の波長の光エネ
ルギーを放出し得る棟のことをいう。この言葉は燐光株
と螢光棟との両方を含む。 一つの与えられた反応剤系に対して特定の吸光体/発光
体を選択するにあたっては、その化学発光触媒(あるい
は場合によっては第一の吸光体/発光体)によってつく
り出される光のスペクトル領域に於ける吸収性をもつこ
とである。l&元(47発光体の発光がその反応剤系て
よって発せられる化学発光と実際上区別され得る十分に
長い波長のものであることか好ましい、 例えば、主に関係のある化学発光反応く1過酸化水素に
よるルミノール酸化とアルデヒド酸化(例えば、インブ
チルアルデヒド9とプロパツール)でル)る。これらの
反応は両方とも、ペルオキシダーゼによって触媒される
。ルミノール化学発光反応に適当な吸光体/発光体は、
ウロボルフイ11ン及びテトラカルボキシフェニルポル
フィリンのような遊im増基ポルフィリン、マグネシウ
ムまたは亜鉛のような金属を含む金属ポルフィリン、テ
トラフェニルカルボキシポルフィリン、ヘリレン、アン
スラセン、7−メチルジベンソ(α、h)ピレン。 並びにルミノール化学発光の鎖酸(ボ140On+nと
450 nmO闇)に於て強い吸収をおこす十分な大き
さの共役環糸をもつ他の多塩状芳香族を包含する。吸光
体/発光体は容易にスルホン化されて一般的合成方伝ニ
よるスルホンl’7クロライトゞの形lN1Zこより、
結合へ活性化されてよし・。また、必要ならば、カルボ
キシル化を行′)でもよい。アルデヒド醪化から生ずる
化学発光に適した吸光体/発光体は上述のポルフィリン
と多核芳香族を宮む。 しかし、多核芳香族のハロゲノ化は化学発光放出体から
有効なエネルギー伝達を提供するために必要である。二
車励起状態から発光するからである。 適切なノ・ロゲン化多核芳香族の例は、9.10−ジブ
ロモアンスラセン、9.10−ジブロモ−2,6−アン
スラセンジスルホン酸、ろ、10−ジブロモ−4、q−
−<リレンジ力ルポ゛キシレート、及ヒ3.9−または
ろ、10−ジブロモにリレンである。必要ならば、記載
したよ5なスルホン化またはカルホキシル化もまた一服
的合成手段によってこれらの化合物へ容易に実施される
。 第−及び第二の両SS−ポリヌクレオチド反応削セグメ
ントが吸光体/発光体部分で以てラベル化されるべき場
合には、エテノ−ヌクレオチドのような螢光化合物とテ
トラカルボキシペリレン訪導体との組合せ、または螢光
誘導体とローダ誘導体導体との組合せを便用することか
できるO吸光体/発光体対の選択基準は:(1)一つの
反応★リストランド上の吸光体/発光体部分ハ紀二スト
ランド上の吸光体/発光体部分の発光領域に於ける光の
艮好な吸収をもつべきであり: f21jti的発光
(螢光)が強くてかつ最初の発光の最大よりも十分に長
い最大をもつべきであり;そして(3)肉部分か谷易に
官能化されて反応剤ストランドへ結合せしめられる性質
をもつべきである。 用語1−化学光尤触媒Jは圓−ポリヌクレオチド反応剤
セグメントへ共役結合的に結合できる各線の光放出4の
すべてを含む。このような標識は化学発光タイプと生物
発光タイプの両者を宮人、そしてここで用いられる遡り
、川1;B「化学発光」は密接に関連のある用語「生物
発光」を宮むにずである。本発明の饋威内の有用な化学
発光触媒はにルオキターゼ、細菌ルシフェラーゼ、はた
るルシフェラーゼ、1能化された鉄−ポルフィリン誘導
体、その他を含む。この化学発光標線または触媒の選択
はい(つかの要素に1ぺ存する。それら(′1(1)便
用されるべきハイブリッド形成条件、特に温度: (
21ss−ポリヌクレオチド反応剤セグメントへの共役
結合に使用される方法: (Jj S S−ポリヌク
レオチド反応剤セグメントの大きさ;である。 化学発光触媒から光放出をび起するのに有効な化学発光
反応剤は使用されている特定の化学発光触媒に依存する
ものであり、文献[M 、 A 、 Deluca(編
集)のMCLII□dS II] ElIZy川o 1
用 o 1< y第し〜用を。 (1978年)〕によく記載されている−例えは次の反
応ははルオキシダーゼ触媒の存仔下で九かいかに放出さ
れるかを解説するものである:はルオキシダーゼ (1)H202+ルミノール−□−−−−−−−→オキ
ジルミノール+820+N2−1−+ルこの場合に於て
光放出を誘起するのに有効な化学発九剤は過酸化水素と
ルミノールから成る。使用可能である他の薬剤はインブ
チルアルデヒドとグロパノールとをよむ。 同様な反応剤糸は他の化学発光触媒を用し・る欠の反応
によって提示される: 細菌ルシフェラーゼ (21FMNH2+02+Re)(O FMN + MC0OH十H2十blyこの式に於て、
FMNH2は逮元されたフラビンモノヌクレオチドであ
り、Rは8個から12瞳の尿素を有する直線炭素鎖であ
り、F M Nはフラビンモノヌクレオチドである。 ホタルルシフェラーゼ。 (3) ルシフェリン十ATP +02−−−−−−
−−=−−−−−−=オキシルシフェリy 十AMP
十CO2+PP 1+bνこの式に於て、ATPはアブ
ノノントリホスフエートで、i、、tl、 AMPvエ
アテノンンモノホスフエートであり+ PPi ば無
機燐酸塩である。 [標的J ss−ポリヌクレオシードは、検定がなされ
つつある生体からの二本鎖核酸の二つの相補性スト−y
7 ト’のいずれか一つのセグメントである、それは
生体自体またはある煉の遺伝的特徴か同定できるユニー
ク ポリヌクレオチド配列を含んでいる。 第−及び第二の88−ポリヌクレオチド反応斉11セグ
メントは標的SS−ポリヌクレオチドの塩基配列に相補
的である1基から本負的には成り立っていなげればなら
ない。第−及び第二のセグメントハ標的SS−ポリヌク
レオチドの′央實上相互に排析的な部分に対して相補性
であることか心安である。 換言すれは、標的ポリヌクレオチドとの)・イブリッド
形成に際して、第−及び第二の反応剤セグメントはハイ
ブリッド形成を妨げる程度に同一塩基配列に対して競合
してはならない。すなわち、第−及びボニのセグ゛メン
トに重複することなしにかつそれらのIUlに塩基対合
空隙かほとんどh・/1)(なしに1頭対尾(7)′端
対5′端)で整列する。舘−及び第二のSS−ポリヌク
レオチド反応剤セグメン、トは問題とする生体からの適
切な制限エンドヌクレアーゼ処理核酸からり(ることか
でき、あるいは、独特な(ユニーク)部分の塩基配列カ
ー既知である場合には、有機合成技術によって合成する
ことかできる[Sta−winski、J 、らのNu
c 、A、cidsFtes、4.35ろ、 197
7 ; Gough、 G、R,らのtJuc、Ac1
ds R+、”s、t5.1557.1979 :Go
ug、h+G 、R、らのNuc、Ac1’ds Re
s、7. 19!:)5゜1979 ; Narang
、S 、A 、のMethods lnEnzymol
ogym m65巻、第1部、 610−620負(
1980年)〕。また、適当な条注下で+i(11ヌク
レオチドゞ ホスホリナーゼ(E、 Ga1t ) v
用いて規定された配列をもつオリコ゛テオキ/IJ ;
Hヌクレオチドをつ(ること力呵能である[Gxlma
o。 S、とSm1th、M、のMethods in En
zymology。 第65巻、凧1部+ 687−7[J1貞、(1ソ80
年)〕。 櫨−及び第二のss−ポリヌクレオチドゞ反応剤セグメ
ントは一般にはそれぞれ6′端末位及び5′端末位に於
けるそれらの通切な−1513分で以て標識がつけられ
、すなわち、一方のストランドの5′端末位と連続的1
(なる(カJ41尾で韮ふ)6′端末位で以て標識がつ
げられる、化学発光触媒または与えられた吸光体/発光
体部分のいずれがてよる6′またげ5′位の標識化(ゴ
任意的である。−股には、そnは与えられた部分と納会
反応の方法とに依存する。 反応剤セグメントの太六さげ長さで1011i!jのヌ
クレオチドからioo、ooo 1nのヌクレオチドで
あり得る。10個以下のヌクレオチドでは−ハイブリッ
ド系は安定でなく、20°0をこえると変性しはじめる
。ヌクレオチドが1[]0.000個をこえると、ハイ
ブリッド形成(復元)はシよるかにおそくかつ不完全な
工程となることがわかる(Stent。 G、S、及びCa1ender RoのMo1.ecu
lar eene−一りf豆、 213−219負、
1971年、を見られたい)。理想的には、反応剤セグ
メントはヌクレオチドか20個から10.000個であ
るべきである。少ないヌクレオチド配夕IJ(20−1
00)は自己(au toma ted )有機合成技
術による生成に適合する。100からio、oooのヌ
クレオチドのΔ己列は適切な制限エンドヌクレアーゼ処
叩がら得ることができる。比較的脚高℃・fヒ学発光恥
分しζよる小さし・セグメントの標識化はハイフリソド
形成1句程を妨害する。これらの場合には内反16剤セ
グメントを適切な吸光体/発光体部分とともυζ便川用
るのが有利であるがもしれない。 過当なハイブリッド形成条件シエ、反応剤ホリヌクレオ
チド配列へつげられた光標緻、反応剤ポリヌクレオチド
配列の大きさ1反応剤及び試料ポリヌクレオチド配列の
[G]+[Ca(グγニン+ノドシン)含量、及び試料
ポリヌクレオチド配列のつくられ方、によって決定され
る。光’C= =i+e i1ハイブリッド形成反応の
表斤に便用する温度と地礫度に影響を及ぼし得る。化学
発光触媒は吸光体/発光体部分か許容できる温度と塩濃
度に対してwl感であり得る。反応剤ポリヌクレオチド
配列の犬六さはハイフリット形成反応のnlli度及び
時間て影響する。同じ塩濃度と反応側濃度を仮定すると
、10.000 から100.000 +7)、;tF
囲の/x応Alヌクvオチド配列を含むハイブリッド形
成は67℃でおこるのに40分から80分を必υとし、
一方、2゜から100のヌクレオチドを言むハイブリッ
ド形成は25°Gで5分から30分を8東とする。同様
に、反応剤と試料ポリヌクレオチド配列との〔G〕+〔
Ca含量はハイブリッド形成反応の温度と時1Mに影響
する。〔G〕十〔c〕の重含i41をもっボ″リヌクレ
チド配列は
学の領域に於て、亢奮DNA−DNA混合物、ある(゛
はDNAフラグメントの混合物+1]σ)ユニーク チ
オキシリポ核(1(DNA’)配列または特定遺伝子の
検出及び同定に対する研究道具として使用されている。 多数の変形技術が存在し、組換えDNA研究に於て使用
されて(・る。[f(、W+、+(@集)のMetho
ds in Enzymology 第6計1379−
469頁(1979年);及びDu、rln。 A+H+とSambrook J、のMetbods
in knzyrr+o−1ogy、 第65巻、第
1部、468−478負(’1980年)を参照された
い。〕最もひろく使われている方法の一つは「サウザー
ン プロットフィルター ・・イブリッド形成法」とよ
ばれ−と(・る(Southern E、のJ、Mo1
.Biol、98.503゜1975’)。この方法は
通常はDNAフラグメントの混合物から電気泳動によっ
て分離される特定DNAフラグメントを同定するのに使
用される。 この方法は一般的にはある生体からDNAの試料を単離
することによって実施される。単離されたDNAは制限
子ント9ヌクレアーゼ消化作用にかけられ、そしてゲル
(アガロース、アクリルアマイド、など)上で電気泳動
される。分離されたDNAフラグメントを含むゲルをニ
トロセルローズのフィルターシート(あるいは感光紙、
など)と接触させる(プロット)ときには、フラグメン
トは移されてニトロセルローズシートへ結合するに至る
。 DNAフラグメントを含む、ケルから転移されたニトロ
セルローズシートを次に加熱(〜95’(1してDNA
を変性させる。この時点に於てシートを、変性した放射
性ラベル(:42p )のある1特定DN’Aプローブ
」を含むhaで以て処理し、ノ゛イブリットゞ形成かお
こされる。ノ・イブリットゞ形成は与えられた条件に応
じて、6−488時間かる。 ハイブリッド形成をおこさなかった[特定D N Aプ
ローブ」は次に抗い去られる。ニトロセルローズシート
をχ−線フイルムのシート上に置し・て露光させる。こ
れは通常は一70℃で敬日間を要する。フィルム上の露
光領域はどのDNAフラグメントがハイブリッド形成し
従って「特定DNAプローブ」の配列と同じ配列をもつ
かを検証する。 この方法レエ、大ていの池の変形法とともに、放射性同
位元素の使用を必要とし、明らかにきわめて複雑であり
5時間のかかるものである。このような各種の問題点の
ために、DNAハイブリッド形成検定法は基礎研究用の
一つの道具としてのみ残っており、臨床診断法としての
ような応用的または開業的分野に於ては一般的に使用さ
れていなかった。 背景とじてにさらに、非放射エネルギー伝達の現象もま
た一つの分析道具として利用されてきた。 それは、一つの光放出棟かそれの放出スにクトル内の光
工坏ルギーを吸収する別の棟にきわめて近接するときに
おこる。このエネルギー伝達はフォスターの式によって
最も近似される。CP、A。 LeemakersとA 、Weissbergerの
rEnergyTransfer and Organ
ic Photocbemtstryj第X■巻、17
−132頁、(1969年)にューヨークのインターサ
イエンス発行)を参照されたい。〕非放射性エネルギー
概念の使用は免疫螢光性分析に関して多数の特許に述べ
られている(すべてE 、 F 、Llllmanまた
はUllman と M。 Srhwarzbergの出願した。米国性n m 3
.996.345号;第3.998.9.43号;第4
.160,016号;第4.174.384号;及び第
4,199,559号;の各明細書を見られたい。)。 これらの特許は、放射線を受けていない試料から放出さ
れる螢光がある光エネルキーを吸収する棟(クエンチャ
−)の存在下で減少する分析法に密接に関連しかつ一般
的に属している。類似の論1猿については、力巨Jou
rnal Of BiologiCal Chemis
try y251巻、 AI 4. 4172−417
8頁(1976年7月25日)の”Fluoresce
nt t!:xcitationTransfer I
mmunoassa7r″ を児られた11)。またA
na lys を第105巻、91−92貞(1980
年1月)の”E’luorescam1ne and
Flourresceinas Labels in
Energy−Transfer Immunoass
ay”を見られたい。さらに、工坏ルキー伝達技法は転
移)INAの三次構造を決定するのに使用されてきり(
Q−HYangとり、S′61nasの第71巻、A7
゜282ろ一3842負、1974年)。 独特のヌクレオチド(ゲノム)配列を検出及び同定する
ための簡単で迅速な方法については臨床的診断法の分野
に於て明確なニーズが存在する。 例えば、fiE挨が感染過程かはしまったのち長(たっ
てから現われる人聞及び動物の多くの(・わゆるI遅速
(SIOW)y染」病はビールスまたはビールス状作用
物によっておこされる。これらの病気のあるものはタル
、クロイツーヤコブ病、亜急性の5C1erO逼1ng
paneneepl’1alljles及び進行性の
多果性白實脳症を包括する。多発性硬化Q5(MS)の
ようなより普通の人聞の病気ははしかビールスによって
おこされる遅速感染であるかもしれないと(・う証拠も
ある。多くの場合に於て、これらの遅速感染病をひきお
こすと侶じもれるビールス作用物質は免役診断学技術に
よってはビールス抗原が存在しないために検出すること
ができな(・−それゆえ、ハイブリッド形成分析法がビ
ールスゲノムを直接的に検出するのに使用される(A、
T−Haaseらの5cience、 212. 6
72 674頁、1981年)。ハイブリッド形成検定
法はまた耐性因子ゲノムの検出を通じて多(の病原性−
生物の抗性物質抵抗性を決定するσ)にイ4 )14で
ある。 かくて、ノ・イブリッド形成診断法(工、抗j京反応力
)ないかおそいことが免役診断1文術σ)使用を妨げる
場合に重要な役割を果たし得る。し力・し、臨床α・ノ
診断伝に於て商業的使用かひろくひろ力・るたy)には
、このよ5なノ・イブリッド形h’j、 rE h工′
実施するσ〕に比較的に迅速で、開単で、経度に特電的
でありとわめて高感度であるべきであり、そして、でき
るならば放射性同位元素の便用を含むべきて・G工な−
・。 一改的Ω工、本発明レエ、二本鎖(ds)ボ1jヌクレ
オチド(DNA、RNA、DNA−k(NA 及び合1
Jljポリヌクレオチド)に於げる龜基認。i&内程θ
〕諺1有高感度に基づく、均質ノ・イブ)ノット形b’
を瑛定法に1列するものである。本発明レエまた、放射
性1百1位元素の使用を含まな(・か、その代りに化学
発光月男媒と吸収体/発光体部分とを含み、こ、+Lも
カー適当な条件の下では放射性同位元素と等しし・感度
を提供しml一つの)・イブリッド形成系に関する4、
σ)である。最も重要なのは1本発明&エノ・イブ1ノ
ット形成検定法が均質方式で実施されるよへなツノ法で
2つのポリヌクレオチド反応剤ストランド゛をイ史J−
1」スることを含んでいる。このこと(工、標1」′・
j4二′Ijヌクレオチド配列がある固定化手順を実施
1−る・ゼ・装なしに溶液中で検出及び同定できること
を意味して(・る。また、完全〕・イブリッド形成ば過
当なエネルギー伝達手発生する光信号を検出用につ<
i)出ずために必要であるので、この方法げ現在利用J
4゜きるし・がなる方法よりもはるかに選択的″Qあり
+Sる。 一面に於ては1本発明は、ビールス、・・クチ11ア、
及び他の微生物の存在、並びにある種θ)ノに伝的衣現
の存在を5検定されるべきその標的倣生+勿または遺伝
的表現の特徴である特電の一本題(コ・δ)ポリヌクレ
オチド配列について検定することりこよって決定する1
診断方法にある。特に、こσ)ツノ法は;試料を、ノ・
イブリッド形成条f+1゛で標的SS−ポリヌクレオチ
ドの実質上相互に排析的であるハじ分に対して相補性で
ある第−及び第二のss−ボ1jヌクレオチビ反応剤(
reagent)セグメントと接触させることを゛含み
、この第一反応411セIメントは化学発光触媒をもち
、第二の反Lr、i 611部分が標的SS−ポリヌク
レオチドとのバイブ11ソド形成に際して、化学発光触
媒及び:吸光体/発光体部分が非放射性のエネルギー伝
達を=r能とするのに十分に近接する(一般には相互の
約100A以内)ように位置した吸光体/発光体部分を
4)つものであり;かつまた1本発明はさらに、試料を
[ヒ学発光触媒から光放出を誘起させるのに有効な作用
する物質と接触させること;並びにハイブリッド形成量
を決定するために吸光体/発九体glj分により放出さ
れた光量を測定すること;を含む。 さらに−面に於ては、本発明(・工、第一のSS−ポリ
ヌクレオチド反応剤セグメントもまた。第二反応剤セグ
メント上の吸光体/発光体gl1分より短かい波長の光
を吸収するかしがし第二反応剤セグメント上の吸光体/
発光体部分の吸収順戦と重複スる仮長域に於て光を放出
する、前記方法にある。 ハイブリッド化される試料(・1次に第−反応剤部分上
の吸光体/発光体部分を励起するために適切な波長の光
で以て照射し7、ハイブリッド形成量を第二反応剤部分
上の吸光体/発光体から放出される光量を測定すること
によって決定する。 さらにもへ一つの面に於ては、本発明は記載の方法を実
施するのに有用な反応剤にある。 ここに使用する”吸光体/発光体部分“とい5言葉は一
つの波長の光エネルギーを吸収しかつ別の波長の光エネ
ルギーを放出し得る棟のことをいう。この言葉は燐光株
と螢光棟との両方を含む。 一つの与えられた反応剤系に対して特定の吸光体/発光
体を選択するにあたっては、その化学発光触媒(あるい
は場合によっては第一の吸光体/発光体)によってつく
り出される光のスペクトル領域に於ける吸収性をもつこ
とである。l&元(47発光体の発光がその反応剤系て
よって発せられる化学発光と実際上区別され得る十分に
長い波長のものであることか好ましい、 例えば、主に関係のある化学発光反応く1過酸化水素に
よるルミノール酸化とアルデヒド酸化(例えば、インブ
チルアルデヒド9とプロパツール)でル)る。これらの
反応は両方とも、ペルオキシダーゼによって触媒される
。ルミノール化学発光反応に適当な吸光体/発光体は、
ウロボルフイ11ン及びテトラカルボキシフェニルポル
フィリンのような遊im増基ポルフィリン、マグネシウ
ムまたは亜鉛のような金属を含む金属ポルフィリン、テ
トラフェニルカルボキシポルフィリン、ヘリレン、アン
スラセン、7−メチルジベンソ(α、h)ピレン。 並びにルミノール化学発光の鎖酸(ボ140On+nと
450 nmO闇)に於て強い吸収をおこす十分な大き
さの共役環糸をもつ他の多塩状芳香族を包含する。吸光
体/発光体は容易にスルホン化されて一般的合成方伝ニ
よるスルホンl’7クロライトゞの形lN1Zこより、
結合へ活性化されてよし・。また、必要ならば、カルボ
キシル化を行′)でもよい。アルデヒド醪化から生ずる
化学発光に適した吸光体/発光体は上述のポルフィリン
と多核芳香族を宮む。 しかし、多核芳香族のハロゲノ化は化学発光放出体から
有効なエネルギー伝達を提供するために必要である。二
車励起状態から発光するからである。 適切なノ・ロゲン化多核芳香族の例は、9.10−ジブ
ロモアンスラセン、9.10−ジブロモ−2,6−アン
スラセンジスルホン酸、ろ、10−ジブロモ−4、q−
−<リレンジ力ルポ゛キシレート、及ヒ3.9−または
ろ、10−ジブロモにリレンである。必要ならば、記載
したよ5なスルホン化またはカルホキシル化もまた一服
的合成手段によってこれらの化合物へ容易に実施される
。 第−及び第二の両SS−ポリヌクレオチド反応削セグメ
ントが吸光体/発光体部分で以てラベル化されるべき場
合には、エテノ−ヌクレオチドのような螢光化合物とテ
トラカルボキシペリレン訪導体との組合せ、または螢光
誘導体とローダ誘導体導体との組合せを便用することか
できるO吸光体/発光体対の選択基準は:(1)一つの
反応★リストランド上の吸光体/発光体部分ハ紀二スト
ランド上の吸光体/発光体部分の発光領域に於ける光の
艮好な吸収をもつべきであり: f21jti的発光
(螢光)が強くてかつ最初の発光の最大よりも十分に長
い最大をもつべきであり;そして(3)肉部分か谷易に
官能化されて反応剤ストランドへ結合せしめられる性質
をもつべきである。 用語1−化学光尤触媒Jは圓−ポリヌクレオチド反応剤
セグメントへ共役結合的に結合できる各線の光放出4の
すべてを含む。このような標識は化学発光タイプと生物
発光タイプの両者を宮人、そしてここで用いられる遡り
、川1;B「化学発光」は密接に関連のある用語「生物
発光」を宮むにずである。本発明の饋威内の有用な化学
発光触媒はにルオキターゼ、細菌ルシフェラーゼ、はた
るルシフェラーゼ、1能化された鉄−ポルフィリン誘導
体、その他を含む。この化学発光標線または触媒の選択
はい(つかの要素に1ぺ存する。それら(′1(1)便
用されるべきハイブリッド形成条件、特に温度: (
21ss−ポリヌクレオチド反応剤セグメントへの共役
結合に使用される方法: (Jj S S−ポリヌク
レオチド反応剤セグメントの大きさ;である。 化学発光触媒から光放出をび起するのに有効な化学発光
反応剤は使用されている特定の化学発光触媒に依存する
ものであり、文献[M 、 A 、 Deluca(編
集)のMCLII□dS II] ElIZy川o 1
用 o 1< y第し〜用を。 (1978年)〕によく記載されている−例えは次の反
応ははルオキシダーゼ触媒の存仔下で九かいかに放出さ
れるかを解説するものである:はルオキシダーゼ (1)H202+ルミノール−□−−−−−−−→オキ
ジルミノール+820+N2−1−+ルこの場合に於て
光放出を誘起するのに有効な化学発九剤は過酸化水素と
ルミノールから成る。使用可能である他の薬剤はインブ
チルアルデヒドとグロパノールとをよむ。 同様な反応剤糸は他の化学発光触媒を用し・る欠の反応
によって提示される: 細菌ルシフェラーゼ (21FMNH2+02+Re)(O FMN + MC0OH十H2十blyこの式に於て、
FMNH2は逮元されたフラビンモノヌクレオチドであ
り、Rは8個から12瞳の尿素を有する直線炭素鎖であ
り、F M Nはフラビンモノヌクレオチドである。 ホタルルシフェラーゼ。 (3) ルシフェリン十ATP +02−−−−−−
−−=−−−−−−=オキシルシフェリy 十AMP
十CO2+PP 1+bνこの式に於て、ATPはアブ
ノノントリホスフエートで、i、、tl、 AMPvエ
アテノンンモノホスフエートであり+ PPi ば無
機燐酸塩である。 [標的J ss−ポリヌクレオシードは、検定がなされ
つつある生体からの二本鎖核酸の二つの相補性スト−y
7 ト’のいずれか一つのセグメントである、それは
生体自体またはある煉の遺伝的特徴か同定できるユニー
ク ポリヌクレオチド配列を含んでいる。 第−及び第二の88−ポリヌクレオチド反応斉11セグ
メントは標的SS−ポリヌクレオチドの塩基配列に相補
的である1基から本負的には成り立っていなげればなら
ない。第−及び第二のセグメントハ標的SS−ポリヌク
レオチドの′央實上相互に排析的な部分に対して相補性
であることか心安である。 換言すれは、標的ポリヌクレオチドとの)・イブリッド
形成に際して、第−及び第二の反応剤セグメントはハイ
ブリッド形成を妨げる程度に同一塩基配列に対して競合
してはならない。すなわち、第−及びボニのセグ゛メン
トに重複することなしにかつそれらのIUlに塩基対合
空隙かほとんどh・/1)(なしに1頭対尾(7)′端
対5′端)で整列する。舘−及び第二のSS−ポリヌク
レオチド反応剤セグメン、トは問題とする生体からの適
切な制限エンドヌクレアーゼ処理核酸からり(ることか
でき、あるいは、独特な(ユニーク)部分の塩基配列カ
ー既知である場合には、有機合成技術によって合成する
ことかできる[Sta−winski、J 、らのNu
c 、A、cidsFtes、4.35ろ、 197
7 ; Gough、 G、R,らのtJuc、Ac1
ds R+、”s、t5.1557.1979 :Go
ug、h+G 、R、らのNuc、Ac1’ds Re
s、7. 19!:)5゜1979 ; Narang
、S 、A 、のMethods lnEnzymol
ogym m65巻、第1部、 610−620負(
1980年)〕。また、適当な条注下で+i(11ヌク
レオチドゞ ホスホリナーゼ(E、 Ga1t ) v
用いて規定された配列をもつオリコ゛テオキ/IJ ;
Hヌクレオチドをつ(ること力呵能である[Gxlma
o。 S、とSm1th、M、のMethods in En
zymology。 第65巻、凧1部+ 687−7[J1貞、(1ソ80
年)〕。 櫨−及び第二のss−ポリヌクレオチドゞ反応剤セグメ
ントは一般にはそれぞれ6′端末位及び5′端末位に於
けるそれらの通切な−1513分で以て標識がつけられ
、すなわち、一方のストランドの5′端末位と連続的1
(なる(カJ41尾で韮ふ)6′端末位で以て標識がつ
げられる、化学発光触媒または与えられた吸光体/発光
体部分のいずれがてよる6′またげ5′位の標識化(ゴ
任意的である。−股には、そnは与えられた部分と納会
反応の方法とに依存する。 反応剤セグメントの太六さげ長さで1011i!jのヌ
クレオチドからioo、ooo 1nのヌクレオチドで
あり得る。10個以下のヌクレオチドでは−ハイブリッ
ド系は安定でなく、20°0をこえると変性しはじめる
。ヌクレオチドが1[]0.000個をこえると、ハイ
ブリッド形成(復元)はシよるかにおそくかつ不完全な
工程となることがわかる(Stent。 G、S、及びCa1ender RoのMo1.ecu
lar eene−一りf豆、 213−219負、
1971年、を見られたい)。理想的には、反応剤セグ
メントはヌクレオチドか20個から10.000個であ
るべきである。少ないヌクレオチド配夕IJ(20−1
00)は自己(au toma ted )有機合成技
術による生成に適合する。100からio、oooのヌ
クレオチドのΔ己列は適切な制限エンドヌクレアーゼ処
叩がら得ることができる。比較的脚高℃・fヒ学発光恥
分しζよる小さし・セグメントの標識化はハイフリソド
形成1句程を妨害する。これらの場合には内反16剤セ
グメントを適切な吸光体/発光体部分とともυζ便川用
るのが有利であるがもしれない。 過当なハイブリッド形成条件シエ、反応剤ホリヌクレオ
チド配列へつげられた光標緻、反応剤ポリヌクレオチド
配列の大きさ1反応剤及び試料ポリヌクレオチド配列の
[G]+[Ca(グγニン+ノドシン)含量、及び試料
ポリヌクレオチド配列のつくられ方、によって決定され
る。光’C= =i+e i1ハイブリッド形成反応の
表斤に便用する温度と地礫度に影響を及ぼし得る。化学
発光触媒は吸光体/発光体部分か許容できる温度と塩濃
度に対してwl感であり得る。反応剤ポリヌクレオチド
配列の犬六さはハイフリット形成反応のnlli度及び
時間て影響する。同じ塩濃度と反応側濃度を仮定すると
、10.000 から100.000 +7)、;tF
囲の/x応Alヌクvオチド配列を含むハイブリッド形
成は67℃でおこるのに40分から80分を必υとし、
一方、2゜から100のヌクレオチドを言むハイブリッ
ド形成は25°Gで5分から30分を8東とする。同様
に、反応剤と試料ポリヌクレオチド配列との〔G〕+〔
Ca含量はハイブリッド形成反応の温度と時1Mに影響
する。〔G〕十〔c〕の重含i41をもっボ″リヌクレ
チド配列は
〔0〕十〔Caの含量が少ないポリヌクレオ
チド配列よりも短かい時間でより低温でハイブリッド化
する。最後ニ、試料ポリヌクレオチド配夕υをっ(りそ
れを−木鎖の形で維持するのに用いる条件はハイブリッ
ド形成反応(で用いる温度、#間及び塩濃度1(影響な
及ぼ−「ことができる、試料ポリヌクレオチド配列をっ
(るための条件はポリヌクレオチドの所要長さ及び[G
]+[C)の含量によって影響される。一般だに、配列
が長いほどあるいは〔G〕モ〔C)の含量が多いほど、
必要とする温度及び(またレエ)塩濃度が1匹い。 図面に注目しながら、本発明をさらVこ詳利+1fCf
i明する。第1図に於ては、抗生物質耐性遺伝子の存在
を検定するための反応if!ss−ポリヌクレオチドの
調製が1例えは解説されている。一般的1/コいえば、
植−及び第二の反応剤セグメントヲ・つくる最も実際的
な手段は問題として(・るユニーク配列を含む特電のポ
リヌクレオチドをまず分離することである。この場合に
、例えば細菌プラスミドの中に局在する抗生物質耐性遺
伝子はノラスミド乞適切な制限酵素の作用にかけること
によって得られる。問題とする遺伝子はゲル電気体動の
ような適当な方法によって他のフラグメントから分離さ
れる。 単離した遺伝子に次に、適切な制限酵素の作用にさらに
かげることによって接触端(Co1t tzguo++
5end )fもつ二つ以上のセグメントに切断する。 便宜上かつ簡単のためには大ざっばに寺しい大きさをも
つ二個だけのセグメントをもつことか好ましいが、しか
し、二つより多いセグメントも同じく十分に使用でとる
。この二つの遺伝子セグメントは確認の目的で図中に於
てにX及びYと標識をつけた。また、各セグメントの各
々のポリヌクレオチド ストラン白まさらに確認の慧体
で(−1−1!Eた゛は(−)と標示する。二つのセグ
メントは変性して四つの其なるSS−ポリヌクレオチド
ゝ セグメントを遊離させる。環境は特記しないかぎり
、その選択は任意である。堀1図はX(−]とY(−)
を除去してX(ホ)とY(+)のストランドヲ残すこと
を示しておりこれらのストランドゝは第−及び輿二のS
S−ポリヌクレオチド セグメントを表わし、これら(
・工、標的ss−reリヌクレオチドから分離される相
互に排析的であるそのヌクレオチドの部分に対して相補
性である。[XT−]ストランドとY (−1ストラン
ドを含むもとの一本鎖の串基配列は″標的″δG−ポリ
ヌクレオチドゝとなり、一つのBB−ポリヌクレオチド
試料中のその存在がはじめの生理学的試料中の抗生物質
耐性(標的・)遺伝子の存在を表ゎ丁。〕このX (−
1ストランドとY(−]ストランドゝの除去は。 不動化したX(+]及びY(ホ)のセグメントヘハイブ
リットゞ形成条件下でそれらのストランドを一丁ことに
よって、きわめて容易に達成できる。このような条件下
でbs、X(−1及びY l−]ストランドに不動化セ
グメントへ結合して、容易に系から除くことかできる。 残留するX(+l及びY(−1−1遺伝子セグメントの
w、上端(・工状に5′一端末と6′一端末に標識かつ
けられる。Xf+−3i伝子セグメントは化学発光P&
媒(CL51で以て5′一端末にラベルされ、y(−+
;遺伝子セグメントは吸光体/発光体部分(A/E)で
以て3′一端末にラベルされる。これらのラベルされた
ストランドはそれぞれ第−及び第二のSS−ポリヌクレ
オチド8反応剤セグメントとなる。ハイブリッド形成に
あたって、化学発光触媒と吸光体/発光体部分は非放射
線エネルギー伝達を効果的に行なわせるのに十分な近さ
、一般的には相互の約100A以内に位置する。実際に
は、これら接成端への4識化を制限することか必要であ
るかもしれないしあるいは必要でないかもしれない。な
ぜならば、セグメントの他の端に−於ける余分のラベル
に、それらがエネルギー伝達がおこり始め得る相互の1
00A以内にあるのでないかぎり1.凸い影響を及ぼさ
ないからである。それゆえ、約30個より少ないヌクレ
オチド(〜9O−10OAの長さ)であるSS−ポリヌ
クレオチド反応剤セグメントに一つ上・ては、接触端の
みかラベルされるべとである。長さが301固より多い
ヌクレオチド(〜100A)であるセグメントについて
は2両端をラベルすることかできる。後者の揚台には。 全部の5′一端[X(+lとY(利〕を1し学兄光触媒
でラベルすることかで鍍、全部の6′一端〔χ(刑とY
(−FI〕を吸光体/発光体てラベルすることかできる
。5′一端末位を化学発光触媒で以てラベルしかつ3′
一端末位を吸光体/発九体恥分で以てラベルすること、
またにそれらの逆の操作ケすることの決定は任意的であ
り訪専体の官能性とオリ川する結□合方法によって決定
される。 −例として、X(+]及びY[+]のセグメントの6′
−翔をfi N A リガーゼを用いてアミノヘキサ/
−3’ −5’−7テノシンジホスフエートで以てラベ
ルすることができ、あるいは特定条件下でポリヌクレオ
チド ホスホリラーゼを用(・て、アミノヘギサ7−5
’ −アデノシンジホスフェートで以てラベルすること
ができる。このストランドに6′ 一端に於てアミノヘ
キシル官能基を含み、これを辿じて各棟の:及′#、体
/発光体部分か容易に結合し得る。はルオキシダーゼの
ような化学発光触媒の5′一端への結合は短かいオリゴ
ヌクレオチビの連結体セグメントの合成を含む。これら
のセグメントは5′一端でアミノヘキサンーアテノシ/
ヌクレオチドを詮み約411M1から6個のアブノシン
ヌクレオチドまたはチミジンヌクレオチドの短かし・配
列かつながって(・る。この連結体セグメントは今、x
(−1−)セグメント及びY(+3セグメントのb’−
GftfZへ、プラスミドS成についての組替えL)N
A技術に於て普通に使われる塩基性配位子結合反L6を
適切に使用することによって付層させることかできる。 第2図は、二つのSS−ポリヌクレオチド反応削セグメ
ントか試料SS−ポリヌクレオチドと検定を行なう際に
いかに相互反L6するがを解説する4、のである。いく
らかの試料w1′、1iI・lが生理学的試料中で細胞
からLINA4たは)INAを解放するのに必姿である
。好ましくは、はじめの生理学的試料からのポリヌクレ
オチドを単離してより籏縮された試料を形成させる。単
離された試料LINAは1−木g4ポリヌクレオチド試
料jヶ形成′するよ5笈性せねはならない。これか本発
明の検定を行なう試料である。どのストランド[(−+
−1fたは(−)〕が& −及び第二の反応剤セグメン
トヲつくるのに川(・られたかにかかわらず、このss
−ポリヌクレオチド試料は検定する遺伝子か晋JBiv
c存在しているならば相補性ストランドを含んでいる。 第2図はS S −ポリヌクレオチド試料が二つの反応
剤セグメント及び他の化学発光剤と機成1−るときにお
こるハイブリッド形成を解説するものである。このよう
なハイブリッド形成は非放射性エネルギー伝達がおこる
よう、吸光体/発光体を化学発光触媒に近接して置く。 この化学発光エネルギー伝達は吸光体/発光体?励起し
、例えば螢光が図示のように発せられる。この検定から
のすべての元はdI遇し−C背景にある化学発光を除去
し光電管VCより−CC出出るのが好ましい。簡単にす
るために、丁べての反応剤を一つの溶液内に入れること
か好ましく、従って本検定に含まれる唯一の物理的j阪
南(・工L; S −ポリヌクレオチド試料を添加する
ことであり、そしてもし、あれは放出される光を検出す
ることである。しかしまた、ハイブリッド形成をまず夷
、飛し続いて%小−のSS−ポリヌクレオチドセグメン
トから化学発光応答をおこさせるのに昼型な他の化学発
光反応剤をさらに添加することも適当である。 第−及び第二のSS−ポリヌクレオチド反応椅11セグ
メントの両者がともに吸光体/発光体標識をつけられて
いる場合には、駆−の吸光体/発光体(工適切な波長の
光で以て照射され、そして第二の吸光体/発光体の放出
波長がバイブリットル成1隻ヲ決定するために追跡され
る〇 解説の目的のためにのみ示した本実施例からの多(の変
形は本発明の領域から外れることなしになし得ることは
、画業熟練者により予想されるであろう。
チド配列よりも短かい時間でより低温でハイブリッド化
する。最後ニ、試料ポリヌクレオチド配夕υをっ(りそ
れを−木鎖の形で維持するのに用いる条件はハイブリッ
ド形成反応(で用いる温度、#間及び塩濃度1(影響な
及ぼ−「ことができる、試料ポリヌクレオチド配列をっ
(るための条件はポリヌクレオチドの所要長さ及び[G
]+[C)の含量によって影響される。一般だに、配列
が長いほどあるいは〔G〕モ〔C)の含量が多いほど、
必要とする温度及び(またレエ)塩濃度が1匹い。 図面に注目しながら、本発明をさらVこ詳利+1fCf
i明する。第1図に於ては、抗生物質耐性遺伝子の存在
を検定するための反応if!ss−ポリヌクレオチドの
調製が1例えは解説されている。一般的1/コいえば、
植−及び第二の反応剤セグメントヲ・つくる最も実際的
な手段は問題として(・るユニーク配列を含む特電のポ
リヌクレオチドをまず分離することである。この場合に
、例えば細菌プラスミドの中に局在する抗生物質耐性遺
伝子はノラスミド乞適切な制限酵素の作用にかけること
によって得られる。問題とする遺伝子はゲル電気体動の
ような適当な方法によって他のフラグメントから分離さ
れる。 単離した遺伝子に次に、適切な制限酵素の作用にさらに
かげることによって接触端(Co1t tzguo++
5end )fもつ二つ以上のセグメントに切断する。 便宜上かつ簡単のためには大ざっばに寺しい大きさをも
つ二個だけのセグメントをもつことか好ましいが、しか
し、二つより多いセグメントも同じく十分に使用でとる
。この二つの遺伝子セグメントは確認の目的で図中に於
てにX及びYと標識をつけた。また、各セグメントの各
々のポリヌクレオチド ストラン白まさらに確認の慧体
で(−1−1!Eた゛は(−)と標示する。二つのセグ
メントは変性して四つの其なるSS−ポリヌクレオチド
ゝ セグメントを遊離させる。環境は特記しないかぎり
、その選択は任意である。堀1図はX(−]とY(−)
を除去してX(ホ)とY(+)のストランドヲ残すこと
を示しておりこれらのストランドゝは第−及び輿二のS
S−ポリヌクレオチド セグメントを表わし、これら(
・工、標的ss−reリヌクレオチドから分離される相
互に排析的であるそのヌクレオチドの部分に対して相補
性である。[XT−]ストランドとY (−1ストラン
ドを含むもとの一本鎖の串基配列は″標的″δG−ポリ
ヌクレオチドゝとなり、一つのBB−ポリヌクレオチド
試料中のその存在がはじめの生理学的試料中の抗生物質
耐性(標的・)遺伝子の存在を表ゎ丁。〕このX (−
1ストランドとY(−]ストランドゝの除去は。 不動化したX(+]及びY(ホ)のセグメントヘハイブ
リットゞ形成条件下でそれらのストランドを一丁ことに
よって、きわめて容易に達成できる。このような条件下
でbs、X(−1及びY l−]ストランドに不動化セ
グメントへ結合して、容易に系から除くことかできる。 残留するX(+l及びY(−1−1遺伝子セグメントの
w、上端(・工状に5′一端末と6′一端末に標識かつ
けられる。Xf+−3i伝子セグメントは化学発光P&
媒(CL51で以て5′一端末にラベルされ、y(−+
;遺伝子セグメントは吸光体/発光体部分(A/E)で
以て3′一端末にラベルされる。これらのラベルされた
ストランドはそれぞれ第−及び第二のSS−ポリヌクレ
オチド8反応剤セグメントとなる。ハイブリッド形成に
あたって、化学発光触媒と吸光体/発光体部分は非放射
線エネルギー伝達を効果的に行なわせるのに十分な近さ
、一般的には相互の約100A以内に位置する。実際に
は、これら接成端への4識化を制限することか必要であ
るかもしれないしあるいは必要でないかもしれない。な
ぜならば、セグメントの他の端に−於ける余分のラベル
に、それらがエネルギー伝達がおこり始め得る相互の1
00A以内にあるのでないかぎり1.凸い影響を及ぼさ
ないからである。それゆえ、約30個より少ないヌクレ
オチド(〜9O−10OAの長さ)であるSS−ポリヌ
クレオチド反応剤セグメントに一つ上・ては、接触端の
みかラベルされるべとである。長さが301固より多い
ヌクレオチド(〜100A)であるセグメントについて
は2両端をラベルすることかできる。後者の揚台には。 全部の5′一端[X(+lとY(利〕を1し学兄光触媒
でラベルすることかで鍍、全部の6′一端〔χ(刑とY
(−FI〕を吸光体/発光体てラベルすることかできる
。5′一端末位を化学発光触媒で以てラベルしかつ3′
一端末位を吸光体/発九体恥分で以てラベルすること、
またにそれらの逆の操作ケすることの決定は任意的であ
り訪専体の官能性とオリ川する結□合方法によって決定
される。 −例として、X(+]及びY[+]のセグメントの6′
−翔をfi N A リガーゼを用いてアミノヘキサ/
−3’ −5’−7テノシンジホスフエートで以てラベ
ルすることができ、あるいは特定条件下でポリヌクレオ
チド ホスホリラーゼを用(・て、アミノヘギサ7−5
’ −アデノシンジホスフェートで以てラベルすること
ができる。このストランドに6′ 一端に於てアミノヘ
キシル官能基を含み、これを辿じて各棟の:及′#、体
/発光体部分か容易に結合し得る。はルオキシダーゼの
ような化学発光触媒の5′一端への結合は短かいオリゴ
ヌクレオチビの連結体セグメントの合成を含む。これら
のセグメントは5′一端でアミノヘキサンーアテノシ/
ヌクレオチドを詮み約411M1から6個のアブノシン
ヌクレオチドまたはチミジンヌクレオチドの短かし・配
列かつながって(・る。この連結体セグメントは今、x
(−1−)セグメント及びY(+3セグメントのb’−
GftfZへ、プラスミドS成についての組替えL)N
A技術に於て普通に使われる塩基性配位子結合反L6を
適切に使用することによって付層させることかできる。 第2図は、二つのSS−ポリヌクレオチド反応削セグメ
ントか試料SS−ポリヌクレオチドと検定を行なう際に
いかに相互反L6するがを解説する4、のである。いく
らかの試料w1′、1iI・lが生理学的試料中で細胞
からLINA4たは)INAを解放するのに必姿である
。好ましくは、はじめの生理学的試料からのポリヌクレ
オチドを単離してより籏縮された試料を形成させる。単
離された試料LINAは1−木g4ポリヌクレオチド試
料jヶ形成′するよ5笈性せねはならない。これか本発
明の検定を行なう試料である。どのストランド[(−+
−1fたは(−)〕が& −及び第二の反応剤セグメン
トヲつくるのに川(・られたかにかかわらず、このss
−ポリヌクレオチド試料は検定する遺伝子か晋JBiv
c存在しているならば相補性ストランドを含んでいる。 第2図はS S −ポリヌクレオチド試料が二つの反応
剤セグメント及び他の化学発光剤と機成1−るときにお
こるハイブリッド形成を解説するものである。このよう
なハイブリッド形成は非放射性エネルギー伝達がおこる
よう、吸光体/発光体を化学発光触媒に近接して置く。 この化学発光エネルギー伝達は吸光体/発光体?励起し
、例えば螢光が図示のように発せられる。この検定から
のすべての元はdI遇し−C背景にある化学発光を除去
し光電管VCより−CC出出るのが好ましい。簡単にす
るために、丁べての反応剤を一つの溶液内に入れること
か好ましく、従って本検定に含まれる唯一の物理的j阪
南(・工L; S −ポリヌクレオチド試料を添加する
ことであり、そしてもし、あれは放出される光を検出す
ることである。しかしまた、ハイブリッド形成をまず夷
、飛し続いて%小−のSS−ポリヌクレオチドセグメン
トから化学発光応答をおこさせるのに昼型な他の化学発
光反応剤をさらに添加することも適当である。 第−及び第二のSS−ポリヌクレオチド反応椅11セグ
メントの両者がともに吸光体/発光体標識をつけられて
いる場合には、駆−の吸光体/発光体(工適切な波長の
光で以て照射され、そして第二の吸光体/発光体の放出
波長がバイブリットル成1隻ヲ決定するために追跡され
る〇 解説の目的のためにのみ示した本実施例からの多(の変
形は本発明の領域から外れることなしになし得ることは
、画業熟練者により予想されるであろう。
駆1図に抗生物質耐性の検定を実ωiする際に反応剤と
して使用するための、化学発光触媒及び吸光体/発光体
部分で以て標識?つけた、第−及び第二のSS−ポリヌ
クレオチド反応剤セグメントの′調製を解説している。 第2図は試料及びホー、第二の反応剤ss−ポリヌクレ
オチド5 セグメントの間の相互反応を解説−f6もの
で、標的SS−ポリヌクレオチドの存在がいかにして訪
起発光(螢光)をひきおこすかをボしている。 特許出願人 スタンダード・オイル・カンパニー(外2
名) 第1頁の続き 0発 明 者 ウィリアム・ダツドレイ・ブリヴアット アメリカ合衆国イリノイ州6051 5ダウナース・グローブ・グラ ンド・ストリート1205 0発 明 者 力ヴイト・アキン アメリカ合衆国イリノイ州6054 0ネイパービル・インバーラリ −・ドライブ1462
して使用するための、化学発光触媒及び吸光体/発光体
部分で以て標識?つけた、第−及び第二のSS−ポリヌ
クレオチド反応剤セグメントの′調製を解説している。 第2図は試料及びホー、第二の反応剤ss−ポリヌクレ
オチド5 セグメントの間の相互反応を解説−f6もの
で、標的SS−ポリヌクレオチドの存在がいかにして訪
起発光(螢光)をひきおこすかをボしている。 特許出願人 スタンダード・オイル・カンパニー(外2
名) 第1頁の続き 0発 明 者 ウィリアム・ダツドレイ・ブリヴアット アメリカ合衆国イリノイ州6051 5ダウナース・グローブ・グラ ンド・ストリート1205 0発 明 者 力ヴイト・アキン アメリカ合衆国イリノイ州6054 0ネイパービル・インバーラリ −・ドライブ1462
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 α)一本領ボリヌクレオチド試f4をハイブリッド
形成条件下で標的θ)一本領ボリヌクレオチドの夷買上
相互に排析的な部分に相補性である第−及び第二の一本
鎖ポリヌクレオチド反応削セグメントと接触させ、第一
反応剤セクメントかそれに付着した化学発光触媒をもち
かつ第二反応剤セグメントかそれに付着した吸光体/発
九体部分乞もち、標的の一本鎖ポリヌクレオチト9との
ハイブリッド形成時に化学発光触媒と吸光体/発光体部
分とが非放射性エネルギー伝達を可能とするのに十分相
互に近接しているようにし; b)一本領ポリヌクレオチド試料を、化学発光触媒の存
在下で光放出をおこさせるのに効果的な化学発光反応4
11とさらに接触させ; そして; C)吸光体/発光体部分から放出される光の量を測定す
る; ことから成る。独特のポリヌクレオチド配列または遺伝
子セグメントを検定する方法。 2、一本領ポリヌクレオチド配列料を化学発光反応剤と
接触させる前に第−及びrニボリヌクレオチド反応剤セ
グメントと接触させる。特許請求の範囲第1項に記載の
方法。 6、化学発光触媒が投ルオキシダーゼとルシフェラーゼ
とから成る群から選ばれる。符0諸ボの範囲第1項に記
載の方法。 4 吸光体/発光体部分が螢光体と燐光体とから成る群
から選ばれる、特許請求の範囲第18Jに記載の方法。 5、a)生理学的試料中の二本鎖標的ポリヌクレオチド
ゞを開裂してポリヌクレオチドセグメントを形成させ; b)ポリヌクレオチド セグメントを変性して一木釦ボ
リヌクレオチビ セグメントを得; C)ポリヌクレオチド セグメントの6′端に化学発光
触媒または吸光体/発光体部分のいずれかで以て標識を
つげ; そして cL)ポリヌクレオチド セグメントの5′端に段階(
C)に於て使用しなカーっだ触媒または吸光体/発光体
部分で以て標識をつける; ことによって、第−及び第二の一本頚ポリヌクレオチド
反応剤セグメントが得られる。特許請求の範囲第1項に
記載の方法。 6、化学発光触媒をポリヌクレオチド反応剤セグメント
の5′端へ付着させかつ吸光体/発光体部分をポリヌク
レオチド反応剤セグメントの3′端へ付着させる。特許
請求の範囲第5項に記載の方法。 Z 化学発光触媒をポリヌクレオチド セグメントの6
′端へ付着させかつ吸光体/発光体部分をポリヌクレオ
チド セグメントの5′端へ付着させる。特許請求の範
囲第5項に記載の・方法。 8、 α)少くとも一つの化学発光触媒を付殖させかつ
標的−木鎖ポリヌクレオチトゝの一部に対して相補性で
ある。第一の一本鎖ボ11ヌクレオチド反応剤セグメン
ト;b)少くとも一つの吸光体/発光体を付着させかつ
標的一本鎖ポリヌクレオチドの一つの異なる実質上相互
に排析的な部分に対して相補性である、第二の一本頻ホ
リヌクレオチド反応剤セグメント; 及び C)化学発光触媒の存在で光放出をおこさせるのに有効
な化学発光反応剤; を含む、一本領ボリヌクレオチド試料中の標的一本鎖ポ
リヌクレオチドの存在を検出するための反応剤。 9 化学発光触媒を第一の一本鎖ポリヌクレオチド反応
剤セグメントの一つの端へ付着すせる。 特許請求の範囲第8項に記載の反応剤。 10、吸光体/発光体部分を第二の一本鎖ポリヌクレオ
チビ反応剤セグメントの一つの端へ付着きせる1%許請
求の範囲第8項に記載の反応剤。 11、第一の一本鎖ボリヌクレオチド反応剤セグメント
が化学発光触媒と吸光体/発光体部分とを含む、特if
f請求の範囲第8項に6ピ載の反応剤。 12、第−及び第二の一本鎖ポリヌクレオチド反応剤セ
グメントの両者か化学発光触媒と吸光体/発光体部分と
を含む、特許請求の範囲第8項に記載の反応剤。 16、化学発光触媒と吸光体/発光体部分とを第−及び
第二のポリヌクレオチド反応剤セグメントの両者の端へ
付着させる。特許請求の範囲第12項に記載の反応剤。 14、化学発光触媒を牟−及び第二の一本鎖ボリヌクレ
オチド反応剤セグメントの3′端に付着させ、かつ吸光
体/発光体を第−及び第二の一本鎖ボリヌクレオチド反
応剤セグメントの5′端へ付着させる、特、f−T−請
求の範囲第16項にd記載の反応剤。 15、化学発光触媒がはルオキシダーゼとルンフエラー
ゼとから成る群から選ばれる。特許請求の範囲第14項
に記載の反応剤。 16、吸光体/発光体部分が螢光体と燐光体とから成る
群から選ばれる、′+f許請求の範囲第14項記載の反
応剤。 1Z α)l一本領ボリヌクレオチトゞ試料をノ・イブ
リッド形成条件下で、標的−A鎖ポ リヌクレオチドの実質上相互に耕析的 な部分に対して相補性である匡−及び 第二の一本鎖ポリヌークレオチド セグメントを含む反
応剤溶液と接触させ、 上記の第−及び第二のセグメントの回 者が異る吸光体/発光体部分を付着さ せて持ち、標的一本鎖ポリヌクレオチ ドとのハイブリッド形成時に吸光体/ 発光体部分が非放射性エネルギー伝達 を可能とするのに十分相互に近法して いるようにし; b)この試料を吸光体/発光体部分の一つを励起するの
に十分な光で以て照射 し; そして。 C)他の吸光体/発光体加分からの光応答を訓示する; ことからなる、独特のポリヌクレオチド配列また、は遺
伝子セグメントを検定する方法。 18、標的−木鐸ポリヌクレオチドの実買上相互に排析
的な部分に対して相補性である第−及び第二の一本領ボ
リヌクレオチド セグメントヲtみ;この第−及び第二
のセグメントの両者が異なる吸光体/発光体部分を付海
させてもち、標的−水銀ポリヌクレオチドとのハイブリ
ッド形成時に吸光体/発光体部分が非放射性エネルギー
伝達を可能とするのに十分相互に近接しているようにす
る;反応剤溶液。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US28446981A | 1981-07-17 | 1981-07-17 | |
US284469 | 1981-07-17 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5823795A true JPS5823795A (ja) | 1983-02-12 |
JPH0317480B2 JPH0317480B2 (ja) | 1991-03-08 |
Family
ID=23090332
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57124293A Granted JPS5823795A (ja) | 1981-07-17 | 1982-07-16 | ポリヌクレオチドの検定方法およびこの方法に用いる反応剤 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0070685B1 (ja) |
JP (1) | JPS5823795A (ja) |
CA (1) | CA1190838A (ja) |
DE (1) | DE3266934D1 (ja) |
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