JPWO2005056790A1 - 核酸の増幅方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR;Polymerase Chain Reaction)法は、次の増幅サイクルのための一本鎖標的分子を再生するために、高温から低温の反応を何回も繰り返す必要がある。このように温度によって反応が制約されるため、反応系は不連続な相またはサイクルで行なう必要がある。
等温で実施可能な方法としては、例えば、鎖置換型増幅(SDA;Strand Displacement Amplification)法(例えば、特許文献1参照)、RCA(Rolling Circle Amplification)法(例えば、特許文献2参照)、LAMP(Loop−mediated isothermal AMPlification)法(例えば、特許文献3参照)、ICAN(Isothermal and Chimeric primer−initiated Amplification of Nucleic acids)法(例えば、特許文献4参照)、あるいは種々の改良SDA法(例えば、特許文献5〜8参照)等が挙げられる。
該方法は、複数のプライマーもしくはプライマー対を用いることにより、増幅産物の生成量を向上させる方法であり、生成量を向上させるためにはより多くのプライマーもしくはプライマー対を用いる必要がある。
該方法において、ラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーは鋳型鎖にハイブリダイズする配列のみからなる。
(A)下記(a)又は(b)から選択される反応混合物を調製する工程、
(a)鋳型となる核酸、デオキシリボヌクレオチド3リン酸、鎖置換活性を有するDNAポリメラーゼ、少なくとも2種類のキメラオリゴヌクレオチドプライマー、少なくとも1種類のラダー形成オリゴヌクレオチドプライマー、およびRNaseH、
(b)鋳型となる核酸、デオキシリボヌクレオチド3リン酸、鎖置換活性を有するDNAポリメラーゼ、少なくとも2種類のキメラオリゴヌクレオチドプライマー、およびRNaseH、ここで、一方のキメラオリゴヌクレオチドプライマーはラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーとして作用し、
ここで、上記キメラオリゴヌクレオチドプライマーは、少なくともデオキシリボヌクレオチド及びヌクレオチドアナログから選択されるものとリボヌクレオチドとを含有し、該リボヌクレオチドは該プライマーの3’末端又は3’末端側に配置されており、
上記キメラオリゴヌクレオチドプライマーは、鋳型となる核酸の塩基配列に相補的な第一キメラオリゴヌクレオチドプライマーと、鋳型となる核酸の塩基配列に相同的な第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの少なくとも2種類を含んでおり、
上記ラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーは、鋳型となる核酸の当該第一キメラオリゴヌクレオチドプライマーと相補的な領域および/またはその領域より3’側の塩基配列に相補的な配列を有し、鋳型となる核酸と相同的な第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの5’側の塩基配列、鋳型となる核酸の当該第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーと相同な領域の5’末端よりさらに5’側方向の領域に相当する塩基配列あるいはその両方に相補的な配列を5’側に有し、
および
(B)鋳型となる核酸へのプライマーの特異的なアニーリング、DNAポリメラーゼによる伸長鎖合成反応及び鎖置換反応、並びにRNaseHによる伸長鎖の切断反応が行える一定の温度条件でラダー状増幅産物を生成するのに充分な時間、反応混合物をインキュベートする工程、
を包含することを特徴とする核酸の増幅方法に関する。
(a)本発明の第1の方法により、標的核酸を増幅する工程;および、
(b)上記工程により増幅された標的核酸を検出する工程。
本発明に使用されるキメラオリゴヌクレオチドプライマーは、少なくともデオキシリボヌクレオチド及びヌクレオチドアナログから選択されるものとリボヌクレオチドを含有するキメラオリゴヌクレオチドプライマーである。該プライマーには未修飾リボヌクレオチドおよび/または修飾リボヌクレオチドを含有するオリゴリボヌクレオチドプライマーも含まれる。
本発明の方法において使用されるキメラオリゴヌクレオチドプライマーは、鋳型核酸の塩基配列の一部に実質的に相補的な塩基配列を有する。なお、ここで「実質的に相補的な塩基配列」とは、使用される反応条件において鋳型となるDNAにアニーリング可能な塩基配列を意味する。
本発明の方法は、キメラオリゴヌクレオチドプライマー及びラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーをそれぞれ少なくとも1種類使用し、さらにRNaseHおよびDNAポリメラーゼを組み合わせて実施することができる。また、RNaseH活性を有するDNAポリメラーゼをRNaseH活性が発現するような条件で使用することができる。
(a)鋳型となる核酸をデオキシリボヌクレオチド3リン酸、逆転写活性を有するDNAポリメラーゼ、及び少なくとも1種類のラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーで処理し、逆転写産物を得る工程、
(b)上記逆転写産物を鎖置換活性を有するDNAポリメラーゼ、少なくとも2種類のキメラオリゴヌクレオチドプライマー、およびRNaseHを混合して反応混合物を調製する工程、および、
(c)上記DNAポリメラーゼによる伸長鎖合成反応及び鎖置換反応、並びにRNaseHによる伸長鎖の切断反応が行える一定の温度条件でラダー状増幅産物を生成するのに充分な時間、反応混合物をインキュベートする工程、
を包含することを特徴とする核酸の増幅方法が例示される。
ここで、上記キメラオリゴヌクレオチドプライマーは、少なくともデオキシリボヌクレオチド及びヌクレオチドアナログから選択されるものとリボヌクレオチドとを含有し、該リボヌクレオチドは該プライマーの3’末端又は3’末端側に配置されており、
上記キメラオリゴヌクレオチドプライマーは、鋳型となる核酸の塩基配列に相補的な第一キメラオリゴヌクレオチドプライマーと、鋳型となる核酸の塩基配列に相同的な第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの少なくとも2種類を含んでおり、
上記ラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーは、鋳型となる核酸の当該第一キメラオリゴヌクレオチドプライマーと相補的な領域およびその領域より3’側の塩基配列に相補的であり、鋳型となる核酸と相同的な第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの5’側の塩基配列、鋳型となる核酸の当該第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーと相同な領域の5’末端よりさらに上流領域(すなわち、5’側方向の領域)に相当する塩基配列あるいはその両方に相補的な塩基配列を5’側に有する。
(a)鋳型となる核酸、デオキシリボヌクレオチド3リン酸、逆転写酵素活性を有するDNAポリメラーゼ、鎖置換活性を有するDNAポリメラーゼ、少なくとも2種類のキメラオリゴヌクレオチドプライマー、少なくとも1種類のラダー形成オリゴヌクレオチドプライマー、およびRNaseHを混合して反応混合物を調製する工程、および、
(b)鋳型となる核酸へのプライマーの特異的なアニーリング、DNAポリメラーゼによる伸長鎖合成反応及び鎖置換反応、並びにRNaseHによる伸長鎖の切断反応が行える一定の温度条件でラダー状増幅産物を生成するのに充分な時間、反応混合物をインキュベートする工程、
を包含することを特徴とする核酸の増幅方法が例示される。
ここで、上記キメラオリゴヌクレオチドプライマーは、少なくともデオキシリボヌクレオチド及びヌクレオチドアナログから選択されるものとリボヌクレオチドとを含有し、該リボヌクレオチドは該プライマーの3’末端又は3’末端側に配置されており、
上記キメラオリゴヌクレオチドプライマーは、鋳型となる核酸の塩基配列に相補的な第一キメラオリゴヌクレオチドプライマーと、鋳型となる核酸の塩基配列に相同的な第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの少なくとも2種類を含んでおり、
上記ラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーは、鋳型となる核酸の当該第一キメラオリゴヌクレオチドプライマーと相補的な領域およびその領域より3’側の塩基配列に相補的であり、鋳型となる核酸と相同的な第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの5’側の塩基配列、鋳型となる核酸の当該第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーと相同な領域の5’末端よりさらに上流領域(すなわち、5’側方向の領域)に相当する塩基配列あるいはその両方に相補的な塩基配列を5’側に有する。
(a)鋳型となる核酸、デオキシリボヌクレオチド3リン酸、鎖置換活性を有するDNAポリメラーゼ、少なくとも2種類のキメラオリゴヌクレオチドプライマー、少なくとも1種類のラダー形成オリゴヌクレオチドプライマー、およびRNaseHを混合して反応混合物を調製する工程、および、
(b)鋳型となる核酸へのプライマーの特異的なアニーリング、DNAポリメラーゼによる伸長鎖合成反応及び鎖置換反応、並びにRNaseHによる伸長鎖の切断反応が行える一定の温度条件でラダー状増幅産物を生成するのに充分な時間、反応混合物をインキュベートする工程、
を包含することを特徴とする核酸の増幅方法が例示される。
ここで、上記キメラオリゴヌクレオチドプライマーは、少なくともデオキシリボヌクレオチド及びヌクレオチドアナログから選択されるものとリボヌクレオチドとを含有し、該リボヌクレオチドは該プライマーの3’末端又は3’末端側に配置されており、
上記キメラオリゴヌクレオチドプライマーは、鋳型となる核酸の塩基配列に相補的な第一キメラオリゴヌクレオチドプライマーと、鋳型となる核酸の塩基配列に相同的な第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの少なくとも2種類を含んでおり、
上記ラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーは、鋳型となる核酸の当該第一キメラオリゴヌクレオチドプライマーと相補的な領域およびその領域より3’側の塩基配列に相補的であり、鋳型となる核酸と相同的な第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの5’側の塩基配列、鋳型となる核酸の当該第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーと相同な領域の5’末端よりさらに上流領域(すなわち、5’側方向の領域)に相当する塩基配列あるいはその両方に相補的な塩基配列を5’側に有する。
特に限定はされないが例えば、ラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーとして第一キメラオリゴヌクレオチドプライマーを使用することができる。この場合、第一キメラオリゴヌクレオチドプライマーは、鋳型となる核酸と相同的な第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの5’側の塩基配列、当該第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの5’末端よりさらに上流領域に相当する塩基配列あるいはその両方に相補的な塩基配列を5’側に有している。
一般式:5’−dNa−Nb−dNc−3’
(上記一般式において、dN:デオキシリボヌクレオチド及び/又はヌクレオチドアナログ、N:未修飾リボヌクレオチド及び/又は修飾リボヌクレオチド、なお上記の各ヌクレオチドはその機能を損なわない範囲でヌクレオチドのアナログや誘導体(修飾ヌクレオチド)を含有していてもよく、dNa部位の一部のdNはNで置換されていてもよい。)
上記一般式において、特に限定はされないが、例えば、aは5以上の整数であればよく、好ましくは6以上の整数、さらに好ましくは8以上の整数である。また、bは1以上の整数であればよく、例えば1〜15の範囲、好ましくは1〜10の範囲、さらに好ましくは1〜7の範囲、特に好ましくは1〜5の範囲である。さらにcは0であってもよく、あるいは1以上の整数であり、好ましくは0〜5の範囲、さらに好ましくは0〜3の範囲である。
ヌクレオチドアナログのプライマーへの導入は、プライマー自身の高次構造形成の抑制、鋳型とのアニーリング形成の安定化の観点からも有効である。
鋳型となる核酸に本来存在している塩基配列を利用してラダー状増幅産物を得ることができる。この場合ラダー形成は、鋳型となる核酸上にある塩基配列を利用して実施することができる。特に限定はされないが例えば、設定しようとする一方のキメラオリゴヌクレオチドプライマーの5’側あるいはその上流にある塩基配列が、設定しようとするもう一方のキメラオリゴヌクレオチドプライマーの5’側あるいはその上流にある塩基配列と相補的である場合、上記配置でキメラオリゴヌクレオチドプライマーを設定することにより、効率よくラダー状増幅産物を得ることができる。また、ラダー形成を行うことにより、検出感度および検出速度が向上する。
さらに鋳型となる核酸上の双方のキメラオリゴヌクレオチドプライマーの5’側、あるいはその上流にある相補的な配列は、そのGC含量、その近接する配列、プライマーとの距離、増幅される長さ、反応条件等によって任意に設定することができ、特に限定するものではないが、70%の以上の相補性の範囲が好適である。
B.caは生育至適温度が約70℃である好熱性細菌であり、この細菌由来のBca DNAポリメラーゼは、DNA依存DNAポリメラーゼ活性、RNA依存DNAポリメラーゼ活性(逆転写活性)、5’→3’エキソヌクレアーゼ活性、3’→5’エキソヌクレアーゼ活性を持つことが知られている。上記の酵素は、その本来の起源より精製して取得されたもの、あるいは遺伝子工学的に生産された組み換えタンパク質の何れであっても良い。また、該酵素は、遺伝子工学的あるいはその他の手法によって置換、欠失、付加、挿入等の改変を加えたものであっても良く、このような酵素の例として、5’→3’エキソヌクレアーゼ活性を欠損させたBca DNAポリメラーゼであるBcaBEST DNAポリメラーゼ(タカラバイオ社製)等が挙げられる。また、該酵素は、日本特許第2978001号に記載の方法によって、該公報記載の微生物より調製することもできる。
本発明は、前述の本発明の核酸の増幅方法、または本発明の核酸の検出方法に使用される組成物を提供する。該組成物としては、例えば、上記(1)に記載のラダー形成オリゴヌクレオチドプライマー及び/又はキメラオリゴヌクレオチドプライマー、RNaseH、ならびにDNAポリメラーゼを含有するものが挙げられる。さらに、増幅反応を行うための成分として、緩衝成分やマグネシウム塩、dNTP等を含んでいてもよい。さらに、修飾されたデオキシリボヌクレオチドあるいはデオキシヌクレオチド3リン酸のアナログを含有していてもよい。さらに、緩衝成分やその他の添加物を使用することができる。
本発明は、前述の本発明の核酸の増幅方法に使用されるキットを提供する。1つの実施態様において、該キットは、パッケージされた形態において、鎖置換反応におけるDNAポリメラーゼ、RNaseH、キメラオリゴヌクレオチドプライマー及び/又はラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーの使用のための指示書を含むことを特徴とする。さらに、鎖置換活性を有するDNAポリメラーゼ、RNaseHならびに鎖置換反応用緩衝液を含むキットは本発明の方法に好適に使用される。あるいは、市販の鎖置換活性を有するDNAポリメラーゼおよび/またはRNaseHを指示書に従って選択し、使用してもよい。さらに、RNAを鋳型とする場合の逆転写反応用試薬を含んでもよい。DNAポリメラーゼは、上記(1)記載の本発明に使用されるDNAポリメラーゼから選択することができる。また、RNaseHは、上記(1)記載のRNaseHから選択することができる。
本発明の核酸の増幅方法を使用することにより、試料中の標的核酸の検出を行うことができる。当該検出方法の一態様としては、
(a)上記(1)記載の本発明の核酸の増幅方法により、標的核酸を増幅する工程;および、
(b)上記工程により増幅された標的核酸を検出する工程;
を包含する検出方法が挙げられる。
上記電気泳動による検出には、通常、エチジウムブロマイド等の蛍光物質が使用されるが、プローブとのハイブリダイゼーションを組み合わせてもよい。また、プローブは放射性同位元素による標識の他、ビオチンや蛍光物質のような非放射性の標識を施したものが使用できる。リアルタイム検出を行う際、サイバーグリーン(タカラバイオ社製)の発色用試薬が好適に使用できる。この他、上記(a)工程において標識ヌクレオチドを使用することにより、増幅産物に標識ヌクレオチドを取り込ませて検出を容易にすることや該標識を利用した検出用シグナルの増強を行うことができ、さらに蛍光偏光法、蛍光エネルギー転移等を利用した検出を行うことも可能である。さらに、適切な検出系を構築することにより、標的核酸を自動的に検出することや、あるいは標的核酸の定量を行うことが可能である。また、ハイブリッドクロマト法による肉眼検出法も好適に使用できる。
実施例における耐熱性RNaseHのunit数は、以下の方法により算出した。
ポリ(rA)及びポリ(dT)(ともにアマシャム バイオテク社製)1mgをそれぞれ1mM EDTAを含む40mM tris−HCl(pH7.7)1mlに溶解し、ポリ(rA)溶液及びポリ(dT)溶液を調製した。
次に、20mM HEPES−KOH(pH7.8)、100mM 酢酸カリウム、1%ジメチルスルホキシド、0.01%BSAに、終濃度30μg/mlとなるポリ(rA)溶液、終濃度20μg/mlとなるポリ(dT)溶液を加え、37℃で10分間保持後、室温冷却した後、1/100容量の400mM 酢酸マグネシウムを加えてポリ(rA)−ポリ(dT)溶液を調製した。
このポリ(rA)−ポリ(dT)溶液800μlに、任意に希釈した酵素液8μlを加え、40℃で20分間反応させ、吸光度(A260)を経時的に測定し、その変化量を求めた。すなわち、酵素反応によって、ポリ(rA)−ポリ(dT)ハイブリッドから遊離したヌクレオチドの濃度を吸光度差から求めた。RNaseHの1単位は、1nmolのリボヌクレオチドが遊離したのに相当するA260を20分間に増加させる酵素量とし、下記の式に従って算出した。
単位(unit)=1分あたりの吸光度の変化量×57.1×希釈率
(1)鋳型RNAの調製
RT−ICANの鋳型として使用したRNA transcriptは、in vitro transcriptionによって合成した。
まず、in vitro transcriptionの鋳型となるプラスミドDNAを人工合成遺伝子作製受託サービス(タカラバイオ社)に依頼して合成した。配列は、SARS(重症急性呼吸器症候群;Severe Acute Respiratory Syndrome)コロナウイルスゲノム配列(GenBank Acc.No.:AY278741)の18133番目〜18362番目(配列表の配列番号1)を用いた。プラスミドに挿入するため、該配列の5’末端にHindIII認識配列を、3’末端にBamHI認識配列を付加した。この断片をpBluescriptII SK(+)のHindIII、BamHIサイトに挿入した。得られたプラスミドをBamHIで切断して直鎖DNAとし、T7 RNA polymeraseによるin vitro transcriptionの鋳型とした。
in vitro transcriptionには、MEGAscript T7 Kit(Ambion社製)を用いた。キットに添付されている取扱説明書に従って、in vitro transcription、DNaseI処理、RNAの精製を行い、合成されたRNAの濃度をOD260により測定した。このRNA溶液をRNA Dilution Buffer(10mM Tris−HCl(pH7.5)、1mM EDTA、10mM NaCl、30μg/ml E.coli 16S+23S rRNA(Boehringer Ingerheim社製))にて100〜105コピー/μlに濃度調整し、RT−ICANの鋳型として用いた。
(A)検討1
逆転写プライマーの5’末端に第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの上流領域にアニールする配列を付加することによる効果について検討した。
上記実施例1−(1)で調製した鋳型RNAをOD260値より計算し、1μlあたり100、101、102、103、104、105コピーに調製した。最終濃度32mM HEPES−KOH緩衝液(pH7.8)、100mM 酢酸カリウム、1%ジメチルスルホキシド、0.11%BSA、4mM 酢酸マグネシウム、各500μM dNTPsに、上記逆転写プライマーとして205RN3(18)プライマー(配列表の配列番号2)、A12−205Rプライマー(配列表の配列番号3)、215Rプライマー(配列表の配列番号4)、A12−215Rプライマー(配列表の配列番号5)あるいは、A12−223Rプライマー(配列表の配列番号6)各1pmol、RTase M−MLV(タカラバイオ社製)12.5U、1μlの各コピー数の鋳型RNAを添加した10μlの反応液を調製した。
ラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーの5’末端に付加する、第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの上流領域および/または該primerの一部にアニールする12塩基の位置(−1〜−12、−11〜−22、−21〜−32、+5〜−6、+11〜0)を変え、逆転写プライマーとして使用することにより、同様の検討を行った。
まず、上記実施例1−(1)で調製した鋳型RNAをOD260値より計算し、1μlあたり100、101、102、103、104、105コピーに調製した。
最終濃度32mM HEPES−KOH緩衝液(pH7.8)、100mM 酢酸カリウム、1%ジメチルスルホキシド、0.11%BSA、4mM 酢酸マグネシウム、各500μM dNTPsに、上記逆転写プライマーとしてラダー形成オリゴヌクレオチドプライマー 215Rプライマー、A12−215Rプライマー、A12(−10)−215Rプライマー(配列表の配列番号8)、A12(−20)−215Rプライマー(配列表の配列番号9)、A12(6)−215R(配列表の配列番号10)、あるいは、A12(12)−215R(配列表の配列番号11)各1pmol、RTase M−MLV(タカラバイオ社製)50U、1μlの各コピー数の鋳型RNAを添加した10μlの反応液を調製した。
ラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーの5’末端に付加する、第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの上流領域にアニールする塩基の長さを6塩基、9塩基、12塩基(−11〜−16、−11〜−19、−11〜−22)とした逆転写プライマーを用いて、RT−ICANの感度、検出速度を検討した。
まず、上記実施例1−(1)で調製した鋳型RNAをOD260値より計算し、1μlあたり100、101、102、103、104、105コピーに調製した。
最終濃度32mM HEPES−KOH緩衝液(pH7.8)、100mM 酢酸カリウム、1%ジメチルスルホキシド、0.11%BSA、4mM 酢酸マグネシウム、各500μM dNTPsに、上記逆転写プライマーとしてラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーの215Rプライマー、A6(−10)−215Rプライマー(配列表の配列番号14)、A9(−10)−215Rプライマー(配列表の配列番号15)、あるいは、A12(−10)−215Rプライマー各1pmol、RTase M−MLV(タカラバイオ社製)50U、1μlの各コピー数の鋳型RNAを添加した10μlの反応液を調製した。
第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの上流領域(−1〜−12)にアニールする12塩基を5’末端に付加したラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーのA12−215Rを用いた、RT−ICANの検出速度、定量性について検討した。
まず、上記実施例1−(1)で調製した鋳型RNAをOD260値より計算し、1μlあたり100、101、102、103、104、105コピーに調製した。
最終濃度32mM HEPES−KOH緩衝液(pH7.8)、100mM 酢酸カリウム、1%ジメチルスルホキシド、0.11%BSA、4mM酢酸マグネシウム、各500μM dNTPsに、A12−215Rプライマー 1pmol、RTase M−MLV(タカラバイオ社製)50U、1μlの各コピー数の鋳型RNAを添加した10μlの反応液を調製した。
(A)検討1
第一キメラオリゴヌクレオチドプライマーの5’末端に第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの上流領域にアニールする配列を付加し、ラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーとして使用することによる効果について検討した。
まず、上記実施例1−(1)で調製した鋳型RNAをOD260値より計算し、1μlあたり100、101、102、103、104、105コピーに調製した。最終濃度32mM HEPES−KOH緩衝液(pH7.8)、100mM 酢酸カリウム、1%ジメチルスルホキシド、0.11%BSA、4mM 酢酸マグネシウム、各500μM dNTPsに、第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの160FN3プライマー(配列表の配列番号17)と第一キメラオリゴヌクレオチドプライマーの241RN3プライマー(配列表の配列番号18)あるいは第一キメラオリゴヌクレオチドプライマーの(A12)241RN3プライマー(配列表の配列番号19) 各25pmol、RTase M−MLV(タカラバイオ社製)50U、BcaBEST(タカラバイオ社製)11U、Tli RNaseHII 0.05U、サイバーグリーン(タカラバイオ社製)を含む反応液24μlに1μlの各コピー数の鋳型RNAを添加し、Rotor gene(CORBETT RESEARCH社製)により45℃で5分、55℃で45分保持し、増幅産物をリアルタイムで検出した。反応産物は3%アガロースゲル電気泳動によっても確認した。
1step RT−ICANの反応に及ぼす、第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの上流領域にアニールする配列を5’末端に付加したラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーの効果について検討した。
まず、上記実施例1−(1)で調製した鋳型RNAをOD260値より計算し、1μlあたり100、101、102、103、104、105コピーに調製した。最終濃度32mM HEPES−KOH緩衝液(pH7.8)、100mM 酢酸カリウム、1%ジメチルスルホキシド、0.11%BSA、4mM 酢酸マグネシウム、各500μM dNTPsに、第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの134FN3(16)プライマー(配列表の配列番号20)と第一キメラオリゴヌクレオチドプライマーの205RN3(16)プライマー 各25pmol、RTase M−MLV(タカラバイオ社製)50U、BcaBEST(タカラバイオ社製)11U、Tli RNaseHII 0.05U、サイバーグリーン(タカラバイオ社製)を含む反応液24μlと、さらにラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーのA12−223Rプライマー 2.5pmolを加えた反応液24μlに1μlの各コピー数の鋳型RNAを添加し、Rotor gene(CORBETT RESEARCH社製)により45℃で5分、55℃で45分保持し、増幅産物をリアルタイムで検出した。また、反応産物は3%アガロースゲル電気泳動によっても確認した。
(1)サイクリングプローブ法を用いたリアルタイム検出系でのヒトアルデヒドデハイドロゲナーゼ2遺伝子(ALDH2)の多型検出における効果の検討
ICAN反応系でこのレジオネラMip遺伝子の検出を行うために、第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーのF2キメラオリゴヌクレオチドプライマー(配列表の配列番号31)および第一キメラオリゴヌクレオチドプライマーのR2キメラオリゴヌクレオチドプライマー(配列表の配列番号32)をDNA合成機(アプライド・バイオシステム社製)により合成した。次に、Mip遺伝子検出用 Mip4g12プローブ(配列表の配列番号33)を合成した。また、Mip遺伝子検出用 Mip4g12プローブは、5’末端に蛍光標識としてFAM標識、3’末端にクエンチング標識としてEclipseを付加したDNA−RNA−DNAタイプのオリゴヌクレオチドプローブである。
(1)鋳型となる核酸上で、双方のICAN primerの上流領域に存在する相補的配列のICANの反応に及ぼす効果1
Human genome(クロンテック社より購入)を鋳型にc−Ki−ras/12Fプライマー(配列表の配列番号37)とrasT1Rプライマー(配列表の配列番号38)あるいは双方のプライマーの5’末端に相補的な配列を付加したrasT14Fプライマー(配列表の配列番号39)とrasT4Rプライマー(配列表の配列番号40)を用いて、PCRを行った。得られた断片を平滑化し、プラスミドpUC118(タカラバイオ社製)のHincIIサイトに挿入した。得られたプラスミドより、c−Ki−ras/12FプライマーあるいはrasT14FプライマーがpUC118にアニールするM13 primer M4(タカラバイオ社製)と同方向であるプラスミドを選別した。その結果、双方のICAN primerの5’末端上流領域に明確な相補的な配列がないプラスミドT7と6塩基の相補的な配列CGCGCGを有するプラスミドT16を得た。
以上のことから、双方のICAN primerの5’末端上流領域に存在する相補的な配列により、ターゲット領域の重合反応が促進され、感度の向上が認められた。
淋菌ゲノム(住商ファーマインターナショナルより購入)を鋳型にPJDBFプライマー(配列表の配列番号43)とPJDBRプライマー(配列表の配列番号44)を用いて、PCRを行った。得られた断片を平滑化し、プラスミドpUC118(タカラバイオ社製)のHincIIサイトに挿入した。得られたプラスミドより、PJDBFプライマーがpUC118にアニールするM13 primer M4(タカラバイオ社製)と同方向であるプラスミドを選別しプラスミドCp13を得た。
上記プラスミドCp13を鋳型に、インサート領域を増幅するために、PJDB0FN3プライマー(配列表の配列番号45)とPJDB0RN3プライマー(配列表の配列番号46)を設計した。この場合、PJDB0RN3プライマーの5’末端に隣接した上流の配列3塩基であるGACに相補的な配列であるGTCはPJDB0FN3プライマー鎖のターゲット領域にはなく、PJDB0FN3プライマーの5’末端より上流34塩基の位置に存在する。この3塩基のICANに及ぼす影響を見た。
ラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーの5’末端に付加する、第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの上流領域にアニールする塩基の長さを6塩基、9塩基、12塩基(−1〜−6、−1〜−9、−1〜−12)とした逆転写プライマーを用いて、RT−ICANの感度、検出速度を検討した。
最終濃度32mM HEPES−KOH緩衝液(pH7.8)、100mM 酢酸カリウム、1%ジメチルスルホキシド、0.11%BSA、4mM 酢酸マグネシウム、各500μM dNTPsに、上記逆転写プライマーとしてラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーの215Rプライマー、A6−215Rプライマー(配列表の配列番号47)、A9−215Rプライマー(配列表の配列番号48)、あるいは、A12−215Rプライマー 各1pmol、RTase M−MLV(タカラバイオ社製)50U、1μlの各コピー数の鋳型RNAを添加した10μlの反応液を調製した。
第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの上流領域(−1〜−9)にアニールする9塩基を5’末端に付加したラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーのA9−215Rを用いた場合、感度は102コピーであった。9塩基付加することによる検出速度を速める効果は1.6分であった。
第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの上流領域(−1〜−12)にアニールする12塩基を5’末端に付加したラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーのA12−215Rを用いた場合、感度は101コピーであった。12塩基付加することによる検出速度を速める効果は3.7分であった。
ラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーの5’末端に付加する、第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの上流領域にアニールする塩基の長さを12塩基、18塩基、(−1〜−12、−1〜−18)とした逆転写プライマーを用いたRT−ICANの感度について検討した。
最終濃度32mM HEPES−KOH緩衝液(pH7.8)、100mM 酢酸カリウム、1%ジメチルスルホキシド、0.11%BSA、4mM 酢酸マグネシウム、各500μM dNTPsに、上記逆転写プライマーとしてラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーの205RN3(18)プライマー、A12−205Rプライマー、あるいは、A18−205Rプライマー(配列表の配列番号49)各1pmol、RTase M−MLV(タカラバイオ社製)50U、1μlの各コピー数の鋳型RNAを添加した10μlの反応液を調製した。
SEQ ID NO.2:Designed chimeric oligonucleotide primer designated as 205RN3(18)for synthesizing cDNA from mRNA,and to amplify a portion of SARS coronavirus genome.″nucleotides 16 to 18 are ribonucleotides−other nucleotides are deoxyribonucleotides.″
SEQ ID NO.3:Designed oligonucleotide primer designated as A12−205R for synthesizing cDNA from mRNA.
SEQ ID NO.4:Designed oligonucleotide primer designated as 215R for synthesizing cDNA from mRNA.
SEQ ID NO.5:Designed oligonucleotide primer designated as A12−215R for synthesizing cDNA from mRNA,and to amplify a portion of SARS coronavirus genome.
SEQ ID NO.6:Designed oligonucleotide primer designated as A12−223R for synthesizing cDNA from mRNA,and to amplify a portion of SARS coronavirus genome.
SEQ ID NO.7:Designed chimeric oligonucleotide primer designated as 134FN3(18)to amplify a portion of SARS coronavirus genome.″nucleotides 16 to 18 are ribonucleotides−other nucleotides are deoxyribonucleotides.″
SEQ ID NO.8:Designed oligonucleotide primer designated as A12(−10)−215R for synthesizing cDNA from mRNA,and to amplify a portion of SARS coronavirus genome.
SEQ ID NO.9:Designed oligonucleotide primer designated as A12(−20)−215R for synthesizing cDNA from mRNA,and to amplify a portion of SARS coronavirus genome.
SEQ ID NO.10:Designed oligonucleotide primer designated as A12(6)−215R for synthesizing cDNA from mRNA,and to amplify a portion of SARS coronavirus genome.
SEQ ID NO.11:Designed oligonucleotide primer designated as A12(12)−215R for synthesizing cDNA from mRNA,and to amplify a portion of SARS coronavirus genome.
SEQ ID NO.12:Designed chimeric oligonucleotide primer designated as B134FN3(16)to amplify a portion of SARS coronavirus genome.″nucleotides 14 to 16 are ribonucleotides−other nucleotides are deoxyribonucleotides.″″5’−end is labeled with biotin.″
SEQ ID NO.13:Designed chimeric oligonucleotide primer designated as 205RN3(16)to amplify a portion of SARS coronavirus genome.″nucleotides 14 to 16 are ribonucleotides−other nucleotides are deoxyribonucleotides.″
SEQ ID NO.14:Designed oligonucleotide primer designated as A6(−10)−215R for synthesizing cDNA from mRNA,and to amplify a portion of SARS coronavirus genome.
SEQ ID NO.15:Designed oligonucleotide primer designated as A9(−10)−215R for synthesizing cDNA from mRNA,and to amplify a portion of SARS coronavirus genome.
SEQ ID NO.16:Designed oligonucleotide probe designated as SARS−BNI−B for detecting an amplified a portion of SARS coronavirus genome.″5’−end is labeled with FITC.″
SEQ ID NO.17:Designed chimeric oligonucleotide primer designated as 160FN3 to amplify a portion of SARS coronavirus genome.″nucleotides 16 to 18 are ribonucleotides−other nucleotides are deoxyribonucleotides.″
SEQ ID NO.18:Designed chimeric oligonucleotide primer designated as 241RN3 to amplify a portion of SARS coronavirus genome.″nucleotides 12 to 14 are ribonucleotides−other nucleotides are deoxyribonucleotides.″
SEQ ID NO.19:Designed chimeric oligonucleotide primer designated as (A12)241RN3 to amplify a portion of SARS coronavirus genome.″nucleotides 18 to 21 are ribonucleotides−other nucleotides are deoxyribonucleotides.″
SEQ ID NO.20:Designed chimeric oligonucleotide primer designated as 134FN3(16)to amplify a portion of SARS coronavirus genome.″nucleotides 14 to 16 are ribonucleotides−other nucleotides are deoxyribonucleotides.″
SEQ ID NO.21:Designed chimeric oligonucleotide primer designated as ICAN−ALDH2−F to amplify a portion of human aldehyde dehydrogenase 2 gene.″nucleotides 18 to 20 are ribonucleotides−other nucleotides are deoxyribonucleotides.″
SEQ ID NO.22:Designed chimeric oligonucleotide primer designated as ICAN−ALDH2−R to amplify a portion of human aldehyde dehydrogenase 2 gene.″nucleotides 18 to 20 are ribonucleotides−other nucleotides are deoxyribonucleotides.″
SEQ ID NO.23:Designed chimeric oligonucleotide probe designated as ALDH2 wG probe for detecting an amplified a portion of native human aldehyde dehydrogenase 2 gene.″nucleotides 11 is ribonucleotide−other nucleotides are deoxyribonucleotides.″″5’−end is labeled with ROX,and 3’−end is labeled with Eclipse.″
SEQ ID NO.24:Designed chimeric oligonucleotide probe designated as ALDH2 mA probe for detecting an amplified a portion of mutant human aldehyde dehydrogenase 2 gene.″nucleotides 11 is ribonucleotide−other nucleotides are deoxyribonucleotides.″″5’−end is labeled with FAM,and 3’−end is labeled with Eclipse.″
SEQ ID NO.25:Designed oligonucleotide primer designated as ALDH2−TH1 to amplify a portion of human aldehyde dehydrogenase 2 gene.
SEQ ID NO.26:Designed oligonucleotide primer designated as ALDH2−TH2 to amplify a portion of human aldehyde dehydrogenase 2 gene.
SEQ ID NO.27:Designed oligonucleotide primer designated as ALDH2−TH3 to amplify a portion of human aldehyde dehydrogenase 2 gene.
SEQ ID NO.28:Designed oligonucleotide PCR primer designated as ALDH2−F to amplify a portion of human aldehyde dehydrogenase 2 gene.
SEQ ID NO.29:Designed oligonucleotide PCR primer designated as ALDH2−R to amplify a portion of human aldehyde dehydrogenase 2 gene.
SEQ ID NO.30:Designed oligonucleotide primer designated as ALDH2−TH4 to amplify a portion of human aldehyde dehydrogenase 2 gene.
SEQ ID NO.31:Designed chimeric oligonucleotide primer designated as F2 to amplify a portion of Legionella pneumophila mip gene.″nucleotides 15 to 17 are ribonucleotides−other nucleotides are deoxyribonucleotides.″
SEQ ID NO.32:Designed chimeric oligonucleotide primer designated as R2 to amplify a portion of Legionella pneumophila mip gene.″nucleotides 15 to 17 are ribonucleotides−other nucleotides are deoxyribonucleotides.″
SEQ ID NO.33:Designed chimeric oligonucleotide probe designated as Mip4g12 probe for detecting an amplified a portion of Legionella pneumophila mip gene.″nucleotides 4 is ribonucleotide−other nucleotides are deoxyribonucleotides.″″5’−end is labeled with FAM,and 3’−end is labeled with Eclipse.″
SEQ ID NO.34:Designed oligonucleotide primer designated as R2(−13)to amplify a portion of Legionella pneumophila mip gene.
SEQ ID NO.35:Designed oligonucleotide primer designated as R2(−13)A12−1 to amplify a portion of Legionella pneumophila mip gene.
SEQ ID NO.36:Designed oligonucleotide primer designated as R2(−13)A12−2 to amplify a portion of Legionella pneumophila mip gene.
SEQ ID NO.37:Designed oligonucleotide PCR primer designated as c−Ki−ras/12F to amplify a portion of human c−Ki−ras2 gene.
SEQ ID NO.38:Designed oligonucleotide PCR primer designated as rasT1R to amplify a portion of human c−Ki−ras2 gene.
SEQ ID NO.39:Designed oligonucleotide PCR primer designated as rasT14F to amplify a portion of human c−Ki−ras2 gene.
SEQ ID NO.40:Designed oligonucleotide PCR primer designated as rasT4R to amplify a portion of human c−Ki−ras2 gene.
SEQ ID NO.41:Designed chimeric oligonucleotide primer designated as c−Ki−ras/12FN3 to amplify a portion of human c−Ki−ras2 gene.″nucleotides 18 to 20 are ribonucleotide−other nucleotides are deoxyribonucleotides.″
SEQ ID NO.42:Designed chimeric oligonucleotide primer designated as c−Ki−ras/12RN3 to amplify a portion of human human c−Ki−ras2 gene.″nucleotides 18 to 20 are ribonucleotide−other nucleotides are deoxyribonucleotides.″
SEQ ID NO.43:Designed oligonucleotide primer designated as PJDBF to amplify a portion of Neisseria gonorrhoeae cppB gene.
SEQ ID NO.44:Designed oligonucleotide primer designated as PJDBR to amplify a portion of Neisseria gonorrhoeae cppB gene.
SEQ ID NO.45:Designed chimeric oligonucleotide primer designated as PJDB0FN3 to amplify a portion of Neisseria gonorrhoeae cppB gene.″nucleotides 18 to 20 are ribonucleotide−other nucleotides are deoxyribonucleotides.″
SEQ ID NO.46:Designed chimeric oligonucleotide primer designated as PJDB0RN3 to amplify a portion of Neisseria gonorrhoeae cppB gene.″nucleotides 15 to 17 are ribonucleotide−other nucleotides are deoxyribonucleotides.″
SEQ ID NO.47:Designed oligonucleotide primer designated as A6−215R to amplify a portion of SARS coronavirus genome.
SEQ ID NO.48:Designed oligonucleotide primer designated as A9−215R to amplify a portion of SARS coronavirus genome.
SEQ ID NO.49:Designed oligonucleotide primer designated as A18−205R to amplify a portion of SARS coronavirus genome.
Claims (9)
- 核酸を増幅する方法において、
(A)下記(a)又は(b)から選択される反応混合物を調製する工程、
(a)鋳型となる核酸、デオキシリボヌクレオチド3リン酸、鎖置換活性を有するDNAポリメラーゼ、少なくとも2種類のキメラオリゴヌクレオチドプライマー、少なくとも1種類のラダー形成オリゴヌクレオチドプライマー、およびRNaseH、
(b)鋳型となる核酸、デオキシリボヌクレオチド3リン酸、鎖置換活性を有するDNAポリメラーゼ、少なくとも2種類のキメラオリゴヌクレオチドプライマー、およびRNaseH、ここで、一方のキメラオリゴヌクレオチドプライマーはラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーとして作用し、
ここで、上記キメラオリゴヌクレオチドプライマーは、少なくともデオキシリボヌクレオチド及びヌクレオチドアナログから選択されるものとリボヌクレオチドとを含有し、該リボヌクレオチドは該プライマーの3’末端又は3’末端側に配置されており、
上記キメラオリゴヌクレオチドプライマーは、鋳型となる核酸の塩基配列に相補的な第一キメラオリゴヌクレオチドプライマーと、鋳型となる核酸の塩基配列に相同的な第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの少なくとも2種類を含んでおり、
上記ラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーは、鋳型となる核酸の当該第一キメラオリゴヌクレオチドプライマーと相補的な領域および/またはその領域より3’側の塩基配列に相補的な配列を有し、鋳型となる核酸と相同的な第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーの5’側の塩基配列、鋳型となる核酸の当該第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーと相同な領域の5’末端よりさらに5’側方向の領域に相当する塩基配列あるいはその両方に相補的な配列を5’側に有し、
および
(B)鋳型となる核酸へのプライマーの特異的なアニーリング、DNAポリメラーゼによる伸長鎖合成反応及び鎖置換反応、並びにRNaseHによる伸長鎖の切断反応が行える一定の温度条件でラダー状増幅産物を生成するのに充分な時間、反応混合物をインキュベートする工程、
を包含することを特徴とする核酸の増幅方法。 - 鋳型となる核酸がRNAであり、当該核酸をあらかじめデオキシリボヌクレオチド3リン酸、逆転写活性を有するDNAポリメラーゼ及び少なくとも1種類のラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーで処理し、逆転写産物とする、請求項1記載の方法。
- 工程(A)における反応混合物がさらに逆転写活性を有するDNAポリメラーゼを含有する、請求項1記載の方法。
- 鋳型となる核酸がmRNAであることを特徴する、請求項2又は3記載の方法。
- 逆転写活性と鎖置換活性とを有する1つのDNAポリメラーゼが、逆転写活性を有するDNAポリメラーゼおよび鎖置換活性を有するDNAポリメラーゼとして作用することを特徴とする、請求項2又は3記載の方法。
- 請求項1記載の核酸の増幅方法のための組成物であって、それぞれ少なくとも1種類のキメラオリゴヌクレオチドプライマー及び/又はラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーを含有する組成物。
- 請求項1記載の核酸の増幅方法のためのキットであって、それぞれ少なくとも1種類のキメラオリゴヌクレオチドプライマー及び/又はラダー形成オリゴヌクレオチドプライマーを含有するキット。
- 下記工程を包含することを特徴とする標的核酸の検出方法;
(a)請求項1記載の核酸の増幅方法により、標的核酸を増幅する工程;および、
(b)上記工程により増幅された標的核酸を検出する工程。 - 請求項1記載の核酸の増幅方法に用いるプライマーであって、鋳型となる核酸と相同的なプライマーの5’側の塩基配列、鋳型となる核酸の当該第二キメラオリゴヌクレオチドプライマーと相同な領域の5’末端よりさらに5’側方向の領域に相当する塩基配列あるいはその両方に相補的な配列を5’側に有することを特徴とするオリゴヌクレオチドプライマー。
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