JPWO2014051076A1 - Bnaクランプ法 - Google Patents

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Abstract

検出標的核酸(例えば、変異型遺伝子)を高感度・高精度に検出でき、かつ簡便で低コストである検査手法を提供する。核酸増幅反応において、下記一般式(I):(式中の記号は明細書中で定義される通りである。)等で表される各種ヌクレオシド類縁体の単位構造の1種以上を1または2個以上含有するオリゴヌクレオチド類縁体またはその塩をクランプ核酸として用いて検査試料中の検出非標的核酸(例えば、野生型遺伝子)の増幅を阻害することにより、検出標的核酸を選択的に増幅させること、および増幅された核酸を検出することを含む方法。

Description

本発明は、核酸の塩基配列の相違の検出方法およびそのためのキットに関する。より具体的には、本発明は、核酸増幅技術においてクランプ核酸を用いる塩基配列の相違の検出方法およびそのためのキットに関する。
生殖細胞における先天的な遺伝子変異とともに体細胞における遺伝子の後天的な変異は、ある種の病気の罹りやすさ、薬の治療効果、副作用の強弱などに大きく関与する場合がある。癌細胞では体細胞レベルでの様々な遺伝子の変異が生じ、その変異が癌の引き金になったり、分子標的薬の奏効率に大きな影響を与えたりする。例えば、非小細胞肺癌においてEGFR遺伝子に変異があると分子標的薬の一種であるゲフィチニブ(商品名イレッサ)の奏効率が高く、変異がないと奏効率が低い。また、大腸癌においては、KRAS遺伝子に変異があると分子標的薬セツキシマブ(商品名アービタックス)の奏効率は低く、変異がないと奏効率が高い。そのため、これらの病気での分子標的薬治療をする際には、事前に当該遺伝子の変異の有無を検査することが求められるようになってきている。
体細胞での検出標的核酸(変異型遺伝子)を検出する手法は大別して二つあり、その一つは、変異型遺伝子と検出非標的核酸(野生型遺伝子)を非選択的に増幅したのちに、変異型遺伝子を野生型遺伝子と区別して検出する方法である。この検出方法としては、電気泳動を利用する方法、ハイブリダイゼーションを利用する各種方法等がある(例えば、非特許文献1参照)。しかしながら、ほとんどの方法において、野生型遺伝子中に含まれるごく少量の変異型遺伝子を十分な感度や精度で検出することは困難である。例えば、変異型遺伝子検出の一般的な方法として、ジデオキシシークエンシング法がある。ジデオキシシークエンシング法は、単独で存在する変異型遺伝子を比較的高感度で検出することが可能であるものの、変異型遺伝子が野生型遺伝子中に微量混在する場合に、変異遺伝子の混在率は10%程度でないと検出できない。また、パイロシークエンシング法では、ジデオキシシークエンシング法より優れているものの、その検出感度は5%程度と報告されている(例えば、非特許文献2参照)。さらに、変異型と野生型遺伝子の混合試料をPCRにより増幅し、その増幅産物の二本鎖DNAの融解曲線を求め、変異型遺伝子と野生型遺伝子の融解曲線の違いから変異型遺伝子の割合を求める方法が開発されている。しかしながらこの方法でも、野生型遺伝子中に含まれる変異型遺伝子の検出感度は5%程度である(例えば、非特許文献3参照)。
体細胞の変異型遺伝子を検出するもう一つの方法は、遺伝子増幅の段階で野生型遺伝子と変異型遺伝子を区別する方法であり、具体的には、変異型遺伝子のみを選択的に増幅する方法である。
例えば、野生型遺伝子のみを制限酵素を用いて切断し、切断されていない変異型遺伝子のみを増幅する“mutant−enriched PCR”と呼ばれる方法がある(例えば、非特許文献4)。この方法では、変異型遺伝子を増幅する反応を繰り返すことにより、野生型遺伝子10分子中の1分子の変異型遺伝子を検出できるとされている(例えば、非特許文献5参照)。この方法はこのように高感度という点では優れているが、操作は非常に煩雑であり、一般の診断に適用できる方法ではない。
また、PCR等におけるプライマーの伸張反応において、一塩基の違いを区別して増幅する方法が開発されている。この方法は、“ARMS(amplification refractory mutation system)”(例えば、非特許文献6参照)、“ASPCR(allele specific PCR)”(例えば、非特許文献7参照)等と呼ばれている。この方法は、比較的高感度であり、更に一般的なPCRの増幅反応以外の操作を必要とせず、反応の全てを閉鎖系で行うことができ、かつ非常に簡便であり、コンタミネーションのない優れた方法である。しかしながら、一度でも一塩基識別を誤って野生型遺伝子を増幅した場合、以後の増幅反応において、変異型遺伝子の増幅と同じように野生型遺伝子も増幅されてしまうため、偽陽性の危険が高い方法とも言える。この方法を用いる場合、反応条件、即ち反応温度や塩濃度等を厳密に制御する必要があり、また鋳型量も厳密に同じにする必要があり(例えば、非特許文献1参照)、不特定多数の検体を検査する臨床検査や、高い精度が要求される診断には不向きである。
更に、PCR等の核酸増幅技術において、塩基の相違を区別して増幅する方法の別法として、野生型遺伝子と完全相補構造の適当な種類と長さの人工的なオリゴヌクレオチドを用いて野生型遺伝子の増幅を阻害する技術、いわゆる「クランプ法」がある。クランプ核酸の素材としては、核酸増幅過程で(i)野生型遺伝子と強くハイブリダイズする、(ii)変異型遺伝子とは強くハイブリダイズしない、(iii)核酸増幅過程で分解されにくい、ことが要求される。従って、天然素材のDNA、RNAはハイブリダイズ能および分解抵抗性の点で不向きであり、このクランプ技術のクランプ核酸の素材として、peptide nucleic acid (PNA) やlocked nucleic acid (LNA) の人工核酸が専ら用いられている(例えば、非特許文献8〜11および特許文献1、2参照)。
PNAは完全修飾型として通常利用する人工核酸で、相補構造のDNA鎖とのハイブリダイズ能が天然DNAよりも強く、1塩基ミスマッチ配列のDNA鎖とのハイブリダイズ能との差も良好で、しかも核酸分解酵素による分解を受けない、ことからクランプ核酸として望ましい特性を有している。それゆえ、様々な遺伝子の様々な変異を解析・検出するためのクランプ核酸に多用されている。一方、LNAは部分修飾型として利用する人工核酸で、1ユニット修飾するごとにハイブリダイズ能が飛躍的に強まるため、適当なハイブリダイズ能を獲得するために、長さと修飾モードとで調整できる。従って比較的短いLNAオリゴヌクレオチドでクランプ効果を発揮させることが可能となる。
しかしながら、上記のクランプ核酸にはそれぞれ難点がある。PNAは、「ハイブリダイズ能が天然DNAよりも高い」とはいえ、その程度は限られており、良好なハイブリダイズ能を獲得して十分なクランプ効果を発揮させるためには、クランプ核酸を長くする必要性がある。また、LNAは、ハイブリダイズ能においては全く問題ないものの、核酸分解酵素に対する抵抗力がさほど強くないため、増幅過程における化学的安定性に問題があり、総合的にはクランプ能に秀でているとは言い難い。
本発明者らは、架橋構造型の新規人工核酸(第1世代BNA)である2’,4’-BNA(LNA)の開発(例えば、特許文献3)以降、3’-amino-2’,4’-BNA、5’-amino-2’,4’-BNA、2’,4’-BNACOC、2’,4’-BNANCなどの第2世代以降のBNA類(例えば、特許文献4〜7)を開発してきた。
特許第4216266号公報 特開2006−304611号公報 特許第3756313号公報 特許第4731324号公報 特許第4383178号公報 特許第5030998号公報 特許第4151751号公報
ノラウ(Nollau)ら、クリニカル・ケミストリー(Clinical Chemistry)、1997年、第43巻、第1114〜1128ページ オギノ(Ogino)ら、ザ・ジャーナル・オブ・モレキュラー・ダイアグノスティックス(The Journal of Molecular Diagnostics)、2005年、第7巻、第413〜421ページ クリプィ(Krypuy)ら、ビーエムシー・キャンサー(BMC Cancer)、2006年、第6巻、第295ページ チェン(Chen)ら、アナリティカル・バイオケミストリー(Analytical biochemistry)、1991年、第195巻、第51〜56ページ ジャコブソン(Jacobson)ら、オンコジーン(Oncogene)、1994年、第9巻、第553〜563ページ ニュートン(Newton)ら、ヌクレイック・アシッズ・リサーチ(Nucleic acids research)、1989年、第17巻、第2503〜2516ページ ウ(Wu)ら、プロシーディング・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシズ・オブ・ザ・ユナイテッド・ステーツ・オブ・アメリカ(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)、1989年、第86巻、第2757〜2760ページ セネカウ(Senescau)ら、ジャーナル・オブ・クリニカル・ミクロバイオロジー(Journal of Clinical Microbiology)、2005年、第43巻、第3304〜3308ページ 荒木(Araki)ら、ジャーナル・オブ・モレキュラー・ダイアグノスチックス(Journal of Molecular Diagnostics)、2010年、第12巻、第118〜124ページ チョウ(Chiou)ら、ネーチャー・プロトコル(Nature Protocol)、2007年、第1巻、第2604〜2612ページ ノルジャード(Nordgard)ら、ダイアグノスチック・モレキュラー・パソロジー(Diagnostic Molecular Pathology)、2012年、第21巻、第9〜13ページ
本発明は、上述した当該技術分野の現状を鑑みて為されたものであり、大部分が野生型遺伝子である中に変異型遺伝子が極微量しか含まれていない検査試料からでも変異型遺伝子の有無や変異様式を高感度、高精度に検出でき、かつ簡便で低コストである検査手法を提供することを目的とする。
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討し、各種の検査手法の中で特にクランプ法に着目した。本発明者らは更に、クランプ核酸として第2世代以降のBNA類を使用することを着想し、野生型遺伝子と変異型遺伝子を様々な既知の割合で含有するモデル検査試料を対象にして実験を行った。その結果、第2世代以降のBNA類をクランプ核酸として用いることで、検査試料において大量の野生型遺伝子中に変異型遺伝子がごく少量しか含まれていない場合であっても、変異型遺伝子を高選択的に増幅させることができ、具体的には変異型遺伝子が0.1〜1%程度しか存在しない場合であっても、その存在を容易に検出できることが分かった。更に、標的の変異型遺伝子増幅産物を選択的に捕捉する検出用プローブを併用することで、変異型遺伝子の検出感度の更なる向上(0.01%程度の検出感度)が達成できることを本発明者らは見出した。本発明者らはこれらの知見に基づいて更に研究を行い、本発明を完成するに至った。
本発明は即ち、以下を提供する。
[1]検査試料において、対象核酸中の検出標的部位における塩基配列の相違を有する標的核酸を検出するための方法であって、該標的核酸は検出非標的核酸に対する塩基配列の相違を少なくとも1つ有する検出標的核酸であり、
検出非標的核酸における該検出標的部位の塩基配列に相補的な塩基配列を有するクランプ核酸を用いる核酸増幅法によって、検査試料中の検出標的核酸における該検出標的部位の少なくとも一部を含む領域を選択的に増幅させる工程、および
増幅された核酸を検出する工程
を含み、クランプ核酸が、下記一般式(I):
(式中、
Baseは、置換基を1つ以上有していてもよいピリミジンもしくはプリン核酸塩基を示し、
は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アシル基、スルホニル基、シリル基、または機能性分子ユニット置換基を示し、
mは0〜2の整数であり、かつ
n1は、1〜3の整数である。)、
または、下記一般式(II):
(式中、
Baseは上記と同義であり、
Aは、直接結合、炭素数1〜4のアルキレン基、−O−(CHn2−(ここで、酸素原子は4’位のメチレン基と結合しており、n2は1〜3の整数を示す。)、または−N(R)−(CHn3−(ここで、窒素原子は4’位のメチレン基と結合しており、n3は1〜3の整数を示す。)を示し、
およびRは、同一または異なって、水素原子、核酸合成の水酸基の保護基、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基、アシル基、シリル基、リン酸基、核酸合成の保護基で保護されたリン酸基、または、−P(R)R[式中、RおよびRは、同一または異なって、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、アミノ基、炭素数1〜5のアルコキシ基、炭素数1〜5のアルキルチオ基、炭素数1〜6のシアノアルコキシ基、または、炭素数1〜5のアルキル基で置換されたアミノ基を示す。]を示す。)、または、下記一般式(III):
(式中、Baseは上記と同義である。)、
または、下記一般式(IV):
(式中、Baseは上記と同義である。)
で表されるヌクレオシド類縁体の単位構造の1種以上を1または2個以上含有するオリゴヌクレオチド類縁体(但し、オリゴヌクレオチド類縁体中の各ヌクレオシド類縁体間の結合形態は、リン酸ジエステル結合以外にホスホロチオアート結合を1または2個以上含有していてもよく、また、前記の単位構造の1種以上を2個以上含有する場合は、当該構造間でBaseは同一または異なることができる。)またはその塩である、方法。
[2]クランプ核酸が、上記の一般式(I)において、
Baseが、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、炭素数1〜5のアルコキシ基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、炭素数1〜5のアルキルチオ基、アミノ基、核酸合成の保護基で保護されたアミノ基、炭素数1〜5のアルキル基で置換されたアミノ基、炭素数1〜5のアルキル基、およびハロゲン原子からなる群から選択される置換基を1つ以上有していてもよいピリミジンもしくはプリン核酸塩基であり、
が、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、ベンジル基、アセチル基、ベンゾイル基、メタンスルホニル基、またはp−トルエンスルホニル基であり、
mが0〜2の整数であり、かつ
n1が、1〜3の整数である
ヌクレオシド類縁体の単位構造の1種以上を1または2個以上含有するオリゴヌクレオチド類縁体またはその塩である、上記[1]に記載の方法。
[3]クランプ核酸が、上記の一般式(I)において、
Baseが、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、炭素数1〜5のアルコキシ基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、炭素数1〜5のアルキルチオ基、アミノ基、核酸合成の保護基で保護されたアミノ基、炭素数1〜5のアルキル基で置換されたアミノ基、炭素数1〜5のアルキル基、およびハロゲン原子からなる群から選択される置換基を1つ以上有していてもよいピリミジンもしくはプリン核酸塩基であり、
がメチル基であり、
mが0であり、かつ
n1が1である
ヌクレオシド類縁体の単位構造の1種以上を1または2個以上含有するオリゴヌクレオチド類縁体またはその塩である、上記[1]または[2]に記載の方法。
[4]クランプ核酸の長さが、5〜25merである、上記[1]〜[3]のいずれか1つに記載の方法。
[5]核酸増幅法がポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法である、上記[1]〜[4]のいずれか1つに記載の方法。
[6]PCR法がリアルタイムPCR法である、上記[5]に記載の方法。
[7]リアルタイムPCR法が検出用プローブを用いて行われ、検出用プローブは、検出標的部位における塩基配列の相違を検出すべき領域の塩基配列に相補的な塩基配列を有する一本鎖核酸であり、かつ一方の末端が蛍光基で置換され、他方の末端が消光基で置換されている、上記[6]に記載の方法。
[8]検出用プローブが、上記の一般式(I)〜(IV)(各一般式中の記号は上記と同義である。)のいずれか1つで表されるヌクレオシド類縁体の単位構造の1種以上を1または2個以上含有するオリゴヌクレオチド類縁体またはその塩である、上記[7]に記載の方法。
[9]検出非標的核酸と検出標的核酸との間の塩基配列の相違が、置換、挿入、欠失、逆位、重複および転座からなる群から選択される1つ以上の変異またはそれらの組み合わせに起因するものである、上記[1]〜[8]のいずれか1つに記載の方法。
[10]増幅された核酸を検出する工程が、増幅産物の配列決定を行うことを含む、上記[1]〜[9]のいずれか1つに記載の方法。
[11]対象核酸が遺伝子であって、かつ検出の対象とする該遺伝子の塩基配列の相違が、特定の疾患の発症および/または治療感受性に関連するものである、上記[1]〜[10]のいずれか1つに記載の方法。
[12]検査試料において、対象核酸中の検出標的部位における塩基配列の相違を有する標的核酸を検出するためのキットであって、該標的核酸は検出非標的核酸に対する塩基配列の相違を少なくとも1つ有する検出標的核酸であり、
(a)検出非標的核酸における該検出標的部位の塩基配列に相補的な塩基配列を有するクランプ核酸、および、
(b)検査試料中の検出標的核酸における該検出標的部位の少なくとも一部を含む領域を選択的に増幅させるための試薬
を含み、クランプ核酸が、下記一般式(I):
(式中、
Baseは、置換基を1つ以上有していてもよいピリミジンもしくはプリン核酸塩基を示し、
は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アシル基、スルホニル基、シリル基、または機能性分子ユニット置換基を示し、
mは0〜2の整数であり、かつ
n1は、1〜3の整数である。)、
または、下記一般式(II):
(式中、
Baseは上記と同義であり、
Aは、直接結合、炭素数1〜4のアルキレン基、−O−(CHn2−(ここで、酸素原子は4’位のメチレン基と結合しており、n2は1〜3の整数を示す。)、または−N(R)−(CHn3−(ここで、窒素原子は4’位のメチレン基と結合しており、n3は1〜3の整数を示す。)を示し、
およびRは、同一または異なって、水素原子、核酸合成の水酸基の保護基、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基、アシル基、シリル基、リン酸基、核酸合成の保護基で保護されたリン酸基、または、−P(R)R[式中、RおよびRは、同一または異なって、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、アミノ基、炭素数1〜5のアルコキシ基、炭素数1〜5のアルキルチオ基、炭素数1〜6のシアノアルコキシ基、または、炭素数1〜5のアルキル基で置換されたアミノ基を示す。]を示す。)、または、下記一般式(III):
(式中、Baseは上記と同義である。)、
または、下記一般式(IV):
(式中、Baseは上記と同義である。)
で表されるヌクレオシド類縁体の単位構造の1種以上を1または2個以上含有するオリゴヌクレオチド類縁体(但し、オリゴヌクレオチド類縁体中の各ヌクレオシド類縁体間の結合形態は、リン酸ジエステル結合以外にホスホロチオアート結合を1または2個以上含有していてもよく、また、前記の単位構造の1種以上を2個以上含有する場合は、当該構造間でBaseは同一または異なることができる。)またはその塩である、キット。
[13]クランプ核酸が、上記の一般式(I)において、
Baseが、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、炭素数1〜5のアルコキシ基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、炭素数1〜5のアルキルチオ基、アミノ基、核酸合成の保護基で保護されたアミノ基、炭素数1〜5のアルキル基で置換されたアミノ基、炭素数1〜5のアルキル基、およびハロゲン原子からなる群から選択される置換基を1つ以上有していてもよいピリミジンもしくはプリン核酸塩基であり、
が、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、ベンジル基、アセチル基、ベンゾイル基、メタンスルホニル基、またはp−トルエンスルホニル基であり、
mが0〜2の整数であり、かつ
n1が、1〜3の整数である
ヌクレオシド類縁体の単位構造の1種以上を1または2個以上含有するオリゴヌクレオチド類縁体またはその塩である、上記[12]に記載のキット。
[14]クランプ核酸が、上記の一般式(I)において、
Baseが、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、炭素数1〜5のアルコキシ基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、炭素数1〜5のアルキルチオ基、アミノ基、核酸合成の保護基で保護されたアミノ基、炭素数1〜5のアルキル基で置換されたアミノ基、炭素数1〜5のアルキル基、およびハロゲン原子からなる群から選択される置換基を1つ以上有していてもよいピリミジンもしくはプリン核酸塩基であり、
がメチル基であり、
mが0であり、かつ
n1が1である
ヌクレオシド類縁体の単位構造の1種以上を1または2個以上含有するオリゴヌクレオチド類縁体またはその塩である、上記[12]または[13]に記載のキット。
[15]クランプ核酸の長さが、5〜30merである、上記[12]〜[14]のいずれか1つに記載のキット。
[16]前記(b)の試薬が、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)用の増幅プライマーを含む、上記[12]〜[15]のいずれか1つに記載のキット。
[17]前記(b)の試薬が、リアルタイムPCR用の試薬を更に含む、上記[16]に記載のキット。
[18]リアルタイムPCR法が検出用プローブを用いて行われ、検出用プローブは、検出標的核酸における塩基配列の相違を検出すべき領域の塩基配列に相補的な塩基配列を有する一本鎖核酸であり、かつ一方の末端が蛍光基で置換され、他方の末端が消光基で置換されている、上記[17]に記載のキット。
[19]検出用プローブが、上記の一般式(I)〜(IV)(各一般式中の記号は上記と同義である。)のいずれか1つで表されるヌクレオシド類縁体の単位構造の1種以上を1または2個以上含有するオリゴヌクレオチド類縁体またはその塩である、上記[18]に記載のキット。
[20]検出非標的核酸と検出標的核酸との間の塩基配列の相違が、置換、挿入、欠失、逆位、重複および転座からなる群から選択される1つ以上の変異またはそれらの組み合わせに起因するものである、上記[12]〜[19]のいずれか1つに記載のキット。
[21]対象核酸が遺伝子であって、かつ検出の対象とする該遺伝子の塩基配列の相違が、特定の疾患の発症および/または治療感受性に関連するものである、上記[12]〜[20]のいずれか1つに記載のキット。
本発明は、対象核酸の大部分が野生型遺伝子(検出非標的核酸)である中に変異型遺伝子(検出標的核酸)が極微量しか含まれていない検査試料からでも変異型遺伝子の有無や変異様式を高感度、高精度に検出でき、様々な遺伝子における点変異、欠失変異、挿入変異等の正確な検査を簡便かつ低コストで行うことが可能となる。
KRAS遺伝子の第2エクソンの塩基配列と主な変異を示す。 実施例1で得られた、KRAS遺伝子G12V変異を標的としてオリゴ4を用いたBNAクランプ法による各検査試料(変異型/(変異型+野生型)(100%〜0%)遺伝子混合試料)のリアルタイムPCRでの全核酸増幅確認用プローブ(以下、「核酸増幅用プローブ」とする)(オリゴ3)による核酸増幅曲線を示す。 実施例1で得られた、KRAS遺伝子G12V変異を標的としてオリゴ5を用いたBNAクランプ法による各検査試料(変異型/(変異型+野生型)(100%〜0%)遺伝子混合試料)のリアルタイムPCRでの核酸増幅用プローブ(オリゴ3)による核酸増幅曲線を示す。 実施例1で得られた、KRAS遺伝子G12V変異を標的としてオリゴ6を用いたBNAクランプ法による各検査試料(変異型/(変異型+野生型)(100%〜0%)遺伝子混合試料)のリアルタイムPCRでの核酸増幅用プローブ(オリゴ3)による核酸増幅曲線を示す。 実施例1で得られた、KRAS遺伝子G12V変異を標的としてオリゴ6を用いたBNAクランプ法による各検査試料(変異型/(変異型+野生型)(100%〜0%)遺伝子混合試料)のリアルタイムPCRでの核酸増幅55サイクル後の増幅産物のダイレクトシークエンス法によるコドン12近傍の塩基配列解析図を示す。 実施例2で得られた、KRAS遺伝子G12V変異を標的とした各検査試料(変異型/(変異型+野生型)(100%〜0%)遺伝子混合試料)のリアルタイムPCRにおいてオリゴ5(BNA)のクランプ効果を、オリゴ8(DNA)、オリゴ9(LNA)およびオリゴ10(PNA)のクランプ効果と比較した核酸増幅用プローブ(オリゴ3)による核酸増幅曲線を示す。 実施例2で得られた、KRAS遺伝子G12V変異を標的とした各検査試料(変異型/(変異型+野生型)(100%〜0%)遺伝子混合試料)のリアルタイムPCRにおいてオリゴ6(BNA)のクランプ効果を、オリゴ11(DNA)、オリゴ12(LNA)およびオリゴ13(PNA)のクランプ効果と比較した核酸増幅用プローブ(オリゴ3)による核酸増幅曲線を示す。 実施例2で得られた、KRAS遺伝子G12V変異を標的とした各検査試料(変異型/(変異型+野生型)(100%〜0%)遺伝子混合試料)のリアルタイムPCRにおいてオリゴ5(BNA)のクランプ効果を、オリゴ8(DNA)、オリゴ9(LNA)およびオリゴ10(PNA)のクランプ効果と比較した核酸増幅用プローブ(オリゴ3)による核酸増幅曲線から算出したΔCt値のグラフを示す。 実施例2で得られた、KRAS遺伝子G12V変異を標的とした各検査試料(変異型/(変異型+野生型)(100%〜0%)遺伝子混合試料)のリアルタイムPCRにおいてオリゴ6(BNA)のクランプ効果を、オリゴ11(DNA)、オリゴ12(LNA)およびオリゴ13(PNA)のクランプ効果と比較した核酸増幅用プローブ(オリゴ3)による核酸増幅曲線から算出したΔCt値のグラフを示す。 実施例3で得られた、KRAS遺伝子G12V変異を標的としてオリゴ6を用いたBNAクランプ法による各検査試料(変異型/(変異型+野生型)(100%〜0%)遺伝子混合試料)のリアルタイムPCRでの核酸増幅用プローブ(オリゴ3−2)による核酸増幅曲線とCt値を示す。 実施例3で得られた、KRAS遺伝子G12V変異を標的としてオリゴ6を用いたBNAクランプ法による各検査試料(変異型/(変異型+野生型)(100%〜0%)遺伝子混合試料)のリアルタイムPCRでのオリゴ15の変異検出用プローブによる核酸増幅曲線とCt値を示す。 実施例3で得られた、KRAS遺伝子G12V変異を標的としてクランプ核酸(オリゴ6)を1pmol用いた場合の15merの変異型検出用DNAおよびBNAプローブによる核酸増幅曲線とCt値を示す。a)オリゴ14でのモニター、b)オリゴ15でのモニター。 実施例3で得られた、KRAS遺伝子G12V変異を標的としてクランプ核酸(オリゴ6)を1pmol用いた場合の10merの変異型検出用DNAおよびBNAプローブによる核酸増幅曲線とCt値を示す。a)オリゴ14−2でのモニター、b)オリゴ15−2でのモニター。 実施例4で得られた、KRAS遺伝子G12V変異を標的としてオリゴ6を用いたBNAクランプ法による各検査試料(変異型/(変異型+野生型)(10%〜0%)遺伝子混合試料)のリアルタイムPCRでの各プローブ(a:オリゴ3−2およびb:オリゴ14)による核酸増幅曲線を示す。 実施例4で得られた、KRAS遺伝子G12D変異を標的としてオリゴ6を用いたBNAクランプ法による各検査試料(変異型/(変異型+野生型)(10%〜0%)遺伝子混合試料)のリアルタイムPCRでの各プローブ(a:オリゴ3−2およびb:オリゴ16)による核酸増幅曲線を示す。 実施例4で得られた、KRAS遺伝子G13D変異を標的としてオリゴ6を用いたBNAクランプ法による各検査試料(変異型/(変異型+野生型)(10%〜0%)遺伝子混合試料)のリアルタイムPCRでの各プローブ(a:オリゴ3−2およびb:オリゴ17)による核酸増幅曲線を示す。 実施例4で得られた、KRAS遺伝子G12A変異を標的としてオリゴ6を用いたBNAクランプ法による各検査試料(変異型/(変異型+野生型)(10%〜0%)遺伝子混合試料)のリアルタイムPCRでの各プローブ(a:オリゴ3−2およびb:オリゴ18)による核酸増幅曲線を示す。 実施例4で得られた、KRAS遺伝子G12C変異を標的としてオリゴ6を用いたBNAクランプ法による各検査試料(変異型/(変異型+野生型)(10%〜0%)遺伝子混合試料)のリアルタイムPCRでの各プローブ(a:オリゴ3−2およびb:オリゴ19)による核酸増幅曲線を示す。 実施例4で得られた、KRAS遺伝子G12S変異を標的としてオリゴ6を用いたBNAクランプ法による各検査試料(変異型/(変異型+野生型)(10%〜0%)遺伝子混合試料)のリアルタイムPCRでの各プローブ(a:オリゴ3−2およびb:オリゴ20)による核酸増幅曲線を示す。 実施例4で得られた、KRAS遺伝子G12R変異を標的としてオリゴ6を用いたBNAクランプ法による各検査試料(変異型/(変異型+野生型)(10%〜0%)遺伝子混合試料)のリアルタイムPCRでの各プローブ(a:オリゴ3−2およびb:オリゴ21)による核酸増幅曲線を示す。 実施例5で得られた、KRAS遺伝子G12V変異を標的としてオリゴ4−2を用いたBNAクランプ法による各検査試料(変異型/(変異型+野生型)(1%〜0%)遺伝子混合試料)のリアルタイムPCRでの各プローブ(a:オリゴ3−2およびb:オリゴ14)による核酸増幅曲線を示す。 実施例5で得られた、KRAS遺伝子G12V変異を標的としてオリゴ5を用いたBNAクランプ法による各検査試料(変異型/(変異型+野生型)(1%〜0%)遺伝子混合試料)のリアルタイムPCRでの各プローブ(a:オリゴ3−2およびb:オリゴ14)による核酸増幅曲線を示す。 実施例5で得られた、KRAS遺伝子G12V変異を標的としてオリゴ6を用いたBNAクランプ法による各検査試料(変異型/(変異型+野生型)(1%〜0%)遺伝子混合試料)のリアルタイムPCRでの各プローブ(a:オリゴ3−2およびb:オリゴ14)による核酸増幅曲線を示す。 実施例6で得られた、EGFR遺伝子E746-A750 del (Type 1)変異を標的としてオリゴ25を用いたBNAクランプ法による各検査試料(変異型/(変異型+野生型)(100%〜0%)遺伝子混合試料)のリアルタイムPCRでの各プローブ(a:オリゴ24およびb:オリゴ26)による核酸増幅曲線を示す。 実施例6でのEGFR遺伝子E746-A750 del (Type 1)変異を標的とした各検査試料(変異型/(変異型+野生型)(100%〜0%)遺伝子混合試料)のリアルタイムPCRにおいて、BNAクランプ(オリゴ25)と他のクランプ(オリゴ27〜29)とのクランプ機能性を比較したグラフを示す。
(検出方法)
本発明は、検査試料において、対象核酸中の検出標的部位における塩基配列の相違を有する標的核酸を検出するための方法(以下、本発明の方法ともいう)を提供する。ここで、該標的核酸は検出非標的核酸に対する塩基配列の相違を少なくとも1つ有する検出標的核酸である。本発明の方法は、(1)検出非標的核酸における該検出標的部位の塩基配列に相補的な塩基配列を有するクランプ核酸を用いる核酸増幅法によって、検査試料中の検出標的核酸における該検出標的部位の少なくとも一部を含む領域を選択的に増幅させる工程、および、(2)増幅された核酸を検出する工程を含む。
本発明の方法の対象となる検査試料は、変異の検出が所望される核酸を含むと想定されるものであれば特に限定されない。検査試料は、典型的には、哺乳動物、好ましくはヒトから採取可能なものであり、血液、胸水、気管支洗浄液、骨髄液、リンパ液等の液体試料、リンパ節、血管、骨髄、脳、脾臓、皮膚等の固形試料が挙げられる。本発明の方法は非常に高い感度で核酸の変異を検出し得るため、例えば癌等の病変部位から試料を直接採取することなく、血液等の検査対象試料が微量しか含まれない液体試料を用いることが可能である。そのため、好ましい検査試料としては、血液等の液体試料である。
本発明の方法に係る「対象核酸」は、塩基配列の相違を検出する対象となる核酸であり、検出標的部位において検出非標的核酸に対する塩基配列の相違を少なくとも1つ有する検出標的核酸(例えば、変異型遺伝子)および検出非標的核酸(例えば、野生型遺伝子)のことである。核酸はDNAであってもRNAであってもよいが、好ましくはDNAであり、具体的には遺伝子である。好ましい遺伝子としては、その塩基配列の相違、即ち変異(好ましくは、後天的な変異)が、特定の疾患の発症および/または治療感受性に関連することが知られているものが挙げられる。なお、ここでいう「発症」は、疾患の実際の発症のみならず、発症リスク等も含み、また「治療感受性」は、薬物等による治療の奏効率のみならず、副作用の強弱等も含む。上記の疾患としては、以下に限定されないが、例えば癌、骨髄異形成症候群、HIV−1感染症、血栓症、塞栓症、移植時拒絶反応、注意欠陥/多動性障害等が挙げられ、好ましくは癌である。
その変異が癌の発症および/または治療感受性に関連することが知られている遺伝子としては、例えば以下のもの(癌の種類を併記している)が挙げられ、これらの遺伝子は例示的な好ましい対象である:
ABL/BCR融合遺伝子(慢性骨髄性白血病)、HER2遺伝子(乳癌)、EGFR遺伝子(非小細胞肺癌)、c−KIT遺伝子(消化管間質腫瘍)、KRAS遺伝子(大腸癌、膵癌)、BRAF遺伝子(メラノーマ、大腸癌)、PI3KCA遺伝子(肺癌、大腸癌)、FLT3遺伝子(急性骨髄性白血病)、MYC遺伝子(種々の癌)、MYCN遺伝子(神経芽細胞腫)、MET遺伝子(肺癌、胃癌、メラノーマ)、BCL2遺伝子(濾胞性Bリンパ腫)、EML4/ALK融合遺伝子(肺癌)。
上記遺伝子のうち、変異検出の対象となる患者数が多く、かつ癌との因果関係が比較的よく分かっているKRAS、EGFR、およびBRAF遺伝子が特に好ましい対象として挙げられる。
本発明の方法において検出の対象とされる「塩基配列の相違」は、基準となる塩基配列(即ち、検出非標的核酸の塩基配列)に対する任意の相違である。塩基配列の相違は例えば、置換、挿入、欠失、逆位、重複および転座等による1つ以上の変異またはそれらの組み合わせに起因するものであり得る。好ましくは、塩基配列の相違は、特定の疾患の発症および/または治療感受性に関連することが知られている、遺伝子の変異である。具体的には例えば、KRAS遺伝子の第2エクソンの12番目のコドンまたは13番目のコドンの変異は、分子標的薬セツキシマブの奏効率と関連することが知られており、当該変異としては例えば下記のものが挙げられる(KRAS遺伝子の第2エクソンの塩基配列(第2エクソンは、配列番号1に示される塩基配列の7〜128位に対応する。)を図1に示している。また、配列番号2は、第2エクソンによりコードされるアミノ酸配列を示している。)。
12番目のコドンの変異:
GGT(G)→TGT(C)、GTT(V)、AGT(S)
GAT(D)、CGT(R)、GCT(A)
13番目のコドンの変異:
GGC(G)→GAC(D)
また、EGFR遺伝子では、第18エクソンから第21エクソンにおいて複数の変異があり、分子標的薬ゲフィチニブの奏効率と関連することが知られている(例えば、特開2006−288353号公報を参照)。当該変異としては例えば下記のものが挙げられる。
第18エクソンの変異:
G719C、G719S、G719A
第19エクソンの変異:
E746−A750del (nt 2235−2249del)、
E746−A750del (nt 2236−2250del)、
L747−A750del T751S、
L747−S752del P753S、
L747−E749del A750P、
L747−S752del E746V、
S752−I759del
第20エクソンの変異:
T790M、S768I
第21エクソンの変異:
L858R、L861Q
さらにBRAF遺伝子では、第15エクソンの600番目のコドンの変異は、分子標的薬セツキシマブやパニツムマブの奏効率と関連することが知られており、当該変異としては例えば下記のものが挙げられる。
600番目のコドンの変異:
GTG(V)→GAG(E)
以下、各工程について説明する。
(1)検出非標的核酸における該検出標的部位の塩基配列に相補的な塩基配列を有するクランプ核酸を用いる核酸増幅法によって、検査試料中の検出標的核酸における該検出標的部位の少なくとも一部を含む領域を選択的に増幅させる工程
本明細書において「検出標的部位」とは、塩基配列の相違の検出対象となる、対象核酸中の領域をいう。例えば、検出すべき相違が一塩基の相違(例えば、一塩基変異)である場合、検出標的部位は当該一塩基部分であってよいし、あるいは当該一塩基部分の近傍として捉えることもできる。
本明細書において「検出標的核酸」とは、対象核酸中の検出標的部位における塩基配列の相違を有する核酸であり、通常野生型遺伝子を基準として野生型遺伝子とは異なる塩基配列を有する核酸を意味するが、検査目的に応じて特定の塩基配列を選択し、当該特定の塩基配列を有する核酸であってもよい。
本明細書において「検出非標的核酸」とは、対象核酸中の検出標的部位における塩基配列の相違を有しない核酸であり、通常野生型遺伝子と同じ塩基配列を有する核酸を意味するが、検査目的に応じて基準となる塩基配列を選択し、当該基準塩基配列を有する核酸であってもよい。
本明細書において「クランプ核酸」とは、検出非標的核酸の検出標的部位にハイブリダイズできる核酸をいう。そのため、クランプ核酸は、検出非標的核酸の検出標的部位の塩基配列に相補的な塩基配列を有する。本発明の方法においては、下記一般式(I):
(式中、
Baseは、置換基を1つ以上有していてもよいピリミジンもしくはプリン核酸塩基を示し、
は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アシル基、スルホニル基、シリル基、または機能性分子ユニット置換基を示し、
mは0〜2の整数であり、かつ
n1は、1〜3の整数である。)、
または、下記一般式(II):
(式中、
Baseは上記と同義であり、
Aは、直接結合、炭素数1〜4のアルキレン基、−O−(CHn2−(ここで、酸素原子は4’位のメチレン基と結合しており、n2は1〜3の整数を示す。)、または−N(R)−(CHn3−(ここで、窒素原子は4’位のメチレン基と結合しており、n3は1〜3の整数を示す。)を示し、
およびRは、同一または異なって、水素原子、核酸合成の水酸基の保護基、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基、アシル基、シリル基、リン酸基、核酸合成の保護基で保護されたリン酸基、または、−P(R)R[式中、RおよびRは、同一または異なって、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、アミノ基、炭素数1〜5のアルコキシ基、炭素数1〜5のアルキルチオ基、炭素数1〜6のシアノアルコキシ基、または、炭素数1〜5のアルキル基で置換されたアミノ基を示す。]を示す。)、または、下記一般式(III):
(式中、Baseは上記と同義である。)、
または、下記一般式(IV):
(式中、Baseは上記と同義である。)
で表されるヌクレオシド類縁体の単位構造の1種以上を1または2個以上含有するオリゴヌクレオチド類縁体(但し、オリゴヌクレオチド類縁体中の各ヌクレオシド類縁体間の結合形態は、リン酸ジエステル結合以外にホスホロチオアート結合を1または2個以上含有していてもよく、また、前記の単位構造の1種以上を2個以上含有する場合は、当該構造間でBaseは同一または異なることができる。)またはその塩をクランプ核酸として用いる。なお、本発明の説明の文脈においては、そのようなオリゴヌクレオチド類縁体またはその塩を、「第2世代以降のBNA」または単に「BNA」と称する。
一般式(I)〜(IV)中、Baseのピリミジンもしくはプリン核酸塩基には、核酸の構成成分として一般に知られる塩基(例えば、グアニン、アデニン、シトシン、チミン、ウラシル)、およびその他これらに類する核酸成分の塩基として作用もしくは代用し得るあらゆる化学構造が含まれる。好適には、ピリミジンもしくはプリン核酸塩基、以下のα群から選択される置換基を1つ以上有していてもよいピリミジンもしくはプリン核酸塩基であり、具体的には、プリン−9−イル基、2−オキソ−ピリミジン−1−イル基、または下記α群から選択される置換基を有するプリン−9−イル基もしくは2−オキソ−ピリミジン−1−イル基が好適である。
α群:水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、炭素数1〜5のアルコキシ基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、炭素数1〜5のアルキルチオ基、アミノ基、核酸合成の保護基で保護されたアミノ基、炭素数1〜5のアルキル基で置換されたアミノ基、炭素数1〜5のアルキル基、および、ハロゲン原子。
ここで、「置換基を有していてもよいプリン核酸塩基」として好適な基は、6−アミノプリン−9−イル(即ち、アデニニル)、アミノ基が核酸合成の保護基で保護された6−アミノプリン−9−イル、2,6−ジアミノプリン−9−イル、2−アミノ−6−クロロプリン−9−イル、アミノ基が核酸合成の保護基で保護された2−アミノ−6−クロロプリン−9−イル、2−アミノ−6−フルオロプリン−9−イル、アミノ基が核酸合成の保護基で保護された2−アミノ−6−フルオロプリン−9−イル、2−アミノ−6−ブロモプリン−9−イル、アミノ基が核酸合成の保護基で保護された2−アミノ−6−ブロモプリン−9−イル、2−アミノ−6−ヒドロキシプリン−9−イル(即ち、グアニニル)、アミノ基が核酸合成の保護基で保護された2−アミノ−6−ヒドロキシプリン−9−イル、6−アミノ−2−メトキシプリン−9−イル、6−アミノ−2−クロロプリン−9−イル、6−アミノ−2−フルオロプリン−9−イル、2,6−ジメトキシプリン−9−イル、2,6−ジクロロプロリン−2−イルまたは6−メルカプトプリン−9−イル基であり、さらに好適には、6−ベンゾイルアミノプリン−9−イル、アデニニル、2−イソブチリルアミノ−6−ヒドロキシプリン−9−イルまたはグアニニル基である。
また、「置換基を有していてもよいピリミジン核酸塩基」として好適な基は、2−オキソ−4−アミノ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル(即ち、シトシニル)、アミノ基が核酸合成の保護基で保護された2−オキソ−4−アミノ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル、2−オキソ−4−アミノ−5−フルオロ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル、アミノ基が核酸合成の保護基で保護された2−オキソ−4−アミノ−5−フルオロ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル、4−アミノ−2−オキソ−5−クロロ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル、2−オキソ−4−メトキシ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル、2−オキソ−4−メルカプト−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル、2−オキソ−4−ヒドロキシ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル(即ち、ウラシニル)、2−オキソ−4−ヒドロキシ−5−メチル−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル(即ち、チミニル)または4−アミノ−5−メチル−2−オキソ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル(即ち、5−メチルシトシニル)基であり、さらに好適には、2−オキソ−4−ベンゾイルアミノ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル、シトシニル、チミニル、ウラシニル、2−オキソ−4−ベンゾイルアミノ−5−メチル−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル、または5−メチルシトシニル基である。
「置換基を有していてもよいプリンもしくはピリミジン核酸塩基」の中で、さらに好適には、6−アミノプリン−9−イル(即ち、アデニニル)、アミノ基が核酸合成の保護基で保護された6−アミノプリン−9−イル、2,6−ジアミノプリン−9−イル、2−アミノ−6−クロロプリン−9−イル、アミノ基が核酸合成の保護基で保護された2−アミノ−6−クロロプリン−9−イル、2−アミノ−6−フルオロプリン−9−イル、アミノ基が核酸合成の保護基で保護された2−アミノ−6−フルオロプリン−9−イル、2−アミノ−6−ブロモプリン−9−イル、アミノ基が核酸合成の保護基で保護された2−アミノ−6−ブロモプリン−9−イル、2−アミノ−6−ヒドロキシプリン−9−イル(即ち、グアニニル)、アミノ基が核酸合成の保護基で保護された2−アミノ−6−ヒドロキシプリン−9−イル、6−アミノ−2−メトキシプリン−9−イル、6−アミノ−2−クロロプリン−9−イル、6−アミノ−2−フルオロプリン−9−イル、2,6−ジメトキシプリン−9−イル、2,6−ジクロロプリン−9−イル、6−メルカプトプリン−9−イル、2−オキソ−4−アミノ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル(即ち、シトシニル)、アミノ基が核酸合成の保護基で保護された2−オキソ−4−アミノ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル、2−オキソ−4−アミノ−5−フルオロ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル、アミノ基が核酸合成の保護基で保護された2−オキソ−4−アミノ−5−フルオロ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル、4−アミノ−2−オキソ−5−クロロ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル、2−オキソ−4−メトキシ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル、2−オキソ−4−メルカプト−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル、2−オキソ−4−ヒドロキシ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル(即ち、ウラシニル)、2−オキソ−4−ヒドロキシ−5−メチル−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル(即ち、チミニル)、4−アミノ−5−メチル−2−オキソ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル(即ち、5−メチルシトシニル)、または、アミノ基が核酸合成の保護基で保護された4−アミノ−5−メチル−2−オキソ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イルである。
、Rの「核酸合成の水酸基の保護基」、R、R、およびα群の「核酸合成の保護基で保護された水酸基」の保護基とは、核酸合成の際に安定して水酸基を保護し得るものであれば、特に制限はないが、具体的には、酸性または中性条件で安定であり、加水素分解、加水分解、電気分解および光分解のような化学的方法により開裂し得る保護基のことをいい、そのような保護基としては、例えば、ホルミル、アセチル、プロピオニル、ブチリル、イソブチリル、ペンタノイル、ピバロイル、バレリル、イソバレリル、オクタノイル、ノナノイル、デカノイル、3−メチルノナノイル、8−メチルノナノイル、3−エチルオクタノイル、3,7−ジメチルオクタノイル、ウンデカノイル、ドデカノイル、トリデカノイル、テトラデカノイル、ペンタデカノイル、ヘキサデカノイル、1−メチルペンタデカノイル、14−メチルペンタデカノイル、13,13−ジメチルテトラデカノイル、ヘプタデカノイル、15−メチルヘキサデカノイル、オクタデカノイル、1−メチルヘプタデカノイル、ノナデカノイル、アイコサノイルおよびヘナイコサノイルのようなアルキルカルボニル基、スクシノイル、グルタロイル、アジポイルのようなカルボキシ化アルキルカルボニル基、クロロアセチル、ジクロロアセチル、トリクロロアセチル、トリフルオロアセチルのようなハロゲノ低級アルキルカルボニル基、メトキシアセチルのような低級アルコキシ低級アルキルカルボニル基、(E)−2−メチル−2−ブテノイルのような不飽和アルキルカルボニル基のような「脂肪族アシル基」;メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、2−メチルブチル、ネオペンチル、1−エチルプロピル、n−ヘキシル、イソヘキシル、4−メチルペンチル、3−メチルペンチル、2−メチルペンチル、1−メチルペンチル、3,3−ジメチルブチル、2,2−ジメチルブチル、1,1−ジメチルブチル、1,2−ジメチルブチル、1,3−ジメチルブチル、2,3−ジメチルブチル、2−エチルブチルのような「低級アルキル基」;エテニル、1−プロペニル、2−プロペニル、1−メチル−2−プロペニル、1−メチル−1−プロペニル、2−メチル−1−プロペニル、2−メチル−2−プロペニル、2−エチル−2−プロペニル、1−ブテニル、2−ブテニル、1−メチル−2−ブテニル、1−メチル−1−ブテニル、3−メチル−2−ブテニル、1−エチル−2−ブテニル、3−ブテニル、1−メチル−3−ブテニル、2−メチル−3−ブテニル、1−エチル−3−ブテニル、1−ペンテニル、2−ペンテニル、1−メチル−2−ペンテニル、2−メチル−2−ペンテニル、3−ペンテニル、1−メチル−3−ペンテニル、2−メチル−3−ペンテニル、4−ペンテニル、1−メチル−4−ペンテニル、2−メチル−4−ペンテニル、1−ヘキセニル、2−ヘキセニル、3−ヘキセニル、4−ヘキセニル、5−ヘキセニルのような「低級アルケニル基」;ベンゾイル、α−ナフトイル、β−ナフトイルのようなアリールカルボニル基、2−ブロモベンゾイル、4−クロロベンゾイルのようなハロゲノアリールカルボニル基、2,4,6−トリメチルベンゾイル、4−トルオイルのような低級アルキル化アリールカルボニル基、4−アニソイルのような低級アルコキシ化アリールカルボニル基、2−カルボキシベンゾイル、3−カルボキシベンゾイル、4−カルボキシベンゾイルのようなカルボキシ化アリールカルボニル基、4−ニトロベンゾイル、2−ニトロベンゾイルのようなニトロ化アリールカルボニル基;2−(メトキシカルボニル)ベンゾイルのような低級アルコキシカルボニル化アリールカルボニル基、4−フェニルベンゾイルのようなアリール化アリールカルボニル基のような「芳香族アシル基」;テトラヒドロピラン−2−イル、3−ブロモテトラヒドロピラン−2−イル、4−メトキシテトラヒドロピラン−4−イル、テトラヒドロチオピラン−4−イル、4−メトキシテトラヒドロチオピラン−4−イルのような「テトラヒドロピラニルまたはテトラヒドロチオピラニル基」;テトラヒドロフラン−2−イル、テトラヒドロチオフラン−2−イルのような「テトラヒドロフラニルまたはテトラヒドロチオフラニル基」;トリメチルシリル、トリエチルシリル、イソプロピルジメチルシリル、t−ブチルジメチルシリル、メチルジイソプロピルシリル、メチルジ−t−ブチルシリル、トリイソプロピルシリルのようなトリ低級アルキルシリル基、ジフェニルメチルシリル、ジフェニルブチルシリル、ジフェニルイソプロピルシリル、フェニルジイソプロピルシリルのような1〜2個のアリール基で置換されたトリ低級アルキルシリル基のような「シリル基」;メトキシメチル、1,1−ジメチル−1−メトキシメチル、エトキシメチル、プロポキシメチル、イソプロポキシメチル、ブトキシメチル、t−ブトキシメチルのような「低級アルコキシメチル基」;2−メトキシエトキシメチルのような「低級アルコキシ化低級アルコキシメチル基」;2,2,2−トリクロロエトキシメチル、ビス(2−クロロエトキシ)メチルのような「ハロゲノ低級アルコキシメチル基」;1−エトキシエチル、1−(イソプロポキシ)エチルのような「低級アルコキシ化エチル基」;2,2,2−トリクロロエチルのような「ハロゲン化エチル基」;ベンジル、α−ナフチルメチル、β−ナフチルメチル、ジフェニルメチル、トリフェニルメチル、α−ナフチルジフェニルメチル、9−アンスリルメチルのような「1〜3個のアリール基で置換されたメチル基」;4−メチルベンジル、2,4,6−トリメチルベンジル、3,4,5−トリメチルベンジル、4−メトキシベンジル、4−メトキシフェニルジフェニルメチル、4,4’−ジメトキシトリフェニルメチル、2−ニトロベンジル、4−ニトロベンジル、4−クロロベンジル、4−ブロモベンジル、4−シアノベンジルのような「低級アルキル、低級アルコキシ、ハロゲン、シアノ基でアリール環が置換された1〜3個のアリール基で置換されたメチル基」;メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、t−ブトキシカルボニル、イソブトキシカルボニルのような「低級アルコキシカルボニル基」;4−クロロフェニル、2−フロロフェニル、4−メトキシフェニル、4−ニトロフェニル、2,4−ジニトロフェニルのような「ハロゲン原子、低級アルコキシ基またはニトロ基で置換されたアリール基」;2,2,2−トリクロロエトキシカルボニル、2−トリメチルシリルエトキシカルボニルのような「ハロゲンまたはトリ低級アルキルシリル基で置換された低級アルコキシカルボニル基」;ビニルオキシカルボニル、アリールオキシカルボニルのような「アルケニルオキシカルボニル基」;ベンジルオキシカルボニル、4−メトキシベンジルオキシカルボニル、3,4−ジメトキシベンジルオキシカルボニル、2−ニトロベンジルオキシカルボニル、4−ニトロベンジルオキシカルボニルのような1〜2個の「低級アルコキシまたはニトロ基でアリール環が置換されていてもよいアラルキルオキシカルボニル基」を挙げることができる。
およびRの「核酸合成の水酸基の保護基」においては、好適には、「脂肪族アシル基」、「芳香族アシル基」、「1〜3個のアリール基で置換されたメチル基」、「低級アルキル、低級アルコキシ、ハロゲン、シアノ基でアリール環が置換された1〜3個のアリール基で置換されたメチル基」または「シリル基」であり、さらに好適には、アセチル基、ベンゾイル基、ベンジル基、p−メトキシベンゾイル基、ジメトキシトリチル基、モノメトキシトリチル基またはtert−ブチルジフェニルシリル基であり、R、Rまたはα群の「核酸合成の保護基で保護された水酸基」の保護基においては、好適には、「脂肪族アシル基」、「芳香族アシル基」、「1〜3個のアリール基で置換されたメチル基」、「ハロゲン原子、低級アルコキシ基またはニトロ基で置換されたアリール基」、「低級アルキル基」または「低級アルケニル基」であり、さらに好適には、ベンゾイル基、ベンジル基、2−クロロフェニル基、4−クロロフェニル基または2−プロペニル基である。
、RおよびRの「アルキル基」とは、炭素数1〜20の直鎖または分岐鎖状のアルキル基を示し、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、2−メチルブチル、ネオペンチル、1−エチルプロピル、n−ヘキシル、イソヘキシル、4−メチルペンチル、3−メチルペンチル、2−メチルペンチル、1−メチルペンチル、3,3−ジメチルブチル、2,2−ジメチルブチル、1,1−ジメチルブチル、1,2−ジメチルブチル、1,3−ジメチルブチル、2,3−ジメチルブチル、2−エチルブチルのような炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖状のアルキル基(本明細書においては、これらを低級アルキル基とも称す。)の他、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシルなど炭素数7〜20の直鎖または分岐鎖状のアルキル基が含まれ、好適には、上記の炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖状のアルキル基である。
Aの「炭素数1〜4のアルキレン基」としては、例えば、メチレン、エチレン、トリメチレン、テトラメチレン基が挙げられ、好適には、メチレン基である。
、RおよびRの「アルケニル基」とは、炭素数2〜20の直鎖または分岐鎖状のアルケニル基を示し、エテニル、1−プロペニル、2−プロペニル、1−メチル−2−プロペニル、1−メチル−1−プロペニル、2−メチル−1−プロペニル、2−メチル−2−プロペニル、2−エチル−2−プロペニル、1−ブテニル、2−ブテニル、1−メチル−2−ブテニル、1−メチル−1−ブテニル、3−メチル−2−ブテニル、1−エチル−2−ブテニル、3−ブテニル、1−メチル−3−ブテニル、2−メチル−3−ブテニル、1−エチル−3−ブテニル、1−ペンテニル、2−ペンテニル、1−メチル−2−ペンテニル、2−メチル−2−ペンテニル、3−ペンテニル、1−メチル−3−ペンテニル、2−メチル−3−ペンテニル、4−ペンテニル、1−メチル−4−ペンテニル、2−メチル−4−ペンテニル、1−ヘキセニル、2−ヘキセニル、3−ヘキセニル、4−ヘキセニル、5−ヘキセニルのような炭素数2〜6の直鎖または分岐鎖状のアルケニル基(本明細書においては、これらを低級アルケニル基とも称す。)の他、ゲラニル、ファルネシルなどが含まれ、好適には、上記の炭素数2〜6の直鎖または分岐鎖状のアルケニル基である。
、RおよびRの「シクロアルキル基」とは、炭素数3〜10のシクロアルキル基を示し、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、ノルボルニル、アダマンチルなどが挙げられ、好適には、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチルなどの炭素数3〜8のシクロアルキル基である。また、「シクロアルキル基」には、上記シクロアルキル基の環上の1つ以上のメチレンが酸素原子や硫黄原子、あるいはアルキル基で置換された窒素原子に置換された複素環基も含まれ、例えば、テトラヒドロピラニル基などが挙げられる。
、RおよびRの「アリール基」とは、芳香族炭化水素基から水素原子1個を除いた炭素数6〜14の1価の置換基を意味し、例えば、フェニル、インデニル、ナフチル、フェナンスレニル、アントラセニルなどが挙げられる。また、アリール環が、ハロゲン原子、低級アルキル基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、ニトロ基、トリフルオロメチル、フェニル基等の1種以上の基によって置換されていてもよく、そのような置換されていてもよいアリール基としては、例えば、2−メチルフェニル、2,6−ジメチルフェニル、2−クロロフェニル、4−クロロフェニル、2,4−ジクロロフェニル、2,5−ジクロロフェニル、2−ブロモフェニル、4−メトキシフェニル、4−クロロ−2−ニトロフェニル、4−ニトロフェニル、2,4−ジニトロフェニル、ビフェニルなどが挙げられる。好適には、ハロゲン原子、低級アルコキシ基、ニトロ基で置換されたフェニル基、フェニル基などが挙げられる。
、RおよびRの「アラルキル基」とは、アリール基で置換された炭素数1〜6のアルキル基を意味し、ベンジル、α−ナフチルメチル、β−ナフチルメチル、インデニルメチル、フェナンスレニルメチル、アントラセニルメチル、ジフェニルメチル、トリフェニルメチル、α−ナフチルジフェニルメチル、9−アンスリルメチルのような「1〜3個のアリール基で置換されたメチル基」や、4−メチルベンジル、2,4,6−トリメチルベンジル、3,4,5−トリメチルベンジル、4−メトキシベンジル、4−メトキシフェニルジフェニルメチル、4,4’−ジメトキシトリフェニルメチル、2−ニトロベンジル、4−ニトロベンジル、4−クロロベンジル、4−ブロモベンジル、4−シアノベンジルのような「低級アルキル、低級アルコキシ、ハロゲン、シアノ基でアリール環が置換された1〜3個のアリール基で置換されたメチル基」の他、1−フェネチル、2−フェネチル、1−ナフチルエチル、2−ナフチルエチル、1−フェニルプロピル、2−フェニルプロピル、3−フェニルプロピル、1−ナフチルプロピル、2−ナフチルプロピル、3−ナフチルプロピル、1−フェニルブチル、2−フェニルブチル、3−フェニルブチル、4−フェニルブチル、1−ナフチルブチル、2−ナフチルブチル、3−ナフチルブチル、4−ナフチルブチル、1−フェニルペンチル、2−フェニルペンチル、3−フェニルペンチル、4−フェニルペンチル、5−フェニルペンチル、1−ナフチルペンチル、2−ナフチルペンチル、3−ナフチルペンチル、4−ナフチルペンチル、5−ナフチルペンチル、1−フェニルヘキシル、2−フェニルヘキシル、3−フェニルヘキシル、4−フェニルヘキシル、5−フェニルヘキシル、6−フェニルヘキシル、1−ナフチルペンチル、2−ナフチルペンチル、3−ナフチルペンチル、4−ナフチルペンチル、5−ナフチルペンチル、6−ナフチルペンチル、などの「アリール基で置換された炭素数3〜6のアルキル基」などが含まれる。好適には、「1〜3個のアリール基で置換されたメチル基」、「低級アルキル、低級アルコキシ、ハロゲン、シアノ基でアリール環が置換された1〜3個のアリール基で置換されたメチル基」であり、さらに好適には、4−メトキシフェニルジフェニルメチル、4,4’−ジメトキシトリフェニルメチルである。
、RおよびRの「アシル基」としては、ホルミル、アセチル、プロピオニル、ブチリル、イソブチリル、ペンタノイル、ピバロイル、バレリル、イソバレリル、オクタノイル、ノナノイル、デカノイル、3−メチルノナノイル、8−メチルノナノイル、3−エチルオクタノイル、3,7−ジメチルオクタノイル、ウンデカノイル、ドデカノイル、トリデカノイル、テトラデカノイル、ペンタデカノイル、ヘキサデカノイル、1−メチルペンタデカノイル、14−メチルペンタデカノイル、13,13−ジメチルテトラデカノイル、ヘプタデカノイル、15−メチルヘキサデカノイル、オクタデカノイル、1−メチルヘプタデカノイル、ノナデカノイル、アイコサノイルおよびヘナイコサノイルのようなアルキルカルボニル基、スクシノイル、グルタロイル、アジポイルのようなカルボキシ化アルキルカルボニル基、クロロアセチル、ジクロロアセチル、トリクロロアセチル、トリフルオロアセチルのようなハロゲノ低級アルキルカルボニル基、メトキシアセチルのような低級アルコキシ低級アルキルカルボニル基、フェノキシアセチル基のようなアリールオキシ低級アルキルカルボニル基、(E)−2−メチル−2−ブテノイルのような不飽和アルキルカルボニル基のような「脂肪族アシル基」、およびベンゾイル、α−ナフトイル、β−ナフトイルのようなアリールカルボニル基、2−ブロモベンゾイル、4−クロロベンゾイルのようなハロゲノアリールカルボニル基、2,4,6−トリメチルベンゾイル、4−トルオイルのような低級アルキル化アリールカルボニル基、4−アニソイルのような低級アルコキシ化アリールカルボニル基、2−カルボキシベンゾイル、3−カルボキシベンゾイル、4−カルボキシベンゾイルのようなカルボキシ化アリールカルボニル基、4−ニトロベンゾイル、2−ニトロベンゾイルのようなニトロ化アリールカルボニル基;2−(メトキシカルボニル)ベンゾイルのような低級アルコキシカルボニル化アリールカルボニル基、4−フェニルベンゾイルのようなアリール化アリールカルボニル基のような「芳香族アシル基」が挙げられ、好適には、ホルミル、アセチル、プロピオニル、ブチリル、イソブチリル、ペンタノイル、ピバロイル、ベンゾイル、フェノキシアセチル基である。
の「スルホニル基」としては、メタンスルホニル、エタンスルホニルのように炭素数が1〜6の直鎖あるいは分岐アルキル基が置換したスルホニル基のような「脂肪族スルホニル基」、ベンゼンスルホニル、p−トルエンスルホニルのような各種アリ−ル基が置換したスルホニル基のような「芳香族スルホニル基」が挙げられ、好適にはメタンスルホニル、p−トルエンスルホニル基である。
、RおよびRの「シリル基」としては、トリメチルシリル、トリエチルシリル、イソプロピルジメチルシリル、t−ブチルジメチルシリル、メチルジイソプロピルシリル、メチルジ−t−ブチルシリル、トリイソプロピルシリルのような「トリ低級アルキルシリル基」、ジフェニルメチルシリル、ブチルジフェニルブチルシリル、ジフェニルイソプロピルシリル、フェニルジイソプロピルシリルのような「1〜2個のアリール基で置換されたトリ低級アルキルシリル基」などが挙げられ、好適には、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリイソプロピルシリル、t−ブチルジメチルシリル、t−ブチルジフェニルシリルであり、さらに好適にはトリメチルシリルである。
およびRの「核酸合成の保護基で保護されたリン酸基」の「保護基」とは、核酸合成の際に安定してリン酸基を保護し得るものであれば、特に限定はないが、具体的には、酸性または中性条件で安定であり、加水素分解、加水分解、電気分解および光分解のような化学的方法により開裂し得る保護基のことをいい、そのような保護基としては、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、2−メチルブチル、ネオペンチル、1−エチルプロピル、n−ヘキシル、イソヘキシル、4−メチルペンチル、3−メチルペンチル、2−メチルペンチル、1−メチルペンチル、3,3−ジメチルブチル、2,2−ジメチルブチル、1,1−ジメチルブチル、1,2−ジメチルブチル、1,3−ジメチルブチル、2,3−ジメチルブチル、2−エチルブチルのような「低級アルキル基」;2−シアノエチル、2−シアノ−1,1−ジメチルエチルのような「シアノ化低級アルキル基」;2−メチルジフェニルシリルエチル、2−トリメチルシリルエチル、2−トリフェニルシリルエチルのような「シリル基で置換されたエチル基」;2,2,2−トリクロロエチル、2,2,2−トリブロモエチル、2,2,2−トリフルオロエチル、2,2,2−トリクロロ−1,1−ジメチルエチルのような「ハロゲン化低級アルキル基」;エテニル、1−プロペニル、2−プロペニル、1−メチル−2−プロペニル、1−メチル−1−プロペニル、2−メチル−2−プロペニル、2−エチル−2−プロペニル、1−ブテニル、2−ブテニル、1−メチル−2−ブテニル、1−メチル−1−ブテニル、3−メチル−2−ブテニル、1−エチル−2−ブテニル、3−ブテニル、1−メチル−3−ブテニル、2−メチル−3−ブテニル、1−エチル−3−ブテニル、1−ペンテニル、2−ペンテニル、1−メチル−2−ペンテニル、2−メチル−2−ペンテニル、3−ペンテニル、1−メチル−3−ペンテニル、2−メチル−3−ペンテニル、4−ペンテニル、1−メチル−4−ペンテニル、2−メチル−4−ペンテニル、1−ヘキセニル、2−ヘキセニル、3−ヘキセニル、4−ヘキセニル、5−ヘキセニルのような「低級アルケニル基」;シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、ノルボルニル、アダマンチルのような「シクロアルキル基」;2−シアノブテニルのような「シアノ化低級アルケニル基」;ベンジル、α−ナフチルメチル、β−ナフチルメチル、インデニルメチル、フェナンスレニルメチル、アントラセニルメチル、ジフェニルメチル、トリフェニルメチル、1−フェネチル、2−フェネチル、1−ナフチルエチル、2−ナフチルエチル、1−フェニルプロピル、2−フェニルプロピル、3−フェニルプロピル、1−ナフチルプロピル、2−ナフチルプロピル、3−ナフチルプロピル、1−フェニルブチル、2−フェニルブチル、3−フェニルブチル、4−フェニルブチル、1−ナフチルブチル、2−ナフチルブチル、3−ナフチルブチル、4−ナフチルブチル、1−フェニルペンチル、2−フェニルペンチル、3−フェニルペンチル、4−フェニルペンチル、5−フェニルペンチル、1−ナフチルペンチル、2−ナフチルペンチル、3−ナフチルペンチル、4−ナフチルペンチル、5−ナフチルペンチル、1−フェニルヘキシル、2−フェニルヘキシル、3−フェニルヘキシル、4−フェニルヘキシル、5−フェニルヘキシル、6−フェニルヘキシル、1−ナフチルペンチル、2−ナフチルペンチル、3−ナフチルペンチル、4−ナフチルペンチル、5−ナフチルペンチル、6−ナフチルペンチルのような「アラルキル基」;4−クロロベンジル、2−(4−ニトロフェニル)エチル、o−ニトロベンジル、4−ニトロベンジル、2,4−ジニトロベンジル、4−クロロ−2−ニトロベンジルのような「ニトロ基、ハロゲン原子でアリール環が置換されたアラルキル基」;フェニル、インデニル、ナフチル、フェナンスレニル、アントラセニルのような「アリール基」;2−メチルフェニル、2,6−ジメチルフェニル、2−クロロフェニル、4−クロロフェニル、2,4−ジクロロフェニル、2,5−ジクロロフェニル、2−ブロモフェニル、4−ニトロフェニル、4−クロロ−2−ニトロフェニルのような「低級アルキル基、ハロゲン原子、ニトロ基で置換されたアリール基」を挙げることができ、好適には「低級アルキル基」、「シアノ基で置換された低級アルキル基」、「アラルキル基」、「ニトロ基、ハロゲン原子でアリール環が置換されたアラルキル基」または「低級アルキル基、ハロゲン原子、ニトロ基で置換されたアリール基」であり、さらに好適には、2−シアノエチル基、2,2,2−トリクロロエチル基、ベンジル基、2−クロロフェニル基または4−クロロフェニル基である。
の「機能性分子ユニット置換基」とは、標識分子(例えば、蛍光分子、化学発光分子、放射性同位元素を含む分子種等)等を含む。
、Rおよびα群の「核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基」の保護基としては、核酸合成の際に安定してメルカプト基を保護し得るものであれば、特に限定はないが、具体的には、酸性または中性条件で安定であり、加水素分解、加水分解、電気分解および光分解のような化学的方法により開裂し得る保護基をいい、例えば、上記水酸基の保護基として挙げたものの他、メチルチオ、エチルチオ、tert−ブチルチオのようなアルキルチオ基、ベンジルチオのようなアリールチオ基等の「ジスルフィドを形成する基」を挙げることができ、好適には、「脂肪族アシル基」または「芳香族アシル基」であり、さらに好適には、ベンゾイル基、ベンジル基である。
、Rおよびα群の「炭素数1〜5のアルコキシ基」としては、例えば、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、イソブトキシ、s−ブトキシ、tert−ブトキシ、n−ペントキシを挙げることができ、好適には、メトキシまたはエトキシ基である。
、Rおよびα群の「炭素数1〜5のアルキルチオ基」としては、例えば、メチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ、イソプロピルチオ、ブチルチオ、イソブチルチオ、s−ブチルチオ、tert−ブチルチオ、n−ペンチルチオを挙げることができ、好適には、メチルチオまたはエチルチオ基である。
およびRの「炭素数1〜6のシアノアルコキシ基」とは、上記「炭素数1〜5のアルコキシ基」のシアノ基が置換した基をいい、そのような基としては、例えば、シアノメトキシ、2−シアノエトキシ、3−シアノプロポキシ、4−シアノブトキシ、3−シアノ−2−メチルプロポキシ、または1−シアノメチル−1,1−ジメチルメトキシを挙げることができ、好適には、2−シアノエトキシ基である。
、Rおよびα群の「炭素数1〜5のアルキル基で置換されたアミノ基」としては、例えば、メチルアミノ、エチルアミノ、プロピルアミノ、イソプロピルアミノ、ブチルアミノ、イソブチルアミノ、s−ブチルアミノ、tert−ブチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジプロピルアミノ、ジイソプロピルアミノ、ジブチルアミノ、ジイソブチルアミノ、ジ(s−ブチル)アミノ、ジ(tert−ブチル)アミノを挙げることができ、好適には、メチルアミノ、エチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノまたはジイソプロピルアミノ基である。
α群の「炭素数1〜5のアルキル基」としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、s−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチルなどを挙げることができ、好適には、メチルまたはエチル基である。
α群の「ハロゲン原子」としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を挙げることができ、好適には、フッ素原子または塩素原子である。
α群の「核酸合成の保護基で保護されたアミノ基」の保護基としては、核酸合成の際に安定してアミノ基を保護し得るものであれば、特に限定はないが、具体的には、酸性または中性条件で安定であり、加水素分解、加水分解、電気分解および光分解のような化学的方法により開裂し得る保護基をいい、例えば、ホルミル、アセチル、プロピオニル、ブチリル、イソブチリル、ペンタノイル、ピバロイル、バレリル、イソバレリル、オクタノイル、ノナノイル、デカノイル、3−メチルノナノイル、8−メチルノナノイル、3−エチルオクタノイル、3,7−ジメチルオクタノイル、ウンデカノイル、ドデカノイル、トリデカノイル、テトラデカノイル、ペンタデカノイル、ヘキサデカノイル、1−メチルペンタデカノイル、14−メチルペンタデカノイル、13,13−ジメチルテトラデカノイル、ヘプタデカノイル、15−メチルヘキサデカノイル、オクタデカノイル、1−メチルヘプタデカノイル、ノナデカノイル、ノナデカノイル、アイコサノイルおよびヘナイコサノイルのようなアルキルカルボニル基、スクシノイル、グルタロイル、アジポイルのようなカルボキシ化アルキルカルボニル基、クロロアセチル、ジクロロアセチル、トリクロロアセチル、トリフルオロアセチルのようなハロゲノ低級アルキルカルボニル基、メトキシアセチルのような低級アルコキシ低級アルキルカルボニル基、(E)−2−メチル−2−ブテノイルのような不飽和アルキルカルボニル基等の「脂肪族アシル基」;ベンゾイル、α−ナフトイル、β−ナフトイルのようなアリールカルボニル基、2−ブロモベンゾイル、4−クロロベンゾイルのようなハロゲノアリールカルボニル基、2,4,6−トリメチルベンゾイル、4−トルオイルのような低級アルキル化アリールカルボニル基、4−アニソイルのような低級アルコキシ化アリールカルボニル基、2−カルボキシベンゾイル、3−カルボキシベンゾイル、4−カルボキシベンゾイルのようなカルボキシ化アリールカルボニル基、4−ニトロベンゾイル、2−ニトロベンゾイルのようなニトロ化アリールカルボニル基;2−(メトキシカルボニル)ベンゾイルのような低級アルコキシカルボニル化アリールカルボニル基、4−フェニルベンゾイルのようなアリール化アリールカルボニル基等の「芳香族アシル基」;メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、t−ブトキシカルボニル、イソブトキシカルボニルのような「低級アルコキシカルボニル基」;2,2,2−トリクロロエトキシカルボニル、2−トリメチルシリルエトキシカルボニルのような「ハロゲンまたはトリ低級アルキルシリル基で置換された低級アルコキシカルボニル基」;ビニルオキシカルボニル、アリールオキシカルボニルのような「アルケニルオキシカルボニル基」;ベンジルオキシカルボニル、4−メトキシベンジルオキシカルボニル、2−ニトロベンジルオキシカルボニル、4−ニトロベンジルオキシカルボニルのような1〜2個の「低級アルコキシまたはニトロ基でアリール環が置換されていてもよいアラルキルオキシカルボニル基」を挙げることができ、好適には、「脂肪族アシル基」または「芳香族アシル基」であり、さらに好適には、ベンゾイル基である。
「ヌクレオシド類縁体」とは、プリンまたはピリミジン塩基と糖が結合した「ヌクレオシド」のうち非天然型のもの、ならびに、プリンおよびピリミジン以外の芳香族複素環および芳香族炭化水素環でプリンまたはピリミジン塩基との代用が可能なものと糖が結合したものをいう。
「オリゴヌクレオチド類縁体」とは、同一または異なる「ヌクレオシド」または「ヌクレオシド類縁体」がリン酸ジエステル結合または場合により1以上のホスホロチオアート結合で2〜50個結合した「オリゴヌクレオチド」の非天然型誘導体をいい、そのような類縁体としては、好適には、糖部分が修飾された糖誘導体;リン酸ジエステル部分がチオアート化されたチオアート誘導体;末端のリン酸部分がエステル化されたエステル体;プリン塩基上のアミノ基がアミド化されたアミド体を挙げることができ、さらに好適には、糖部分が修飾された糖誘導体を挙げることができる。
「その塩」とは、上記のオリゴヌクレオチド類縁体は塩にすることができるので、その塩をいい、そのような塩としては、好適にはナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩のようなアルカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩のようなアルカリ土類金属塩、アルミニウム塩、鉄塩、亜鉛塩、銅塩、ニッケル塩、コバルト塩等の金属塩;アンモニウム塩のような無機塩、t−オクチルアミン塩、ジベンジルアミン塩、モルホリン塩、グルコサミン塩、フェニルグリシンアルキルエステル塩、エチレンジアミン塩、N−メチルグルカミン塩、グアニジン塩、ジエチルアミン塩、トリエチルアミン塩、ジシクロヘキシルアミン塩、N,N’−ジベンジルエチレンジアミン塩、クロロプロカイン塩、プロカイン塩、ジエタノールアミン塩、N−ベンジル−フェネチルアミン塩、ピペラジン塩、テトラメチルアンモニウム塩、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン塩のような有機塩等のアミン塩;フッ化水素酸塩、塩酸塩、臭化水素酸塩、ヨウ化水素酸塩のようなハロゲン原子化水素酸塩、硝酸塩、過塩素酸塩、硫酸塩、リン酸塩等の無機酸塩;メタンスルホン酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩、エタンスルホン酸塩のような低級アルカンスルホン酸塩、ベンゼンスルホン酸塩、p−トルエンスルホン酸塩のようなアリールスルホン酸塩、酢酸塩、リンゴ酸塩、フマル酸塩、コハク酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩、シュウ酸塩、マレイン酸塩等の有機酸塩;および、グリシン塩、リジン塩、アルギニン塩、オルニチン塩、グルタミン酸塩、アスパラギン酸塩のようなアミノ酸塩を挙げることができる。
クランプ核酸として用いられる、一般式(I)〜(IV)のいずれかで表されるヌクレオシド類縁体の単位構造を1または2個以上含有するオリゴヌクレオチド類縁体およびその塩のうち、好適なものとしては、一般式(I)で表されるヌクレオシド類縁体の単位構造を1または2個以上含有するオリゴヌクレオチド類縁体およびその塩、ならびに一般式(II)で表されるヌクレオシド類縁体の単位構造を1または2個以上含有するオリゴヌクレオチド類縁体およびその塩が挙げられ、より好適なものとしては、一般式(I)で表されるヌクレオシド類縁体の単位構造を1または2個以上含有するオリゴヌクレオチド類縁体およびその塩が挙げられる。
一般式(I)で表されるヌクレオシド類縁体のうち、好適なものとしては、Baseが、上記のα群から選択される置換基を1つ以上有していてもよいピリミジンもしくはプリン核酸塩基であり、Rが、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、ベンジル基等のアラルキル基、アセチル基やベンゾイル基等の低級脂肪族あるいは芳香族アシル基、メタンスルホニル基やp−トルエンスルホニル基等の脂肪族あるいは芳香族スルホニル基であるものが挙げられる。当該ヌクレオシド類縁体において、Baseは、好ましくは下記のβ群およびγ群から選択され、より好ましくはγ群から選択される。
β群:6−アミノプリン−9−イル(即ち、アデニニル)、アミノ基が核酸合成の保護基で保護された6−アミノプリン−9−イル、2,6−ジアミノプリン−9−イル、2−アミノ−6−クロロプリン−9−イル、アミノ基が核酸合成の保護基で保護された2−アミノ−6−クロロプリン−9−イル、2−アミノ−6−フルオロプリン−9−イル、アミノ基が核酸合成の保護基で保護された2−アミノ−6−フルオロプリン−9−イル、2−アミノ−6−ブロモプリン−9−イル、アミノ基が核酸合成の保護基で保護された2−アミノ−6−ブロモプリン−9−イル、2−アミノ−6−ヒドロキシプリン−9−イル(即ち、グアニニル)、アミノ基が核酸合成の保護基で保護された2−アミノ−6−ヒドロキシプリン−9−イル、6−アミノ−2−メトキシプリン−9−イル、6−アミノ−2−クロロプリン−9−イル、6−アミノ−2−フルオロプリン−9−イル、2,6−ジメトキシプリン−9−イル、2,6−ジクロロプリン−9−イル、6−メルカプトプリン−9−イル、2−オキソ−4−アミノ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル(即ち、シトシニル)、アミノ基が核酸合成の保護基で保護された2−オキソ−4−アミノ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル、2−オキソ−4−アミノ−5−フルオロ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル、アミノ基が核酸合成の保護基で保護された2−オキソ−4−アミノ−5−フルオロ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル、4−アミノ−2−オキソ−5−クロロ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル、2−オキソ−4−メトキシ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル、2−オキソ−4−メルカプト−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル、2−オキソ−4−ヒドロキシ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル(即ち、ウラシニル)、2−オキソ−4−ヒドロキシ−5−メチル−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル(即ち、チミニル)、4−アミノ−5−メチル−2−オキソ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル(即ち、5−メチルシトシニル)基、アミノ基が核酸合成の保護基で保護された4−アミノ−5−メチル−2−オキソ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル;
γ群:ベンゾイルアミノプリン−9−イル、アデニニル、2−イソブチリルアミノ−6−ヒドロキシプリン−9−イル、グアニニル、2−オキソ−4−ベンゾイルアミノ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル、シトシニル、2−オキソ−5−メチル−4−ベンゾイルアミノ−1,2−ジヒドロピリミジン−1−イル、5−メチルシトシニル、ウラシニル、およびチミニル基。
一般式(I)で表されるヌクレオシド類縁体のうち、特に好適なものとしては、Baseが、上記のα群から選択される置換基を1つ以上有していてもよいピリミジンもしくはプリン核酸塩基であり、Rがメチル基であり、mが0であり、かつn1が1であるものが挙げられる。当該ヌクレオシド類縁体において、Baseは、好ましくは上記のβ群およびγ群から選択され、より好ましくはγ群から選択される。
一般式(II)で表されるヌクレオシド類縁体のうち、好適なものとしては、Baseが、上記のα群から選択される置換基を1つ以上有していてもよいピリミジンもしくはプリン核酸塩基であり、Aが直接結合または−O−CH−(ここで酸素原子は4’位のメチレン基と結合している。)であり、かつRが、水素原子、脂肪族アシル基、芳香族アシル基、1〜3個のアリール基で置換されたメチル基、低級アルキル、低級アルコキシ、ハロゲンもしくはシアノ基でアリール環が置換された1〜3個のアリール基で置換されたメチル基、またはシリル基であるものが挙げられる。より好適なものとしては、Baseが、上記のα群から選択される置換基を1つ以上有していてもよいピリミジンもしくはプリン核酸塩基であり、Aが直接結合または−O−CH−(ここで酸素原子は4’位のメチレン基と結合している。)であり、かつRが、水素原子、アセチル基、ベンゾイル基、ベンジル基、p−メトキシベンジル基、ジメトキシトリチル基、モノメトキシトリチル基又はtert−ブチルジフェニルシリル基であるものが挙げられる。これらのヌクレオシド類縁体において、Baseは、好ましくは上記のβ群およびγ群から選択され、より好ましくはγ群から選択される。
一般式(II)で表されるヌクレオシド類縁体のうち、特に好適なものとしては、Baseが、上記のα群から選択される置換基を1つ以上有していてもよいピリミジンもしくはプリン核酸塩基であり、Aが直接結合または−O−CH−(ここで酸素原子は4’位のメチレン基と結合している。)であり、かつRが、水素原子であるものが挙げられる。これらのヌクレオシド類縁体において、Baseは、好ましくは上記のβ群およびγ群から選択され、より好ましくはγ群から選択される。
一般式(III)で表されるヌクレオシド類縁体のうち、好適なものとしては、Baseが、上記のα群から選択される置換基を1つ以上有していてもよいピリミジンもしくはプリン核酸塩基であるものが挙げられる。これらのヌクレオシド類縁体において、Baseは、好ましくは上記のβ群およびγ群から選択され、より好ましくはγ群から選択される。
一般式(IV)で表されるヌクレオシド類縁体のうち、好適なものとしては、Baseが、上記のα群から選択される置換基を1つ以上有していてもよいピリミジンもしくはプリン核酸塩基であるものが挙げられる。これらのヌクレオシド類縁体において、Baseは、好ましくは上記のβ群およびγ群から選択され、より好ましくはγ群から選択される。
クランプ核酸のオリゴヌクレオチド類縁体の長さとしては、通常5〜30mer、好ましくは5〜25mer、より好ましくは10〜18merである。一般に、クランプ核酸の長さを長くすれば野生型塩基配列への結合力は強くなるが、塩基認識力(即ち、野生型塩基配列への結合力と、1塩基ミスマッチ配列への結合力との差)は弱くなる傾向がある。そのため、高い感度や精度での検出を達成するために、クランプ核酸の長さを適切に設定することが重要である。
オリゴヌクレオチド類縁体中のヌクレオシド類縁体の個数は、1個以上であれば特に制限されないが、ヌクレオシド類縁体の導入により、野生型塩基配列への結合力および塩基認識力を増強することができるため、可能な限り多くすることが好ましい。また、検出すべき相違に対応するクランプ核酸上の部位をヌクレオシド類縁体とすることが特に好ましい。クランプ核酸中のヌクレオシド類縁体以外のヌクレオシドは、天然のヌクレオシドを用いる。天然のヌクレオシドとしては、アデノシン、デオキシアデノシン、グアノシン、デオキシグアノシン、5−メチルウリジン、チミジン、シチジン、デオキシシチジン、ウリジン、デオキシウリジン等である。クランプ核酸が13merの場合、好適なヌクレオシド類縁体の数は、5〜10個、より好ましくは7〜9個が例示されるが、これに限定されるものではない。
オリゴヌクレオチド類縁体中の各ヌクレオシドおよび/またはヌクレオシド類縁体間の結合形態は、リン酸ジエステル結合であってもよく、ヌクレアーゼ耐性効果を付与するためには、ホスホロチオアート結合を1または2個以上含有していてもよい。
クランプ核酸の5’末端を2’−OMe−RNAまたは上記のヌクレオシド類縁体で置換修飾し、かつ/または3’末端をモノリン酸化する等、末端を適宜修飾してもよい。また、PCRで伸長反応をさせないために、3’末端にミスマッチ3塩基(例、GGG)を付加してもよい。
クランプ核酸の配列や長さ、ヌクレオシド類縁体の個数は、クランプ核酸の検出標的部位に対する結合力、即ちTm値を決定する因子である。本工程における核酸増幅反応において十分なクランプ効果を達成できるよう、核酸増幅のために用いる試薬等の特性も考慮して、クランプ核酸のTm値を適切に設定することも重要である。
クランプ核酸の合成は、特開第2001−89496号公報、国際公開第2003/068795号パンフレット、国際公開第2005/021570号パンフレット等の文献に基づいて行うことができる。あるいは、クランプ核酸の合成は、BNAオリゴヌクレオチドの受託合成を行っている業者に委託してもよい。
本工程においては、上述したようなクランプ核酸と、検査試料中の核酸とを核酸増幅用反応液中に共存させ、核酸増幅反応を行う。
本工程で用いる核酸増幅法としては、検出標的部位を増幅でき、かつクランプ核酸の結合により該増幅を選択的に阻害できるものである限り制限されない。例えば、PCR法[最も基本的な原理に基づくPCR法のみならず、それを基にして開発された、ホットスタートPCR法、マルチプレックスPCR法、ネステッドPCR法、RT−PCR法、リアルタイムPCR法、デジタルPCR法などの定量PCR法等の様々なバリエーションを含む]、NASBA(Nucleic Acid Sequence-Based Amplification)法/特許第2650159号公報、TMA(Transcription-Mediated Amplification)法/特許第3241717号公報、TRC(Transcription Reverse Transcription Concerted Reaction)法/特開2000−14400号公報、LAMP(Loop-mediated Isothermal Amplification)法/WО00/28082、ICAN法(Isothermal and Chimeric primer-initiated Amplification of Nucleic acids)法/特許第3433929号公報、LCR(Ligase Chain Reaction)法/欧州特許出願番号320328号、SDA(Strand Displacement Amplification)法/特公平7−114718号公報、等を用いることができる。PCR法は最も広く用いられている核酸増幅法であることから当該方法に最適化された様々な試薬や機器が容易に入手できるだけでなく、上記の通り様々なバリエーションの方法があり、汎用性が極めて高いため、本工程のために好適な手法として挙げられる。PCRを含む核酸増幅反応の条件、操作等は、この分野で通常行われている常法に従えばよい。
上記の核酸増幅用反応液とは、前記核酸増幅反応を行う上で必要な試薬等を含有する溶液である。核酸増幅用反応液の組成は、使用する核酸増幅法によって多少異なるが、通常は基質としての4種のデオキシヌクレオシド三リン酸(dATP、dTTP、dCTP、dGTP:以下まとめてdNTPとする)と、酵素としてのDNAポリメラーゼと、前記酵素の補因子としてのマグネシウムイオンと、伸長用のプライマーとしての増幅プライマーと、をバッファー中に含むことを基本とする。また、詳細は後述するが、本工程と、増幅された核酸を検出する工程とを一括して行うことができるリアルタイムPCR法等の方法を核酸増幅法として用いる場合は、インターカレーター、蛍光標識プローブ、サイクリングプローブ等の適当な検出用試薬も核酸増幅用反応液中に共存させる。dNTPの濃度は、4種の各終濃度が100〜400μMの範囲で最適な濃度を検討すればよい。DNAポリメラーゼは、用いる核酸増幅法に適する性質を有したものを使用する。例えば、PCR法であれば、Taq DNAポリメラーゼ、Pfu DNAポリメラーゼ、その他バイオサイエンス関連の各社により開発されたもの等の耐熱性DNAポリメラーゼが好ましく使用される。マグネシウムイオン濃度は、終濃度が1〜6mMの範囲で最適な濃度を検討すればよい。
上記の増幅プライマーとは、前記核酸増幅法で検出領域を増幅するために用いられるプライマーである。増幅プライマーは、DNA、RNA等の核酸、またはLNAやBNA等の修飾核酸、またはそれらの組み合わせによって構成される。増幅プライマーの濃度は、終濃度が20nMから2μMの範囲で最適な濃度を検討すればよい。増幅プライマーの数は、検出領域を前記核酸増幅法によって増幅可能であれば特に問わない。増幅プライマーの塩基数は、通常5〜40塩基の範囲であり、好ましくは15〜30塩基であり、より好ましくは18〜25塩基である。増幅プライマー間の距離、即ち検出領域は通常50〜5000塩基の範囲であり、好ましくは100〜2000塩基である。増幅プライマーの配列は、検出標的部位の少なくとも一部、好ましくは塩基配列の相違を検出すべき特定の部位、を含む検出領域を前記核酸増幅法によって増幅可能であり、Tm値が通常50℃から65℃の範囲内であり、好ましくは55℃から60℃の範囲内であれば特に問わない。プライマーの配列中に検出標的部位を含んでいてもよい。増幅プライマーの配列のデザインは、マニュアルで行ってもよいし、適当なプライマーデザイン用のソフトウェアを用いてもよい。例えば、Primer3ソフトウェア(http://frodo.wi.mit.edu)等を用いてもよい。
上記のバッファーは、前記DNAポリメラーゼの活性が得られる至適pH、および至適塩濃度を有する。使用する核酸増幅法によっては、更にリボヌクレアーゼH(RNaseH)や逆転写酵素(RT)等を含んでいてもよい。また、核酸増幅用反応液は、各核酸増幅法の反応用として様々なタイプが市販されているが、そのような市販のキットに添付されたものを用いてもよい。Taq DNAポリメラーゼを酵素とする場合、当該遺伝子増幅用反応液の組成の基本的な一例を挙げれば、10mM Tris−HCl(pH8.3)/50mM KCl/2mM MgCl/2.5U Taq DNAポリメラーゼである。もちろん、この条件に限られるものではない。
反応液中のテンプレートとなる核酸の量としては、通常10〜10分子に相当する量があれば十分であり、例えばヒトの遺伝子では0.3ng〜3μg程度である。テンプレートの量が多すぎると非特異的増幅の頻度が増すので、反応液中に加える核酸の量は、100μlあたり0.5μg以下に抑えることが好ましい。
反応液中のクランプ核酸の量としては、検査試料中では通常、変異型核酸に対して野生型核酸が大多数であるため、やや過剰に加えておくことが好ましい。
検査試料中の核酸とクランプ核酸とを含有する前記反応液中で、前記核酸増幅反応を行う。クランプ核酸は検出非標的核酸中に存在する相補的な配列に強く結合し、増幅反応の間のプライマーのアニーリングおよび/またはプライマーの伸長を阻害する。一方、本発明で用いられるクランプ核酸は高い塩基認識力を示し、一塩基でもミスマッチが存在すればテンプレートへの結合力は大幅に低下するため、検出標的核酸は通常の増幅反応に従って増幅される。その結果、検出標的核酸中の検出標的部位の少なくとも一部を含む検出領域が選択的に増幅される。
(2)増幅された核酸を検出する工程
本工程では、前記(1)の工程で増幅された核酸の検出領域の検出を行う。検出のために、検出標的核酸の検出領域の増幅が確認できるものであれば任意の方法を用いることができる。検出法は、増幅反応の最終産物に対して検出を行う方法と、増幅反応中に経時的に増幅を確認する方法とに大別される。いずれのグループについても、それぞれに適当なコントロールの結果と比較することで、より信頼性の高い結果を得ることができる。また、ダイレクトシークエンス法等により増幅産物における検出標的部位の塩基配列を確認することで、更に正確な結果を得ることができる。
増幅反応の最終産物に対して検出を行う方法としては、例えば、増幅反応後の溶液をフェノール・クロロホルム(1:1)溶液で除タンパク処理後、水層を直接か、あるいはエタノール沈殿や適当な精製キットを用いて精製した後、波長260nmの吸光度を吸光光度計を用いて測定する方法;増幅産物を電気泳動によりアガロースゲル、またはポリアクリルアミドゲルで展開した後、適当なプローブを用いてサザンハイブリダイゼーション法によって検出する方法;金ナノ粒子を用いたクロマトハイブリダイゼーション法によって検出する方法;増幅した核酸による溶液の濁度を測定する方法;増幅プライマーの5'末端を予め蛍光標識しておき、増幅反応後にアガロースゲル、またはポリアクリルアミドゲルで電気泳動後、イメージングプレートに蛍光発光を取り込み、適当な検出装置を用いて検出する方法等が挙げられる。
増幅反応中に経時的に増幅を確認する方法としては、増幅産物の増加を反映する蛍光強度の増加を経時的に検出する方法が挙げられる。具体的には、例えば、インターカレーター法(Higuchi et al., BioTechnology 10, 413-417 (1992))、TaqManTMプローブ法(米国特許第5210015号、同第5538848号)、サイクリングプローブ法(Bekkaoui et al., Biotechniques 20, 240-248 (1996))等のリアルタイムPCR法が挙げられ、検出の感度および精度に優れる点でTaqManTMプローブ法およびサイクリングプローブ法が好ましい。リアルタイムPCR法のためには、サーマルサイクラーと分光蛍光光度計を一体化した専用の装置が必要である。そのような装置としては例えば、StepOnePlus(ABI社)、LightCyclerNano(Roche社)等が挙げられる。
本工程で好ましく用いられ得る検出法としては、検出標的核酸において塩基配列の相違を検出すべき特定の部位を含む領域の塩基配列に完全に相補的な塩基配列を有する一本鎖核酸である検出用プローブを用いるものが挙げられる。具体的には、例えばサザンハイブリダイゼーション法、TaqManTMプローブ法、サイクリングプローブ法等において、そのような塩基配列を有するように設計されたプローブを用いる方法である。
インターカレーターは、二本鎖核酸の塩基対間に特異的に結合して蛍光を発する試薬であり、励起光を照射すると蛍光を発する。インターカレーターに由来する蛍光強度の検出に基づいて、プライマー伸長産物の量を知ることができる。本発明においては、通常この分野で用いられる任意のインターカレーターを用いることができるが、例えば、SYBRTM Green I(Molecular Probe社)、エチジウムブロマイド、フルオレン等である。
TaqManTMプローブ法は、一方の末端(通常、5’末端)を蛍光基(レポーター)で、他方の末端(通常、3’末端)を消光基で標識した、対象核酸の特定領域にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドプローブを用いたリアルタイムPCR法により、目的の微量な核酸を高感度かつ定量的に検出できる方法である。該プローブは、通常の状態では消光基によってレポーターの蛍光が抑制されている。この蛍光プローブを検出領域に完全にハイブリダイズさせた状態で、その外側からDNAポリメラーゼを用いてPCRを行う。DNAポリメラーゼによる伸長反応が進むと、そのエキソヌクレアーゼ活性により蛍光プローブが加水分解され、レポーター色素が遊離し、蛍光を発する。この蛍光強度をリアルタイムにモニタリングすることにより、鋳型となる核酸の初期量を正確に定量することができる。
本発明において用いられるプローブは、リアルタイムPCRを行った場合に増幅されると予測されるプライマー伸長産物の塩基配列を含む蛍光標識プローブである。一般に、プローブの長さを長くすることで相補的な配列への結合力は強くなるため、ある程度の長さが必要であるが、一方でプローブが長くなると塩基特異性が低くなる傾向があるため、長過ぎないことが必要である。具体的なプローブの長さとしては、通常5〜40mer、好ましくは8〜35mer、より好ましくは10〜25merである。また、該プローブは、DNA、RNA等の核酸、またはLNAやBNA等の修飾核酸、またはそれらの組み合わせによって構成される。上述の通り、BNAは相補的な配列への結合力、塩基認識力、および分解酵素耐性の点でDNAやRNA等よりも優れているため、プローブは、BNAの単位構造を含むことが好ましい。プローブがBNAの単位構造を含む場合の好ましい単位構造(即ち、ヌクレオシド類縁体)としては、クランプ核酸について上述したものが適用される。また、検出標的核酸において塩基配列の相違を検出すべき特定の部位を含む領域に完全に相補的な塩基配列を有するプローブを用いる場合は、当該部位に対応するプローブ中の箇所をBNAの単位構造とすることが好ましい。
上記のレポーター蛍光物質としては、カルボキシフルオレセイン(FAM)、へキサクロロフルオレセイン(HEX)、テトラクロロフルオレセイン(TET)、Cy5(アマシャムバイオサイエンス株式会社)等が挙げられるが、中でもFAMが好ましい。一方、クエンチャー色素としては、カルボキシテトラメチルローダミン(TAMRA)等の蛍光物質、Black Hole Quencher色素(例えばBHQ2)、4−((4−(dimethylamino)phenyl)azo)benzoic acid(DABCYL)等の非蛍光物質が挙げられるが、中でもTAMRAが好ましい。
当該プローブは、上記の米国特許第5210015号や同第5538848号、あるいはクランプ核酸の合成について上掲した文献等に基づいて行うことができる。あるいは、適当な業者による受託合成を利用してもよい。
サイクリングプローブ法は、RNAとDNAからなるキメラプローブとRNase Hの組み合わせによる高感度な検出方法である。該プローブは、RNA部分を挟んで一方が蛍光物質(リポーター)で、もう一方が蛍光を消光する物質(クエンチャー)で標識されている。このプローブは、インタクトな状態ではクエンチングにより蛍光を発しないが、配列が相補的な増幅産物とハイブリッドを形成した後にRNase HによりRNA部分が切断されると、強い蛍光を発するようになる。この蛍光強度を測定することで、増幅産物の量をモニターすることができる。サイクリングプローブのRNA付近にミスマッチが存在すると、RNase Hによる切断は起こらないため、一塩基の違いも認識できる非常に特異性の高い検出が可能である。
サイクリングプローブについても、適当な業者に設計・合成を委託する等して取得することができる。
(変異検出用キット)
本発明はまた、本発明の方法を実施するために使用できるキット(以下、本発明のキットともいう)を提供する。本発明のキットは、(a)検出非標的核酸における該検出標的部位の塩基配列に相補的な塩基配列を有するクランプ核酸、および、(b)検査試料中の検出標的核酸における該検出標的部位の少なくとも一部を含む領域を選択的に増幅させるための試薬を含む。
上記(a)のクランプ核酸の好ましい態様および具体例は、本発明の方法において説明した通りである。
上記(b)の試薬は、本発明の方法において説明したような核酸増幅法を行うための試薬であるが、本発明のキットは、必ずしも当該増幅法を行うために必須となる全ての試薬を含まなくてもよい。
本発明のキットは、好ましくは、(b)の試薬として、前記の増幅プライマーを含む。増幅プライマーは、典型的には、PCR用の増幅プライマーである。
本発明のキットは更に、ヌクレオシド三リン酸、核酸合成酵素、増幅反応用緩衝液の1つ以上を含み得る。ヌクレオシド三リン酸は、核酸合成酵素に応じた基質(dNTP、rNTP等)である。核酸合成酵素は、キットが対象とする核酸増幅法に応じた酵素であり、適当なDNAポリメラーゼ、RNAポリメラーゼ、逆転写酵素等である。増幅反応用の緩衝液としては、例えば、トリス緩衝液、リン酸緩衝液、ベロナール緩衝液、ホウ酸緩衝液、グッド緩衝液等、通常の核酸増幅反応やハイブリダイゼーション反応を実施する場合に用いられる緩衝液が挙げられ、そのpHも特に限定されないが、通常5〜9の範囲が好ましい。
本発明のキットはまた、本発明の方法において説明したような検出法を行うための試薬を含み得る。好ましい試薬としては、上記のリアルタイムPCRのために用いられる、インターカレーター、蛍光標識プローブ、サイクリングプローブ等が挙げられる。また、例えば安定化剤、防腐剤等であって、共存する試薬等の安定性を阻害せず、核酸増幅反応やハイブリダイゼーション反応を阻害しないものが含まれていてもよい。これらの濃度も、通常この分野で通常用いられる濃度範囲から適宜選択すればよい。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されない。
(材料および装置)
実施例で用いた各種のオリゴヌクレオチドを表1−1および1−2に示す。これらのオリゴヌクレオチドは、株式会社ジーンデザインおよび株式会社グライナー・ジャパン社、株式会社バイオロジカなどに合成を委託した。なお、用いたBNAは、上記の一般式(I)においてRがメチル基であり、mが0であり、かつn1が1であるヌクレオシド類縁体を単位構造とするものである。
[実施例1]モデル検査試料によるKRAS遺伝子G12V変異の検出実験1(各種のBNAオリゴヌクレオチドのクランプ効果)
(1)検査試料
KRAS遺伝子の野生型遺伝子試料として市販のHuman genomic DNAを、またG12V変異型遺伝子試料としてSW480培養細胞から抽出したDNAを用いた。各DNA量は、各試料のUVスペクトルと、オリゴ1、2、3をforwardプライマー、reverseプライマー、核酸増幅用プローブとしたリアルタイムPCRで得られたCt値により求めた。そのDNA量に基づき、変異型が100%、10%、1.0%、0.1%、0.01%および0%となるモデル検査試料を作製し、それぞれのモデル検査試料を実験あたり各50ngの量で用いた。
(2)核酸増幅装置および核酸増幅用試薬
StepOnePlus(ABI社製)をリアルタイムPCR装置に、TaqManTMFast Advanced Master Mix(ABI社製)を核酸増幅用試薬に用いた。本試薬の使用量は、添付マニュアルに準じた。
(3)プライマー、核酸増幅用プローブ、クランプ核酸
Forwardおよびreverseプライマーとしてオリゴ1とオリゴ2を実験あたり各10pmol使用し、核酸増幅用プローブとしてオリゴ3を実験あたり2.5pmol使用した。クランプ核酸としてオリゴ4〜6(BNAオリゴヌクレオチド)をそれぞれ実験あたり10pmol使用した。
(4)核酸増幅操作および結果
上記(1)〜(3)の検査試料、核酸増幅用試薬、プライマー、核酸増幅用プローブ、クランプ核酸の混合液を核酸増幅装置にて、(i)50℃で2分間、(ii)95℃で20秒間、(iii)95℃で10秒間、(iv)57℃で60秒間、その後(v)(iii)〜(iv)の操作を55回繰り返した。それぞれの検査試料、それぞれのクランプ核酸による核酸増幅用プローブでの核酸増幅過程(45サイクルまで)をモニターした核酸増幅曲線を図2〜4に、Ct値データを表2に示す。表中、Mは変異型を、Wは野生型を示す。なお、Ct値とは、PCR増幅産物がある一定量に達したときのサイクル数を意味しており、ΔCt値とは、変異型が0%の試料と各検査試料との間のCt値の差を意味している。
10〜18 mer のBNAオリゴヌクレオチド(オリゴ4〜6)のいずれにおいても、検査試料中の変異型遺伝子の割合(M/(M+W))が1%と0%との間で核酸増幅曲線およびCt値に大きな差が認められ、両者を区別できることが判明した。
(5)核酸増幅操作後のダイレクトシークエンス解析の結果
オリゴ6を用いた上記のBNAクランプ法によるリアルタイムPCRでの各検査試料((M/(M+W)の100%〜0%遺伝子混合試料)の核酸増幅55サイクル後の増幅産物をダイレクトシークエンス解析したコドン12近傍の塩基配列解析図を図5に示す。本図より、BNAクランプ法による核酸増幅のダイレクトシークエンス解析によれば、M/(M+W)=0.1%の検査試料でも変異型遺伝子の存在が確認できる、即ち、変異型の検出感度が0.1%以下であることが判明した。
[実施例2]モデル検査試料によるKRAS遺伝子G12V変異の検出実験2(BNAとDNA、LNA、PNAとのクランプ効果の比較)
(1)検査試料
KRAS遺伝子の野生型遺伝子試料として市販のHuman genomic DNAを、またG12V変異型遺伝子試料としてSW480培養細胞から抽出したDNAを用いた。各DNA量は、各試料のUVスペクトルとオリゴ1、2、3をforwardプライマー、reverseプライマー、核酸増幅用プローブとしたリアルタイムPCRで得られたCt値により求めた。そのDNA量に基づき、変異型が100%、10%、1.0%、0.1%、0.01%および0%となるモデル検査試料を作製し、それぞれのモデル検査試料を実験あたり各50ngの量で用いた。
(2)核酸増幅装置および核酸増幅用試薬
StepOnePlus(ABI社製)をリアルタイムPCR装置に、TaqManTMFast Advanced Master Mix(ABI社製)を核酸増幅用試薬に用いた。本試薬の使用量は、添付マニュアルに準じた。
(3)プライマー、核酸増幅用プローブ、クランプ核酸
Forwardおよびreverseプライマーとしてオリゴ1とオリゴ2を実験あたり各10pmol使用し、核酸増幅用プローブとしてオリゴ3を実験あたり2.5pmol使用した。クランプ効果を比較評価するため、オリゴ5、6(BNA)、オリゴ8、11(DNA)、オリゴ9、12(LNA)およびオリゴ10、13(PNA)をそれぞれ実験あたり10pmol用いた。
(4)核酸増幅操作および結果
上記(1)〜(3)の検査試料、核酸増幅用試薬、プライマー、核酸増幅用プローブ、クランプ核酸の混合液を核酸増幅装置にて、(i)50℃で2分間、(ii)95℃で20秒間、(iii)95℃で10秒間、(iv)57℃で60秒間、その後(v)(iii)〜(iv)の操作を55回繰り返した。それぞれの検査試料、それぞれのクランプ核酸による核酸増幅用プローブでの核酸増幅過程(45サイクルまで)をモニターした遺伝子増幅曲線を図6〜7に、Ct値データを表3〜4に、各Ct値の比較図を図8〜9に示す。
これらの結果から、BNAオリゴヌクレオチドが他のオリゴヌクレオチドよりもクランプ効果に優れていることが実証された。
[実施例3]モデル検査試料によるKRAS遺伝子G12V変異の検出実験3(BNAクランプ核酸+変異検出用プローブの検出効果)
(1)検査試料
KRAS遺伝子の野生型遺伝子試料として市販のHuman genomic DNAを、またG12V変異型遺伝子試料としてSW480培養細胞から抽出したDNAを用いた。各DNA量は、各試料のUVスペクトルとオリゴ1、2、3をforwardプライマー、reverseプライマー、核酸増幅用プローブとしたリアルタイムPCRで得られたCt値により求めた。そのDNA量に基づき、変異型が100%、10%、1.0%、0.1%、0.01%および0%となるモデル検査試料を作成した。それぞれのモデル検査試料を実験あたり各50ngの量で用いた。
(2)核酸増幅装置および核酸増幅用試薬
StepOnePlus(ABI社製)をリアルタイムPCR装置に、TaqManTMFast Advanced Master Mix(ABI社製)を核酸増幅用試薬に用いた。本試薬の使用量は、添付マニュアルに準じた。
(3)プライマー、核酸増幅用プローブ、クランプ核酸、変異検出用プローブ
Forwardおよびreverseプライマーにオリゴ1とオリゴ2を実験あたり各10pmol使用し、核酸増幅用プローブにオリゴ3−2を実験あたり2.5pmol使用した。クランプ核酸にオリゴ6(BNA)を実験あたり10〜1pmol、変異検出用プローブにオリゴ14、オリゴ14−2、オリゴ15およびオリゴ15−2を実験あたり5pmol使用した。
(4)核酸増幅操作および結果
上記(1)〜(3)の検査試料、核酸増幅用試薬、プライマー、核酸増幅用プローブ、クランプ核酸および変異検出用プローブの混合液を核酸増幅装置にて、(i)50℃で2分間、(ii)95℃で20秒間、(iii)95℃で10秒間、(iv)57℃で60秒間、その後(v)(iii)〜(iv)の操作を55回繰り返した。クランプ核酸(オリゴ6)を10pmol使用し、それぞれの検査試料による核酸増幅用プローブおよび変異検出用プローブ(オリゴ15)での核酸増幅過程(45サイクルまで)をモニターした核酸増幅曲線およびCt値を図10および図11に示す。
また、クランプ核酸(オリゴ6)を1pmol使用し、それぞれの検査試料による上記各4種の変異検出用プローブでの核酸増幅過程(55サイクルまで)をモニターした核酸増幅曲線およびCt値データを図12および図13に示す。これらの図およびCt値データから明らかなように、本BNAクランプ技術と変異検出プローブを併用することで、KRAS遺伝子G12V変異型の存在割合(M/(M+W))が0.01%の検査試料と0%の検査試料との間でも、ΔCt値(0%−X%)が大きな数値となり、野生型遺伝子中に0.01%のKRAS遺伝子G12V変異型が含まれているDNA検査試料から変異型の存在を明確に検出できることが実証された。
また、図12および図13からのΔCt値比較より、BNAオリゴヌクレオチドは変異検出用プローブとしても秀でた機能性を有することが明らかとなった。すなわち、15mer、10 merのBNA変異検出用プローブの各試料濃度でのΔCt値が相当するDNAプローブでのΔCt値よりも大きい。特に、単鎖(10 mer)のプローブの場合にはΔCt値差は非常に大きい。
[実施例4]モデル検査試料によるKRAS遺伝子における主要7変異(G12V、G12D、G13D、G12C、G12A、G12S、G12R)を検出する実験(BNAクランプ法+変異検出用プローブ)
(1)検査試料
KRAS遺伝子の野生型および各変異型の遺伝子試料として市販のそれぞれ該当するHuman genomic DNAを用いた。各DNA量は、各試料のUVスペクトルと、オリゴ1、2、3をforwardプライマー、reverseプライマー、核酸増幅用プローブとしたリアルタイムPCRで得られたCt値により求めた。そのDNA量に基づき、各変異型が10%、1.0%、0.1%、0.01%および0%となるモデル検査試料を作製し、それぞれのモデル検査試料を実験あたり各50ngの量で用いた。
(2)核酸増幅装置および核酸増幅用試薬
StepOnePlus(ABI社製)をリアルタイムPCR装置に、TaqManTMFast Advanced Master Mix(ABI社製)を核酸増幅用試薬に用いた。本試薬の使用量は、添付マニュアルに準じた。
(3)プライマー、核酸増幅用プローブ、クランプ核酸
Forwardおよびreverseプライマーとしてオリゴ1とオリゴ2を実験あたり各10pmol使用し、核酸増幅用プローブとしてオリゴ3−2を実験あたり2.5pmol使用した。クランプ核酸としてオリゴ6(BNAオリゴヌクレオチド)を実験あたり10pmol使用した。
また、各変異型を選択的に認識して検出するためのプローブには、それぞれの変異型に該当する変異検出用プローブ(オリゴ14[G12V用]、オリゴ16[G12D用]、オリゴ17[G13D用]、オリゴ18[G12A用]、オリゴ19[G12C用]、オリゴ20[G12S用]、オリゴ21[G12R用])を各実験あたり5pmol使用した。
(4)核酸増幅操作および結果
上記(1)〜(3)の検査試料、核酸増幅用試薬、プライマー、各プローブ、クランプ核酸の混合液を核酸増幅装置にて、(i)50℃で2分間、(ii)95℃で20秒間、(iii)95℃で10秒間、(iv)57℃(対象がG12Dの場合には、54℃)で60秒間、その後(v)(iii)〜(iv)の操作を55回繰り返した。
KRAS遺伝子の各変異型検査試料での核酸増幅過程(45〜55サイクルまで)を核酸増幅用プローブならびに各変異検出用プローブで核酸増幅をモニターした核酸増幅曲線を図14〜20に、Ct値データを表5および表6に示す。これらのデータから、KRAS遺伝子の主要7変異のいずれの場合においても、本BNAクランプ法が、全核酸増幅をモニターする核酸増幅用プローブ単独での評価において、それぞれの変異の有無を高感度(ほぼ0.1%程度まで)で検出でき、各変異検出用プローブでの評価においては、それぞれの変異の有無ならびに変異様式をより高感度(<0.1%)で検出できる技術であることを明らかにしている。
[実施例5]癌患者の組織FFPE由来のDNAを検体試料としたBNAクランプ法によるKRAS遺伝子G12V変異の検出
(1)検査試料
市販のFFPE臨床組織検体(KRAS野生型)から抽出したgenomic DNAとKRAS遺伝子G12V変異genomic DNAを用いた。各DNA量は、各試料のUVスペクトルと、オリゴ1、2、3をforwardプライマー、reverseプライマー、核酸増幅用プローブとしたリアルタイムPCRで得られたCt値により求めた。そのDNA量に基づき、G12V変異型が1.0%、0.5%、0.1%、0.05%および0%となる混合検査試料を作製し、それぞれの検査試料を実験あたり各20ngの量で用いた。
(2)核酸増幅装置および核酸増幅用試薬
実施例4と同様の装置および試薬を用いた。
(3)プライマー、核酸増幅用プローブ、クランプ核酸、変異検出用プローブ
Forwardおよびreverseプライマーとしてオリゴ1とオリゴ2を実験あたり各20pmol使用し、核酸増幅用プローブとしてオリゴ3−2を実験あたり5pmol使用した。BNAクランプ核酸としてオリゴ4−2、オリゴ5、オリゴ6(BNAオリゴヌクレオチド)をそれぞれ実験あたり20pmol使用した。
G12V変異型を選択的に検出するための変異検出用プローブにはオリゴ14を実験あたり10pmol使用した。
(4)核酸増幅操作および結果
上記(1)〜(3)の検査試料、核酸増幅用試薬、プライマー、核酸増幅用プローブ、クランプ核酸、変異検出用プローブの混合液を核酸増幅装置にて、(i)50℃で2分間、(ii)95℃で20秒間、(iii)95℃で10秒間、(iv)57℃で60秒間、その後(v)(iii)〜(iv)の操作を45〜55回繰り返した。それぞれの検査試料での核酸増幅過程(45サイクルまで)を核酸増幅用プローブおよび各変異検出用プローブでモニターした核酸増幅曲線を図21〜23に示す。また、本実験でのCt値データを表7にまとめた。
これらのデータから、患者組織FFPE由来のDNAを検査試料とした場合でも、KRAS遺伝子の点変異を、本BNAクランプ法と変異検出用プローブとを組み合わせる核酸増幅手法は、その変異の有無ならびに変異様式を高感度(ほぼ0.1%程度)で検出解析できることが判明した。
[実施例6]BNAクランプ法によるEGFR遺伝子エクソン19欠失変異の検出
(1)検体試料
EGFR遺伝子の野生型およびE746-A750 del (Type 1) 欠失変異型の遺伝子試料として市販のそれぞれ該当するHuman genomic DNAを用いた。各DNA量は、各試料のUVスペクトルと、オリゴ22、23、24をforwardプライマー、reverseプライマー、核酸増幅用プローブとしたリアルタイムPCRで得られたCt値により求めた。そのDNA量に基づき、欠失変異型が100%、10%、1.0%、0.1%、0.01%および0%となるモデル検査試料を作製し、それぞれのモデル検査試料を実験あたり各50ngの量で用いた。
(2)核酸増幅装置および核酸増幅用試薬
StepOnePlus(ABI社製)をリアルタイムPCR装置に、TaqManTMFast Advanced Master Mix(ABI社製)を核酸増幅用試薬に用いた。本試薬の使用量は、添付マニュアルに準じた。
(3)プライマー、核酸増幅用プローブ、クランプ核酸、変異検出用プローブ
Forwardおよびreverseプライマーとしてオリゴ22とオリゴ23を実験あたり各10pmol使用し、核酸増幅用プローブとしてオリゴ24を実験あたり2.5pmol使用し、BNAクランプ核酸にはオリゴ25を実験あたり10pmol使用し、欠失変異型を選択的に認識して検出するための変異検出用プローブにオリゴ26を実験あたり5pmol使用した。
(4)核酸増幅操作および結果
上記(1)〜(3)の検査試料、核酸増幅用試薬、プライマー、核酸増幅用プローブ、クランプ核酸、変異検出用プローブの混合液を核酸増幅装置にて、(i)50℃で2分間、(ii)95℃で20秒間、(iii)95℃で10秒間、(iv)53℃で60秒間、その後(v)(iii)〜(iv)の操作を45〜55回繰り返した。それぞれの検査試料での核酸増幅過程(55サイクルまで)を核酸増幅用プローブ(オリゴ24)および変異検出用プローブ(オリゴ26)でモニターした核酸増幅曲線を図24に示す。また、本実験でのCt値データを表8にまとめた。
また、BNAオリゴクランプの効果を比較するため、オリゴ25の代わりにオリゴ27(LNA)、オリゴ28(PNA)、オリゴ29(DNA)をそれぞれクランプオリゴに用いて、同一条件下(ただし、変異検出用プローブのオリゴ26は未使用)で実験し、オリゴ24で核酸増幅過程をモニターした(図25および表9)。
これらのデータから、EGFR遺伝子の欠失変変異を対象とした場合でも、本BNAクランプ法と変異検出用プローブとを組み合わせる核酸増幅手法は、その変異の有無ならびに変異様式を高感度(0.1%以上)で検出解析できることが判明した。また、クランプオリゴとしてのBNAオリゴは、他のオリゴ素材(LNA、PNA等)よりも高機能性であることも明らかとなった。
BNAクランプ技術に関する本発明は、変異型遺伝子の存在割合が明らかである「モデル検査試料」での「特定遺伝子の特別な変異」を高感度高精度で検出するための技術に限定されず、(1)種々の検査試料の形態(生体組織、ホルマリン固定パラフィン包埋組織切片、体液等)から適切な単離操作によって得られる様々な遺伝子DNAサンプルを検査試料とすることができ、かつ(2)野生型遺伝子中に極微量含まれる様々な変異型遺伝子の存在の有無を高感度・高精度・簡便に検出できる検査手法を提供するものである。
また、BNAクランプ技術と変異検出用プローブを併用することで、検出感度精度がより一層向上させることが可能となり、変異型遺伝子の有無だけではなく、変異型の様式の特定・解析が可能で、産業上の多様なニーズに柔軟に対応できる基盤的技術である。
本願は、2012年9月28日出願の日本国特許出願、特願2012-217657を基礎としており、その内容は全て本明細書に包含される。

Claims (21)

  1. 検査試料において、対象核酸中の検出標的部位における塩基配列の相違を有する標的核酸を検出するための方法であって、該標的核酸は検出非標的核酸に対する塩基配列の相違を少なくとも1つ有する検出標的核酸であり、
    検出非標的核酸における該検出標的部位の塩基配列に相補的な塩基配列を有するクランプ核酸を用いる核酸増幅法によって、検査試料中の検出標的核酸における該検出標的部位の少なくとも一部を含む領域を選択的に増幅させる工程、および
    増幅された核酸を検出する工程
    を含み、クランプ核酸が、下記一般式(I):

    (式中、
    Baseは、置換基を1つ以上有していてもよいピリミジンもしくはプリン核酸塩基を示し、
    は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アシル基、スルホニル基、シリル基、または機能性分子ユニット置換基を示し、
    mは0〜2の整数であり、かつ
    n1は、1〜3の整数である。)、
    または、下記一般式(II):

    (式中、
    Baseは上記と同義であり、
    Aは、直接結合、炭素数1〜4のアルキレン基、−O−(CHn2−(ここで、酸素原子は4’位のメチレン基と結合しており、n2は1〜3の整数を示す。)、または−N(R)−(CHn3−(ここで、窒素原子は4’位のメチレン基と結合しており、n3は1〜3の整数を示す。)を示し、
    およびRは、同一または異なって、水素原子、核酸合成の水酸基の保護基、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基、アシル基、シリル基、リン酸基、核酸合成の保護基で保護されたリン酸基、または、−P(R)R[式中、RおよびRは、同一または異なって、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、アミノ基、炭素数1〜5のアルコキシ基、炭素数1〜5のアルキルチオ基、炭素数1〜6のシアノアルコキシ基、または、炭素数1〜5のアルキル基で置換されたアミノ基を示す。]を示す。)、または、下記一般式(III):

    (式中、Baseは上記と同義である。)、
    または、下記一般式(IV):

    (式中、Baseは上記と同義である。)
    で表されるヌクレオシド類縁体の単位構造の1種以上を1または2個以上含有するオリゴヌクレオチド類縁体(但し、オリゴヌクレオチド類縁体中の各ヌクレオシド類縁体間の結合形態は、リン酸ジエステル結合以外にホスホロチオアート結合を1または2個以上含有していてもよく、また、前記の単位構造の1種以上を2個以上含有する場合は、当該構造間でBaseは同一または異なることができる。)またはその塩である、方法。
  2. クランプ核酸が、上記の一般式(I)において、
    Baseが、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、炭素数1〜5のアルコキシ基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、炭素数1〜5のアルキルチオ基、アミノ基、核酸合成の保護基で保護されたアミノ基、炭素数1〜5のアルキル基で置換されたアミノ基、炭素数1〜5のアルキル基、およびハロゲン原子からなる群から選択される置換基を1つ以上有していてもよいピリミジンもしくはプリン核酸塩基であり、
    が、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、ベンジル基、アセチル基、ベンゾイル基、メタンスルホニル基、またはp−トルエンスルホニル基であり、
    mが0〜2の整数であり、かつ
    n1が、1〜3の整数である
    ヌクレオシド類縁体の単位構造の1種以上を1または2個以上含有するオリゴヌクレオチド類縁体またはその塩である、請求項1に記載の方法。
  3. クランプ核酸が、上記の一般式(I)において、
    Baseが、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、炭素数1〜5のアルコキシ基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、炭素数1〜5のアルキルチオ基、アミノ基、核酸合成の保護基で保護されたアミノ基、炭素数1〜5のアルキル基で置換されたアミノ基、炭素数1〜5のアルキル基、およびハロゲン原子からなる群から選択される置換基を1つ以上有していてもよいピリミジンもしくはプリン核酸塩基であり、
    がメチル基であり、
    mが0であり、かつ
    n1が1である
    ヌクレオシド類縁体の単位構造の1種以上を1または2個以上含有するオリゴヌクレオチド類縁体またはその塩である、請求項1または2に記載の方法。
  4. クランプ核酸の長さが、5〜30merである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 核酸増幅法がポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  6. PCR法がリアルタイムPCR法である、請求項5に記載の方法。
  7. リアルタイムPCR法が検出用プローブを用いて行われ、検出用プローブは、検出標的部位における塩基配列の相違を検出すべき領域の塩基配列に相補的な塩基配列を有する一本鎖核酸であり、かつ一方の末端が蛍光基で置換され、他方の末端が消光基で置換されている、請求項6に記載の方法。
  8. 検出用プローブが、上記の一般式(I)〜(IV)(各一般式中の記号は上記と同義である。)のいずれか1つで表されるヌクレオシド類縁体の単位構造の1種以上を1または2個以上含有するオリゴヌクレオチド類縁体またはその塩である、請求項7に記載の方法。
  9. 検出非標的核酸と検出標的核酸との間の塩基配列の相違が、置換、挿入、欠失、逆位、重複および転座からなる群から選択される1つ以上の変異またはそれらの組み合わせに起因するものである、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 増幅された核酸を検出する工程が、増幅産物の配列決定を行うことを含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 対象核酸が遺伝子であって、かつ検出の対象とする該遺伝子の塩基配列の相違が、特定の疾患の発症および/または治療感受性に関連するものである、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
  12. 検査試料において、対象核酸中の検出標的部位における塩基配列の相違を有する標的核酸を検出するためのキットであって、該標的核酸は検出非標的核酸に対する塩基配列の相違を少なくとも1つ有する検出標的核酸であり、
    (a)検出非標的核酸における該検出標的部位の塩基配列に相補的な塩基配列を有するクランプ核酸、および、
    (b)検査試料中の検出標的核酸における該検出標的部位の少なくとも一部を含む領域を選択的に増幅させるための試薬
    を含み、クランプ核酸が、下記一般式(I):

    (式中、
    Baseは、置換基を1つ以上有していてもよいピリミジンもしくはプリン核酸塩基を示し、
    は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アシル基、スルホニル基、シリル基、または機能性分子ユニット置換基を示し、
    mは0〜2の整数であり、かつ
    n1は、1〜3の整数である。)、
    または、下記一般式(II):

    (一般式(II)中、
    Baseは上記と同義であり、
    Aは、直接結合、炭素数1〜4のアルキレン基、−O−(CHn2−(ここで、酸素原子は4’位のメチレン基と結合しており、n2は1〜3の整数を示す。)、または−N(R)−(CHn3−(ここで、窒素原子は4’位のメチレン基と結合しており、n3は1〜3の整数を示す。)を示し、
    およびRは、同一または異なって、水素原子、核酸合成の水酸基の保護基、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基、アシル基、シリル基、リン酸基、核酸合成の保護基で保護されたリン酸基、または、−P(R)R[式中、RおよびRは、同一または異なって、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、アミノ基、炭素数1〜5のアルコキシ基、炭素数1〜5のアルキルチオ基、炭素数1〜6のシアノアルコキシ基、または、炭素数1〜5のアルキル基で置換されたアミノ基を示す。]を示す。)、または、下記一般式(III):

    (式中、Baseは上記と同義である。)、
    または、下記一般式(IV):

    (式中、Baseは上記と同義である。)
    で表されるヌクレオシド類縁体の単位構造の1種以上を1または2個以上含有するオリゴヌクレオチド類縁体(但し、オリゴヌクレオチド類縁体中の各ヌクレオシド類縁体間の結合形態は、リン酸ジエステル結合以外にホスホロチオアート結合を1または2個以上含有していてもよく、また、前記の単位構造の1種以上を2個以上含有する場合は、当該構造間でBaseは同一または異なることができる。)またはその塩である、キット。
  13. クランプ核酸が、上記の一般式(I)において、
    Baseが、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、炭素数1〜5のアルコキシ基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、炭素数1〜5のアルキルチオ基、アミノ基、核酸合成の保護基で保護されたアミノ基、炭素数1〜5のアルキル基で置換されたアミノ基、炭素数1〜5のアルキル基、およびハロゲン原子からなる群から選択される置換基を1つ以上有していてもよいピリミジンもしくはプリン核酸塩基であり、
    が、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、ベンジル基、アセチル基、ベンゾイル基、メタンスルホニル基、またはp−トルエンスルホニル基であり、
    mが0〜2の整数であり、かつ
    n1が、1〜3の整数である
    ヌクレオシド類縁体の単位構造の1種以上を1または2個以上含有するオリゴヌクレオチド類縁体またはその塩である、請求項12に記載のキット。
  14. クランプ核酸が、上記の一般式(I)において、
    Baseが、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、炭素数1〜5のアルコキシ基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、炭素数1〜5のアルキルチオ基、アミノ基、核酸合成の保護基で保護されたアミノ基、炭素数1〜5のアルキル基で置換されたアミノ基、炭素数1〜5のアルキル基、およびハロゲン原子からなる群から選択される置換基を1つ以上有していてもよいピリミジンもしくはプリン核酸塩基であり、
    がメチル基であり、
    mが0であり、かつ
    n1が1である
    ヌクレオシド類縁体の単位構造の1種以上を1または2個以上含有するオリゴヌクレオチド類縁体またはその塩である、請求項12または13に記載のキット。
  15. クランプ核酸の長さが、5〜30merである、請求項12〜14のいずれか1項に記載のキット。
  16. 前記(b)の試薬が、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)用の増幅プライマーを含む、請求項12〜15のいずれか1項に記載のキット。
  17. 前記(b)の試薬が、リアルタイムPCR用の試薬を更に含む、請求項16に記載のキット。
  18. リアルタイムPCR法が検出用プローブを用いて行われ、検出用プローブは、検出標的核酸における塩基配列の相違を検出すべき領域の塩基配列に相補的な塩基配列を有する一本鎖核酸であり、かつ一方の末端が蛍光基で置換され、他方の末端が消光基で置換されている、請求項17に記載のキット。
  19. 検出用プローブが、上記の一般式(I)〜(IV)(各一般式中の記号は上記と同義である。)のいずれか1つで表されるヌクレオシド類縁体の単位構造の1種以上を1または2個以上含有するオリゴヌクレオチド類縁体またはその塩である、請求項18に記載のキット。
  20. 検出非標的核酸と検出標的核酸との間の塩基配列の相違が、置換、挿入、欠失、逆位、重複および転座からなる群から選択される1つ以上の変異またはそれらの組み合わせに起因するものである、請求項12〜19のいずれか1項に記載のキット。
  21. 対象核酸が遺伝子であって、かつ検出の対象とする該遺伝子の塩基配列の相違が、特定の疾患の発症および/または治療感受性に関連するものである、請求項12〜20のいずれか1項に記載のキット。
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