KR100318222B1 - Target Nucleic Acid Detection Method - Google Patents

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KR100318222B1
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제이. 왕 창-닝
우 카이-유안
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바이오트로닉스 코퍼레이션
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Abstract

본 발명은 (i) 폴리메라제에 대해 프라이머로 기능할 수 없는 올리고뉴클레오티드의 존재하에서, 폴리메라제, 제 1 프라이밍 서열에 대한 비인접 분절을 포함하거나 포함하지 않는 제 1 프라이머, 및 제 2 프라이밍 서열에 대한 비인접 분절을 포함하거나 포함하지 않는 제 2 프라이머를 이용하여 증폭 생성물을 수득하기 위해 표적 핵산을 증폭시키는 단계로서, 여기서 상기 올리고뉴클레오티드가 상기 제 1 프라이머의 적어도 5 개의 연속된 뉴클레오티드들에 대해 완전히 상보적인 적어도 5 개의 연속된 뉴클레오티드를 갖는 단계; 및 (ii) 표적 핵산의 증폭을 모니터함으로써 표적 핵산의 존재를 검출하는 단계를 포함하는 표적 핵산의 검출방법에 관한 것이다.The present invention relates to (i) a polymerase, a first primer with or without a non-adjacent segment for the first priming sequence, in the presence of an oligonucleotide that cannot function as a primer for the polymerase, and a second priming Amplifying the target nucleic acid to obtain an amplification product using a second primer with or without non-adjacent segments for the sequence, wherein the oligonucleotide is attached to at least five consecutive nucleotides of the first primer. Having at least 5 contiguous nucleotides completely complementary to; And (ii) detecting the presence of the target nucleic acid by monitoring amplification of the target nucleic acid.

Description

표적 핵산의 검출방법Target nucleic acid detection method

발명의 배경Background of the Invention

폴리메라제 연쇄반응법 ("PCR")의 최근의 개발은 낮은 농도로 존재하는 핵산 서열의 검출을 위한 중요한 수단을 제공하였다. (Mullis, K.B. 등, 미국특허 제 4,683,l95호 및 동 4,683,2O2호) PCR에서, 두 개의 올리고뉴클레오티드 연장 프라이머에 의해 한정되는 경계를 갖는 표적 서열은 반복되는 효소 사이클을 통해 증폭되어 그 이상의 증폭 반응을 위한 추가의 주형들을 제공한다. 따라서, 소수의 표적 서열들은 지수적으로 증폭될 수 있고 용이하게 검출될 수 있다.Recent developments in polymerase chain reaction ("PCR") have provided an important means for the detection of nucleic acid sequences present at low concentrations. (Mullis, KB et al., US Pat. Nos. 4,683, l95 and 4,683,2O2) In PCR, target sequences having boundaries defined by two oligonucleotide extension primers are amplified through repeated enzyme cycles to further amplify. Provide additional templates for the reaction. Thus, a small number of target sequences can be exponentially amplified and easily detected.

PCR의 주된 취약점은 비-특이적 프라이임 이벤트, 예컨대, 핵산 주형의 무작위적인 프라이밍 및/또는 연장 프라이머의 자기 프라이밍(self priming)의 결과로 생성되는 부산물의 대량 발생이다. 따라서, 비교적 낮은 농도로 존재하는 표적 서열의 증폭을 위해 다수의 증폭 사이클이 요구되는 경우에, 비-특이적 프라이밍 이벤트의 발생은 PCR 감도를 현저하게 방해한다.The main vulnerability of PCR is the large number of by-products resulting from non-specific prime events, such as random priming of nucleic acid templates and / or self priming of extension primers. Thus, where multiple amplification cycles are required for amplification of target sequences present at relatively low concentrations, the occurrence of non-specific priming events significantly interferes with PCR sensitivity.

PCR의 또 다른 관련 취약점은 증폭된 표적의 검출 이전에 분리 단계가 요구된다는 것이다. 표준 PCR 조건에 따르면, 비-특이적 프라이밍 이벤트의 생성물들로 부터의 증폭된 표적 서열의 분리는 증폭된 표적 서열의 검출에 대한 선행조건이다. 순일한 증폭 반응, 즉, 증폭 및 검출이 동일한 반응용기내에서 일어나는 반응의 부재는 PCR 방법의 자동화에 걸림돌이 되어 왔다. 또한, 분리 단계(separation step)의 필요성도 PCR 혼합물이 분리과정에 의해 오염될 가능성이 있도록 한다. 오염의 가능성은 일상적인 임상 진단에의 PCR의 적용 가능성을 현저하게 제한한다.Another related vulnerability of PCR is that a separation step is required before detection of the amplified target. According to standard PCR conditions, the separation of amplified target sequences from products of non-specific priming events is a prerequisite for the detection of amplified target sequences. The lack of a unique amplification reaction, ie, the reaction where amplification and detection occur in the same reaction vessel, has been an obstacle to the automation of PCR methods. In addition, the need for a separation step also allows the PCR mixture to be contaminated by the separation process. The possibility of contamination significantly limits the applicability of PCR to routine clinical diagnosis.

증폭 및 검출을 위한 순일한 분석방법 (homegenous assay)을 개발하고자 하는 시도들이 보고되어 왔다. 이러한 시도들 중 하나는 홀란드등 (1991, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88:7276)에 의해 기술된 것으로, PCR 증폭과 동시에 검출 신호를 만들어내기 위하여 Taq 폴리메라제의 5'→3' 엑소뉴클레아제 활성을 이용하는 분석방법이다. 그러나, 엑소뉴클레아제 생성 신호를 검출하기 위해 후속 분리 단계가 요구된다. 히구찌 등 (Higuchi, l992, Bio/Technology 10:413)은 에티디엄 브로미드가 이중가닥 증폭 생성물내에 삽입될 때 에티디엄 브로미드의 증가된 형광성의 모니터에 기초한 순일한 검출 과정을 기술한다. 이러한 검출 방법은 표적서열 특이적인 것이 아니기 때문에, 임의의 이중가닥 DNA의 존재에 의해 방해받기 쉽다. 다른 접근방법은 형광 핵산 프로브 또는 형광 프라이머 연장 생성물의 혼성화를 검출하기 위하여 형광 편광(fluorescence polarization)을 이용하는 것이다. (Garmen, A.J. 등, 유럽특허공고 제 382,433호). 이러한 검출 방법은 높은 분자량을 갖는(따라서 형광 편광 감소) 혼성화되거나 연장된 프로브를 미반응 프로브로 부터 구분할 수 있다. 그러나, 높은 편광을 갖는 혼성화되지 않은 프로브의 존재는 관찰된 편광에 크게 영향을 미쳐 높은 기초 측정(background)을 제공한다.Attempts have been made to develop a homegenous assay for amplification and detection. One such attempt was described by Holland et al. (1991, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88: 7276), wherein 5 '→ 3' of Taq polymerase was used to generate detection signals simultaneously with PCR amplification. Assays using exonuclease activity. However, subsequent separation steps are required to detect the exonuclease production signal. Higuchi et al. (Higuchi, l992, Bio / Technology 10: 413) describe a unique detection process based on the increased fluorescence monitor of ethidium bromides when the ethidium bromides are inserted into the double stranded amplification product. Since these detection methods are not target sequence specific, they are susceptible to the presence of any double stranded DNA. Another approach is to use fluorescence polarization to detect hybridization of fluorescent nucleic acid probes or fluorescent primer extension products. (Garmen, A.J. et al., European Patent Publication No. 382,433). This method of detection can distinguish hybridized or extended probes with high molecular weight (and thus reduced fluorescence polarization) from unreacted probes. However, the presence of unhybridized probes with high polarization greatly affects the observed polarization, providing a high background.

두 개의 형광 부분들의 근접성에 의한 비-방사능 에너지 전이는 효과적인 신호 검출 방식으로 이용될 수 있다. 형광 에너지 전이에 기초한 순일한 면역분석법이 기술된 바 있다. (Patel 등, 유럽특허출원 제 137,515호).Non-radioactive energy transfer by proximity of two fluorescent moieties can be used as an effective signal detection scheme. Pure immunoassays based on fluorescence energy transfer have been described. (Patel et al., European Patent Application No. 137,515).

형광 에너지 전이 (Fluorescence energy transfer)는 핵산 혼성화를 검출하기 위해서도 설계되었다 (Heller 등, 유럽특허출원 제 070,685호, 미국특허 제 4,996,143호). 이러한 응용에 있어, 형광 에너지 전이 신호는 상이한 형광 부분들을 휴대하는 프로브들이 표적 핵산의 가닥에의 혼성화에 의해 물리적으로 매우 근접하게 되었을 때 발생된다.Fluorescence energy transfer has also been designed to detect nucleic acid hybridization (Heller et al., European Patent Application No. 070,685, US Patent No. 4,996,143). In this application, a fluorescence energy transfer signal is generated when probes carrying different fluorescent moieties are brought in close physical proximity by hybridization to a strand of the target nucleic acid.

발명의 요약Summary of the Invention

본 발명의 하나의 양상은 다음의 단계들을 포함하는 표적 핵산의 검출방법에 관계한다 : (i) 폴리메라제에 대해 프라이머로 기능할 수 없는 올리고뉴클레오티드의 존재하에서, 폴리메라제, 제 1 프라이밍 서열에 대한 비인접 분절을 포함하거나 포함하지 않는 제 1 프라이머, 및 제 2프라이밍 서열에 대한 비인접 분절을 포함하거나 포함하지 않는 제 2 프라이머를 이용하여 증폭생성물을 수득하기 위해 표적 핵산을 증폭시키는 단계로서, 여기서 상기 올리고뉴클레오티드가 제 1 프라이머의 적에도 5 개(바람직하게, 적어도 8개)의 연속된 뉴클레오티드들에 대해 완전히 상보적인 적어도 5개(바람직하게, 적어도 8개)의 연속된 뉴클레오티드를 갖는 단계; 및 (ii) 표적 서열의 증폭을 모니터함으로써 표적 핵산의 존재를 검출하는 단계.One aspect of the invention relates to a method for detecting a target nucleic acid comprising the following steps: (i) a polymerase, a first priming sequence, in the presence of an oligonucleotide that cannot function as a primer for the polymerase Amplifying the target nucleic acid to obtain an amplification product using a first primer with or without a non-adjacent segment for and a second primer with or without a non-adjacent segment for a second priming sequence. Wherein said oligonucleotide has at least 5 (preferably, at least 8) contiguous nucleotides that are completely complementary to 5 (preferably, at least 8) contiguous nucleotides at the enemy of the first primer. ; And (ii) detecting the presence of the target nucleic acid by monitoring amplification of the target sequence.

PCR 방법에서 이용된 프라이머 쌍에 해당하는, 제 1 및 제 2 프라이머들은 폴리메라제에 의해 연장되기 전에 표적 핵산에서 각각 제 1 및 제 2 프라이밍 서열들에 혼성화된다. 본원에서 사용되는 "폴리메라제"라는 용어는 DNA 폴리메라제 활성를 갖고 "하류" 단일-가닥 올리고뉴클레오티드의 치환을 모두 행할 수 있는 촉매를 의미한다.The first and second primers, corresponding to the primer pairs used in the PCR method, hybridize to the first and second priming sequences, respectively, in the target nucleic acid before being extended by the polymerase. As used herein, the term "polymerase" refers to a catalyst that has DNA polymerase activity and is capable of both substitution of "downstream" single-stranded oligonucleotides.

상술한 올리고뉴클레오티드는 본 발명의 "블로킹 올리고뉴클레오티드"이다. 편의상, (a) PCR 프라이머로 이용될 수 없고 (b) 프라이머 (인접 분절을 갖거나 갖지 않는)의 적어도 5 개의 연속된 뉴클레오티드들에 대해 완전히 상보적인 적어도 5 개의 연속된 뉴클레오티드들을 갖는 임의의 뉴클레오티드를 본원 전체에 걸쳐서 "블로킹 올리고뉴클레오티드"라 칭한다. 블로킹 올리고뉴클레오티드는 프라이머와 혼성화하여 프라이머가 표적 핵산에 있는 그의 프라이밍 서열에 결합될 가능성을 감소시키는 의미에서 프라이머를 블로킹한다. 본 발명 방법의 바람직한 실시양태에 있어서, 증폭 단계는 제 2 프라이머에 대한 추가의 블로킹 올리고뉴클레오티드의 존재하에서 수행된다.The above oligonucleotides are "blocking oligonucleotides" of the present invention. For convenience, any nucleotide having (a) at least five consecutive nucleotides that are not completely complementary to at least five consecutive nucleotides of the primer (with or without adjacent segments) and cannot be used as a PCR primer. Referred to herein as "blocking oligonucleotides". Blocking oligonucleotides block primers in the sense that they hybridize with the primers to reduce the likelihood that the primers will bind to their priming sequences in the target nucleic acid. In a preferred embodiment of the method of the invention, the amplification step is carried out in the presence of additional blocking oligonucleotides for the second primer.

5-염기 완전 상보성은 블로킹 올리고뉴클레오티드와 프라이머의 인접서열 또는 비인접 분절 중 하나 사이에 형성된다. 프라이머의 인접 분절(contiquous segmend)은 표적 핵산내에 있는 프라이밍 서열에 대해 상보적인 서열이다. 이와 반대로, 프라이머의 비인접 분절(noncontiguous segment)은 표적 핵산내에 있는 프라이밍 서열에 대해 비상보적인 서열이다.5-base complete complementarity is formed between the blocking oligonucleotide and one of the contiguous or non-contiguous segments of the primer. The contiquous segmend of the primer is a sequence complementary to the priming sequence within the target nucleic acid. In contrast, the noncontiguous segment of the primer is a non-complementary sequence for the priming sequence in the target nucleic acid.

본 발명의 프라이머 및 블로킹 올리고뉴클레오티드 각각의 바람직한 길이는 10 내지 50 뉴클레오티드 (더욱 바람직하게, 15∼40 뉴클레오티드) 범위내이다. 블로킹 올리고뉴클레오티드의 작동 농도 (operative concentration)는 몇 가지 요소, 예컨대, 블로킹 올리고뉴클레오티드와 그의 상응하는 프라이머 사이의 상보성의 정도, 분석 온도, 등에 크게 의존하여 달라지는데, 어떠한 경우든지, 불필요한 실험을 거치지 않고도 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 그의 상응하는 프라이머에 대한 블로킹 뉴클레오티드의 몰 비율의 견지에서, 그 범위는 0.3-5.0 (또는 0.5-2.5)인 것이 일반적으로 허용가능하다.Preferred lengths of each of the primers and blocking oligonucleotides of the invention are in the range of 10-50 nucleotides (more preferably 15-40 nucleotides). The operative concentration of the blocking oligonucleotides depends greatly on several factors, such as the degree of complementarity between the blocking oligonucleotides and their corresponding primers, the assay temperature, and the like, in any case, without any unnecessary experimentation. Can be easily determined. In view of the molar ratio of blocking nucleotides to its corresponding primers, it is generally acceptable that the range is 0.3-5.0 (or 0.5-2.5).

검출 단계(detecting step)는 전기영동 후 겔 상에서 표적 핵산의 증폭 생성물을 모니터함으로써 수행될 수 있다. 그렇지 않으면, 두개의 형광단들 중 하나는 공여체 형광단이 되고 다른 하나는 수용체 형광단이 되도록, 2개의 형광단들을 각각 제 2 프라이머 (혹은 제 2 프라이머) 및 그의 대응하는 블로킹 올리고뉴클레오티드에 공유결합시켜 제 1 프라이머 및 블로킹 올리고뉴클레오티드가 혼성화될 때, 공여체 형광단 및 수용체 형광단이 그들 사이의 공명 에너지 전이를 허용할 정도로 가까이 근접하게 할 수 있다. 블로킹 올리고뉴클레오티드 및 그의 상응하는 프라이머가 이렇게 형광단 표지되는 경우에는, 표적 핵산의 증폭을 정량하기 위해 공여체 형광단의 여기 광(excitation light)에 의한 조사시 수용체 형광단의 형광 방사 변화를 모니터할 수 있는데, 이것은 이러한 변화가 블록된 프라이머가 블로킹 올리고뉴클레오티드로 부터 해리되고 이어서 표적 핵산의 증폭 생성물내에 삽입된 정도의 함수이기 때문이다.The detecting step can be performed by monitoring the amplification product of the target nucleic acid on the gel after electrophoresis. Otherwise, the two fluorophores are covalently bound to the second primer (or second primer) and the corresponding blocking oligonucleotide, respectively, so that one of the two fluorophores is the donor fluorophore and the other is the receptor fluorophore. When the first primer and blocking oligonucleotide hybridize, the donor fluorophore and receptor fluorophore can be brought into close proximity to allow resonance energy transfer between them. If the blocking oligonucleotides and their corresponding primers are thus fluorophore labeled, the fluorescence emission change of the receptor fluorophore can be monitored upon irradiation by the excitation light of the donor fluorophore to quantify the amplification of the target nucleic acid. This is because this change is a function of the degree to which the blocked primer is dissociated from the blocking oligonucleotide and subsequently inserted into the amplification product of the target nucleic acid.

본 발명의 다른 양상은 표적 핵산 검출용 키트 (kit)에 관계한다. 예를 들어, 본 발명의 검출 기트는 (i) 각각 그의 프라이밍 서열에 대한 비인접 분절을 포함하거나 포함하지 않는, 표적 핵산의 증폭을 위한 폴리메라제와 함께 이용될 한 쌍의 프라이머 (10-50 염기, 또는 15-40 염기); 및 (ii) 상기 두 개의 프라이머들 중 하나를 블로킹할 수 있는 블로킹 올리고뉴클레오티드는(10-50 염기, 또는 15-40 염기)를 포함할 수 있다. 바람직하게, 블로킹 올리고뉴클레오티드(들) 및 그에 대응하는 프라이머(들)는 상술한 바와 같은 방법으로 형광단 표지된다. 블로킹 올리고뉴클레오티드 및 그의 상응하는 프라이머는 듀플렉스 (즉, 형광단 표지되는 경우에, "특이적 검출 듀플렉스 (specific detection duplex)", 제 1도, 중간 부분 및 제 2도, 상단 및 이하의 설명 참조)로 제공될 수도 있다. 상기 키트가 다음의 시약들 중 하나 또는 양자를 추가로 포함하는 것도 바람직하다: 폴리메라제 및 다른 프라이머를 블로킹하기 위한 추가의 블로킹 올리고뉴클레오티드.Another aspect of the invention relates to a kit for detecting a target nucleic acid. For example, the detection kit of the present invention may comprise (i) a pair of primers (10-50) to be used with a polymerase for amplification of a target nucleic acid, each with or without a non-adjacent segment for its priming sequence. Bases, or 15-40 bases); And (ii) a blocking oligonucleotide capable of blocking one of the two primers (10-50 bases, or 15-40 bases). Preferably, the blocking oligonucleotide (s) and corresponding primer (s) are fluorophore labeled in the manner described above. The blocking oligonucleotides and their corresponding primers are duplexed (i.e., when fluorophore labeled, "specific detection duplex", FIG. 1, middle portion and 2, top and description below) It may be provided as. It is also preferred that the kit further comprises one or both of the following reagents: Additional blocking oligonucleotides for blocking polymerase and other primers.

다른 실시예로서, 본 발명의 키트는 (i) 폴리메라제에 의한 증폭에서 프라이머로 이용될 수 없는 제 1 형광단 표지된 올리고뉴클레오티드(10-50 염기, 또는 15-40 염기); 및 (ii) 유리 3'OH를 갖는 제 2 형광단 표지된 올리고뉴클레오티드 (5-30 염기, 또는 7-15 염기)를 포함할 수 있다. 양자의 올리고뉴클레오티드들은 서로 적어도 5개의 (바람직하게, 적어도 8) 연속된 완전하게 상보적인 뉴클레오티드는 쌍들을 통해 혼성화되고, 제 1 올리고뉴클레오티드는 제 2 올리고뉴클레오티드의 3' 말단에서 1-12 염기들 (바람직하게, 4-8 염기들)만큼 돌출되고, 더욱이 하나는 공여체 형광단이고 다른 하나는 수용체 형광단인, 제 1 및 제 2형광단은 그들 사이의 공명 에너지 전이를 허용할 정도로 가까이 근접하게 된다. 제 1 및 제 2 올리고뉴클레오티드들은 듀플렉스(duplex), 즉, "보편 검출 듀플렉스" [universal detection duplex) (이하 설명 참조)로 제공될 수 있다. 바람직하게, 본 발명의 키트는 예컨대, 리가제, 키나제, 및 5'→3' 엑소뉴클레아제 활성을 갖거나 갖지 않는 폴리메라제와 같은 다른 시약들을 추가로 포함한다. 리가제, 키나제(또는 5'→3' 엑소뉴클레아제 활성을 갖거나 갖지 않는 폴리메라제)는 임의의 선택된 프라이머를보편 검출 듀플렉스에 연결하는데 이용되어, 후자를 특이성 검출 듀플렉스로 전화시킬 수 있다.In another embodiment, the kits of the present invention comprise (i) a first fluorophore labeled oligonucleotide (10-50 bases, or 15-40 bases) that cannot be used as a primer in amplification by the polymerase; And (ii) a second fluorophore labeled oligonucleotide (5-30 bases, or 7-15 bases) with free 3'OH. Both oligonucleotides hybridize to each other by at least five (preferably, at least 8) consecutive, completely complementary nucleotides, and the first oligonucleotide is 1-12 bases at the 3 'end of the second oligonucleotide ( Preferably, the first and second fluorophores, protruding by 4-8 bases), moreover, one is a donor fluorophore and the other is a receptor fluorophore, so close to allow resonance energy transfer therebetween. . The first and second oligonucleotides may be provided in a duplex, ie, a "universal detection duplex" (see description below). Preferably, the kits of the present invention further comprise other reagents such as, for example, ligase, kinases, and polymerases with or without 5 '→ 3' exonuclease activity. Ligase, kinase (or polymerase with or without 5 '→ 3' exonuclease activity) can be used to link any selected primer to the universal detection duplex, converting the latter to the specificity detection duplex. .

두 듀플렉스중의 한 가닥을 형성하는 "무력화된" 올리고뉴클레오티드는 물론 상술한 특이성 및 보편 검출 듀플렉스들도 본 발명의 범위내에 포함된다.Specificity and universal detection duplexes as described above, as well as "immobilized" oligonucleotides that form one strand of two duplexes, are included within the scope of the present invention.

본 발명의 다른 특징 및 이점들은 이하의 도면 및 바람직한 실시예의 설명 및 첨부한 특허청구범위로 부터 자명해질 것이다.Other features and advantages of the invention will be apparent from the following drawings and description of the preferred embodiments and from the appended claims.

먼저 도면에 관하여 설명한다.First, the drawings will be described.

제 1 도는 본 발명 방법의 하나의 실시양태이다.1 is one embodiment of the method of the invention.

제 2 도는 본 발명 방법의 다른 실시양태이다.2 is another embodiment of the method of the invention.

제 3 도는 비특이적 프라이밍 이벤트의 감소에 대한 블로킹 올리고뉴클레오티드의 효과를 증명해 주는 겔의 사진이다.3 is a photograph of a gel demonstrating the effect of blocking oligonucleotides on the reduction of nonspecific priming events.

제 4 도는 특이적인 프라이밍 이벤트의 모니터에 대한 형광단 표지된 블로킹 올리고뉴클레오티드의 이용을 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the use of fluorophore labeled blocking oligonucleotides for monitoring specific priming events.

제 5 도는 본 발명에 의해 구체화된 두 가지의 프로브들을 이용한 두개의 상이한 표적서열들의 검출에 있어서의 해상력 및 감도를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the resolution and sensitivity in the detection of two different target sequences using two probes embodied by the present invention.

바람직한 실시양태의 설명Description of the Preferred Embodiments

본원에서 이용되는 경우에, "증폭"은 광범위하게 폴리메라제 및 한쌍의 프라이머들을 이용하여 임의의 특정한 핵산 서열, 즉, "표적 핵산 서열"또는 "표적 핵산"을 처음 존재하는 양 보다 많은 양으로 생산하는 방법을 의미한다.As used herein, “amplification” broadly employs a polymerase and a pair of primers in an amount greater than the amount initially present for any particular nucleic acid sequence, ie, “target nucleic acid sequence” or “target nucleic acid”. Means how to produce.

본 발명은 프라이머(들)의 특수한 핵산의 증폭 생성물내로의 삽입을 모니터함으로써 특정한 핵산 서열의 존재를 검출하는 방법에도 관계한다. 본 발명에 있어서, 블로킹 올리고뉴클레오티드는 증폭 과정 중에 비특이적인 프라이밍 이벤트를 방지하기 위해 이용된다. 바람직한 실시양태에 있어, 증폭된 표적 서열은 블로킹 올리고뉴클레오티드의 그의 상보성 프라이머로 부터의 해리를 형광에 의해 모니터함으로써 검출된다.The invention also relates to a method of detecting the presence of a particular nucleic acid sequence by monitoring the insertion of the primer (s) into the amplification product of a particular nucleic acid. In the present invention, blocking oligonucleotides are used to prevent nonspecific priming events during the amplification process. In a preferred embodiment, the amplified target sequence is detected by monitoring by fluorescence the dissociation of the blocking oligonucleotides from its complementary primers.

증폭은 프라이머와 최상의 정도의 상보성을 갖고 가장 바람직하게 혼성화하는 최초 핵산 주형 내의 서열인, 특이적인 프라이밍 서열에 대한 한 쌍의 프라이머 각각의 혼성화예 의존한다. 특이적인 프라이밍 서열외에, 최초 핵산 서열은 거기에 프라이머가 혼성화할 수 있는 비특이적인 프라이밍 서열을 포함할 수 있다. 비-특이적 프라이밍 이벤트, 즉 특이적인 핵산이 아닌 주형 서열의 증폭을 초래하는 이벤트들은 프라이머의 프라이밍 서열 이외의 주형 서열에 대한 프라이머의 혼성화와 같은 반응들 및 프라이머들 사이의 분자내 상호작용에 기인한 이합체화와"같은 자기 프라이밍 (self priming)을 포함한다 (chou et al., in Nucleic Acid research (1992) 20:1717).Amplification relies on hybridization of each pair of primers to a specific priming sequence, which is the sequence within the original nucleic acid template that most preferably hybridizes with the highest degree of complementarity to the primer. In addition to specific priming sequences, the original nucleic acid sequences may include nonspecific priming sequences to which primers may hybridize. Non-specific priming events, i.e. events that result in amplification of non-specific nucleic acid template sequences, are due to intramolecular interactions between the primers and reactions such as hybridization of the primer to template sequences other than the priming sequence of the primer. Self priming, such as "dimerization" (chou et al., In Nucleic Acid research (1992) 20: 1717).

프라이머는 제한 효소 절단물로 부터 정제되었든 혹은 유기적 방법에 의해 제조되었든 간에, 적당한 조건하에 놓일 때 표적 서열에 대해 상보적인 프라이머 연장 생성물의 합성의 개시점으로 기능할 수 있는 올리고뉴클레오티드이다. 최초 핵산 주형에서 특이적인 프라이밍 서열에 대해 상보적인 서열외에도, 본 발명의 프라이머는 최초 주형의 프라이밍 서열에 인접하지 않은 그의 5' 부위 서열도 포함할수 있다. 즉, 인접 분절은 프라이머의 3' 부위에서의 신장부분(stretch)으로, 이 서열은 최초 핵산 표적에서 특이적인 프라이밍 서열에 대해 상보직인 반면에, 비인접 분절은 프라이머의 5' 부위에 있는 신장 부분으로, 이 서열은 최초 핵산 주형의 프라이밍 서열에 대해 비상보적이다.Primers are oligonucleotides that, whether purified from restriction enzyme digests or prepared by organic methods, can serve as a starting point for the synthesis of primer extension products complementary to the target sequence when placed under appropriate conditions. In addition to the sequences complementary to the priming sequences specific to the original nucleic acid template, the primers of the present invention may also include their 5 'region sequences that are not adjacent to the priming sequence of the original template. That is, the adjacent segment is the stretch at the 3 'region of the primer, which sequence is complementary to the priming sequence specific at the original nucleic acid target, while the non-adjacent segment is the stretched portion at the 5' region of the primer. As such, this sequence is non-complementary to the priming sequence of the original nucleic acid template.

본원에서 이용될 때, 최초 핵산 주형은 표적서열을 포함하거나 포함할 것으로 의심되는 시료내의 정제되거나 혹은 정제되지 않은 핵산을 의미한다. 따라서, 상기 방법은 DNA, RNA 또는 DNA:RNA 하이브리드를 포함할 수 있다. 최초 핵산 주형은 궁극적으로 단백질 생성물로 해독되는 DNA 또는 RNA로 한정되지 않고, 비-코드화 핵산 또는 코드화 서열들 사이에 위치된 비-코드화 핵산 서열을 포함할 수 있다. 비-특이적 프라이밍 이벤트의 발생 가능성을 최대한 줄이기 위해, 본 발명은 프라이머와 혼성화하기 위해 비-특이적 프라이밍 서열과 경쟁하는 블로킹 올리고뉴클레오티드를 제공한다. 본 발명의 블로킹 올리고뉴클레오티드는 "폴리메라제에 대한 프라이머로 기능할 수 없다". 즉, 연장 생성물 합성을 위한 개시점으로 기능할 수 없다. 블로킹 올리고뉴클레오티드는 폴리메라제가 연장 반응을 촉매하지 못하도록 입체적으로 방해하기 위해서, 3' 말단 히드록시기를 제거하거나 또는 변형시킴으로써, 예컨대, 말단 3'-디데옥시뉴클레오티드의 첨가, 3'-인산화, 3' 아미노 종결 및 3' 말단 부근에의 로다민과 같은 용적이 큰 분자 부분의 접합에 의해, 연장 반응을 위한 프라이머로 기능할 수 없도록 변형될 수 있다. 연장 생성물 합성을 위한 대표적인 조건은 실시예에서 기술된다.As used herein, original nucleic acid template refers to a purified or unpurified nucleic acid in a sample that contains or is suspected of containing a target sequence. Thus, the method may comprise DNA, RNA or DNA: RNA hybrids. The original nucleic acid template is not limited to DNA or RNA that ultimately is translated into protein products, and may include non-coding nucleic acid sequences located between non-coding nucleic acids or coding sequences. To minimize the likelihood of occurrence of non-specific priming events, the present invention provides blocking oligonucleotides that compete with the non-specific priming sequence for hybridization with primers. The blocking oligonucleotides of the present invention "can't function as primers for the polymerase". That is, it cannot serve as a starting point for the synthesis of extended products. Blocking oligonucleotides may be used to remove or modify 3 'terminal hydroxy groups, such as addition of terminal 3'-dideoxynucleotides, 3'-phosphorylation, 3' amino, to steric hindrance to polymerases from catalyzing the extension reaction. Termination and conjugation of large volume molecular moieties such as rhodamine near the 3 'end can be modified such that they cannot function as primers for extension reactions. Representative conditions for extending product synthesis are described in the Examples.

프라이머의 3' 말단 부분이 그의 블로킹 올리고뉴클레오티드를 넘어 돌출하거나 신장하는 대부분의 경우에는, 프라이머가 그의 블로킹 올리고뉴클레오티드에 "프라이머:블로킹 올리고뉴클레오티드 듀플렉스"로 혼성화될 때 프라이머의 5'→3' 방향으로의 의도하지 않은 연장을 배제하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 프라이머:블로킹 올리고뉴클레오티드 듀플렉스의 생성이 가역적인 과정이라는 사실이 지적되어야만 한다. 따라서, 적당한 조건 (예컨대, 온도 증가 및 후속되는 온도 감소) 하에서 듀플렉스는 반복적으로 해리 및 재-결합할 수 있다.In most cases where the 3 'terminal portion of a primer protrudes or extends beyond its blocking oligonucleotide, in the 5' → 3 'direction of the primer when the primer hybridizes to its blocking oligonucleotide as a "primer: blocking oligonucleotide duplex" It is desirable to exclude unintended extension of. In this case, it should be pointed out that the generation of primer: blocking oligonucleotide duplex is a reversible process. Thus, duplexes can be dissociated and recombined repeatedly under suitable conditions (eg, temperature increase and subsequent temperature decrease).

"블로킹 올리고뉴클레오티드"라는 용어는 광의로 비-특이적 프라이밍 이벤트를 방지하기 위해 프라이머와 혼성화할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 의미하다. 블로킹 올리고뉴클레오티드는 그의 대응하는 프라이머에 대해 충분한 상보성을 갖기 때문에, 적정 농도에서 특이적인 프라이밍 이벤트에 참여하지 않은 프라이머를 안정시킬 수 있어 비특이적인 프리이밍 이벤트를 방지할 수 있다. "충분한 상보성"이라 함은 두 서열들이 혼성화가 일어나기에 충분한 정도의 뉴클레오티드 상보성을 구비해야만 하는것을 의미한다. 바람직하게, 증폭 반응의 개시시에 각 프라이머에 대해 블로킹 올리고뉴클레오티드가 존재한다.The term "blocking oligonucleotide" refers to an oligonucleotide capable of hybridizing with a primer to broadly prevent non-specific priming events. Since blocking oligonucleotides have sufficient complementarity to their corresponding primers, it is possible to stabilize primers that do not participate in specific priming events at appropriate concentrations to prevent non-specific priming events. "Sufficient complementarity" means that the two sequences must have sufficient nucleotide complementarity to allow hybridization to occur. Preferably, blocking oligonucleotides are present for each primer at the start of the amplification reaction.

두 가닥들 사이의 혼성화가 일어나기 위한 상보성의 정도 및 농도가 상호의존성 변수라는 사실이 당업자들에 의해 이해될 것이다. 따라서, 블로킹 올리고뉴클레오티드는 그의 대응하는 프라이머에 대해서 완전히 상보적일 수 있고, 그렇치 않으면, 비특이적 서열들에 대한 프라이머의 결합을 방지할 수 있을 정도의 충분한 농도로 블로킹 올리고뉴클레오티드가 존재하는 경우에는 프라이머에 대해 불완전하게 상보적일 수 있다. 일반적으로, 핵산 시료는 이중-가닥이다. 따라서, 연장 생성물 합성 이전에 이두 가닥들을 분리할 필요가 있다. 이하에 제공된 실시예들에서는, 가열 변성이 핵산 시료의 가닥들을 분리하는데 이용되었다. 그러나, 핵산 가닥들을 분리하기 위한 다른 제제들도 알려져 있는데, 이는 RecBCD 헬리카제와 같은 효소 제제를 포함한다. Muskavitch 등 (1981, Enzyme 14:233)참조. 프라이머 및 그의 블로킹 올리고뉴클레오티드는 핵산 시료에 대해 듀플렉스로 첨가되거나 혹은 두 개의 분리된 가닥으로 첨가될 수 있다. 프라이머 및 블로킹 올리고뉴클레오티드가 듀플렉스로 첨가된다면, 핵산 시료의 변성을 일으키는 단계들이 마찬가지로 프라이머:블로킹 올리고뉴클레오티드 듀플렉스를 그의 각각의 가닥들로 분리할 것이다.It will be understood by those skilled in the art that the degree and concentration of complementarity for hybridization between the two strands to occur is an interdependent variable. Thus, the blocking oligonucleotides may be completely complementary to their corresponding primers, or otherwise, if the blocking oligonucleotides are present at a concentration sufficient to prevent binding of the primers to nonspecific sequences It may be incompletely complementary. Generally, nucleic acid samples are double-stranded. Therefore, it is necessary to separate these two strands prior to extension product synthesis. In the examples provided below, heat denaturation was used to separate the strands of the nucleic acid sample. However, other agents for separating nucleic acid strands are also known, including enzyme preparations such as RecBCD helicase. See Muskavitch et al. (1981, Enzyme 14: 233). Primers and their blocking oligonucleotides can be added in duplex to nucleic acid samples or in two separate strands. If primers and blocking oligonucleotides are added to the duplex, the steps that cause denaturation of the nucleic acid sample will likewise separate the primer: blocking oligonucleotide duplex into its respective strands.

가닥 분리후, 반응 혼합물은 각각의 프라이머가 프라이머:주형 복합체를 형성하기 위해 주형내의 그의 프라이밍 서열과 혼성화하거나 또는 프라이머:블로킹 올리고뉴클레오티드 듀플렉스를 형성하기 위해 블로킹 올리고뉴클레오티드와 혼성화하는 것을 증가시키는 적당한 혼성화 조건하에 놓인다. 적당한 혼성화 조건은 당업계에 잘 알려져 있고 이들 중 일부는 이하의 실시예들에 제시되어 있다.After strand separation, the reaction mixture is subjected to appropriate hybridization conditions that increase the hybridization of each primer with its priming sequence in the template to form a primer: template complex or with the blocking oligonucleotide to form a primer: blocking oligonucleotide duplex. Placed under Suitable hybridization conditions are well known in the art and some of these are set forth in the examples below.

일단 프라이머들이 주형의 프라이밍 서열에 혼성화되면, 반응혼합물은 프라이머들이 연장 반응, 즉, 중합 반응의 개시점으로 작용하도록 하는 적당한 연장 반응 조건에 놓이게 된다. 프라이머의 주형에 대한 혼성화 및 프라이머의 연장이 두 개의 상이한 반응들로 진행될 필요는 없다. 따라서, 혼성화 및 연장은 혼성화에 대해 요구되는 조건들과 연장에 대해 요구되는 조건들을 결합시킴으로써 동시에 진행될 수 있다. 당업계에 잘 알려져 있는, 적합한 연장 반응 조건들은, 촉매, 예컨대,DNA 폴리메라제의 존재하에서 뉴클레오티드의 첨가시 핵산 주형에 혼성화된 프라이머의 3' 말단에서 연장 생성물의 합성을 유도하는 조정된 조건들 (예컨대, 온도, pH 및 이온강도)이다. 대표적인 연장 반응 조건들도 이하의 실시예들에서 제시된다.Once the primers hybridize to the priming sequence of the template, the reaction mixture is placed in suitable extension reaction conditions that allow the primers to act as an initiation of the extension reaction, ie the polymerization reaction. Hybridization to the template of the primer and extension of the primer need not proceed in two different reactions. Thus, hybridization and extension can proceed simultaneously by combining the conditions required for hybridization with the conditions required for extension. Suitable extension reaction conditions, which are well known in the art, are conditions that lead to the synthesis of extension products at the 3 'end of the primer hybridized to the nucleic acid template upon addition of nucleotides in the presence of a catalyst such as DNA polymerase. (Eg, temperature, pH and ionic strength). Representative extension reaction conditions are also presented in the Examples below.

연장 반응을 위한 촉매는 일반적으로 DNA 폴리메라제, 예컨대 써무스 아쿠아티쿠스 (Thermus aquaticus) 또는 써무스 써모필루스 (Thermus thermophilus)와 같은 열안정성 폴리메라제이다 (Kong et al., J. Biol. Chem. (1993) 268:1965). 본 발명을 실시하기 위해서는, 폴리메라제가 프라이머가 혼성화된 서열의 "하류"에서 주형에 혼성화된 올리고뉴클레오티드의 치환을 행할 수 있는 것이 중요하다. 적당한 연장 반응 조건하에서, 폴리메라제는 계속적으로 연장 프라이머의 3' 말단에 뉴클레오티드들을 첨가하고, 만약 프라이머의 "하류"에 혼성화된 블로킹 올리고뉴클레오티드가 있는 경우 이를 치환하여, 주형의 표적 서열에 대해 상보적이고 블로킹 올리고뉴클레오티드의 서열을 포함하는 연장 생성물을 합성한다.Catalysts for the extension reaction are generally DNA polymerases, such as thermostable polymerases such as Thermos aquaticus or Thermos thermophilus (Kong et al., J. Biol). Chem. (1993) 268: 1965). In order to practice the present invention, it is important that the polymerase can perform substitution of oligonucleotides hybridized to the template "downstream" of the sequence to which the primers hybridized. Under appropriate extension reaction conditions, the polymerase continually adds nucleotides at the 3 'end of the extension primer and substitutes, if any, a blocking oligonucleotide hybridized "downstream" of the primer to complement the target sequence of the template. And an extension product comprising the sequence of blocking oligonucleotides.

이중가닥 핵산 주형의 경우에, 최초로 두 개의 연장 생성물들이 합성되는데, 각각의 연장 생성물은 표적 서열의 하나의 가닥에 상응한다. 새롭게 합성된 연장 생성물은 표적 서열의 복제물일 뿐만 아니라, 비인접서열의 신장부분을 포함하거나 포함하지 않는 프라이머 서열을 포함한다. 이어서 새롭게 합성된 연장 생성물들은 최초 주형 가닥으로 분리되어 추가의 연장 생성물을 함성하기 위한 그 다음의 주형으로 이용된다. 그 다음으로, 최초 주형의 프라이밍 서열에 대한 비인접 프라이머의 분절은, 있는 경우, 복제되어 연장 생성물내에 통합된다. 후속 연장 반응에서주형으로 이용될 수 있는 각각의 연장 생성물은 두 개의 공유 결합된 부분들로 구성된다는 사실을 유의하여야 한다: (i) 있는 경우, 비인접 분절을 포함하는 전체 프라이머 및 (ii) 표적 서열의 하나의 가닥에 대해 상보적인 증폭된 핵산 서열. 가닥 분리의 완결, 혼성화, 및 연장/치환은 1사이클의 층폭 반응을 구성한다. 따라서, 연장 생성물의 농도는 증가하는 증폭 사이클의 완료와 더불어 지수적인 속도로 증가한다.In the case of a double stranded nucleic acid template, two extension products are first synthesized, each extension product corresponding to one strand of the target sequence. The newly synthesized extension product is not only a copy of the target sequence, but also includes a primer sequence with or without the extension of the non-contiguous sequence. The newly synthesized extension products are then separated into the original template strand and used as the next template to contain additional extension products. Next, the segments of nonadjacent primers to the priming sequence of the original template, if any, are replicated and integrated into the extension product. It should be noted that each extension product that can be used as a template in subsequent extension reactions consists of two covalently bonded moieties: (i) the entire primer, including the non-adjacent segment, if present, and (ii) the target An amplified nucleic acid sequence complementary to one strand of the sequence. Completion, hybridization, and extension / substitution of strand separation constitutes one cycle of layerwidth reaction. Thus, the concentration of the extension product increases at an exponential rate with the completion of the increasing amplification cycle.

바람직한 실시양태에 있어서, 프라이머 및 그의 블로킹 올리고뉴클레오티드 양자는 각각 예를 들어, 공명 에너지 전이가 가능하도록 혼성화를 통해 근접하게 되는 공여체 형광단 및 수용체 형광단으로 표지된다. 연장이 진행됨에 따라, 표지된 프라이머가 연장 생성물내에 삽입되기 때문에 표지된 프라이머의 이용가능성은 감소한다. 이것은 표지된 블로킹 올리고뉴클레오티드에 혼성화되기 위해 이용가능한 표지된 프라이머의 양을 감소시킨다. 연장이 반복 사이클로 진행될 때, 프라이머에 결합할 수 있는 표지되지 않은 연장 생성물이 제조되고, 이들은 프라이머와 혼성화하기 위해 표지된 블로킹 올리고뉴클레오티드와 경쟁한다. 따라서, 이와 같은 바람직한 실시양태에 있어서, 블로킹 올리고뉴클레오티드는 두 가지 역학을 수행한다: (1) 비특이적인 프라이밍 이벤트의 제거 또는 감소를 위한 블로킹 분자, 및 (2) 검출 과정에 관여하는 신호 프로브.In a preferred embodiment, both the primer and its blocking oligonucleotides are each labeled with a donor fluorophore and a receptor fluorophore, which are brought in close proximity via hybridization, for example, to allow resonance energy transfer. As the extension proceeds, the availability of the labeled primer decreases because the labeled primer is inserted into the extension product. This reduces the amount of labeled primers available for hybridization to labeled blocking oligonucleotides. As the extension proceeds in a repeat cycle, an unlabeled extension product is prepared that can bind to the primers, which compete with the labeled blocking oligonucleotides for hybridization with the primers. Thus, in this preferred embodiment, the blocking oligonucleotide performs two dynamics: (1) blocking molecules for elimination or reduction of nonspecific priming events, and (2) signal probes involved in the detection process.

형광단이 본 발명의 실시에 이용되는 경우에, 두 개의 형광단들, 공여체 및 수용체는 블로킹 올리고뉴클레오티드 및 그의 대응하는 프라이머에 결합되어, 블로킹 올리고뉴클레오티드 및 프라이머가 서로 듀플렉스 형태로 혼성화될 때 그들은서로 공명 에너지 전이 거리내에 있게 된다. 형광단들은 바람직하게 서로 적어도 1 뉴클레오티트 만큼, 그러나 100 Å 이하인 거리로 서로 떨어져 있다 (Clegg, Methods in Enzymology 211:353). 형광단들이 내부 뉴클레오티드들에 결합되는 것도 바람직하다. 바람직하다면, 두 개를 초과하는 형광단들이 이용될 수도 있다. 또한 형광단들은 동일하거나 또는 상이한 것일 수 있다. 공여체 형광단의 방출 스펙트럼과 수용체 형광단의 여기 상태 스펙트럼의 중첩은 그들 사이의 에너지 전이를 가능케 한다. 따라서, 에너지 전이의 붕괴에 기인한 신호상의 변화는 프라이머:블로킹 올리고뉴클레오티드 듀플렉스가 변성되거나 해리될 때, 예컨대 연장 반응 중에 생성된다.When fluorophores are used in the practice of the present invention, two fluorophores, a donor and a receptor are bound to a blocking oligonucleotide and its corresponding primers so that when the blocking oligonucleotides and primers hybridize to each other in duplex form, they The resonance energy transition is within the distance. The fluorophores are preferably at least one nucleotide apart from each other, but at a distance of 100 μs or less (Clegg, Methods in Enzymology 211: 353). It is also preferred that the fluorophores are bound to internal nucleotides. If desired, more than two fluorophores may be used. The fluorophores may also be the same or different. The overlap of the emission spectrum of the donor fluorophore and the excitation state spectrum of the receptor fluorophore allows for energy transfer between them. Thus, changes in signal due to disruption of energy transfer are produced when the primer: blocking oligonucleotide duplexes denature or dissociate, such as during an extension reaction.

바람직하다면, 임의의 프라이머 및 최초 주형의 표적 서열 모두에 대해 층분히 상보적 (즉, 적어도 5 염기쌍의 상보성)이지 않은 형광단 표지된 블로킹 올리고뉴클레오티드가 우선적으로 만들어질 수 있다. "보편 검출 듀플렉스"는 블로킹 올리고뉴클레오티드와 제 2 형광단 표지된 올리고뉴클레오티드로 구성되는데, 여기서 블로킹 올리고뉴클레오티드는 제 2 올리고뉴클레오티드의 3' 말단에 대해 상보적이고 그로부터 돌출되어 있다. 연장 반응을 위해 특이적인 프라이머를 최초 주형과 혼합하기 이전에, 블로킹 올리고뉴클레오티드는 연결 과정 (ligation process)을 통해서 프라이머의 상보성에 가까이 가져가게 되는데, 여기서 제 2 올리고뉴클레오티드의 3' 말단은 프라이머의 5' 말단에 공유결합하게 된다. 즉, "보편 검출 듀플렉스"라는 용어는 블로킹 올리고뉴클레오티드와 프라이머로 기능하지 않는 그의 상보성 올리고뉴클레오티드 사이에 형성된 올리고뉴클레오티드를 기술하기 위해 이용된다. 분명한 이유로, 보편 검출 듀플렉스의 두개의 형광단들 (또는 그 이상)은 매우 가까이 근접해 있어야 한다. 특히 바람직한 실시양태에 있어서, 공여체 형광단과 수용체 형광단은 약한 안정성을 갖는 보편 검출 듀플렉스의 각각의 올리고뉴클레오티드에 결합되고, 프라이머의 듀플렉스예 대한 뒤이은 연결은 더욱 더 안정한 듀플렉스-프라이머를 제공한다. 그 결과로, 두 형광단들 사이의 에너지 전이 효율이 향상된다.If desired, fluorophore labeled blocking oligonucleotides may be made preferentially that are not complementary (ie, at least 5 base pairs of complementarity) to both the primer and target sequences of the original template. A "universal detection duplex" consists of a blocking oligonucleotide and a second fluorophore labeled oligonucleotide, wherein the blocking oligonucleotide is complementary to and protrudes from the 3 'end of the second oligonucleotide. Before mixing the primers specific for the extension reaction with the original template, the blocking oligonucleotides are brought closer to the complementarity of the primers through a ligation process, where the 3 'end of the second oligonucleotide is 5 'Covalently attached to the end. That is, the term "universal detection duplex" is used to describe oligonucleotides formed between blocking oligonucleotides and their complementary oligonucleotides that do not function as primers. For obvious reasons, the two fluorophores (or more) of the universal detection duplex should be in close proximity. In a particularly preferred embodiment, the donor fluorophore and the receptor fluorophore are bound to each oligonucleotide of the universal detection duplex with weak stability, and subsequent linkages to the duplexes of the primers provide even more stable duplex-primers. As a result, the energy transfer efficiency between the two fluorophores is improved.

보편 검출 듀플렉스와 달리, "특이성 검출 듀플렉스"는 표적 핵산의 증폭/검출에 이용하기 편리하다. 제 1도 참조, 속이 채워진 원(●) 및 장방형(■)은 두 개의 형광단을 나타내고 속인 빈 원(○)은 무력화된 블로킹 올리고뉴클레오티드의 3' 말단을 나타낸다. 제 1도에 도시된 실시양태에서, 표지된 프라이머는 그의 프라이밍 서열에 대한 비인접 않은 분절을 포함한다는 사실을 유의해야 한다. 더욱이, 표지된 프라이머가 결합하는 가닥을 우선적으로 증폭시키는 사전-비대칭 증폭은 감도를 증가시키기 위해 실시된다. 비대칭 반응은 동일하지 않은 양의 프라이머, 즉, 과량의 하나의 프라이머 및 제한된 양의 다른 하나의 프라이머를 제공하거나 또는 특이적인 프라이밍 서열에 대해 상보적인 부분의 길이가 동일하지 않은 프라이머들을 제공함으로써 유도될 수 있다. 각 주형 가닥의 합성 속도의 차이와 같은 다른 요소들도 증폭의 비대칭 특성에 기여할 수 있다.Unlike the universal detection duplex, the "specificity detection duplex" is convenient for use in amplification / detection of target nucleic acids. See also Figure 1, the filled circle (●) and the rectangle (■) represent two fluorophores and the hollow circle (○) represents the 3 'end of the neutralized blocking oligonucleotide. In the embodiment shown in FIG. 1, it should be noted that the labeled primers comprise nonadjacent segments for their priming sequences. Moreover, pre-asymmetric amplification, which preferentially amplifies the strand to which the labeled primer binds, is performed to increase sensitivity. The asymmetric reaction can be induced by providing unequal amounts of primers, ie, excess one primer and a limited amount of another primer, or by providing primers that are not equal in length to the complementary portion for the specific priming sequence. Can be. Other factors, such as differences in the synthesis rate of each template strand, can also contribute to the asymmetric nature of amplification.

비대칭 증폭을 위한 최적의 프라이머 비율은 실험적으로 결정되는 요소이다 (Shyamala et al., 1989. J. Bacteriol. 171:1602).The optimal primer ratio for asymmetric amplification is an experimentally determined factor (Shyamala et al., 1989. J. Bacteriol. 171: 1602).

다른 유형의 "특이성 검출 듀플렉스"는 제 2도에 도시된 방법에 이용된다.이러한 실시양태에 있어서, 두 개의 비표지된 특이성 검출 듀플렉스 (즉, 두 개의 블로킹 올리고뉴클레오티드:프라이머 쌍)들이 이용된다. 어느 쪽 프라이머도 그의 프라이밍 서열에 대한 비인접 분절을 갖지 않는다. 각각의 속이 빈 원은 블로킹 올리고뉴클레오티드의 무력화된 3' 말단을 나타낸다. 제 1도에는 도시되지 않았던 중요한 하류 블로킹 올리고뉴클레오티드의 치환 과정이 제 2도에는 도시되어 있다.Another type of “specificity detection duplex” is used in the method shown in FIG. 2. In this embodiment, two unlabeled specificity detection duplexes (ie, two blocking oligonucleotide: primer pairs) are used. Neither primer has a nonadjacent segment for its priming sequence. Each hollow circle represents the neutralized 3 'end of the blocking oligonucleotide. An important downstream blocking oligonucleotide substitution process, not shown in FIG. 1, is shown in FIG.

본 발명의 방법은 핵산 주형에서 핵산 서열의 증폭 및 분리 단계를 거치지 않고 증폭된 표적의 존재를 검출하는 과정을 동시에 행하는 장치내에서 실시될 수 있다. 상기 장치는 (1) 올리고뉴클레오티드들을 수용하는 올리고뉴클레오티드 용기; (2) 핵산 시료를 수용하는 반응 용기로서, 올리고뉴클레오티드 용기내의 내용물들이 반응 용기로 자동적으로 전달될 수 있도록 올리고뉴클레오티드 용기에 연결되어 있는 용기: (3) 올리고뉴클레오티드 및 시료를 혼합하는 조절계; (4) 반응 용기의 온도를 조절하는 온도 조절계; (5) 조사 원 (irradiation source); 및 (6) 반응 용기로 부터 방사된 방사선을 검출하는 검출기를 포함한다. 바람직하게, 반응 용기는 다수-웰 마이크로타이터 플레이트의 웰이다. 일반적으로, 조사 원은 목적파장의 광자들을 발생시킬 수 있는 장치이다. 이러한 장치는 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자들에게 잘 알려져 있고, 실제로 시판되고 있다. (예컨대, 텅스텐 램프 또는 이온화 레이저 램프). 검출기는 광자 에너지를 전기 신호로 변환할 수 있는 장치이다. 다시 말해, 이러한 장치는 주지되어 있고 수많은 공급원으로 부터 수득될 수 있다. 실시예들은 광전 자증배관 및 반도체-계 광자 검출기를 포함한다.The method of the present invention can be carried out in an apparatus that simultaneously performs the process of detecting the presence of an amplified target without undergoing amplification and separation of the nucleic acid sequence in the nucleic acid template. The apparatus comprises (1) an oligonucleotide container for containing oligonucleotides; (2) a reaction vessel containing a nucleic acid sample, the vessel being connected to the oligonucleotide vessel so that the contents in the oligonucleotide vessel can be automatically delivered to the reaction vessel: (3) a control system for mixing the oligonucleotide and the sample; (4) a temperature controller for adjusting the temperature of the reaction vessel; (5) an irradiation source; And (6) a detector for detecting radiation emitted from the reaction vessel. Preferably, the reaction vessel is a well of a multi-well microtiter plate. In general, a radiation source is a device capable of generating photons of a desired wavelength. Such devices are well known to those skilled in the art to which the present invention pertains and are commercially available. (Eg, tungsten lamps or ionizing laser lamps). Detectors are devices that can convert photon energy into electrical signals. In other words, such devices are well known and can be obtained from a number of sources. Embodiments include photomultipliers and semiconductor-based photon detectors.

상기 장치가 검출기에 의해 수신된 신호 데이타를 처리하는 데이타 프로세서를 추가로 포함하는 것이 특히 바람직하다. 장치는 증폭의 사전-선택된 레벨에 상당하는 방사(radiaton)의 사전-결정된 레벨이 검출기에 의해 검출되었을 때 증폭 반응을 종결시키는 제어 메카니즘을 포함할 수 있다. 따라서, 장치는 대량 재조합 단백질 합성에 이용되는 발효 생성물 온-라인 모니터와 유사한 방식으로 증폭 반응의 "온-라인" 모니터을 제공한다. 따라서, 본원에 개시된 장치와 함께 순일한 증폭 및 검출 방법을 이용하면, 표적 서열 증폭이 일어난 정도를 측정하기 위해 혼합물을 샘플링할 필요가 없게 되므로 반응용기가 오염되지 않도록 예방할 수 있다.It is particularly preferred that the device further comprises a data processor for processing the signal data received by the detector. The apparatus may include a control mechanism to terminate the amplification reaction when a predetermined level of radiation corresponding to the pre-selected level of amplification is detected by the detector. Thus, the device provides an “on-line” monitor of the amplification reaction in a manner similar to the fermentation product on-line monitor used for mass recombinant protein synthesis. Thus, using a unique amplification and detection method in conjunction with the devices disclosed herein, there is no need to sample the mixture to determine the extent to which target sequence amplification has occurred, thereby preventing the reaction vessel from being contaminated.

더 이상의 노력 없이도, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자들은 본원의 설명에 기초하여 본 발명을 최대한으로써 이용할 수 있을 것으로 생각된다. 따라서, 이하의 구체적인 실시양태들은 단순히 설명의 목적만을 위한 것으로, 어떠한 방식으로든 본원의 나머지 개시내용을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.Without further effort, it is believed that one of ordinary skill in the art to which this invention pertains can utilize the invention to the fullest extent based on the description herein. Accordingly, the specific embodiments below are for illustrative purposes only and should not be construed as limiting the remainder of the disclosure herein in any way.

실시예 I. 비특이적-프라이밍 이벤트의 감소에 대한 블로킹 올리고뉴클레오티드의 효과Example I. Effect of blocking oligonucleotides on reduction of nonspecific priming events

프라이밍 효율에 대한 블로킹 올리고뉴클레오티드의 효과를 설명하기 위하여, 사람 SRY 유전자 (Sinclair et al., 1990, Nature 346:240)의 127 bp 분절을 블로킹 올리고뉴클레오티드의 존재하에서 그리고 부재하에서 증폭시켰다. 표적 한정 프라이머의 서열은 다음과 같다; 프라이머 (A) 5'-AACTC AGAGA TCAGC AAGCA GCTGG GATAC-3' 및 프라이머 (B) 5'-ACTTA TAATTTRCGGGT ATTTC TTRCTCT GTGCA-3'. 각각의 TTR은 텍사스 레드 접합된 아미노-C6-dT 잔기 (Glenn Reserarch, Sterling,VA)를 나타내고 공급자에 의해 제안된 방법에 따라 프라이머(B)에 접합되었다 (Molecular Probes, Inc. Eugene, OR. USA). 이용된 블로킹 올리고뉴클레오티드는 프라이머 (A)의 24 염기들에 대해 상보적이고 5'-CAGCT GCTTG CTGAT CTCTG AGTTL-3' (여기서, L은 3'-아민말단을 가리킨다) [3'-아민-ON CPG, Clontech, Palo Alto, CA]의 서열을 갖는다.To illustrate the effect of blocking oligonucleotides on priming efficiency, 127 bp segments of the human SRY gene (Sinclair et al., 1990, Nature 346: 240) were amplified in the presence and absence of blocking oligonucleotides. The sequence of the target defining primer is as follows; Primer (A) 5'-AACTC AGAGA TCAGC AAGCA GCTGG GATAC-3 'and Primer (B) 5'-ACTTA TAATT TR CGGGT ATTTC T TR CTCT GTGCA-3'. Each T TR represents a Texas red conjugated amino-C6-dT residue (Glenn Reserarch, Sterling, VA) and was conjugated to primer (B) according to the method proposed by the supplier (Molecular Probes, Inc. Eugene, OR. USA). The blocking oligonucleotides used are complementary to the 24 bases of the primer (A) and are 5'-CAGCT GCTTG CTGAT CTCTG AGTTL-3 ', where L indicates the 3'-amine terminus [3'-amine-ON CPG , Clontech, Palo Alto, CA].

모든 뉴클레오티드들은 Operon Technologies Inc. (Alameda, CA)에 의해 합성하였고 이어서 8 M 우레아/l5% 아크릴아마이드 겔 상에서의 전기영동에 의해 정제하였다. 올리고뉴클레오티드의 특이적인 밴드들을 전기영동에 의해 용출하고 260 nm에서의 UV 흡광도에 의해 정량하였다.All nucleotides are Operon Technologies Inc. (Alameda, Calif.) And then purified by electrophoresis on 8 M urea / l5% acrylamide gel. Specific bands of oligonucleotides were eluted by electrophoresis and quantified by UV absorbance at 260 nm.

표적 DNA로 이용된 남자 게놈 DNA를 전혈로 부터 DTAB/CTAB 방법 (Gustinicich et al., 1991, Biotechniques 11:298)에 의해 추출하여, UV 260 nm 흡광도에 의해 정량하였고, 50 ng/㎕ 효모 tRNA를 담체로 하여 TE 완충액 (10 mM Tris-HCl 및 1 mM EDTA, pH 8.0)으로 연속적으로 세정하였다.Male genomic DNA used as target DNA was extracted from whole blood by DTAB / CTAB method (Gustinicich et al., 1991, Biotechniques 11: 298), quantified by UV 260 nm absorbance, and 50 ng / μl yeast tRNA The carrier was washed successively with TE buffer (10 mM Tris-HCl and 1 mM EDTA, pH 8.0).

증폭은 AG-9600 Thermal Station (MJ Research, Watertown, MA)을 이용하여 96웰 폴리카보네이트 마이크로타이터 플레이트 (Costar, Cambridge, MA)내에서 실시하였다. 0.3 유니트의 Tth DNA 폴리메라제 (Carballeira et al., 1990, Biotechniques 9:276-281) 및 다양한 양의 표적 DNA (102, 103및 104)를 포함하는 50 mM Tris-HCI, pH 8.7, 40 mM KCl, 5 mM NH4Cl, 2 mM DTT, 0.1% Triton X-100, 100 μM dNTP의 10 ㎕의 반응혼합물에, 동일한 양의 블로킹 올리고뉴클레오티드를포함하거나 포함하지 않는 각각의 프라이머들 3O ng을 첨가하였다.Amplification was performed in 96-well polycarbonate microtiter plates (Costar, Cambridge, Mass.) Using AG-9600 Thermal Station (MJ Research, Watertown, Mass.). 50 mM Tris-HCI, pH 8.7, containing 0.3 units of Tth DNA polymerase (Carballeira et al., 1990, Biotechniques 9: 276-281) and varying amounts of target DNA (10 2 , 10 3 and 10 4 ) Primers with or without the same amount of blocking oligonucleotide in 10 μl of the reaction mixture of 40 mM KCl, 5 mM NH 4 Cl, 2 mM DTT, 0.1% Triton X-100, 100 μM dNTP ng was added.

효모 tRNA 및 연어 정자 DNA를 음성 대조표준으로 이용하였다. 총 35 열 사이클 [thermal cycles] (94℃에서 25초, 60℃에서 20초간, 및 72℃에서 40초간)이 수행된 후 시료를 TBE 완충액내에서 10 V/cm으로 전기영동된 9% 아크릴아마이드 겔 상에서 분석하였다. 겔 전기영동에 이용된 분자 마커는 pBR322 DNA의 HpaII 절단생성물 이었다. 겔을 에티디엄 브로미드로 간단히 염색하였고, UV 조명하에서 사진 촬영하였다. 사진은 제 3 도에 나타내었다.Yeast tRNA and salmon sperm DNA were used as negative controls. 9% acrylamide electrophoresed at 10 V / cm in TBE buffer after a total of 35 thermal cycles (25 seconds at 94 ° C., 20 seconds at 60 ° C., and 40 seconds at 72 ° C.) was performed. Analysis on the gel. The molecular marker used for gel electrophoresis was the HpaII cleavage product of pBR322 DNA. The gel was simply stained with ethidium bromide and photographed under UV light. The photograph is shown in FIG.

제 3도를 참고하여 보면, 겔의 각 레인의 내용물이 표시되어 있는데, 여기서 tRNA는 효모 전달 RNA를 의미하고, SS는 연어 정자 DNA를 의미하며, M은 분자 크기 마커를 의미하고, 수들은 표적 분자들의 양을 나타낸다. 심볼 "-" 또는 "+" 는 블로킹 올리고뉴클레오티드의 부재 또는 존재를 나타낸다. 127 bp SRY 특이성 서열의 강도는 블로킹 올리고뉴클레오티드의 존재하에서의 반응의 경우가 더 두드러졌고 낮은 표적 용량에서 더욱 그러하였다. 반대로, 프라이머 이합체의 강도는 블로킹 올리고뉴클레오티드의 부재하에서의 반응의 경우가 더욱 선명하였다. 따라서, 특이적 표적 서열의 증폭 효능은 블로킹 올리고뉴클레오티드가 존재하지 않는 반응에서 훨씬 더 풍부한, 프라이머 이합체의 형성과 같은 비-특이적 프라이밍 이벤트에 의한 방해의 정도에 직접적으로 영향을 받았다.Referring to Figure 3, the contents of each lane of the gel are indicated, where tRNA refers to yeast transfer RNA, SS stands for salmon sperm DNA, M stands for molecular size marker, and numbers represent targets. Represents the amount of molecules. The symbol "-" or "+" indicates the absence or presence of blocking oligonucleotides. The intensity of the 127 bp SRY specific sequence was more pronounced for the reaction in the presence of blocking oligonucleotides, even at lower target doses. In contrast, the intensity of the primer dimer was more pronounced for the reaction in the absence of blocking oligonucleotides. Thus, the amplification efficacy of specific target sequences was directly influenced by the extent of interference by non-specific priming events, such as the formation of primer dimers, which are much richer in reactions without blocking oligonucleotides.

실시예 II. 표적 핵산의 증폭을 모니터하기 위한 형광단 표지된 블로킹 올리고뉴클레오티드의 이용Example II. Use of fluorophore labeled blocking oligonucleotides to monitor amplification of target nucleic acids

본 실시예는 블로킹 올리고뉴클레오티드가 비특이적 프라이밍을 감소시킬 수있음은 물론 형광단에 의해 표지될 때, 증폭 과정을 모니터하는데 이용될 수도 있다는 것을 설명한다. 본 실시예에서 이용된 표적 DNA, 블로킹 올리고뉴클레오티드 및 프라이머들은 프라이머 (B)의 2O 염기들에 대해 상보적이고 서열 5'-AGAGA GAAAT ACCCG AATTAL-3'을 갖는 인디케이터 프로브가 프라이머 (B)와의 형광 에너지 전이에 관여하기 위해 포함된 것을 제외하고는, 기본적으로 실시예 I에서 이용된 것들과 동일하다. "L"은 3'-아민 말단 [3'-아민-ON CPG, Clontech, Palo Alto, CA)을 나타낸다. 정제 후, 인디케이터 프로브는 제공자 [Molecular Probes, Inc. Eugene, OR. USA)] 에 의해 제안된 방법에 따라 추가로 플루오레세인과 접합되었다.This example demonstrates that blocking oligonucleotides can reduce nonspecific priming as well as be used to monitor the amplification process when labeled by fluorophores. The target DNA, blocking oligonucleotides and primers used in this example are complementary to the 20 bases of primer (B) and the indicator probe having the sequence 5'-AGAGA GAAAT ACCCG AATTAL-3 'has a fluorescence energy with primer (B). They are basically the same as those used in Example I, except that they are included to participate in metastasis. "L" represents 3'-amine terminal [3'-amine-ON CPG, Clontech, Palo Alto, CA). After purification, the indicator probe was added to a provider [Molecular Probes, Inc. Eugene, OR. USA) was further conjugated with fluorescein according to the method proposed by.

증폭은 MW-1 Thermocycler (Tehne Inc., Cambridge, England)을 이용하여 96 웰 폴리카보네이트 마이크로타이터 플레이트 (Techne Inc., Cambridge, England)내에서 실시하였다. 0.6 유니트의 Tth DNA 폴리메라제 및 102사본들의 표적 DNA를 포함하는 50 mM Tris-HCl, pH 8.7, 40 mM KCl, 5 mM NH4Cl, 2 mM DTT, 0.1% Triton X-100, 100 μM dNTP의 10 ㎕의 반응혼합물에, 동일한 양의 블로킹 올리고뉴클레오티드를 포함하거나 포함하지 않는 각각의 프라이머들 20 ng을 첨가하였다. 연어 정자 DNA를 음성 대조표준으로 이용하였다. 총 24 열 사이클 (96℃에서 42초, 53℃에서 42초간, 및 72℃에서 6O초간)이 수행된 후 인디케이터 프로브를 가 반응에 첨가하였다. 사이클 25에서 취한 각 반응혼합물에 대하여 마이크로플레이트 형광계 (Model 7600, Canbridge Technologies, Inc., Watertown, MA, USA)를 이용하여 최초 630 nm 형광 판독을 행하였다. 이후의 판독은 사이클 3O 및 사이클 35에서 행하였다. 형광 판독 데이타들을 플로팅하여 제 4도에 나타내었다.Amplification was performed in 96 well polycarbonate microtiter plates (Techne Inc., Cambridge, England) using MW-1 Thermocycler (Tehne Inc., Cambridge, England). 50 mM Tris-HCl, pH 8.7, 40 mM KCl, 5 mM NH 4 Cl, 2 mM DTT, 0.1% Triton X-100, 100 μM, containing 0.6 units of Tth DNA polymerase and 10 2 copies of target DNA To 10 μl of reaction mixture of dNTP, 20 ng of each of the primers with or without the same amount of blocking oligonucleotide was added. Salmon sperm DNA was used as a negative control. An indicator probe was added to the reaction after a total of 24 heat cycles (42 seconds at 96 ° C., 42 seconds at 53 ° C., and 60 seconds at 72 ° C.) was performed. Each reaction mixture taken in cycle 25 was subjected to the first 630 nm fluorescence reading using a microplate fluorometer (Model 7600, Canbridge Technologies, Inc., Watertown, Mass., USA). Subsequent readings were made in cycles 30 and 35. Fluorescence reading data is plotted and shown in FIG.

제 4 도의 막대 그래프는 블로킹 올리고뉴클레오티드를 처음부터 첨가한 경우와 첨가하지 않은 경우의 증폭의 서로 상이한 사이클에서의 형광 신호 변화의 정도를 설명한 것이다. 형광 신호의 감소는 프라이머:블로킹 올리고뉴클레오티드 듀플렉스의 해리를 가리키는데, 비-특이적 프라이밍 이벤트의 부재시, 이것은 증폭된 표적 서열내의 프라이머의 삽입시 정도에 비례한다. Tth DNA 폴리메라제 없는 반응은 형광 신호 (No Amp"로 표시)의 대조표준으로 이용되었다. 표적 특이성 및 비-특이적 신호들을 관찰하기 위해 102사본의 SRY 서열 및 연어 정자 DNA를 동시에 분석하었다. 도면에 도시된 바와 같이, 후기 증폭 단계 (사이클 35)에서, 블로킹 올리고뉴클레오티드의 존재는, 각각 블로킹 올리고뉴클레오티드가 존재하고 존재하지 않는 두 개의 연어 정자 DNA 대조표준들 사이의 형광 변화 상의 차이에 의해 증명되는 바와 같이, 비-특이적 프라이밍 이벤트를 감소시켰다.The bar graph in FIG. 4 illustrates the extent of fluorescence signal change in different cycles of amplification with and without blocking oligonucleotides initially. The decrease in fluorescence signal indicates dissociation of the primer: blocking oligonucleotide duplex, in the absence of non-specific priming events, which is proportional to the extent of insertion of the primer into the amplified target sequence. The reaction without Tth DNA polymerase was used as a control for the fluorescence signal (denoted No Amp "). Simultaneously analyzing 10 2 copies of SRY sequence and salmon sperm DNA to observe target specificity and non-specific signals. As shown in the figure, in the late amplification step (cycle 35), the presence of blocking oligonucleotides is dependent on the difference in fluorescence changes between the two salmon sperm DNA controls, each with and without blocking oligonucleotides. As demonstrated by, non-specific priming events were reduced.

실시예 III. 보편 검출 듀플렉스와 프라이머의 연결을 통한 에너지 전이의 증가Example III. Increased energy transfer through linkage of universal detection duplex and primer

본 실시예에서,두 세트의 보편 올리고뉴클레오티드들이 상보적인 올리고뉴클레오티드가 주형으로서의 그의 블로킹 올리고뉴클레오티드를 갖는 프라이머에 연결되는 연결 과정에 의해 유도된 에너지 전이 향상을 설명하기 위해 이용되었다.In this example, two sets of universal oligonucleotides were used to illustrate the energy transfer enhancement induced by the linkage process in which the complementary oligonucleotides are linked to primers having their blocking oligonucleotides as a template.

모든 올리고뉴클레오티드들은 이전의 실시예에서 기술된 방법에 따라 합성되었고, 정제되었으며 형광단에 접합되었다. 연결 반응을 위해, 200 ng의 블로킹 올리고뉴클레오티드와 동일한 몰량의 그의 상보성 올리고뉴클레오티드 및 프라이머를 0.15 유니트의 T4 DNA 리가제 (New England Biolab, Beverly, MA), 0.5 유니트의 T4 폴리뉴클레오티드 키나제 (New England Biolab, Beverly, MA), 1 mM ATP 및 완충액 ( 70 mM Tris-HCI, pH 7.6, 10 mM MgCl2, 및 5 mM DTT)를 포함하는 2O ㎕의 반응 혼합물에 첨가하였다. 연결 반응은 4O℃에서 1 시간 30분 동안 인큐베이션함으로써 증복해서 실행되었고, 반응은 95℃에서 10분간 가열함으로써 종결되었다. 각 반응 이전 및 이후에, 분취량의 반응혼합물예 대해 630 nm 방출에서 그리고 495nm 여기 상태에서 형광강도를 측정하였다.All oligonucleotides were synthesized according to the method described in the previous examples, purified and conjugated to fluorophores. For ligation reactions, the same molar amount of complementary oligonucleotides and primers as 200 ng of blocking oligonucleotides was added to 0.15 units of T4 DNA ligase (New England Biolab, Beverly, Mass.), 0.5 units of T4 polynucleotide kinase (New England Biolab). , Beverly, MA), 20 μl of reaction mixture containing 1 mM ATP and buffer (70 mM Tris-HCI, pH 7.6, 10 mM MgCl 2 , and 5 mM DTT). The linking reaction was carried out by incubating for 1 hour and 30 minutes at 40 ° C., and the reaction was terminated by heating at 95 ° C. for 10 minutes. Before and after each reaction, fluorescence intensities were measured at 630 nm emission and at 495 nm excited state for aliquots of the reaction mixture.

세트 A : 블로킹 올리고뉴클레오티드는 서열 5'-TTRTTTT GAACA GGCCT TGTTRG-3'을 갖고, 그의 상보성 올리고뉴클레오티드는 서열 5'-CAAGG CCTFG-3'의 서열을 갖고, 프라이머는 밑줄 쳐진 프라이밍 서열에 대해 상보적인 염기들과 함에 서열 5'-TTCAA ACCTG TGCTT AGGGC ACTG-3'를 갖는다. TTR은 텍사스 레드 접합된 아미노-C6-dT 잔기를 의미하고, TF는 플루오레세인 접합된 아미노-C6-dT 잔기를 의미한다. 올리고뉴클레오티드들에 대한 그들의 결합에 대해서는 상기 실시예 I 및 II 참조.Set A: The blocking oligonucleotide has the sequence 5'-T TR TTTT GAACA GGCCT TGT TR G-3 ', and its complementary oligonucleotide has the sequence of SEQ ID NO: 5'-CAAGG CCT F G-3', with the primer underlined. Has the sequence 5'-TTCAA ACCTG TGCTT AGGGC ACTG-3 'with bases complementary to the priming sequence. T TR means Texas red conjugated amino-C6-dT residue and T F means fluorescein conjugated amino-C6-dT residue. See Examples I and II above for their binding to oligonucleotides.

연결 이전의 반응혼합물의 플루오레세인 판독은 9OO±23이었고, 연결 이후의 판독은 1336±211이었다. 따라서 세트 A에서 연결 유도 에너지 전이는 1.48배이었다.The fluorescein readout of the reaction mixture before ligation was 9OO ± 23 and the readout after ligation was 1336 ± 211. Therefore, the set induced energy transfer in set A was 1.48 times.

세트 B : 블로킹 올리고뉴클레오티드는 서열 5'-TTRTGGT CTCGA CCTCC TTGTTRG-3'을 갖고, 그의 상보성 올리고뉴클레오티드는 서열 5'-CAAGG AGGTFC G-3'의 서열을 갖고; 프라이머는 밑줄 쳐진 프라이밍 서열에 대해 상보적인 염기들과 함께 서열 5'-AGACC ACCTG TGCTT AGGGC ACTG-3'를 갖는다.Set B: blocking oligonucleotide has the sequence 5'-T TR TGGT CTCGA CCTCC TTGT TR G-3 ', and its complementary oligonucleotide has the sequence of SEQ ID NO: 5'-CAAGG AGGT F C G-3'; The primer has the sequence 5'-AGACC ACCTG TGCTT AGGGC ACTG-3 'with bases complementary to the underlined priming sequence.

연결 이전의 반응혼합물의 플루오레세인 판독은 l489±58이었고, 연결 이후의 판독은 3019±94이었다. 따라서 세트 B에서 연결 유도 에너지 전이는 2.03배이었다.The fluorescein readout of the reaction mixture before ligation was l 489 ± 58 and the readout after ligation was 3019 ± 94. Therefore, the set induced energy transfer in set B was 2.03 times.

실시예 IV. 표적 핵산의 비대칭 증폭을 모니터하는데 대한 검출 듀플렉스의 적용Example IV. Application of Detection Duplexes to Monitor Asymmetric Amplification of Target Nucleic Acids

검출 듀플렉스의 적용을 증명하기 위해, 우리는 (A) 프라이머:블로킹 올리고뉴클레오티드 듀플렉스 또는 (B) 증폭 과정을 모니터하기 위해 프라이머에 결합된 보편 검출 듀플렉스 중 하나를 이용하였다. 듀플렉스 (A)의 경우에, 블로킹 올리고뉴클레오티드는 프라이머 및 최초 표적 서열 양자에 대해 상보적이다. 듀플렉스 (B) 의 경우에, 프라이머는 프라이머와 블로킹 올리고뉴클레오티드 사이의 상보성을 확립하기 위해 블로킹 올리고뉴클레오티드의 상보적인 올리고뉴클레오티드에 연결되었다. 양자의 듀플렉스 (A) 및 (B)는 동일한 증폭 반응에 적용되었다. 사람 급성 골수종 백혈병 중지점 관련 서열 (AML-1) 및 사람 X-염색체 특이성 아멜로지넨(AMG-X)의 분절들이 상기 적용을 설명하기 위해 증폭 표적으로 이용되었다.To demonstrate the application of the detection duplex, we used either (A) primer: blocking oligonucleotide duplex or (B) universal detection duplex bound to the primer to monitor the amplification process. In the case of duplex (A), the blocking oligonucleotide is complementary to both the primer and the original target sequence. In the case of duplex (B), the primers were linked to the complementary oligonucleotides of the blocking oligonucleotides to establish complementarity between the primers and blocking oligonucleotides. Both duplexes (A) and (B) were subjected to the same amplification reaction. Segments of human acute myeloma leukemia breakpoint associated sequence (AML-1) and human X-chromosome specific amelozinene (AMG-X) were used as amplification targets to illustrate this application.

프라이머 : 블로킹 올리고뉴클레오티드 듀플렉스의 제조Primer: Preparation of Blocking Oligonucleotide Duplex

듀플렉스 (A) : AML-1에 대해 이용된 프라이머 및 블로킹 올리고뉴클레오티드의 서열은 각각 5'-ACGGG CATAC GCATC ACAAC AA-3' 및 5'-TTGAT GCGTA TCCCC GTTT-3' 이며, AMG-X에 대해 이용된 것들은 각각 5'-AGACT GAGTC AGAGT GGCCA GGC-3' 및 5'-TCCAC TCTGA CTCAG TCTTA-3'이다. 프라이머 및 블로킹 올리고뉴클레오티드들은 밑줄 친 위치에서 각각 플루오레세인 및 텍사스 레드와 접합되었다. 블로킹 올리고뉴클레오티드의 3' 말단은 3'-디데옥시 종결에 의해 연장에 대해 무력화되었다.Duplex (A): The sequences of the primers and blocking oligonucleotides used for AML-1 are 5'-ACGGG CATAC GCATC ACAAC AA-3 'and 5'-TTGAT GCGTA TCCCC GTTT-3', respectively, for AMG-X The ones used are 5'-AGACT GAGTC AGAGT GGCCA GGC-3 'and 5'-TCCAC TCTGA CTCAG TCTTA-3', respectively. Primers and blocking oligonucleotides were conjugated with fluorescein and Texas red, respectively, in the underlined positions. The 3 'end of the blocking oligonucleotide was neutralized for extension by terminating the 3'-dideoxy.

듀플렉스 (B) : AML-1에 대한 프라이머의 서열은 5'-GGGAC GCACG GGGAA ACGCA TCACA ACAA-3'이고, AMG-X에 대한 프라이머는 5'-GGGAC GCAGA CTGAG TCAGA GTGGC CAGGC-3'이다. 각 프라이머는 실시예 III에 도시된 것과 유사한 검출 듀플렉스에 연결되었다. AML-1 및 AMG-X에 대한 에너지 전이의 증가는 연결시 각각 2.62배 및 2.42배이었다.Duplex (B): The sequence of the primer for AML-1 is 5'-GGGAC GCACG GGGAA ACGCA TCACA ACAA-3 'and the primer for AMG-X is 5'-GGGAC GCAGA CTGAG TCAGA GTGGC CAGGC-3'. Each primer was linked to a detection duplex similar to that shown in Example III. The increase in energy transfer for AML-1 and AMG-X was 2.62 and 2.42 times, respectively, at linkage.

비대칭 증폭 및 검출Asymmetric Amplification and Detection

AML-1 표적의 경우에, 과잉 프라이머는 5'-TGTTT GCAGG GTCCT AACTC AATCG-3'이고, 제한 프라이머는 5'-GCGGC GTGAA GCGGC GGCTC G-3'이며; AMG-X 표적의 경우에, 과잉 프라이머는 5'-TGATG GTTGG CCTCA AGCCT GTG-3'이고, 제한 프라이머는 5'-TGGGA TAGAA CCAAG CTGGT CAG-3'이다.For the AML-1 target, the excess primer is 5'-TGTTT GCAGG GTCCT AACTC AATCG-3 'and the restriction primer is 5'-GCGGC GTGAA GCGGC GGCTC G-3'; For AMG-X targets, the excess primer is 5'-TGATG GTTGG CCTCA AGCCT GTG-3 'and the restriction primer is 5'-TGGGA TAGAA CCAAG CTGGT CAG-3'.

표적으로 이용된 남자 게놈 DNA를 실시예 I의 방법에 따라 전혈로부터 추출하였다.The male genomic DNA used as target was extracted from whole blood according to the method of Example I.

표적 서열은 프라이머 듀플렉스의 첨가 이전에 20 사이클에 의해 비대칭적으로 증폭되었다. 비대칭 증폭은 과잉 프라이머 대 제한 프라이머의 비율이 7.5 (1.2 μM vs 0.16 μM)인 상태에서 1 유니트의 Tth DNA 폴리메라제, 50 mM Tris-HCl, 40 mM KCl, 5 mM NH4Cl, 100 μM dNTP, 5 mM MgCl2및 0.1% Triton X-100을 포함하는 10㎕의 반응혼합물내에서 수행되었다. 사이클링 조건은 실시예 I에서 이용된 것과 동일하였다. 반응들은 AG-9600 Silver Block Thermal Station (MJ Research, Watertown, MA) 상에서 96 웰 폴리카보네이트 마이크로타이터 플레이트 (Costar, Cambridge, MA)내에서 실시하였다. 동시 증폭 및 신호 검출을 개시하기 위해 실온에서 반응 웰에 각각 4 ng의 프라이머 듀플렉스를 첨가하였다. 눈금 보정의 기준선으로, 최초 63O nm 형광 방사는 사이클 21에서 486 nm 여기를 이용하여 측정하였다. 이후의 신호 측정은 사이클 28 및 그 다음의 다른 모든 사이클에서 행하였다.Target sequences were asymmetrically amplified by 20 cycles prior to addition of the primer duplex. Asymmetric amplification was performed with 1 unit of Tth DNA polymerase, 50 mM Tris-HCl, 40 mM KCl, 5 mM NH 4 Cl, 100 μM dNTP with an excess primer to restriction primer ratio of 7.5 (1.2 μM vs 0.16 μM). , 5 μl MgCl 2 and 0.1% Triton X-100 in 10 μl of reaction mixture. Cycling conditions were the same as used in Example I. Reactions were carried out in 96 well polycarbonate microtiter plates (Costar, Cambridge, Mass.) On AG-9600 Silver Block Thermal Station (MJ Research, Watertown, Mass.). 4 ng of primer duplex each was added to the reaction wells at room temperature to initiate simultaneous amplification and signal detection. As baseline for calibration, the initial 63O nm fluorescence emission was measured using 486 nm excitation in cycle 21. Subsequent signal measurements were made in cycle 28 and all subsequent cycles.

사이클 3O에서의 검출로 부터 수집한 결과들을 제 6도에 나타내었는바, 이는 듀플레스 (A) 및 (B)에 의한 정량적 분별 및 검출 감도를 입증해 주었다. 도면에 도시된 바와 같이, 형광 강도의 감소는 최초 표적 용량을 반영한다.The results collected from detection in cycle 3O are shown in FIG. 6, demonstrating the quantitative fractionation and detection sensitivity by duples (A) and (B). As shown in the figure, the decrease in fluorescence intensity reflects the original target dose.

기타의 실시양태Other embodiments

상술한 설명으로 부터, 당업자들은 본 발명의 본질적인 특성들을 용이하게 확인할 수 있을 것이고, 본 발명의 정신 및 범주를 벗어나지 않고도 본 발명을 여러가지 용도 및 조건에 맞도록 개량하기 위해 본 발명의 다양한 변화 및 변형들을 만들 수 있다. 따라서, 다른 실시양태들도 본원의 특허청구의 범위내에 포함된다.From the foregoing description, those skilled in the art will be able to readily identify the essential features of the present invention, and various changes and modifications of the present invention in order to adapt the present invention to various uses and conditions without departing from the spirit and scope of the present invention. You can make them. Accordingly, other embodiments are also within the scope of the claims herein.

Claims (34)

다음의 단계들을 포함하는 표적 핵산의 검출방법 :A method for detecting a target nucleic acid comprising the following steps: 폴리메라제에 대해 프라이머로 기능할 수 없는 올리고뉴클레오티드의 존재하에서, 폴리메라제, 제 1 프라이머 서열에 대하여 비상보적인 5' 분절을 포함하거나 포함하지 않는 제 1 프라이머, 및 제 2 프라이밍 서열에 대하여 비상보적인 5' 분절을 포함하거나 포함하지 않는 제 2 프라이머를 이용하여 증폭생성물을 수득하기 위해 표적 핵산을 증폭시키는 단계로서, 여기서 상기 올리고뉴클레오티드가 상기 제 1 프라이머의 적어도 5 개의 연속된 뉴클레오티드들에 대해 완전히 상보적인 적어도 5 개의 연속된 뉴클레오티드를 갖는 단계: 및In the presence of oligonucleotides that cannot function as primers for the polymerase, for the polymerase, the first primer with or without the 5 ′ segment non-complementary to the first primer sequence, and for the second priming sequence. Amplifying the target nucleic acid to obtain an amplification product using a second primer with or without non-complementary 5 ′ segment, wherein the oligonucleotide is attached to at least five consecutive nucleotides of the first primer. Having at least 5 contiguous nucleotides completely complementary to: 표적 핵산의 증폭을 모니터함으로써 표적 핵산의 존재를 검출하는 단계.Detecting the presence of the target nucleic acid by monitoring amplification of the target nucleic acid. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 검출 단계가 전기영동 후 겔 상으로 표적 핵산의 상기 증폭 생성물을 모니터함으로써 수행되는 방법.Wherein said detecting step is performed by monitoring said amplification product of the target nucleic acid on a gel after electrophoresis. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 두 개의 형광단들이 상기 제 1 프라이머 및 상기 올리고뉴클레오티드에 각각 공유결합되되, 상기 두 개의 형광단들 중 하나는 공여체 형광단이 되고 나머지 하나는 수용체 형광단이 되어, 상기 제 1 프라이머 및 상기 올리고뉴클레오티드가 혼성화될 때, 상기 공여체 형광단 및 상기 수용체 형광단이 그들 사이의 공명 에너지 전이를 허용할 정도로 가까이 근접하도록 결합되고; 더욱이 상기 검출 단계가 상기 공여체 형광단의 여기 광에 의한 조사시 상기 수용체 형광단의 형광 방사 변화를 모니터함으로써 수행되며, 상기 변화가 상기 제 1 프라이머가 상기 올리고뉴클레오티드로부터 해리되어 표적 핵산의 상기 증폭 생성물내에 삽입된 정도의 함수인 방법.Two fluorophores are covalently bonded to the first primer and the oligonucleotide, respectively, one of the two fluorophores being a donor fluorophore and the other a receptor fluorophore, the first primer and the oligonucleotide When is hybridized, the donor fluorophore and the acceptor fluorophore are bound so close as to allow resonance energy transfer between them; Furthermore, the detecting step is performed by monitoring a change in fluorescence emission of the receptor fluorophore upon irradiation with the excitation light of the donor fluorophore, wherein the change is such that the first primer is dissociated from the oligonucleotide to the amplification product of the target nucleic acid. Method that is a function of the degree inserted into it. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 프라이머가 상기 제 1 프라이밍 서열에 대하여 비상보적인 5' 분절을 포함하는 방법.Wherein said first primer comprises a 5 'segment that is non-complementary to said first priming sequence. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 올리고뉴클레오티드가 상기 제 1 프라이머의 상기 비상보적인 5' 분절에 있는 적어도 5개의 연속된 뉴클레오티드들에 대해 완전히 상보적인 적어도 5 개의 연속된 뉴클레오티드들를 갖는 방법.And said oligonucleotide has at least five consecutive nucleotides that are completely complementary to at least five consecutive nucleotides in said non-complementary 5 'segment of said first primer. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 프라이머가 상기 제 1 프라이밍 서열에 대하여 비상보적인 5' 분절을 포함하지 않는 방법.And wherein the first primer does not comprise a 5 'segment that is non-complementary to the first priming sequence. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 증폭 단계가 상기 폴리메라제에 대해 프라이머로 기능할 수 없는 추가의 올리고뉴클레오티드의 존재하에서 수행되고, 여기서 상기 추가의 올리고뉴클레오티드가 상기 제 2 프라이머의 적어도 5 개의 연속된 뉴클레오티드들에 대해 완전히 상보적인 적어도 5 개의 연속된 뉴클레오티드들을 갖는 방법.The amplification step is performed in the presence of an additional oligonucleotide that is unable to function as a primer for the polymerase, wherein the additional oligonucleotide is completely complementary to at least five consecutive nucleotides of the second primer. A method having at least 5 contiguous nucleotides. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 프라이머, 상기 제 2 프라이머 및 상기 올리고뉴클레오티드 각각이 10-50 뉴클레오티드들를 포함하는 방법.Wherein said first primer, said second primer and said oligonucleotide each comprise 10-50 nucleotides. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제 1 프라이머, 상기 제 2 프라이머 및 상기 올리고뉴클레오티드 각각이 15-40 뉴클레오티드들을 포함하는 방법.Wherein said first primer, said second primer and said oligonucleotide each comprise 15-40 nucleotides. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 올리고뉴클레오티드가 상기 제 1 프라이머의 적어도 8개의 연속된 뉴클레오티드들에 대해 완전히 상보적인 적어도 8 개의 연속된 뉴클레오티드를 갖는 방법.And said oligonucleotide has at least 8 contiguous nucleotides that are completely complementary to at least 8 contiguous nucleotides of said first primer. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 올리고뉴클레오티드의 농도가 상기 제 1 프라이머의 농도의 0.3-5.0배인 방법.The concentration of said oligonucleotide is 0.3-5.0 times the concentration of said first primer. 제 11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 올리고뉴클레오티드의 농도가 상기 제 1 프라이머의 농도의 0.3-2.5배인 방법.The concentration of said oligonucleotide is 0.3-2.5 times the concentration of said first primer. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 제 1 프라이머, 상기 제 2 프라이머 및 상기 올리고뉴클레오티드 각각이 10-5O 뉴클레오티드들을 포함하는 방법.Wherein said first primer, said second primer and said oligonucleotide each comprise 10-5O nucleotides. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 올리고뉴클레오티드가 상기 제 1 프라이머의 적어도 8개의 연속된 뉴클레오티드들에 대해 완전히 상보적인 적어도 8 개의 연속된 뉴클레오티드를 갖는 방법.And said oligonucleotide has at least 8 contiguous nucleotides that are completely complementary to at least 8 contiguous nucleotides of said first primer. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 올리고뉴클레오티드가 상기 제 1 프라이머의 적어도 8개의 연속된 뉴클레오티드는 대해 완전히 상보적인 적어도 8 개의 연속된 뉴클레오티드를 갖는 방법.Wherein said oligonucleotide has at least eight contiguous nucleotides that are at least eight contiguous nucleotides of said first primer completely complementary. 제 15항에 있어서,The method of claim 15, 두 개의 형광단들이 상기 제 1 프라이머 및 상기 올리고뉴클레오티드에 각각 공유결합되되, 상기 두 개의 형광단들 중 하나는 공여체 형광단이 되고 나머지 하나는 수용체 형광단이 되어, 상기 제 1 프라이머 및 상기 올리고뉴클레오티드가 혼성화될 때, 상기 공여체 형광단 및 상기 수용체 형광단이 그들 사이의 공명 에너지 전이를 허용할 정도로 가까이 근접하도록 결합되고; 더욱이 상기 검출 단계가 상기 공여체 형광단의 여기 광에 의한 조사시 상기 수용체 형광단의 형광 방사 변화를 모니터함으로써 수행되며, 상기 변화가 상기 제 1 프라이머가 상기 올리고뉴클레오티드로부터 해리되어 표적 핵산의 상기 증폭 생성물내에 삽입된 정도의 함수인 방법.Two fluorophores are covalently bonded to the first primer and the oligonucleotide, respectively, one of the two fluorophores being a donor fluorophore and the other a receptor fluorophore, the first primer and the oligonucleotide When is hybridized, the donor fluorophore and the acceptor fluorophore are bound so close as to allow resonance energy transfer between them; Furthermore, the detecting step is performed by monitoring a change in fluorescence emission of the receptor fluorophore upon irradiation with the excitation light of the donor fluorophore, wherein the change is such that the first primer is dissociated from the oligonucleotide to the amplification product of the target nucleic acid. Method that is a function of the degree inserted into it. 표적 핵산의 증폭을 위해 폴리메라제와 함께 이용될, 제 1 프라이밍 서열에 대하여 비상보적인 5' 분절을 포함하거나 포함하지 않는 제 1 프라이머, 및 제 2 프라이밍 서열에 대하여 비상보적인 5' 분절을 포함하거나 포함하지 않는 제 2 프라이머: 및A 5 'segment that is either non-complementary with respect to the first priming sequence to be used with the polymerase for amplification of the target nucleic acid, and a 5' segment that is non-complementary with respect to the second priming sequence; A second primer with or without: and 상기 폴리메라제에 대해서 프라이머로 기능할 수 없고 상기 제 1 프라이머의 적어도 6 개의 연속된 뉴클레오티드들에 대해 완전히 상보적인 적어도 5 개의 (적어도 5 개의) 연속된 뉴클레오티드들을 포함하는 올리고뉴클레오티드를 포함하고;An oligonucleotide comprising at least five (at least five) consecutive nucleotides that cannot function as a primer to the polymerase and are completely complementary to at least six consecutive nucleotides of the first primer; 상기 제 1 프라이머, 상기 제 2 프라이머 및 상기 올리고뉴클레오티드 각각이 10-50 뉴클레오티드들을 포함하는 표적 핵산 검출용 키트.The target nucleic acid detection kit of claim 1, wherein the first primer, the second primer and the oligonucleotide each comprise 10-50 nucleotides. 제 17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 제 1 프라이머 및 상기 올리고뉴클레오티드가 듀플렉스로 제공되는 키트.And wherein said first primer and said oligonucleotide are provided in a duplex. 제 17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 올리고뉴클레오티드가 상기 제 1 프라이머의 적어도 8개의 연속된 뉴클레오티드들에 대해 완전히 상보적인 적어도 8 개의 연속된 뉴클레오티드를 갖는 키트.And the oligonucleotide has at least 8 contiguous nucleotides that are completely complementary to at least 8 contiguous nucleotides of the first primer. 제 19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 제 1 프라이머, 상기 제 2 프라이머 및 상기 올리고뉴클레오티드 각각이 15-40 뉴클레오티드들을 포함하는 키트.Wherein said first primer, said second primer and said oligonucleotide each comprise 15-40 nucleotides. 제 19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 키트가 폴리메라제를 추가로 포함하는 키트.And said kit further comprises a polymerase. 제 19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 키트가 상기 폴리메라제에 대해 프라이머로 기능할 수 없고 10-50 뉴클레오티드들을 포함하며, 상기 제 2 프라이머의 적어도 8개의 연속된 뉴클레오티드들에 대해 완전히 상보적인 적어도 8 개의 연속된 뉴클레오티드들을 갖는 추가의 올리고뉴클레오티드를 추가로 포함하는 키트.The kit may not function as a primer for the polymerase and contains 10-50 nucleotides, further having at least 8 contiguous nucleotides completely complementary to at least 8 contiguous nucleotides of the second primer And a kit further comprising an oligonucleotide. 제 19항에 있어서,The method of claim 19, 두 개의 형광단들이 상기 제 1 프라이머 및 상기 올리고뉴클레오티드에 각각 공유결합되되, 상기 두 개의 형광단들 중 하나는 공여체 형광단이 되고 나머지 하나는 수용체 형광단이 되어, 상기 제 1 프라이머 및 상기 올리고뉴클레오티드가 혼성화될 때, 상기 공여체 형광단 및 상기 수용체 형광단이 그들 사이의 공명 에너지 전이를 허용할 정도로 가까이 근접하도록 결합된 키트.Two fluorophores are covalently bonded to the first primer and the oligonucleotide, respectively, one of the two fluorophores being a donor fluorophore and the other a receptor fluorophore, the first primer and the oligonucleotide And the donor fluorophore and the receptor fluorophore are bound so close as to allow resonance energy transfer therebetween. 공유결합되어 있는 제 1 형광단를 갖고 10-5O 뉴클레오티드들을 포함하는 제 1 올리고뉴클레오티드로서, 표적 핵산의 증폭에서 폴리메라제에 대해 프라이머로 기능할 수 없는 제 1 올리고뉴클레오티드: 및A first oligonucleotide having a covalently bound first fluorophore and comprising 10-5O nucleotides, the first oligonucleotide being unable to function as a primer for the polymerase in amplification of the target nucleic acid: and 공유결합되어 있는 제 2 형광단을 갖고 5-30 뉴클레오티드들을 포함하는 제 2 올리고뉴클레오티드로서, 유리 3' OH를 갖고 상기 제 1 올리고뉴클레오티드와 적어도 5 개의 연속된 완전히 상보적인 뉴클레오티드 쌍들을 통해 혼성화할 수 있는 제 2 올리고뉴클레오티드를 포함하고;A second oligonucleotide having a second fluorophore covalently bound and comprising 5-30 nucleotides, wherein the second oligonucleotide has free 3 ′ OH and can hybridize to the first oligonucleotide through at least five consecutive fully complementary nucleotide pairs. A second oligonucleotide present; 여기서 상기 제 1 올리고뉴클레오티드가 상기 제 2 올리고뉴클레오티드의 3' 말단 보다 1-l2 뉴클레오티드 만큼 돌출되어 있고, 더욱이 하나는 공여체 형광단이고 다른 하나는 수용체 형광단이며, 상기 제 1 올리고뉴클레오티드가 상기 제 2 올리고뉴클레오티드와 혼성화 할 때 상기 제 1 및 제 2 형광단들이 그들 사이의 공명 에너지 전이가 가능하도록 가까이 근접하여 있는 표적 핵산 검출용 키트.Wherein the first oligonucleotide protrudes 1-l2 nucleotides from the 3 'end of the second oligonucleotide, further one is a donor fluorophore and the other is a receptor fluorophore, and the first oligonucleotide is the second The kit for detecting a target nucleic acid when hybridizing with an oligonucleotide, wherein the first and second fluorophores are in close proximity to allow resonance energy transfer between them. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 상기 제 1 올리고뉴클레오티드가 l5-40 뉴클레오티드들을 포함하고 상기 제 2 올리고뉴클레오티드의 3' 말단 보다 4-8 뉴클레오티드 만큼 돌출되어 있고, 상기 제 2 올리고뉴클레오티드가 7-15 뉴클레오티드들을 포함하고 상기 제 1 올리고뉴클레오티드들과 적어도 8개의 연속된 완전히 상보적인 뉴클레어티드 쌍들을 통해 혼성화 할 수 있는 키트.The first oligonucleotide comprises l5-40 nucleotides and protrudes 4-8 nucleotides above the 3 'end of the second oligonucleotide, the second oligonucleotide comprises 7-15 nucleotides and the first oligonucleotide And hybridize through at least eight consecutive fully complementary nucleotide pairs. 제 25 항에 있어서,The method of claim 25, 상기 제 1 및 제 2 올리고뉴클레오티드들이 듀플렉스로 제공되는 키트.And wherein said first and second oligonucleotides are provided in a duplex. 제 25항에 있어서,The method of claim 25, 상기 키트가 리가제를 추가로 포함하는 키트.And said kit further comprises a ligase. 제 25 항에 있어서,The method of claim 25, 상기 키트가 키나제 또는 5'→3' 엑소뉴클레아제 활성을 갖는 폴리메라제를 추가로 포함하는 키트.Wherein said kit further comprises a polymerase having a kinase or 5 ′ → 3 ′ exonuclease activity. 제 27 항에 있어서,The method of claim 27, 상기 키트가 키나제 또는 5'→3' 엑소뉴클레아제 활성을 갖는 폴리메라제를 추가로 포함하는 키트.Wherein said kit further comprises a polymerase having a kinase or 5 ′ → 3 ′ exonuclease activity. 제 25 항에 있어서,The method of claim 25, 상기 키트가 5'→3' 엑소뉴클레아제 활성을 갖거나 갖지 않는 폴리메라제를 추가로 포함하는 키트.And wherein said kit further comprises a polymerase with or without 5 ′ → 3 ′ exonuclease activity. 프라이머로 기능할 수 있고, 그의 프라이밍 서열에 대하여 비상보적인 5' 분절을 포함하거나 포함하지 않는 표적 핵산의 증폭에서 폴리메라제와 함께 사용하기 위한 제 1 올리고뉴클레오티드;A first oligonucleotide for use with a polymerase in amplification of a target nucleic acid, which may function as a primer and that may or may not comprise a 5 ′ segment that is non-complementary to its priming sequence; 상기 제 1 올리고뉴클레오티드들과 적어도 5 개의 연속된 완전히 상보적인 뉴클레오티드 쌍들을 통해 혼성화되고, 상기 폴리메라제에 대해 프라이머로 기능할 수 없는 제 2 올리고뉴클레오티드; 및A second oligonucleotide that hybridizes with at least five consecutive fully complementary nucleotide pairs with the first oligonucleotides and is unable to function as a primer for the polymerase; And 상기 두 개의 올리고뉴클레오티드들에 각각 공유결합되어 있고, 서로 근접할 때 그들 사이의 공명 에너지 전이가 일어나게 되는 공여체 형광단 및 수용체 형광단을 포함하고:A donor fluorophore and a receptor fluorophore, each covalently bonded to said two oligonucleotides, wherein resonant energy transfer occurs between them when they are in proximity to each other: 여기서 상기 제 1 및 제 2 올리고뉴클레오티드가 10-50 뉴클레오티드들을 포함하는 DNA 듀플렉스.Wherein the first and second oligonucleotides comprise 10-50 nucleotides. 제 31 항에 있어서,The method of claim 31, wherein 상기 제 1 및 제 2 올리고뉴클레오티드 각각이 16-40 뉴클레오티드들을 포함하고, 상기 제 2 올리고뉴클레오티드가 상기 제 1 올리고뉴클레오티드와 적어도 8개의 연속된 완전히 상보적인 뉴클레오티드 쌍들을 통해 혼성화된 DNA 듀플렉스.Wherein said first and second oligonucleotides each comprise 16-40 nucleotides, and wherein said second oligonucleotide hybridizes through at least eight consecutive fully complementary nucleotide pairs with said first oligonucleotide. 10-5O 뉴클레오티드들을 포함하고, 표적 핵산의 증폭에서 폴리메라제와 함께 이용하기 위한 프라이머로 기능할 수 없는 제 1 단일-가닥 올리고뉴클레오티드; 및A first single-stranded oligonucleotide comprising 10-5O nucleotides and unable to function as a primer for use with the polymerase in amplification of the target nucleic acid; And 상기 올리고뉴클레오티드에 공유결합된 제 1 형광단;A first fluorophore covalently bound to the oligonucleotide; 5-30 뉴클레오티드들을 포함하고 유리 3' OH를 갖는 제 2 단일-가닥 올리고뉴클레오티드로서, 상기 제 2 올리고뉴클레오티드는 상기 제 1 올리고뉴클레오티드와 적어도 5 개의 연속된 완전히 상보적인 뉴클레오티드 쌍들을 통해 혼성화되며, 상기 제 1 올리고뉴클레오티드는 상기 제 2 올리고뉴클레오티드의 3' 말단 보다 1-12 뉴클레오티드 만큼 돌출하는 제 2 올리고뉴클레오티드; 및A second single-stranded oligonucleotide comprising 5-30 nucleotides and having a free 3 ′ OH, wherein the second oligonucleotide hybridizes with the first oligonucleotide through at least five consecutive fully complementary nucleotide pairs; The first oligonucleotide comprises a second oligonucleotide that protrudes 1-12 nucleotides from the 3 'end of the second oligonucleotide; And 상기 제 2 올리고뉴클레오티드에 공유결합된 제 2 형광단을 추가로 포하하고, 하나는 공여체 형광단이고 다른 하나는 수용체 형광단인 상기 제 1 및 제 2 형광단들이 그들 사이의 공명 에너지 전이가 가능하도록 가까이 근접하게 되는 형광단들을 포함하는 조성물.And further comprising a second fluorophore covalently bound to the second oligonucleotide, wherein the first and second fluorophores, one donor fluorophore and the other acceptor fluorophore, enable resonance energy transfer therebetween. A composition comprising fluorophores in close proximity. 제 33 항에 있어서,The method of claim 33, wherein 상기 제 1 올리고뉴클레오티드는 상기 15-40 뉴클레오티드들을 포함하고 상기 제 2 올리고뉴클레오티드의 3' 말단 보다 4-8 뉴클레오티드만큼 돌출하고, 상기 제 2 올리고뉴클레오티드는 7-15 뉴클레오티드들을 포함하고 상기 제 1 올리고뉴클레오티드와 적어도 8 개의 연속된 완전히 상보적인 뉴클레오티드 쌍들을 통해 혼성화된 조성물.The first oligonucleotide comprises the 15-40 nucleotides and protrudes 4-8 nucleotides above the 3 'end of the second oligonucleotide, the second oligonucleotide comprises 7-15 nucleotides and the first oligonucleotide And a composition hybridized through at least eight consecutive fully complementary nucleotide pairs.
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