KR101387582B1 - Method for detecting cell free fetal nucleic acid in plasma of pregnant woman - Google Patents

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Abstract

본 발명은 산모 혈액 내에 존재하는 세포 유리 태아 핵산을 효과적으로 검출할 수 있는 방법에 관한 것이다. 저출산과 고령화 증가에 따른 태아 검사 선호되고 있다. 지금까지 양수를 통한 검사는 위험할 뿐더러 정확도도 떨어져 산모들의 절반이 검사를 거부하는 문제가 있었다. 본 발명은 혈액 내에 존재하는 태아 핵산을 안전하면서도 높은 정확도로 검출할 수 있는바, 산모와 태아 모두에게 위험하지 않은 방법으로 태아의 유전자 분석 및 질병을 미리 확인하여 치료하는데 유용하게 사용될 수 있다.The present invention is directed to a method capable of effectively detecting cellular free fetal nucleic acid present in maternal blood. Prenatal screening due to low fertility and aging is preferred. So far, amniotic fluid testing has been dangerous and inaccurate, with half of mothers refusing to test. The present invention can detect fetal nucleic acid present in the blood safely and with high accuracy, and can be usefully used to identify and treat genetic analysis and disease of the fetus in a manner that is not dangerous to both mother and fetus.

Description

산모 혈액 내 세포 유리 태아 핵산 검출 방법{Method for detecting cell free fetal nucleic acid in plasma of pregnant woman}Method for detecting cell free fetal nucleic acid in plasma of pregnant woman}

본 발명은 산모 혈액 내에 존재하는 세포 유리 태아 핵산을 효과적으로 검출할 수 있는 방법에 관한 것이다.
The present invention is directed to a method capable of effectively detecting cellular free fetal nucleic acid present in maternal blood.

태아의 유전적 이상을 포함하는 임신과 연관된 질환을 조기에 검출할 경우 산모와 태아 둘 모두의 안전에 필요한 초기의 의학적 개입이 가능해지기 때문에, 임신 관련 질환의 조기 검출은 매우 중요하다. 이러한 태아의 유전적 이상을 진단하는 방법으로 양수검사가 시행되고 있다. 양수는 태아를 둘러싸고 있으며, 태아의 조직세포를 포함하고 있는데, 양수검사는 양수를 채취하여 그 속에 들어있는 조직세포의 DNA를 검사하여 유전자 이상을 검사하는 방법이다. 양수검사는 일상적인 검사지만, 칩습적 방법으로서 주사기에 의한 양막의 세균감염, 주사기사 뚫고 들어간 상처가 치유되지 않는 것에 의하여 양수가 새거나 감염, 조기진통, 조기분만, 호흡통증, 태아쇼크, 태아자세기형, 레서스 질병 등 합병증의 위험성이 있으며, 심각한 경우 유산이 될 수도 있다. 따라서, 태아의 유전자 분석 및 질병의 조기진단을 위한 산모와 태아 모두에게 위험하지 않은 방법이 절실히 요구되는 실정이다.
Early detection of pregnancy-related diseases, including the fetal genetic abnormalities, enables early medical intervention necessary for the safety of both the mother and the fetus. Amniotic fluid tests are being conducted to diagnose genetic abnormalities in these fetuses. Amniotic fluid surrounds the fetus and contains tissue cells of the fetus. Amniotic fluid test is a method of examining genetic abnormalities by taking DNA from tissue cells contained in the amniotic fluid. Amniocentesis is a routine test, but it is a conventional practice, as amniotic fluid leaks or infections, premature labor, premature labor, respiratory pain, fetal shock, fetal posture due to the bacterial infection of the amniotic membrane by the syringe and the wound through the syringe. There are risks of complications such as malformations and rhesus disease, and in serious cases, miscarriage. Therefore, there is an urgent need for a method that is not dangerous for both the mother and the fetus for genetic analysis and early diagnosis of the fetus.

한편, 산모의 혈액(혈장 및 혈청) 내 유전물질 중 5 내지 10%는 태아로부터 온 것으로 알려져 있다. 즉, 임신한 여성의 혈액 내에는 태아의 태반세포 (syncytiotrophoblast)에서 세포사멸(apoptosis)에 의해 부서진 DNA나 RNA 조각들이 따라 흘러다닌다. 이 조각난 DNA나 RNA를 분석하면 태아 유전질환을 조기에 진단할 수 있을 것으로 판단되어 많은 연구가 시도되고 있다. 특히, 모체 혈액 내 세포 유리 태아 핵산(cell free fetal DNA or RNA, cff DNA or RNA)를 검출하는 방법은 양수검사와 달리 비-침습적 방법으로서 안전하다는 이점이 있어 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그러나, 모체의 혈액 내 존재하는 세포 유리 태아 핵산을 이용하여 태아의 질병 진단을 효과적으로 할 수 있음에도 불구하고, 소량으로 존재하며, 모체 혈액 내에 존재하는 핵산분해효소에 의해 절단된 상태로 존재하는 태아 핵산의 존재 유무를 확인하거나, 이를 정량하는 방법의 한계성으로 의해 실제적으로 질병과 타겟 유전자와의 관계가 두드러지게 확인되고 있지 못하는 실정이다.
On the other hand, 5 to 10% of the genetic material in the mother's blood (plasma and serum) is known to come from the fetus. In other words, in the blood of a pregnant woman, fragments of DNA or RNA flow through broken fetal placental cells (syncytiotrophoblast) due to apoptosis. Analyzing this fragmented DNA or RNA could lead to early diagnosis of fetal genetic disease. In particular, a method of detecting cell free fetal DNA (RNA) or cff DNA (RNA) in maternal blood has a merit of being safe as a non-invasive method, unlike amniocentesis, and research is being actively conducted. However, although fetal disease diagnosis can be effectively performed using the cellular free fetal nucleic acid present in the mother's blood, fetal nucleic acid present in a small amount and present in the state cleaved by nucleases present in the mother's blood. The relationship between the disease and the target gene is not actually confirmed due to the limitation of the method of confirming the presence or quantification thereof.

이러한 배경하에서, 본 발명자들은 모체 내에 극히 소량으로 존재하는 세포 유리 태아 핵산을 보다 효과적으로 검출할 수 있는 방법을 고안하기 위하여 예의 노력한 결과, 검출하고자하는 태아 핵산의 5' 말단으로부터 시작하여 연속하는 짧은 길이를 갖는 핵산 부분을 타겟으로 중합효소연쇄반응을 수행하는 경우, 모체 내 태아 핵산을 효과적으로 검출할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
Under this background, the present inventors have made diligent efforts to devise a method to more effectively detect the cellular free fetal nucleic acid present in the mother in an extremely small amount, resulting in a continuous short length starting from the 5 'end of the fetal nucleic acid to be detected. When performing a polymerase chain reaction with a nucleic acid moiety having a target, it was confirmed that fetal nucleic acid in the mother can be effectively detected, and the present invention was completed.

본 발명의 목적은 산모로부터 채취한 혈액을 수득하는 단계; 상기 혈액 내에 존재하는 검출하고자 하는 세포 유리 태아 mRNA(cell free fetal mRNA)의 5' 말단으로부터 100번째 염기서열 중 일부분과 상보적으로 결합할 수 있는 역전사 프라이머를 사용하여, 상기 mRNA의 5' 말단으로부터 연속하는 20개 내지 100개의 염기서열로 이루어진 RNA에 상보적인 서열로 이루어진 cDNA를 수득하는 단계; 및 상기 cDNA를 증폭할 수 있는 프라이머 세트로 중합효소연쇄반응을 수행하여 수득한 증폭 산물을 확인하는 단계를 포함하는, 산모 혈액 내 태아의 핵산을 검출하는 방법을 제공한다.An object of the present invention is to obtain a blood collected from the mother; From the 5 'end of the mRNA using a reverse transcription primer capable of complementarily binding to a portion of the 100th base sequence from the 5' end of the cell free fetal mRNA to be present in the blood Obtaining a cDNA consisting of a sequence complementary to RNA consisting of contiguous 20 to 100 base sequences; And it provides a method for detecting the nucleic acid of the fetus in the mother blood, comprising the step of identifying the amplification product obtained by performing a polymerase chain reaction with a primer set capable of amplifying the cDNA.

본 발명의 다른 목적은 산모로부터 채취한 혈액을 수득하는 단계; 및 상기 혈액 내에 존재하는 검출하고자 하는 세포 유리 태아 DNA(cell free fetal DNA)의 5' 말단으로부터 100번째 염기서열 중 일부분과 상보적으로 결합할 수 있는 프라이머 세트로 중합효소연쇄반응을 수행하여 수득한, 상기 DNA의 5' 말단으로부터 연속하는 20개 내지 100개의 염기서열로 이루어진 증폭 산물을 확인하는 단계를 포함하는, 산모 혈액 내 태아의 핵산을 검출하는 방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to obtain a blood collected from the mother; And a primer set capable of complementarily binding to a part of the 100th base sequence from the 5 'end of the cell free fetal DNA to be present in the blood. It provides a method for detecting the nucleic acid of the fetus in the mother's blood, comprising the step of identifying an amplification product consisting of 20 to 100 consecutive sequences from the 5 'end of the DNA.

상기 과제를 해결하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 산모 혈액 내에 존재하는 세포 유리 태아의 핵산을 검출하는 방법을 제공한다. 구체적으로, 본 발명의 방법은, As one aspect for solving the above problems, the present invention provides a method for detecting the nucleic acid of the cell free fetal present in maternal blood. Specifically, the method of the present invention,

(a) 산모로부터 채취한 혈액을 수득하는 단계;(a) obtaining blood collected from the mother;

(b) 상기 혈액 내에 존재하는 검출하고자 하는 세포 유리 태아 mRNA(cell free fetal mRNA)의 5' 말단으로부터 100번째 염기서열 중 일부분과 상보적으로 결합할 수 있는 역전사 프라이머를 사용하여, 상기 mRNA의 5' 말단으로부터 연속하는 20개 내지 100개의 염기서열로 이루어진 RNA에 상보적인 서열로 이루어진 cDNA를 수득하는 단계; 및(b) using a reverse transcription primer capable of complementarily binding to a part of the 100th base sequence from the 5 'end of the cell free fetal mRNA to be present in the blood, 'Obtaining a cDNA consisting of a sequence complementary to the RNA consisting of 20 to 100 base sequences consecutive from the end; And

(c) 상기 cDNA를 증폭할 수 있는 프라이머 세트로 중합효소연쇄반응을 수행하여 수득한 증폭 산물을 확인하는 단계를 포함한다.
(c) identifying amplification products obtained by performing a polymerase chain reaction with a primer set capable of amplifying the cDNA.

이하, 본 발명의 각 단계를 상세히 설명한다.
Hereinafter, each step of the present invention will be described in detail.

(a) 산모로부터 채취한 혈액을 수득하는 단계(a) obtaining blood collected from the mother

단계 (a)는 산모로부터 채취한 혈액을 수득하는 단계로서, 상기 혈액에는 세포 유리 태아 핵산이 포함되어 있다. 상기 혈액은 산모로부터 직접 혈액을 채취하는 방법, 미리 채취된 혈액을 구매하는 방법 등에 의하여 산모로부터 채취한 혈액을 제한없이 수득할 수 있다.Step (a) is a step of obtaining blood collected from the mother, wherein the blood contains cell free fetal nucleic acid. The blood can be obtained without limitation the blood collected from the mother by the method of directly collecting blood from the mother, the method of purchasing blood collected in advance.

본 발명에서 용어, "세포 유리 태아의 핵산(cell free fetal DNA or RNA, cff DNA or RNA; 이하, 태아의 핵산)"이란, 산모의 혈액(혈장 및 혈청)에 존재하는 것으로 알려진 세포로부터 유리된 절단된 핵산, 즉 DNA 또는 RNA 단편을 의미하며, 대략 100여 개의 염기로 이루어진 것으로 알려져 있다. 중합효소 연쇄 반응(PCR, polymerase chain reaction)에 근거한 기법을 이용하여 모체 혈장 또는 혈청 중의 태아 핵산을 검출함으로써 태아 레수스(rhesus) D(RhD) 유전자형 검사(문헌[Lo et al, N. Engl. J. Med. 339:1734-1738, 1998] 참조), 태아 성별 검사(문헌[Costa et al, N. Engl. J. Med. 346:1502, 2002] 참조) 및 여러 태아 질환을 진단할 수 있음이 알려져 있다(문헌[Amicucci et al, Clin. Chem. 46:301-302, 2000]; [Saito et al, Lancet 356:1170, 2000]; 및 [Chiu et al, Lancet 360:998-1000, 2002]).As used herein, the term "cell free fetal DNA or RNA (cff DNA or RNA), hereinafter referred to as" fetal nucleic acid "means free from cells known to be present in maternal blood (plasma and serum). Refers to a truncated nucleic acid, ie, a DNA or RNA fragment, and is known to consist of approximately 100 bases. Fetal rhesus D (RhD) genotyping by detecting fetal nucleic acid in maternal plasma or serum using techniques based on polymerase chain reaction (PCR) (Lo et al, N. Engl. J. Med. 339: 1734-1738, 1998), fetal gender tests (see Costa et al, N. Engl. J. Med. 346: 1502, 2002), and various fetal diseases can be diagnosed. Are known (Amicucci et al, Clin. Chem. 46: 301-302, 2000; Saito et al, Lancet 356: 1170, 2000); and Chiu et al, Lancet 360: 998-1000, 2002 ]).

상기 산모는 본 발명의 방법을 이용한 태아 핵산의 검출결과를 통하여 태아의 유전자 발현 양상의 조사에 적합한 잉태 시기를 갖는 임산부일 수 있다. 적합한 잉태 시기는 검출하고자 하는 태아 핵산과 관련된 질환에 따라 다양할 수 있다. The mother may be a pregnant woman having a gestation period suitable for the investigation of the gene expression pattern of the fetus through the detection result of the fetal nucleic acid using the method of the present invention. Suitable timing of conception may vary depending on the disease associated with the fetal nucleic acid to be detected.

상기 산모로부터의 혈액 채취는 병원이나 클리닉이 일반적으로 따르는 표준 프로토콜에 따라 수행될 수 있다.Blood collection from the mother may be performed according to standard protocols generally followed by hospitals or clinics.

본 발명에서 모체 혈액에서 발견되는 태아 핵산의 검출은, 예를 들면 전혈, 혈청 또는 혈장을 이용하여 수행될 수 있다. 모체 혈액에서 나온 혈청 또는 혈장을 준비하는 방법은 당 분야의 숙련자들에게는 잘 알려져 있다. 예를 들면 혈액 응고를 방지하기 위해 임신한 여성의 혈액을 EDTA를 함유하는 시험관 또는 특수한 상업적 제품, 예를 들면 바큐테이너(Vacutainer)에 둘 수 있고, 그런 다음 원심분리를 통해 전혈로부터 혈장을 수득할 수 있다. 한편, 혈액 응고 후 원심분리하거나 하지 않고 혈청을 수득할 수 있다. Detection of fetal nucleic acid found in maternal blood in the present invention can be performed using, for example, whole blood, serum or plasma. Methods for preparing serum or plasma from maternal blood are well known to those skilled in the art. For example, to prevent blood coagulation, the blood of a pregnant woman may be placed in a test tube containing EDTA or in a special commercial product, such as Vacutainer, and then centrifuged to obtain plasma from whole blood. Can be. On the other hand, serum can be obtained without centrifugation after blood coagulation.

본 발명에서는 산모 혈액 내에 존재하는 태아 핵산 검출 효율을 보다 향상시키기 위하여, 상기 수득한 혈액으로부터 핵산을 추출하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 혈액을 포함한 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 다수의 방법이 알려져 있으며, 상업적으로 시판되고 있는 시약 또는 키트를 이용하여 임신한 여성으로부터 채취한 혈액 시료로부터 핵산을 수득할 수 있다.
In the present invention, in order to further improve the detection efficiency of fetal nucleic acid present in maternal blood, it may further comprise the step of extracting the nucleic acid from the obtained blood. Numerous methods for extracting nucleic acids from biological samples, including blood, are known, and nucleic acids can be obtained from blood samples taken from pregnant women using commercially available reagents or kits.

(b) (b) cDNAcDNA 를 수득하는 단계Obtaining

단계 (b)는 산모 혈액 내에 존재하는 태아 mRNA의 검출 및 정량을 위하여, 상기 태아 mRNA를 cDNA로 역전사하는 과정이다. 구체적으로, 상기 혈액 내에 존재하는 분석하고자하는 태아 mRNA의 5' 말단으로부터 100번째 염기서열 중 일부분과 상보적으로 결합할 수 있는 역전사 프라이머를 사용하여, 상기 mRNA의 5' 말단으로부터 연속하는 20 내지 100개의 염기서열로 이루어진 RNA에 상보적인 서열로 이루어진 cDNA 수득하는 단계이다.Step (b) is a process of reverse transcription of the fetal mRNA into cDNA for detection and quantification of fetal mRNA present in maternal blood. Specifically, 20 to 100 consecutive from the 5 'end of the mRNA using a reverse transcription primer capable of complementarily binding to a portion of the 100th base sequence from the 5' end of the fetal mRNA to be present in the blood Obtaining cDNA consisting of a sequence complementary to RNA consisting of two base sequences.

본 발명에서 용어, "프라이머"란 짧은 자유 3' 말단 수산화기를 가지는 핵산 서열로 상보적인 주형(template)과 염기쌍을 형성할 수 있고 템플레이트 가닥 복사를 위한 시작 지점으로 기능을 하는 짧은 핵산 서열을 의미한다. As used herein, the term "primer" refers to a short nucleic acid sequence capable of forming a base pair with a complementary template with a nucleic acid sequence having a short free 3 'terminal hydroxyl group and serving as a starting point for template strand copying. .

본 발명에서 용어, "역전사 프라이머"란 짧은 자유 3' 말단 수산화기를 가지는 핵산 서열로 상보적인 주형 RNA와 염기쌍을 형성할 수 있고 템플레이트 가닥 복사를 위한 시작 지점으로 기능을 하는 짧은 핵산 서열로서, cDNA를 합성하기 위해 사용하는 핵산 서열을 의미한다. As used herein, the term "reverse transcription primer" refers to a nucleic acid sequence having a short free 3 'terminal hydroxyl group, which is capable of forming a base pair with complementary template RNA and serving as a starting point for template strand copying. It means a nucleic acid sequence used for synthesis.

상기 프라이머는 적절한 완충용액 및 온도에서 중합반응(즉, DNA 중합효소 또는 역전사 효소)을 위한 시약 및 상이한 4가지 뉴클레오사이드 트리포스페이트의 존재하에서 DNA 합성을 개시할 수 있다. The primers can initiate DNA synthesis in the presence of four different nucleoside triphosphates and reagents for polymerization (ie, DNA polymerase or reverse transcriptase) at appropriate buffers and temperatures.

본 발명에서는 태아 mRNA의 5' 말단으로부터 연속하는 최대한 짧은 길이를 갖는(가능한 적은 개수의 염기서열로 이루어진) RNA에 대한 cDNA를 합성하고, 이를 중합효소연쇄반을 통하여 증폭산물을 수득한 후, 이를 검출하는 것을 특징으로 하는데, 단계 (b)는 이를 위한 cDNA를 합성하는 단계이다.In the present invention, synthesized cDNA for RNA having the shortest possible length (consisting the smallest number of sequences) from the 5 'end of the fetal mRNA, and after obtaining the amplification product through the polymerase chain plaque, Characterized in that detection, step (b) is the step of synthesizing cDNA for this.

본 발명의 일 실시예에서는, 검출하고자하는 태아 mRNA인 hCG mRNA의 5' 말단으로부터 300nt, 200nt, 100nt 및 60nt의 위치에 특이적인 역전사 프라이머를 이용하여 길이가 다른 각각의 cDNA를 합성한 후, 상기 cDNA를 대상으로 실시간 PCR을 수행하여 검출효율을 비교하였다. 그 결과, mRNA의 5' 말단과 보다 가까운 부분을 타겟으로 하여 실시간 PCR 하는 경우, 태아 핵산의 검출효율이 보다 향상될 수 있음을 확인하였다. 또한, cDNA 합성을 위한 역전사 프라이머의 서열이 짧은 경우, 태아 핵산의 검출효율이 보다 향상될 수 있음을 확인하였다(도 2 및 표 3). In one embodiment of the present invention, after synthesizing each of the cDNA of different lengths by using a reverse transcription primer specific for the position of 300nt, 200nt, 100nt and 60nt from the 5 'end of the hCG mRNA of the fetal mRNA to be detected, Real-time PCR was performed on cDNA to compare the detection efficiency. As a result, when real-time PCR was performed targeting a portion closer to the 5 'end of mRNA, it was confirmed that fetal nucleic acid detection efficiency could be improved. In addition, when the sequence of the reverse transcription primer for cDNA synthesis is short, it was confirmed that the detection efficiency of fetal nucleic acid can be improved more (Fig. 2 and Table 3).

상기 cDNA는 검출하고자 하는 태아 mRNA의 5' 말단으로부터 연속하는 20 내지 100개, 바람직하게는 20 내지 80개, 보다 바람직하게는 20 내지 60개의 염기서열로 이루어진 RNA에 상보적인 서열로 이루어질 수 있으며, 이는 태아 mRNA의 5' 말단으로부터 100번째 염기서열 중 일부분과 상보적으로 결합할 수 있는 역전사 프라이머를 사용하여 수득할 수 있다.The cDNA may be composed of a sequence complementary to RNA consisting of 20 to 100, preferably 20 to 80, more preferably 20 to 60 nucleotide sequences consecutive from the 5 'end of the fetal mRNA to be detected, This can be obtained using reverse transcriptase primers capable of complementarily binding to a portion of the 100th sequence from the 5 'end of fetal mRNA.

바람직하게, 상기 cDNA를 수득하기 위하여 5 또는 6개의 염기서열로 이루어진 역전사 프라이머를 사용할 수 있다.
Preferably, reverse transcription primers consisting of 5 or 6 base sequences may be used to obtain the cDNA.

(c) (c) 증폭산물을Amplification products 확인하는 단계 Step to verify

단계 (c)는 단계 (b)에서 수득한 cDNA 단편을 증폭할 수 있는 프라이머 세트 로 PCR을 수행하여 수득한 증폭 산물을 확인하여 산모로부터 채취한 혈액 내 존재하는 태아 mRNA를 검출하는 과정이다.Step (c) is a process of detecting fetal mRNA present in blood collected from the mother by identifying the amplification product obtained by performing PCR with a primer set capable of amplifying the cDNA fragment obtained in step (b).

본 발명에서 용어, "검출"이란 산모 혈액 내에 존재하는 태아 핵산의 존재 여부를 확인하는 것뿐만 아니라, 이의 양을 확인하는 것 역시 의미한다. As used herein, the term "detection" means not only confirming the presence of fetal nucleic acid present in maternal blood, but also confirming the amount thereof.

본 발명에 의하면, 산모 혈액 내에 존재하는 태아 핵산, 예컨대 Y 염색체 유래의 핵산의 존재 유무를 확인하여 태아의 성별을 확인할 수 있으며, 산모 혈액 내에 존재하는 태아 핵산을 정량함으로써 염색체 이상에 의한, 예컨대 다운증후군(Trisomy 21), 에드워드증후군(Trisomy 18), 파타우증후군(Trisomy 13) 등의 유전질환을 진단할 수 있다.According to the present invention, it is possible to confirm the presence or absence of fetal nucleic acid, such as Y-chromosome-derived nucleic acid, present in the mother's blood, and to determine the sex of the fetus. Genetic diseases such as syndrome (Trisomy 21), Edwards syndrome (Trisomy 18), and Patau syndrome (Trisomy 13) can be diagnosed.

본 발명에서 이용가능한 프라이머 세트는 단계 (b)에서 수득한 cDNA를 증폭할 수 있도록 cDNA의 3' 말단 부분에 상보적으로 결합할 수 있도록, GENBANK 등에 공개된 태아 RNA 또는 DNA의 서열을 이용하여 용이하게 디자인할 수 있다. 상기 프라이머는 포스포르아미다이트 고체 지지체 방법 또는 기타 널리 공지된 방법을 사용하여 화학적으로 합성할 수 있다.Primer sets available in the present invention can be easily used by using sequences of fetal RNA or DNA disclosed in GENBANK or the like to complementarily bind to the 3 'terminal portion of cDNA to amplify the cDNA obtained in step (b). Can be designed. The primers can be chemically synthesized using phosphoramidite solid support methods or other well known methods.

본 발명에 의하면, 단계 (b)에서 수득한 cDNA를 PCR을 통하여 수득한 증폭 산물을 확인함으로써 혈액 내 존재하는 태아 mRNA를 검출할 수 있는데, 상기 증폭 산물을 확인하기 위한 방법으로는 이에 제한되는 것은 아니나, 전기영동, 바람직하게는 실시간 PCR 방법을 사용할 수 있다.According to the present invention, the cDNA obtained in step (b) can detect fetal mRNA present in the blood by identifying the amplification product obtained by PCR, but the method for identifying the amplification product is not limited thereto. However, electrophoresis, preferably real time PCR methods can be used.

본 발명에서 증폭 산물을 확인하기 위하여 실시간 PCR 방법을 이용하는 경우, 상기 단계 (c)는 cDNA를 증폭할 수 있는 프라이머 세트 및 cDNA에 상보적으로 결합할 수 있는 프로브를 사용하여 실시간 PCR을 수행하여 증폭 산물의 존재 및 이의 양을 실시간으로 확인할 수 있다.When using the real-time PCR method to identify the amplification products in the present invention, the step (c) is amplified by performing a real-time PCR using a primer set capable of amplifying the cDNA and a probe capable of complementarily binding to the cDNA The presence of the product and its amount can be confirmed in real time.

본 발명에서 용어, "프로브(probe)"란 올리고뉴클레오티드를 말하는 것으로 목적하는 다른 올리고뉴클레오티드에 대해 최소 부분에 결합할 수 있다. As used herein, the term "probe" refers to an oligonucleotide that can bind to a minimum portion of other oligonucleotides of interest.

바람직하게, 본 발명에서 사용가능한 프로브는 형광성, 방사성 및 발광성 시스템을 포함할 수 있고, 다른 검출 시스템에서 검출할 수 있도록 "리포트 분자"로 표지될 수 있다. 본 발명은 특별한 검출 시스템 또는 라벨에 제한되지 않는다. Preferably, probes usable in the present invention may include fluorescent, radioactive and luminescent systems and may be labeled with a "report molecule" for detection in other detection systems. The invention is not limited to any particular detection system or label.

본 발명에서 이용가능한 프로브는 상기 cDNA 단편에 상보적으로 결합할 수 있는 염기서열로 이루어지며, GENBANK 등에 공개된 태아 RNA 또는 DNA의 서열을 이용하여 용이하게 디자인할 수 있다. The probes usable in the present invention consist of base sequences that can complementarily bind to the cDNA fragments, and can be easily designed using sequences of fetal RNA or DNA disclosed in GENBANK.

바람직하게, 본 발명의 프로브는 가수분해 프로브(hydrolysis probe)일 수 있다. 상기 가수분해 프로브는 TaqMan 분석물로 알려져 있으며, 전형적으로 5' 말단은 리포터로, 3' 말단은 형광억제물질로 표지된다.Preferably, the probe of the present invention may be a hydrolysis probe. The hydrolysis probe is known as a TaqMan analyte, typically labeled at the 5 'end with a reporter and at the 3' end with a fluorescent inhibitor.

바람직하게, 본 발명의 프로브는 5' 말단과 3' 말단에 각각 형광물질과 형광억제물질로 표지될 수 있다. Preferably, the probe of the present invention may be labeled with a fluorescent material and a fluorescent inhibitor at the 5 'end and the 3' end, respectively.

상기 5' 말단에 표지될 수 있는 형광 물질은 당업계에서 통상적으로 사용되는 형광물질이 제한없이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 6-카르복시플루오레세인(6-carboxyfluorescein), 헥사클로로-6-카르복시플루오레세인(hexachloro-6-carboxyfluorescein), 테트라클로로-6-카르복시플루오레세인(tetrachloro-6-carboxyfluorescein), FAM(5-carboxy fluorescein), HEX(2',4',5',7'-tetrachloro-6-carboxy-4,7-dichlorofluorescein) 및 Cy5(cyanine-5) 등이 있으나, 상기 예에 의해 본 발명의 5' 말단 형광물질이 제한되는 것은 아니다.Fluorescent material that can be labeled at the 5 'end may be used without limitation fluorescent materials commonly used in the art, for example, 6-carboxyfluorescein, hexachloro-6-carboxy Hexachloro-6-carboxyfluorescein, tetrachloro-6-carboxyfluorescein, FAM (5-carboxy fluorescein), HEX (2 ', 4', 5 ', 7'- tetrachloro-6-carboxy-4,7-dichlorofluorescein) and Cy5 (cyanine-5) and the like, but the 5 'terminal fluorescent substance of the present invention is not limited by the above examples.

3' 말단에 표지될 수 있는 형광억제물질 또한 당업계에서 통상적으로 사용되는 형광물질이 제한없이 사용될 수 있으며, 그 예로, 6-카르복시테트라메틸-로다민 (6-carboxytetramethyl-rhodamine), TAMRA(5-Carboxytetramethylrhodamine), BHQ 1, 2, 3(black hole quencher 1, 2, 3) 및 MGB(minor groove binder)등이 있으나 상기 예에 의해 본 발명에서 사용될 수 있는 형광억제물질이 한정되는 것은 아니다.Fluorescent inhibitors that can be labeled at the 3 'end can also be used without limitation, fluorescent materials commonly used in the art, such as 6-carboxytetramethyl-rhodamine, TAMRA (5 -Carboxytetramethylrhodamine), BHQ 1, 2, 3 (black hole quencher 1, 2, 3) and the minor groove binder (MGB), etc., but the fluorescent inhibitors that can be used in the present invention by the above examples are not limited.

바람직하게, 본 발명은 상기 단계 (b) 이후에 상기 cDNA 단편의 3' 말단에 상보적인 서열을 포함하는 연장 프라이머로 연장반응을 수행하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 연장은 단계 (b)에서 수득한 cDNA의 길이가 짧은 경우, 바람직하게 20 내지 50개, 보다 바람직하게는 20 내지 30개의 염기서열로 이루어진 경우, 프로브를 디자인하기 위한 목적으로 수행될 수 있다. 바람직하게, 상기 연장 프라이머는 5' 말단에 머리핀 구조(stem and loop)를 포함할 수 있다.Preferably, the present invention may further comprise the step of performing an extension reaction with an extension primer comprising a sequence complementary to the 3 'end of the cDNA fragment after step (b). The extension may be performed for the purpose of designing a probe when the length of the cDNA obtained in step (b) is short, preferably 20 to 50, more preferably 20 to 30 nucleotide sequences. Preferably, the extension primer may include a hairpin structure (stem and loop) at the 5 'end.

본 발명의 일 실시예에서는, hCG mRNA의 5' 말단으로부터 연속하는 20개의 염기서열에 상보적인 서열로 이루어진 cDNA를 합성하고, stem and loop 프라이머로 상기 cDNA의 말단에 머리핀 구조를 붙인 후, 실시간 PCR에 의한 검출 효율을 확인하였다. 그 결과, hCG mRNA의 5' 말단으로부터 연속하는 100개의 염기서열에 상보적인 서열로 이루어진 cDNA를 대상으로 한 실시간 PCR 보다 더 효과적으로 hCG를 검출할 수 있었으며, 샘플간 편차가 없음을 확인하였다(표 5 및 도 5).
In one embodiment of the present invention, cDNA consisting of a sequence complementary to the 20 consecutive sequences from the 5 'end of the hCG mRNA, synthesized, and attached to the end of the cDNA with a stem and loop primer, the real-time PCR The detection efficiency by was confirmed. As a result, it was possible to detect hCG more effectively than real-time PCR of cDNA consisting of sequences complementary to 100 consecutive sequences from the 5 'end of hCG mRNA, and confirmed that there was no variation between samples (Table 5). And FIG. 5).

본 발명의 바람직한 하나의 구현예로서, 산모 혈액 내에 존재하는 태아 mRNA 중 하나인 hCG mRNA를 검출하는 과정을 통하여 본 발명의 단계 (a), (b) 및 (c)를 예시적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저, 산모로부터 채취한 혈액을 수득하여 RNA를 분리한다. 이후, 서열번호 20으로 표시되는 6 mer의 염기서열로 이루어진 역전사 프라이머를 사용하여 hCG mRNA의 5' 말단으로부터 연속하는 20개의 염기서열에 상보적인 cDNA를 합성한다. 이후, 서열번호 21로 표시되는 stem and loop 프라이머를 사용하여 cDNA의 3' 말단에 머리핀 구조를 붙인 다음, 서열번호 22 또는 23으로 표시되는 정방향 및 역방향 프라이머, 및 5' 말단이 FAM으로 표지된 서열번호 로 24로 표시되는 프로브를 사용하여 실시간 PCR을 수행한다. PCR 과정에서 방출되는 형광신호를 측정하여 산모 혈액 내에 존재하는 hCG mRNA를 정량함으로써, 태아 유전자의 발현양상을 조사할 수 있다.
As one preferred embodiment of the present invention, steps (a), (b) and (c) of the present invention are exemplarily described through a process of detecting hCG mRNA, which is one of fetal mRNAs present in maternal blood. Same as First, RNA is obtained by obtaining blood collected from a mother. Subsequently, cDNA complementary to 20 sequential sequences from the 5 'end of hCG mRNA is synthesized using a reverse transcript primer consisting of 6 mer nucleotide sequences represented by SEQ ID NO: 20. Subsequently, the hairpin structure was attached to the 3 'end of the cDNA using a stem and loop primer represented by SEQ ID NO: 21, and then the forward and reverse primers represented by SEQ ID NO: 22 or 23, and the 5' end were labeled with FAM. Perform real-time PCR using the probe indicated by number 24. By measuring the fluorescence signal emitted during the PCR process and quantifying the hCG mRNA present in the mother's blood, the expression pattern of the fetal gene can be investigated.

다른 하나의 양태로서, 본 발명은 (a) 산모로부터 채취한 혈액을 수득하는 단계; 및 (b) 상기 혈액 내에 존재하는 검출하고자 하는 세포 유리 태아 DNA(cell free fetal DNA)의 5' 말단으로부터 100번째 염기서열 중 일부분과 상보적으로 결합할 수 있는 프라이머 세트로 중합효소연쇄반응을 수행하여 수득한, 상기 DNA의 5' 말단으로부터 연속하는 20개 내지 100개의 염기서열로 이루어진 증폭 산물을 확인하는 단계를 포함하는, 산모 혈액 내 태아의 핵산을 검출하는 방법을 제공한다.
In another embodiment, the present invention provides a method for producing blood, comprising the steps of: (a) obtaining blood collected from a mother; And (b) polymerase chain reaction with a primer set capable of complementarily binding to a portion of the 100th base sequence from the 5 'end of the cell free fetal DNA to be present in the blood. It provides a method for detecting the nucleic acid of the fetus in the mother's blood, comprising the step of identifying the amplification product consisting of 20 to 100 consecutive sequences from the 5 'end of the DNA obtained by.

본 발명의 각 단계에 대한 설명과 관련하여, 상기에서 설명한 사항과 동일한 부분 또는 당업자가 용이하게 적용가능한 부분은 반복을 피하기 위하여 생략한다.Regarding the description of each step of the present invention, the same parts as those described above or parts readily applicable to those skilled in the art are omitted to avoid repetition.

상기 단계 (a)는 산모로부터 채취한 혈액을 수득하는 단계로서, 상기에서 설명한 바와 같다. Step (a) is a step of obtaining blood collected from the mother, as described above.

상기 단계 (b)는 태아 DNA의 5' 말단으로부터 100번째 염기서열 중 일부분과 상보적으로 결합할 수 있는 프라이머 세트로 중합효소연쇄반응을 수행하여 상기 DNA의 5' 말단으로부터 연속하는 20개 내지 100개의 염기서열로 이루어진 증폭 산물을 수득하고, 상기 증폭 산물을 확인하여 산모로부터 채취한 혈액 내 존재하는 태아 DNA를 검출하는 과정이다. 상기 태아 DNA의 검출을 통하여 태아의 성별 또는 유전질환을 조기에 검사할 수 있다.The step (b) is performed by polymerase chain reaction with a primer set capable of complementarily binding to a part of the 100th nucleotide sequence from the 5 'end of the fetal DNA to 20 to 100 consecutive from the 5' end of the DNA. Obtaining an amplification product consisting of three nucleotide sequences, the amplification product is confirmed by the process of detecting fetal DNA present in the blood collected from the mother. The fetal DNA can be detected early to detect fetal sex or genetic diseases.

상기 증폭 산물은 검출하고자 하는 태아 DNA의 5' 말단으로부터 연속하는 20 내지 100개, 바람직하게는 20 내지 80개, 보다 바람직하게는 20 내지 60개의 염기서열로 이루어질 수 있으며, 이는 태아 DNA의 5' 말단으로부터 100번째 염기서열 중 일부분과 상보적으로 결합할 수 있는 프라이머 세트를 사용하여 수득할 수 있다.The amplification product may consist of 20 to 100 contiguous, preferably 20 to 80, more preferably 20 to 60 base sequences from the 5 'end of the fetal DNA to be detected, which is 5' of fetal DNA. It can be obtained by using a set of primers capable of complementarily binding to a portion of the 100th base sequence from the end.

상기 증폭 산물의 확인은 전기영동, 바람직하게는 실시간 PCR 방법을 사용하여 확인할 수 있으며, 실시간 PCR과 관련된 사항은 상기에서 설명한 바와 같다.
Identification of the amplification product can be confirmed using electrophoresis, preferably real-time PCR method, the matters related to real-time PCR is as described above.

저출산과 고령화 증가에 따른 태아 검사 선호되고 있다. 지금까지 양수를 통한 검사는 위험할 뿐더러 정확도도 떨어져 산모들의 절반이 검사를 거부하는 문제가 있었다. 본 발명은 혈액 내에 존재하는 태아 핵산을 안전하면서도 높은 정확도로 검출할 수 있는바, 산모와 태아 모두에게 위험하지 않은 방법으로 태아의 유전자 분석 및 질병을 미리 확인하여 치료하는데 유용하게 사용될 수 있다.
Prenatal screening due to low fertility and aging is preferred. So far, amniotic fluid testing has been dangerous and inaccurate, with half of mothers refusing to test. The present invention can detect fetal nucleic acid present in the blood safely and with high accuracy, and can be usefully used to identify and treat genetic analysis and disease of the fetus in a manner that is not dangerous to both mother and fetus.

도 1은 세포 유리 태아 RNA를 효과적으로 검출할 수 있는 방법을 찾기 위해 사용한 RNA의 길이 및 위치를 보여주는 모식도이다.
(1)은 hCG mRNA의 5' 말단부터 300nt, 200nt, 100nt, 60nt의 cDNA 합성 위치를 나타내는 모식도이다.
(2)는 100nt의 길이의 cDNA 합성시, 5' 말단과 중간 및 3' 말단의 위치에 따른 세포 유리 태아 RNA의 검출 차이를 확인하기 모식도이다
(3)은 5SLAM(5' stem and loop amplification method)의 위치를 나타낸 모식도이다.
도 2는 mRNA 5' 말단으로부터의 길이에 따른 hCG mRNA의 검출효율을 나타내는 그래프이다.
도 3은 5' 말단, 중단 및 3' 말단의 각 위치별 hCG mRNA의 검출효율의 비교결과를 나타내는 그래프이다. 5' 말단에 가까울수록 Cq값이 낮아 보다 효과적으로 검출할 수 있음을 나타낸다.
도 4는 5SLAM 과정의 모식도이다.
도 5는 100nt의 5AM(5' amplification method)과 5SLAM의 hCG mRNA 검출효율의 비교결과를 나타낸다.
1 is a schematic diagram showing the length and location of RNA used to find a method for effectively detecting cell free fetal RNA.
(1) is a schematic diagram showing the cDNA synthesis position of 300nt, 200nt, 100nt, 60nt from the 5 'end of hCG mRNA.
(2) is a schematic diagram to confirm the detection difference of the cell free fetal RNA according to the position of the 5 'end and the middle and 3' end during cntNA synthesis of 100nt length
(3) is a schematic diagram showing the location of 5SLAM (5 'stem and loop amplification method).
Figure 2 is a graph showing the detection efficiency of hCG mRNA according to the length from the mRNA 5 'end.
Figure 3 is a graph showing the comparison results of the detection efficiency of hCG mRNA for each position at the 5 'end, the middle and 3' end. The closer it is to the 5 'end, the lower the Cq value, indicating that it can be detected more effectively.
4 is a schematic diagram of a 5SLAM process.
5 shows a comparison result of the detection efficiency of hCG mRNA of 5AM (5 'amplification method) and 5SLAM of 100nt.

이하, 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 효과를 보다 더 구체적으로 설명하고자 하나, 이들 실시예는 본 발명의 예시적인 기재일뿐 본 발명의 범위가 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the invention, as claimed.

실시예Example 1 :  One : mRNAmRNA 의 5' 말단 위치에 따른 검출효율 비교 - 5AM(5'Comparison of the Detection Efficiency According to the 5 'End Positions of-5AM (5' amplification amplification methodmethod ))

혈장(plasma)에서 RNA를 분리하고, hCG mRNA의 5' 말단으로부터 300nt, 200nt, 100nt 및 60nt의 위치에 특이적 역전사 프라어머(specific reverse transcription primer, 표 1)를 이용하여 길이가 다른 각각의 cDNA를 합성하였다. 300nt, 200nt, 100nt, 60nt cDNA 합성시, 역전사 프라어머(RT primer)로 15 mer의 역방향 프라이머(reverse primer)를 사용하였고, 60nt는 길이가 보다 짧은 5 mer의 RT 프라이머를 가지고 추가로 반응을 진행하였다. 이후, 상기 cDNA 50 ng을 FAM이 달린 가수분해 프로브(표 1)로 실시간 PCR을 수행하여 5' 말단의 길이에 따른 검출 효율을 확인하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다. PCR은 총 20 ㎕의 반응으로 진행하고, 정방향과 역방향 프라이머를 10 pmol, 가수분해 프로브를 5 pmol 사용하고, 5 nmol dNTP mix, 75 mM Tris HCl(pH 9.0), 2 mM MgCl2, 75 mM KCl, 30 mM (NH4)2SO4, 1U의 Taqpolymerase(Biotools, Madrid, Spain)로 PCR을 수행하였다. 이때, 반응은 95℃, 5 min, 95℃, 15 sec, 52℃, 1 min 분간 40 cycle로 증폭하였다.
RNA was isolated from plasma and each cDNA of different length using specific reverse transcription primers (Table 1) at 300nt, 200nt, 100nt and 60nt from 5 'end of hCG mRNA Was synthesized. When synthesizing 300nt, 200nt, 100nt, 60nt cDNA, 15 mer reverse primer was used as RT primer and 60nt further reacted with shorter 5 mer RT primer. It was. Thereafter, 50 ng of the cDNA was subjected to real-time PCR with a hydrolysis probe (Table 1) equipped with FAM to confirm the detection efficiency according to the length of the 5 'end, and the results are shown in FIG. 2. PCR proceeded with a total of 20 μl reaction, using 10 pmol of forward and reverse primers and 5 pmol of hydrolysis probe, 5 nmol dNTP mix, 75 mM Tris HCl (pH 9.0), 2 mM MgCl 2 , 75 mM KCl PCR was performed with Taqpolymerase (Biotools, Madrid, Spain) at 30 mM (NH 4 ) 2 SO 4 , 1U. At this time, the reaction was amplified by 40 cycles of 95 ℃, 5 min, 95 ℃, 15 sec, 52 ℃, 1 min.

Figure 112011089307249-pat00001
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도 2에 나타난 바와 같이, 검출 타겟 mRNA의 5' 말단으로부터의 길이가 60nt인 경우 검출 효율이 가장 우수하였다. 또한, RT 프라이머는 15 mer 길이의 역방향 프라이머를 그대로 사용하는 경우보다 5 내지 6 mer 길이의 프라이머를 사용하는 경우의 검출효율이 보다 우수하였다(도 2).As shown in Figure 2, the detection efficiency was the best when the length from the 5 'end of the detection target mRNA is 60nt. In addition, the RT primer was superior to the detection efficiency when using a primer of 5 to 6 mer length than when using the reverse primer of 15 mer length (Fig. 2).

이상의 결과를 통하여, 검출 타겟 mRNA의 5' 말단과 가까운 부분을 타겟으로하는 경우 태아 핵산을 보다 높은 효율로 검출할 수 있으며, 이때 프라이머의 길이가 짧을수록 검출효율이 보다 향상될 수 있음을 확인할 수 있었다.
Through the above results, fetal nucleic acid can be detected with higher efficiency when targeting the portion close to the 5 'end of the detection target mRNA, and it can be confirmed that the shorter the length of the primer can improve the detection efficiency. there was.

실시예Example 2 :  2 : mRNAmRNA 내 위치별 검출효율 비교 Comparison of Detection Efficiency by Location

타겟 핵산의 5' 말단과 가까우며, 작은 크기로 증폭할수록 검출효율이 좋아짐을 상기 실시예 1을 통하여 확인한 후, 전체 mRNA의 중간 위치(mid) 및 3' 말단(3' end)의 위치에서도 짧게 절단된 mRNA 조각(100nt)을 효과적으로 검출할 수 있는지를 5' 말단과 비교 확인하였다. 각 위치의 mRNA를 특이적으로 역전사할 수 있는 6 mer의 RT 프라이머를 사용하여 cDNA를 합성하고, 각 cDNA에 특이적으로 제작한 정방향, 역방향 프라이머 및 프로브를 이용하여 실시간 PCR을 수행하고(표 2), 그 결과를 도 3 및 표 3에 나타내었다. PCR은 총 20 ㎕의 반응으로 진행하고, 정방향과 역방향 프라이머를 10 pmol, 가수분해 프로브를 5 pmol 사용하고, 5 nmol dNTP mix, 75 mM Tris HCl(pH 9.0), 2 mM MgCl2, 75 mM KCl, 30 mM (NH4)2SO4, 1U의 Taqpolymerase(Biotools, Madrid, Spain)로 PCR을 수행하였다. 이때, 반응은 95℃, 5 min, 95℃, 15 sec, 60℃, 1 min 분간 40 cycle로 증폭하였다. The closer to the 5 'end of the target nucleic acid, the smaller the size of the amplification, the better the detection efficiency after confirming through Example 1, short cut at the position of the mid (mid) and 3' end (3 'end) of the total mRNA It was confirmed whether the detected mRNA fragment (100nt) can be effectively detected compared to the 5 'end. CDNA was synthesized using 6 mer RT primers capable of specific reverse transcription of mRNA at each position, and real-time PCR was performed using forward and reverse primers and probes specifically prepared for each cDNA (Table 2). ), And the results are shown in Figure 3 and Table 3. PCR proceeded with a total of 20 μl reaction, using 10 pmol of forward and reverse primers and 5 pmol of hydrolysis probe, 5 nmol dNTP mix, 75 mM Tris HCl (pH 9.0), 2 mM MgCl 2 , 75 mM KCl PCR was performed with Taqpolymerase (Biotools, Madrid, Spain) at 30 mM (NH 4 ) 2 SO 4 , 1U. At this time, the reaction was amplified by 40 cycles of 95 ℃, 5 min, 95 ℃, 15 sec, 60 ℃, 1 min.


Figure 112011089307249-pat00002
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Figure 112011089307249-pat00003
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도 3 및 표 3에 나타난 바와 같이, 동일한 길이의 cDNA를 실시간 PCR하는 경우에, 5' 말단에 가까울수록 Cq값이 낮아 보다 효율적으로 검출할 수 있음을 확인하였다. 즉, 혈장 내 잔존하는 cff RNA는 분해(degradation)되어 5' 말단의 짧은 단편이 많이 남아 있음을 확인할 수 있었다(도 3 및 표 3).As shown in FIG. 3 and Table 3, when real-time PCR of the same length cDNA, it was confirmed that the closer to the 5 'end, the lower the Cq value can be detected more efficiently. That is, cff RNA remaining in the plasma was degraded (degradation) it was confirmed that a lot of short fragments of the 5 'end remains (Fig. 3 and Table 3).

이상의 결과는, 5' 말단을 타겟으로 하는 경우 중간이나 3' 말단을 타겟으로 하는 경우보다 cff 핵산을 보다 효율적으로 검출할 수 있음을 나타낸다.
The above results indicate that the cff nucleic acid can be detected more efficiently when targeting the 5 'end than when targeting the middle or 3' end.

실시예Example 3 : 5SLAM(5'  3: 5SLAM (5 ' stemstem andand looploop amplificationamplification methodmethod ))

상기 실시예 1 및 2의 결과를 통하여, 작게 절단된 cff 핵산을 검출하기 위해서는 mRNA의 5' 말단에 최대한 근접하고, 작은 크기로 증폭할 때 최대의 효율로 검출할 수 있음을 확인하였다. 이에 따라, 5' 말단에 최대한 근접할 수 있는 가장 작은 사이즈의 20nt만을 가지고 cff RNA를 검출할 수 있는 방법(5SLAM, 5' stem and loop amplification method)을 고안하였다. 도 4는 5SLAM 방법의 개략적인 모식도이며, 표 4는 5SLAM에 사용한 프라이머 및 프로브의 서열을 나타낸다.
Through the results of Examples 1 and 2, it was confirmed that the smallest cleaved cff nucleic acid can be detected as close as possible to the 5 'end of mRNA and maximized when amplified to a small size. Accordingly, a method (5SLAM, 5 'stem and loop amplification method) was designed to detect cff RNA with only 20nt of the smallest size that can be as close as possible to the 5' end. 4 is a schematic diagram of the 5SLAM method, and Table 4 shows the sequences of primers and probes used for 5SLAM.

Figure 112011089307249-pat00004
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5SLAM 방법을 요약하면, hCG mRNA의 20 nt의 위치에 6 mer 길이의 특이적 RT 프라이머를 이용하여 cDNA를 합성하고, 이 산물의 3' 말단의 6 mer에 상보적으로 결합할 수 있는 서열을 갖는 stem and loop 프라이머로 연장(extension)시켜 stem and loop 꼬리가 달린 DNA를 합성하였다. 이후, 상기 산물에 stem and loop 위치의 서열과 타겟 유전자인 hCG 서열을 갖는 hydrolysis probe를 사용하여 정방향과 역방향 프라이머에 의해 hydrolysis probe가 깨져 g형광이 발색되도록 실시간 PCR을 수행하고, 그 결과를 도 5 및 표 5에 나타내었다. PCR은 총 20 ㎕의 반응으로 진행하고, 정방향과 역방향 프라이머를 10 pmol, 가수분해 프로브를 5 pmol 사용하고, 5 nmol dNTP mix, 75 mM Tris HCl(pH 9.0), 2 mM MgCl2, 75 mM KCl, 30 mM (NH4)2SO4, 1U의 Taqpolymerase(Biotools, Madrid, Spain)로 PCR을 수행하였다. 이때, 반응은 95℃, 5 min, 95℃, 15 sec, 57℃, 1 min 분간 40 cycle로 증폭하였다.
To summarize the 5SLAM method, cDNA was synthesized using a 6 mer long specific RT primer at 20 nt of hCG mRNA, and has a sequence capable of complementarily binding to 6 mer at the 3 'end of the product. DNA with stem and loop tails was synthesized by extension with stem and loop primers. Thereafter, using a hydrolysis probe having a stem and loop position sequence and a hCG sequence as a target gene, the hydrolysis probe is broken by forward and reverse primers to generate g-fluorescence, and the result is illustrated in FIG. 5. And in Table 5. PCR proceeded with a total of 20 μl reaction, using 10 pmol of forward and reverse primers and 5 pmol of hydrolysis probe, 5 nmol dNTP mix, 75 mM Tris HCl (pH 9.0), 2 mM MgCl 2 , 75 mM KCl PCR was performed with Taqpolymerase (Biotools, Madrid, Spain) at 30 mM (NH 4 ) 2 SO 4 , 1U. At this time, the reaction was amplified by 40 cycles of 95 ℃, 5 min, 95 ℃, 15 sec, 57 ℃, 1 min.

Figure 112011089307249-pat00005
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도 5 및 표 5에 나타난 바와 같이, 5SLAM 방법은 5' 말단의 100 nt의 cDNA를 합성하고, 이를 실시간 PCR하는 방법(5AM)보다 더 빨리 증폭되고, 편차(variation)도 보다 적은 방법임을 확인하였다(도 5). 이러한 결과는, 5SLAM 방법은 산모 혈액 내 짧게 절단된 cff RNA를 효과적으로 검출할 수 있으며, 이때 샘플간의 편차도 적은 효과적인 방법임을 나타낸다.
As shown in FIG. 5 and Table 5, the 5SLAM method synthesized 100 nt cDNA at the 5 'end, was amplified faster than the real time PCR method (5AM), and confirmed that the variation was less. (FIG. 5). These results indicate that the 5SLAM method can effectively detect short cleaved cff RNA in maternal blood, in which case the variation between samples is less effective.

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Claims (11)

(a) 산모로부터 채취된 혈액 내 세포 유리 태아 mRNA(cell free fetal mRNA)의 5' 말단으로부터 연속하는 20개 내지 100개의 염기서열로 이루어진 RNA 단편에 상보적인 cDNA를 수득하는 단계로서, 상기 cDNA는 상기 세포 유리 태아 mRNA의 5' 말단에 상보적인 프라이머 및 상기 세포 유리 태아 mRNA의 5' 말단으로부터 20번째 내지 100번째 염기서열의 일부와 상보적인 프라이머를 이용한 역전사에 의해 수득된 것인 단계;
(b) cDNA 단편의 3' 말단에 상보적인 서열을 포함하는, 5' 말단에 머리핀 구조(stem and loop)를 갖는 연장 프라이머로 연장반응을 수행하는 단계; 및
(c) 상기 cDNA를 증폭할 수 있는 프라이머 세트로 중합효소연쇄반응을 수행하여 수득한 증폭 산물을 확인하는 단계를 포함하는, 산모 혈액 내 태아의 핵산을 검출하는 방법.
(A) obtaining a cDNA complementary to the RNA fragment consisting of 20 to 100 sequential sequences from the 5 'end of the cell free fetal mRNA in the blood taken from the mother, the cDNA is Obtained by reverse transcription using a primer complementary to the 5 'end of the cell free fetal mRNA and a primer complementary to a portion of the 20th to 100th base sequence from the 5' end of the cell free fetal mRNA;
(b) performing an extension reaction with an extension primer having a stem and loop at the 5 'end, comprising a sequence complementary to the 3' end of the cDNA fragment; And
(c) identifying the amplification product obtained by performing a polymerase chain reaction with a primer set capable of amplifying the cDNA.
제1항에 있어서,
상기 단계 (a)의 역전사에 사용하는 프라이머는 5개 또는 6개의 염기서열로 이루어진 것인 방법.
The method of claim 1,
The primer used for reverse transcription of step (a) is composed of 5 or 6 base sequences.
제1항에 있어서,
상기 단계 (a)는 세포 유리 태아 mRNA의 5' 말단으로부터 연속하는 20개 내지 60개의 염기서열로 이루어진 RNA 단편에 상보적인 cDNA를 수득하는 단계로서, 상기 cDNA는 상기 세포 유리 태아 mRNA의 5' 말단에 상보적인 프라이머 및 상기 세포 유리 태아 mRNA의 5' 말단으로부터 20번째 내지 60번째 염기서열의 일부와 상보적인 프라이머를 이용한 역전사에 의해 수득된 것인 방법.
The method of claim 1,
Step (a) is a step of obtaining a cDNA complementary to the RNA fragment consisting of 20 to 60 consecutive sequences from the 5 'end of the cell free fetal mRNA, the cDNA is 5' end of the cell free fetal mRNA Obtained by reverse transcription using a primer complementary to and a primer complementary to a portion of the 20th to 60th nucleotide sequence from the 5 'end of the cell free fetal mRNA.
제1항에 있어서,
상기 단계 (c)에서 증폭 산물의 확인은, 상기 cDNA를 증폭할 수 있는 프라이머 세트 및 상기 cDNA에 상보적으로 결합할 수 있는 프로브를 사용하여 실시간 중합효소연쇄반응을 수행하여 확인하는 것인 방법.
The method of claim 1,
Identification of the amplification product in step (c) is confirmed by performing a real-time polymerase chain reaction using a primer set capable of amplifying the cDNA and a probe capable of complementarily binding to the cDNA.
삭제delete 삭제delete (a) 산모로부터 채취된 혈액 내 세포 유리 태아 DNA(cell free fetal DNA)의 5' 말단에 상보적인 프라이머 및 상기 세포 유리 태아 DNA의 5' 말단으로부터 20번째 내지 100번째 염기서열의 일부와 상보적인 프라이머로 중합효소연쇄반응을 수행하여 수득한, 상기 DNA의 5' 말단으로부터 연속하는 20개 내지 100개의 염기서열로 이루어진 증폭 산물을 확인하는 단계; 및
(b) 상기 (a)에서 수득한 증폭 산물의 3' 말단과 상보적인 서열을 포함하는, 5' 말단에 머리핀 구조(stem and loop)를 갖는 연장 프라이머로 연장반응을 추가로 수행하는 단계를 포함하는, 산모 혈액 내 태아의 핵산을 검출하는 방법.
(a) a complementary primer to the 5 'end of cell free fetal DNA in the blood taken from the mother and a portion of the 20th to 100th base sequence from the 5' end of the cell free fetal DNA; Identifying an amplification product consisting of 20 to 100 base sequences consecutively obtained from the 5 'end of the DNA obtained by performing a polymerase chain reaction with a primer; And
(b) further performing an extension reaction with an extension primer having a hairpin structure (stem and loop) at the 5 'end, comprising a sequence complementary to the 3' end of the amplification product obtained in (a) above; To detect the nucleic acid of the fetus in the mother's blood.
제7항에 있어서,
상기 단계 (a)는 세포 유리 태아 DNA의 5' 말단에 상보적인 프라이머 및 상기 세포 유리 태아 DNA의 5' 말단으로부터 20번째 내지 60번째 염기서열의 일부와 상보적인 프라이머를 사용하여, 상기 DNA의 5' 말단으로부터 연속하는 20개 내지 60개의 염기서열로 이루어진 증폭 산물을 수득하는 것인 방법.
8. The method of claim 7,
Step (a) is performed by using a primer complementary to the 5 'end of the cell free fetal DNA and a primer complementary to a portion of the 20th to 60th nucleotide sequence from the 5' end of the cell free fetal DNA. 'To obtain an amplification product consisting of 20 to 60 sequential sequences consecutive from the end.
제7항에 있어서,
상기 단계 (a)에서 증폭 산물의 확인은, 상기 증폭 산물에 상보적으로 결합할 수 있는 프로브를 사용하여 실시간 중합효소연쇄반응을 수행하여 확인하는 것인 방법.

8. The method of claim 7,
Identification of the amplification product in the step (a), it is confirmed by performing a real-time polymerase chain reaction using a probe capable of complementary binding to the amplification product.

삭제delete 삭제delete
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