RU2799795C1 - Method of amplification of short nucleic acid fragments by loop isothermal pcr - Google Patents

Method of amplification of short nucleic acid fragments by loop isothermal pcr Download PDF

Info

Publication number
RU2799795C1
RU2799795C1 RU2022129337A RU2022129337A RU2799795C1 RU 2799795 C1 RU2799795 C1 RU 2799795C1 RU 2022129337 A RU2022129337 A RU 2022129337A RU 2022129337 A RU2022129337 A RU 2022129337A RU 2799795 C1 RU2799795 C1 RU 2799795C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
donor
amplification
pcs
oligonucleotide
nucleic acid
Prior art date
Application number
RU2022129337A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Владимирович Тронин
Татьяна Александровна Середина
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Биодайв"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Биодайв" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Биодайв"
Application granted granted Critical
Publication of RU2799795C1 publication Critical patent/RU2799795C1/en

Links

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: method of loop isothermal PCR is described. The proposed solution differs from the classical version of loop isothermal PCR (in the English version LAMP (loop-mediated isothermal amplification)) by one or more donor oligonucleotides introduced into the reaction, as well as primers specific for donor oligonucleotides.
EFFECT: invention expands the arsenal of tools for amplification of short DNA/RNA fragments, and invention can be used for analysis.
13 cl, 3 dwg, 5 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к варианту способа петлевой изотермической ПЦР. Предлагаемое решение отличается от классического варианта петлевой изотермической ПЦР (в английском варианте LAMP (loop-mediated isothermal amplification)) тем, что в реакцию вносится один или несколько донорских олигонуклетидов, а также праймеры, специфичные для донорских олигонуклеотидов. Изобретение расширяет арсенал средств для амплификации коротких фрагментов ДНК/РНК. Изобретение может быть использовано для проведения анализов.The invention relates to a variant of the loop isothermal PCR method. The proposed solution differs from the classical version of loop isothermal PCR (LAMP (loop-mediated isothermal amplification) in the English version) in that one or more donor oligonucleotides, as well as primers specific for donor oligonucleotides, are introduced into the reaction. The invention expands the arsenal of tools for amplification of short DNA/RNA fragments. The invention can be used for analysis.

Уровень техникиState of the art

Основным методом амплификации нуклеиновых кислот является полимеразная цепная реакция (ПЦР). Однако в молекулярной диагностике существует необходимость в более простых, быстрых и дешевых способах получения результатов, чем ПЦР.The main method for nucleic acid amplification is the polymerase chain reaction (PCR). However, in molecular diagnostics, there is a need for simpler, faster and cheaper methods of obtaining results than PCR.

Существует ряд методов изотермической амплификации нуклеиновых кислот. Самым востребованным из них является петлевая изотермическая амплификация ДНК и РНК (LAMP и RT-LAMP).There are a number of methods for isothermal amplification of nucleic acids. The most popular of them is loop isothermal amplification of DNA and RNA (LAMP and RT-LAMP) .

LAMP - это метод амплификации ДНК при постоянной температуре с использованием ДНК-полимеразы, способной вытеснять вторую цепь ДНК, и праймеров, при достройке которых формируются ампликоны, содержащие структуры типа «шпилька».LAMP is a method of amplifying DNA at a constant temperature using a DNA polymerase capable of displacing the second strand of DNA and primers, upon completion of which amplicons containing hairpin structures are formed.

Протокол метода LAMP (Loop-Mediated Isothermal Amplification) был разработан японскими учеными более 20 лет назад [1]. Оригинальный протокол заключается в использовании для амплификации ДНК четырех олигонуклеотидных праймеров и большого фрагмента Bst ДНК-полимеразы, обладающего сильной вытесняющей активностью. Четыре праймера должны быть специфичны к 6 участкам целевого фрагмента:
F3 - прямой наружный праймер, комплементарный участку F3c; B3 - обратный наружный праймер, комплементарный участку B3c; FIP - прямой внутренний праймер состоит из двух частей: F1c (5’) и F2 (3’), комплементарных участкам F1 и F2c, соответственно; BIP - обратный внутренний праймер состоит из двух частей: B1c (5’) и B2 (3’), комплементарных участкам B1 и B2c, соответственно.
The protocol of the LAMP ( Loop -Mediated Isothermal Amplification ) method was developed by Japanese scientists more than 20 years ago [1]. The original protocol consists in the use of four oligonucleotide primers and a large Bst DNA polymerase fragment with strong displacement activity for DNA amplification. Four primers must be specific to 6 regions of the target fragment:
F3 - forward outer primer complementary to the F3c region; B3 - reverse outer primer complementary to the B3c region; FIP - forward internal primer consists of two parts: F1c (5') and F2 (3'), complementary sections of F1 and F2c, respectively; BIP - reverse internal primer consists of two parts: B1c (5') and B2 (3'), complementary plots B1 and B2c, respectively.

Процесс амплификации методом LAMP можно разделить на три основных этапа: 1) образование базовой гантелеобразной структуры; 2) этап циклической амплификации; 3) этап элонгации и повторения циклов. В результате такой реакции образуется множество конкатемеров инвертированных повторов целевого фрагмента, формирующих в пространстве структуры, похожие на цветную капусту (cauliflower-like structures). И если длина участка-мишени обычно составляет 80-250 н.п., то длина конкатемеров может достигать 20 т.п.н. и больше.The process of amplification by the LAMP method can be divided into three main stages: 1) the formation of a basic dumbbell-shaped structure; 2) the stage of cyclic amplification; 3) the stage of elongation and repetition of cycles. As a result of such a reaction, many concatemeres of inverted repeats of the target fragment are formed, which form cauliflower- like structures in space. And if the length of the target region is usually 80-250 bp, then the length of the concatemers can reach 20 kb. and more.

В дальнейшем авторы метода предложили использование 6 праймеров, специфичных к 8 участкам целевого фрагмента. Еще два петлевых праймера LoopF и LoopB должны быть комплементарны последовательностям между участками F1 и F2, а также B1 и B2 фрагмента-мишени. Они вступают в игру на третьем этапе реакции, отжигаясь на одноцепочечных участках образовавшихся ранее петель ДНК и становясь дополнительными центрами инициации полимеризации. При этом в качестве матрицы можно использовать и РНК, для этого надо добавить в реакционную смесь обратную транскриптазу. Такой вариант метода называется RT-LAMP (reverse transcription-coupled LAMP). Позднее компания New England Biolabs разработала версию 3.0 Bst ДНК-полимеразы, обладающую ревертазной активностью и исключающую необходимость использования в реакции еще одного фермента.Subsequently, the authors of the method proposed the use of 6 primers specific to 8 regions of the target fragment. Two more loop primers LoopF and LoopB should be complementary to the sequences between the F1 and F2 regions, as well as B1 and B2 of the target fragment. They come into play at the third stage of the reaction, annealing on single-stranded regions of previously formed DNA loops and becoming additional centers of polymerization initiation. In this case, RNA can also be used as a template; for this, reverse transcriptase must be added to the reaction mixture. This version of the method is called RT-LAMP ( reverse t ranscription - coupled LAMP ). More recently, New England Biolabs developed version 3.0 of Bst DNA polymerase, which has reversetase activity and eliminates the need for another enzyme in the reaction.

Подбор праймеров для LAMP является нетривиальной задачей. И даже встречаются рекомендации тестировать не один комплект из 4-6 олигонуклеотидов. Но теперь разработаны специальные программы для автоматического подбора праймеров для LAMP/RT-LAMP. Одна из самых популярных программ PrimerExplorer [2] или MorphoCatcher [3].Selection of primers for LAMP is not a trivial task. And even there are recommendations to test more than one set of 4-6 oligonucleotides. But now special programs have been developed for automatic selection of primers for LAMP/RT-LAMP. One of the most popular programs is PrimerExplorer [2] or MorphoCatcher [3].

LAMP позволяет ответить на вопрос - присутствовала ли целевая последовательность в исходном образце (например, ДНК/РНК патогена). Чтобы ответить на этот вопрос достаточно установить, накопились ли продукты в смеси в ходе реакции. Для этого по завершении LAMP окрашивают реакционную смесь интеркалирующим красителем (SYBR Green, бромистый этидий, пропидиум йодид, PicoGreen и др.) и смотрят на нее в УФ свете. При чем следить за изменением флуоресценции окрашенной реакционной смеси можно прямо в ходе процесса с помощью реал-тайм амплификатора или специального реал-тайм флуориметра для LAMP.LAMP allows you to answer the question - was the target sequence present in the original sample (for example, pathogen DNA / RNA). To answer this question, it is enough to establish whether the products accumulated in the mixture during the reaction. To do this, upon completion of LAMP, the reaction mixture is stained with an intercalating dye (SYBR Green, ethidium bromide, propidium iodide, PicoGreen, etc.) and viewed under UV light. Moreover, it is possible to monitor the change in the fluorescence of the colored reaction mixture directly during the process using a real-time amplifier or a special real-time fluorimeter for LAMP.

Возможно использовать не красители, а различные варианты флуоресцентно меченных FIP или BIP. В частности, для мультиплексной реал-тайм LAMP/RT-LAMP были предложены FIP/BIP DARQ-зонды [4].It is possible to use not dyes, but various variants of fluorescently labeled FIP or BIP. In particular, FIP/BIP DARQ probes have been proposed for real-time multiplex LAMP/RT-LAMP [4].

Методы детекции продуктов LAMP подробно освещены в статьи Becherer et al [5].Methods for detecting LAMP products are described in detail in articles by Becherer et al [5].

Для эффективной LAMP-амплификации достаточно менее 10 копий целевого участка ДНК в исходной реакционной смеси. При этом из-за меньшей чувствительности к примесям и ингибиторам в качестве образца можно использовать даже грубые лизаты и биологические жидкости.For effective LAMP amplification, less than 10 copies of the target DNA region in the initial reaction mixture is sufficient. At the same time, due to the lower sensitivity to impurities and inhibitors, even coarse lysates and biological fluids can be used as a sample.

Bst ДНК-полимераза (большой фрагмент) - представляет собой фрагмент ДНК-полимеразы Bacillus stearothermophilus с молекулярной массой 67 кДа. Активности фермента: 5'→3' полимеразная, 5'→3' вытесняющая, слабая ревертазная. Именно этот реагент использовали японские исследователи при разработке метода LAMP.Bst DNA polymerase (large fragment) - is a fragment of Bacillus stearothermophilus DNA polymerase with a molecular weight of 67 kDa. Enzyme activities: 5'→3' polymerase, 5'→3' displacement, weak revertase. This reagent was used by Japanese researchers in the development of the LAMP method.

Bst 2.0 ДНК-полимераза - это разработанная in silico, усовершенствованная версия Bst ДНК-полимеразы, характеризующаяся повышенной скоростью амплификации и увеличенным выходом реакции. Также фермент отличается большей термостабильностью и толерантностью к концентрации соли, что обеспечивает гибкость условий реакции.Bst 2.0 DNA polymerase is an in silico developed version of Bst DNA polymerase, characterized by increased amplification rate and increased reaction yield. The enzyme is also characterized by greater thermal stability and salt concentration tolerance, which provides flexibility in reaction conditions.

Bst 2.0 WarmStart® ДНК-полимераза - вариант Bst 2.0 ДНК-полимеразы, который при температуре ниже 45°C нековалентно связан с аптамером, ингибирующем его активность. Это позволяет готовить реакционную смесь при комнатной температуре, не опасаясь преждевременного начала полимеризации.Bst 2.0 WarmStart® DNA polymerase is a variant of Bst 2.0 DNA polymerase that, at temperatures below 45°C, is non-covalently bound to an aptamer that inhibits its activity. This allows the reaction mixture to be prepared at room temperature without fear of a premature start of polymerization.

Bst 3.0 ДНК-полимераза - версия Bst ДНК-полимеразы, которая кроме преимуществ Bst 2.0 ДНК-полимеразы, обладает сильной ревертазной активностью вплоть до температуры 72°C. Это позволяет ставить реакцию RT-LAMP без добавления обратной транскриптазы.Bst 3.0 DNA polymerase is a version of Bst DNA polymerase that, in addition to the advantages of Bst 2.0 DNA polymerase, has strong reversetase activity up to a temperature of 72°C. This allows you to set the reaction RT-LAMP without adding reverse transcriptase.

Разработано много готовых наборов для LAMP и RT-LAMP, такие как: набор для петлевой изотермической WarmStart® амплификации ДНК и РНК, готовая смесь для колориметрической петлевой изотермической WarmStart® амплификации ДНК и РНК.Many ready-made kits for LAMP and RT-LAMP have been developed, such as: WarmStart® loop isothermal amplification kit for DNA and RNA, ready-mix for colorimetric loop isothermal WarmStart® amplification of DNA and RNA.

В реакции также используются такие ферменты как: WarmStart® RTx обратная транскриптаза, Tte UvrD ДНК-геликаза, антарктическая термолабильная урацил-ДНК-гликозилаза.The reaction also uses such enzymes as: WarmStart® RTx reverse transcriptase, Tte UvrD DNA helicase, Antarctic thermolabile uracil-DNA glycosylase.

Наиболее близким аналогом заявляемого решения можно назвать RU 2673733 [6].The closest analogue of the proposed solution can be called RU 2673733 [6].

Описан способ обнаружения целевой нуклеотидной последовательности токсикогенной С. difficile в образце, причем указанный способ включает приведение указанного образца в контакт с, по меньшей мере, одним прямым праймером, по меньшей мере, одним обратным праймером и, по меньшей мере, одним внедряющимся в цепь олигонуклеотидом в условиях, способствующих амплификации указанной целевой нуклеотидной последовательности, где каждый указанный праймер и указанный внедряющийся в цепь олигонуклеотид содержит участок, комплементарный указанной целевой нуклеотидной последовательности; где указанный внедряющийся в цепь олигонуклеотид переводит по меньшей мере часть целевой нуклеотидной последовательности в одноцепочечное состояние, что позволяет связаться прямому праймеру и обратному праймеру и при этом указанный внедряющийся в цепь олигонуклеотид является олигонуклеотидом длиною более 30 нуклеотидов.Described is a method for detecting a target nucleotide sequence of a toxigenic C. difficile in a sample, wherein said method includes bringing said sample into contact with at least one forward primer, at least one reverse primer, and at least one infiltrating oligonucleotide under conditions conducive to amplification of said target nucleotide sequence, wherein each said primer and said intruding oligonucleotide contains a site, complement ary of the specified target nucleotide sequence; wherein said intruder oligonucleotide converts at least a portion of the target nucleotide sequence to a single stranded state to allow binding of the forward primer and reverse primer, and said intruder oligonucleotide is an oligonucleotide greater than 30 nucleotides in length.

В уровне техники отсутствуют решения, относящиеся к способам изотермической амплификации коротких фрагментов (любых способах изотермической амплификации, не только LAMP (петлевой), но и RCA, NASBA, RPA и т.д.), использующие донорский олигонуклеотид, с описанными параметрами (длинна, строение) при амплификации.In the prior art there are no solutions related to methods of isothermal amplification of short fragments (any method of isothermal amplification, not only LAMP (loop), but also RCA, NASBA, RPA, etc.) using a donor oligonucleotide with the described parameters (length, structure) during amplification.

Донорские олигонуклеотиды обычно используются в технологии CRISPR-Cas [7], [8].Donor oligonucleotides are commonly used in CRISPR-Cas technology [7], [8].

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Основная проблема петлевой изотермической полимеразной цепной реакции (LAMP) в том, что для исследования требуется достаточно протяженный участок исследуемой нуклеиновой кислоты (не менее 200 нуклеотидов). Из-за особенностей некоторых последовательностей нуклеиновой кислоты не удается найти такой участок, и исследователи прибегают к многочисленным ухищрениям: делают вырожденные праймеры, делают несколько комплектов праймеров и т.д. Такой подход требует много усилий в подборе условий для работы системы, удорожание системы и т.д.The main problem of the loop isothermal polymerase chain reaction (LAMP) is that the study requires a sufficiently extended region of the studied nucleic acid (at least 200 nucleotides). Due to the peculiarities of some nucleic acid sequences, such a site cannot be found, and researchers resort to numerous tricks: they make degenerate primers, make several sets of primers, and so on. This approach requires a lot of effort in the selection of conditions for the operation of the system, the rise in the cost of the system, etc.

Решение по настоящей заявке позволяет:The solution for this application allows:

1. Снизить требования к последовательности исследуемой нуклеиновой кислоты за счет укорочения исследуемой последовательности (от 10 и более нуклеотидов).1. Reduce the requirements for the sequence of the studied nucleic acid by shortening the studied sequence (from 10 or more nucleotides).

2. Упростить процедуру подбора праймеров за счет снижения количества подбираемых праймеров.2. Simplify the primer selection procedure by reducing the number of primers to be selected.

3. Сделать часть или все праймеры универсальными для существенного снижения стоимость реакции.3. Make part or all of the primers universal to significantly reduce the cost of the reaction.

4. Не перегружать разрабатываемую LAMP-ПЦР систему избытком праймеров, что упрощает подбор условий работы системы.4. Do not overload the developed LAMP-PCR system with an excess of primers, which simplifies the selection of system operating conditions.

Предлагаемое решение отличается от классического варианта петлевой изотермической ПЦР (в английском варианте LAMP (loop-mediated isothermal amplification) тем, что в реакцию вносится один или несколько донорских олигонуклетидов, а также праймеры, специфичные для донорских олигонуклеотидов.The proposed solution differs from the classical version of loop isothermal PCR (LAMP (loop-mediated isothermal amplification) in English) in that one or more donor oligonucleotides are introduced into the reaction, as well as primers specific for donor oligonucleotides.

Донорский олигонуклеотид/ы имеет/ют длину от 40 и более нуклеотидов (любой разумной длины). Олигонуклеотид условно разделен на 2 участка: 3’ - конец (изменяемый) - комплементарен исследуемой/искомой последовательности нуклеиновой кислоты исследуемого организма и 5’-конец (неизменяемый), который не имеет аналогов с нуклеиновыми кислотами исследуемых организмов, в частности, не имеющая аналогов у любых организмов. 3’-комплементарный участок подбирается каждый раз таким образом, чтобы он был комплементарен искомой последовательности.The donor oligonucleotide/s is/are 40 or more nucleotides in length (any reasonable length). The oligonucleotide is conditionally divided into 2 sections: the 3'-end (changeable) is complementary to the studied/desired nucleic acid sequence of the organism under study and the 5'-end (unchanged), which has no analogues with the nucleic acids of the studied organisms, in particular, has no analogues in any organisms. The 3'-complementary region is selected each time so that it is complementary to the desired sequence.

В случае нескольких донорских нуклеотидов, второй донорский нуклеотид структурно похож на первый, отличается лишь тем, что 3’-конец полностью комплементарен 3’-концу первого донорского олигонуклеотида.In the case of multiple donor nucleotides, the second donor nucleotide is structurally similar to the first, differing only in that the 3' end is fully complementary to the 3' end of the first donor oligonucleotide.

В случае внесения в реакционную смесь двух донорских олигонуклеотидов, пул праймеров включает праймеры для амплификации неизменяемых частей донорских олигонуклеотидов.If two donor oligonucleotides are added to the reaction mixture, the primer pool includes primers for amplifying the unchanged parts of the donor oligonucleotides.

Этапы анализа (вариант с двумя донорскими олигонуклеотидами):Analysis steps (version with two donor oligonucleotides):

Принцип анализа основан на конкурентном связывании вносимого образца нуклеиновой кислоты с донорскими олигонуклеотидами.The principle of analysis is based on the competitive binding of the introduced nucleic acid sample with donor oligonucleotides.

1. Один из донорских олигонуклеотидов узнает своим 3’-участком комплементарный участок исследуемой нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и формирует комплекс «донорский олигонуклеотид - исследуемая нуклеиновая кислота». 1. One of the donor oligonucleotides recognizes with its 3'-site the complementary site of the studied nucleic acid (DNA or RNA) and forms the complex "donor oligonucleotide - nucleic acid under study".

В случае отсутствия искомой нуклеиновой кислоты не происходит формирования комплекса «донорский олигонуклеотид - исследуемая нуклеиновая кислота».In the absence of the desired nucleic acid, the formation of the "donor oligonucleotide-test nucleic acid" complex does not occur.

2. Второй донорский нуклеотид образует комплекс с «несвязавшимся» (свободным) первым донорским нуклеотидом на стадии 1.2. The second donor nucleotide forms a complex with the "unbound" (free) first donor nucleotide in step 1.

3. Происходит достраивание комплекса «первый донорский олигонуклеотид - второй донорский олигонуклеотид» полимеразой: формируется ампликон, который состоит из последовательности первого и второго донорского олигонуклеотида.3. The complex “first donor oligonucleotide - second donor oligonucleotide” is completed by polymerase: an amplicon is formed, which consists of the sequence of the first and second donor oligonucleotide.

4. В присутствии комплекта праймеров происходит амплификация сформированного на втором этапе ампликона.4. In the presence of a set of primers, amplification of the amplicon formed at the second stage occurs.

Этапы анализа (вариант с одним донорским олигонуклеотидом):Analysis steps (variant with one donor oligonucleotide):

1. Донорский олигонуклеотид узнает своим 3’-участком комплементарный участок исследуемой нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и формирует комплекс «донорский олигонуклеотид - исследуемая нуклеиновая кислота». 1. The donor oligonucleotide recognizes with its 3'-site the complementary site of the studied nucleic acid (DNA or RNA) and forms the "donor oligonucleotide - the studied nucleic acid" complex.

В случае отсутствия искомой нуклеиновой кислоты не происходит формирования комплекса «донорский олигонуклеотид - исследуемая нуклеиновая кислота».In the absence of the desired nucleic acid, the formation of the "donor oligonucleotide-test nucleic acid" complex does not occur.

2. Происходит достраивание комплекса «донорский олигонуклеотид - исследуемая нуклеиновая кислота» полимеразой: формируется ампликон, который состоит из последовательностей донорского олигонуклеотида и исследуемой нуклеиновой кислоты.2. The complex "donor oligonucleotide - test nucleic acid" is completed by polymerase: an amplicon is formed, which consists of the sequences of the donor oligonucleotide and the test nucleic acid.

3. В присутствии комплекта праймеров происходит амплификация сформированного на втором этапе ампликона.3. In the presence of a set of primers, amplification of the amplicon formed at the second stage occurs.

На фиг. 1 представлена принципиальная структура донорского олигонуклеотида. In FIG. 1 shows the principal structure of a donor oligonucleotide.

На фиг. 2 представлена принципиальная схема анализа в случае использования двух донорских олигонуклеотидов. In FIG. 2 is a schematic diagram of the assay when two donor oligonucleotides are used.

На фиг. 3 представлена принципиальная схема анализа в случае использования одного донорского олигонуклеотида. In FIG. 3 is a schematic diagram of the assay when using a single donor oligonucleotide.

Решение, представленное в настоящей заявке, представляет собой способ амплификации коротких фрагментов нуклеиновых кислот методом петлевой изотермальной ПЦР, включающий:The solution presented in this application is a method for amplifying short nucleic acid fragments by loop isothermal PCR, including:

А) разведение первого донорского олигонуклеотида;A) dilution of the first donor oligonucleotide;

При этом возможен диапазон концентраций, до которого осуществляют разведение 1-1*1012 шт/мкл. Предпочтительно до концентрации 1*107 шт/мкл.In this case, a range of concentrations is possible, up to which a dilution of 1-1*10 12 pcs/µl is carried out. Preferably up to a concentration of 1*10 7 pcs/µl.

Б) разведение второго донорского олигонуклеотида в нескольких концентрациях;B) dilution of the second donor oligonucleotide in several concentrations;

При этом возможно от 1 до бесконечного числа точек с концентрациями донорского олигонуклеотида с разведениями в диапазоне 1-1*1012 шт/мкл. Предпочтительно в точках 1*107, 1*106, 1*105, 1*104 шт/мкл.In this case, from 1 to an infinite number of points with concentrations of the donor oligonucleotide with dilutions in the range of 1-1*10 12 pieces/μl is possible. Preferably at points 1*10 7 , 1*10 6 , 1*10 5 , 1*10 4 pieces/µl.

В) последовательное добавление в каждую из пробирок 2 мкл воды, 1 мкл воды, по 1 мкл второго донорского олигонуклеотида с разными точками концентрацией, количество пробирок определяется по формуле: пробирка с положительным контролем + пробирка с отрицательным контролем + количество разведений, приготовленных на этапе Б);C) sequential addition of 2 µl of water, 1 µl of water, 1 µl of the second donor oligonucleotide with different concentration points to each of the tubes, the number of tubes is determined by the formula: positive control tube + negative control tube + number of dilutions prepared at step B);

Г) добавление во все пробирки, кроме первой, по 1 мкл первого донорского нуклеотида; D) adding to all test tubes, except for the first one, 1 µl of the first donor nucleotide;

Д) смесь прогревают при 45-100 °С (температура зависит от температуры отжига коплиментарных частей донорских олигонуклеотидов) в течение 2-15 минут;E) the mixture is heated at 45–100°C (the temperature depends on the annealing temperature of the complementary parts of donor oligonucleotides) for 2–15 minutes;

Е) к полученным образцам добавляют буфер для проведения амплификации, dNTP, праймеры, Bst-полимеразу, визуализирующий агент, например, флуоресцентный интеркалирующий краситель, если используется метод детекции по накоплению флуоресцентного сигнала от интеркалирующего красителя. Возможна детекция по изменению флуоресцентного сигнала с применением праймеров, содержащих в своей структуре ковалентно «пришитые» флуоресцентные краски. Также возможна турбодиметрическая детекция, а также визуальная детекция по изменению цвета индикатора, который добавляется в реакционную смесь;E) Amplification buffer, dNTP, primers, Bst polymerase, visualizing agent, for example, a fluorescent intercalating dye, are added to the obtained samples, if the method of detection by the accumulation of a fluorescent signal from an intercalating dye is used. It is possible to detect by changing the fluorescent signal using primers containing covalently “attached” fluorescent dyes in their structure. Turbodimetric detection is also possible, as well as visual detection by changing the color of the indicator that is added to the reaction mixture;

Ж) перемешивают и помещают образцы в прибор для проведения амплификации при 55-70 °С (температура зависит от расчетной температуры отжига праймеров, с одной стороны, и от оптимальной температуры для работы фермента. Согласно конкретному воплощению, расчётная температура отжига праймеров составляет 63-65 °С, температурный оптимум работы фермента 58-70 °С, таким образом, наиболее предпочтительная температура 65 °С.G) mix and place the samples in the device for amplification at 55-70 °C (the temperature depends on the calculated primer annealing temperature, on the one hand, and on the optimal temperature for enzyme operation. According to a specific embodiment, the calculated primer annealing temperature is 63-65 °C, the temperature optimum for enzyme operation is 58-70 °C, thus, the most preferable temperature is 65 °C.

Также заявлен способ амплификации коротких фрагментов нуклеиновых кислот методом петлевой изотермальной ПЦР, включающий:Also claimed is a method for amplifying short fragments of nucleic acids by loop isothermal PCR, including:

А) разводят первый и второй донорские олигонуклеотиды до двух выбранных концентраций; при этом возможен диапазон концентраций 1-1*1012 шт/мкл для каждого олигонуклеотида. Предпочтительно 1*107 и 1*104 шт/мкл.A) dilute the first and second donor oligonucleotides to two selected concentrations; in this case, a concentration range of 1-1*10 12 pcs/µl is possible for each oligonucleotide. Preferably 1*10 7 and 1*10 4 pcs/µl.

Б) последовательно добавляют в несколько пробирок, количество которых рассчитывается по формуле: положительный контроль + отрицательный контроль + количество разведений, приготовленных на этом этапе, 2 мкл воды, 1 мкл воды по 1 мкл нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК) в нескольких концентрациях;B) sequentially added to several test tubes, the number of which is calculated by the formula: positive control + negative control + number of dilutions prepared at this stage, 2 µl of water, 1 µl of water, 1 µl of nucleic acid (RNA or DNA) in several concentrations;

При этом возможно от 1 до бесконечного числа точек с концентрациями донорского олигонуклеотида с разведениями в диапазоне 1-1*1012 шт/мкл. Предпочтительно в точках 104 шт/мкл, 106 шт/мкл, 108 шт/мкл.In this case, from 1 to an infinite number of points with concentrations of the donor oligonucleotide with dilutions in the range of 1-1*10 12 pieces/μl is possible. Preferably at points 10 4 pcs/µl, 10 6 pcs/µl, 10 8 pcs/µl.

В) во все пробирки, кроме первой, добавляют по 1 мкл второго донорского нуклеотида;C) add 1 µl of the second donor nucleotide to all tubes except the first one;

Г) смесь прогревают при 45 - 100 °C в течение 2-15 минут;D) the mixture is heated at 45 - 100 ° C for 2-15 minutes;

Д) во все пробирки добавляют по 1 мкл первого донорского нуклеотида и снова прогревают при 45 - 100 °С в течение 2-15 минут;E) 1 µl of the first donor nucleotide is added to all tubes and heated again at 45–100 °C for 2–15 minutes;

Е) к полученным образцам добавляют буфер для проведения амплификации, dNTP, праймеры, Bst-полимеразу, визуализирующий агент;E) buffer for amplification, dNTP, primers, Bst polymerase, imaging agent are added to the obtained samples;

Предпочтительно флуоресцентный интеркалирующий краситель.Preferably a fluorescent intercalating dye.

Ж) перемешивают и помещают образцы в прибор для проведения амплификации при 55 - 70 °С.G) mix and place the samples in the device for amplification at 55 - 70 °C.

Также представлен способ амплификации коротких фрагментов нуклеиновых кислот методом петлевой изотермальной ПЦР, включающий:Also presented is a method for amplifying short nucleic acid fragments by loop isothermal PCR, including:

А) разводят донорский олигонуклеотид; при этом возможен диапазон концентраций 1-1*1012 шт/мкл для каждого олигонуклеотида, предпочтительно до концентрации 1*107 шт/мкл.A) diluting the donor oligonucleotide; while a concentration range of 1-1*10 12 pcs/µl is possible for each oligonucleotide, preferably up to a concentration of 1*10 7 pcs/µl.

Б) в несколько пробирок, количество которых рассчитывается по формуле: положительный контроль + отрицательный контроль + количество разведений, приготовленных на этом этапе, последовательно добавляют 1 мкл воды, 2 мкл воды по 1 мкл нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК) в нескольких концентрациях; При этом возможен диапазон концентраций 1-1*1012 шт/мкл для нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК). Предпочтительно с концентрацией 104, 106, 108 B) in several tubes, the number of which is calculated by the formula: positive control + negative control + number of dilutions prepared at this stage, sequentially add 1 µl of water, 2 µl of water, 1 µl of nucleic acid (RNA or DNA) in several concentrations; In this case, a concentration range of 1-1*10 12 pcs/µl for nucleic acid (DNA or RNA) is possible. Preferably with a concentration of 10 4 , 10 6 , 10 8

В) во все пробирки, кроме второй, добавляют по 1 мкл донорского нуклеотида;C) add 1 µl of the donor nucleotide to all tubes except the second one;

Г) смесь прогревают при 45-100 °С в течение 2-15 минут;D) the mixture is heated at 45-100 °C for 2-15 minutes;

Д) к полученным образцам добавляют буфер для проведения амплификации, dNTP, праймеры, Bst-полимеразу, визуализирующий агент; предпочтительно флуоресцентный интеркалирующий краситель;E) buffer for amplification, dNTP, primers, Bst polymerase, imaging agent are added to the obtained samples; preferably a fluorescent intercalating dye;

Е) перемешивают и помещают образцы в прибор для проведения амплификации при 55-70 °С.E) mix and place the samples in the device for amplification at 55-70 °C.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Пример 1: Выявление комплекса, образованного двумя донорскими олигонуклеотидами. Example 1 : Detection of a complex formed by two donor oligonucleotides.

Первый донорский олигонуклеотид предварительно разведен до концентрации 1*107 шт/мкл. The first donor oligonucleotide is preliminarily diluted to a concentration of 1*10 7 pcs/µl.

Второй донорский олигонуклеотид разведен в концентрациях 1*107, 1*106, 1*105, 1*104 шт/мкл. The second donor oligonucleotide is diluted at concentrations of 1*10 7 , 1*10 6 , 1*10 5 , 1*10 4 pcs/µl.

В 6 пробирок последовательно добавили 2 мкл воды, 1 мкл воды, по 1 мкл второго донорского олигонуклеотида с концентрацией (107, 106, 105, 104 шт/мкл). Во все пробирки, кроме первой, добавили по 1 мкл первого донорского нуклеотида. Таким образом, в пробирке №1 - 2 мкл воды, в пробирке №2 - 1 мкл воды+1мкл первого донорского нуклеотида, в пробирке №3 - 1 мкл первого донорского нуклеотида +1 мкл второго донорского олигонуклеотида с концентрацией 107 шт/мкл, в пробирке №4 - 1 мкл первого донорского нуклеотида + 1 мкл второго донорского олигонуклеотида с концентрацией 106 шт/мкл, в пробирке №5 - 1 мкл первого донорского нуклеотида + 1 мкл второго донорского олигонуклеотида с концентрацией 105 шт/мкл, в пробирке №6 - 1 мкл первого донорского нуклеотида + 1 мкл второго донорского олигонуклеотида с концентрацией 104 шт/мкл. 2 µl of water, 1 µl of water, 1 µl of the second donor oligonucleotide with a concentration of (10 7 , 10 6 , 10 5 , 10 4 pcs/µl) were sequentially added to 6 test tubes. In all tubes, except for the first one, 1 µl of the first donor nucleotide was added. Thus, in test tube No. 1 - 2 µl of water, in test tube No. 2 - 1 µl of water + 1 µl of the first donor nucleotide, in test tube No. 3 - 1 µl of the first donor nucleotide + 1 µl of the second donor oligonucleotide with a concentration of 107 pcs/µl, in test tube No. 4 - 1 µl of the first donor nucleotide + 1 µl of the second donor oligonucleotide and with a concentration of 10 6 pcs/µl, in tube No. 5 - 1 µl of the first donor nucleotide + 1 µl of the second donor oligonucleotide with a concentration of 10 5 pcs /µl, in test tube No. 6 - 1 µl of the first donor nucleotide + 1 µl of the second donor oligonucleotide with a concentration of 10 4 pcs /µl.

Смесь прогрели при 65 °С в течение 5 минут. The mixture was heated at 65°C for 5 minutes.

К полученным образцам добавили буфер для проведения амплификации, dNTP, праймеры, Bst-полимеразу, флуоресцентный интеркалирующий краситель, перемешали и поставили образцы в прибор для проведения амплификации при 65 °С. Amplification buffer, dNTP, primers, Bst polymerase, fluorescent intercalating dye were added to the obtained samples, mixed, and the samples were placed in the amplification device at 65 °C.

Результаты представлены в таблице 1 и на фиг. 1. The results are presented in Table 1 and in FIG. 1.

Таблица 1. Результаты изотермальной ПЦР.Table 1. Isothermal PCR results. Название образцаSample name Tth, циклы***Tth, cycles*** КомментарииComments К (ДО1)*K (DO1)* 44,744.7 Кривая амплификации выходит поздно.The amplification curve comes out late. К (ДО2)**K (DO2)** 54,954.9 Кривая амплификации выходит поздно.The amplification curve comes out late. ДО1 107: ДО2 107 DO1 10 7 : DO2 10 7 11,511.5 Кривая амплификации выходит раньше, чем в К(ДО1) и К(ДО2), что означает, что образовался искомый комплекс.The amplification curve exits earlier than in K(DO1) and K(DO2), which means that the desired complex was formed. ДО1 107: ДО2 106 DO1 10 7 : DO2 10 6 13,413.4 Кривая амплификации выходит раньше, чем в К(ДО1) и К(ДО2), но позже, чем в предыдущей строке, что означает, что образовался комплекс и его концентрация меньше, чем в ДО1 107:ДО2 107.The amplification curve exits earlier than in K(DO1) and K(DO2), but later than in the previous line, which means that the complex was formed and its concentration is less than in DO1 10 7 :DO2 10 7 . ДО1 107: ДО2 105 DO1 10 7 : DO2 10 5 1515 Кривая амплификации выходит рано, но позже, чем в предыдущей строке, что означает, что образовался комплекс и его концентрация меньше, чем в ДО1 107:ДО2 106.The amplification curve exits early, but later than in the previous line, which means that the complex was formed and its concentration is less than in DO1 10 7 :DO2 10 6 . ДО1 107: ДО2 104 DO1 10 7 : DO2 10 4 2525 Кривая амплификации выходит рано, но позже, чем в предыдущей строке, что означает, что образовался комплекс и его концентрация меньше, чем в ДО1 107:ДО2 105.The amplification curve exits early, but later than in the previous line, which means that the complex was formed and its concentration is less than in DO1 10 7 :DO2 10 5 . * - контроль неспецифической реакции, провоцирующей первым донорским нуклеотидом.* - control of a non-specific reaction that provokes the first donor nucleotide. ** - контроль неспецифической реакции, провоцирующей вторым донорским нуклеотидом.** - control of a non-specific reaction that provokes the second donor nucleotide. *** - 1 цикл = 30 секунд*** - 1 cycle = 30 seconds

Пример 1 демонстрирует образование комплекса между донорскими олигонуклеотидами, содержащими исследуемую последовательность, с последующим выявлением образованного комплекса. При чем, величина цикла обратно пропорциональна концентрации комплекса между донорскими олигонуклеотидами, что свидетельствует о специфической реакции.Example 1 demonstrates the formation of a complex between donor oligonucleotides containing the sequence of interest, followed by detection of the formed complex. Moreover, the cycle size is inversely proportional to the concentration of the complex between the donor oligonucleotides, which indicates a specific reaction.

Пример 2: Выявление нуклеиновой кислоты с помощью двух донорских олигонуклеотидов (фиг. 2). Example 2 : Nucleic acid detection using two donor oligonucleotides (Fig. 2) .

Первый и второй донорские олигонуклеотиды предварительно разведены до концентрации 1*107 и 1*104 шт/мкл, соответственно. The first and second donor oligonucleotides are pre-diluted to a concentration of 1*10 7 and 1*10 4 pcs/µl, respectively.

Предварительно была произведена тестовая РНК с помощью набора реагентов (T7-tr-20). Подготовлены калибровочные образцы. Функция РНК сформировать комплекс с донорским олигонуклеотидом. Test RNA was pre-produced using a set of reagents (T7-tr-20). Calibration samples prepared. The function of the RNA is to form a complex with the donor oligonucleotide.

В 5 пробирок последовательно добавили 2 мкл воды, 1 мкл воды, по 1 мкл РНК с концентрацией (104 шт/мкл, 106 шт/мкл, 108 шт/мкл,). Во все пробирки, кроме первой, добавили по 1 мкл второго донорского нуклеотида. В первой пробирке: 2 мкл воды +1 мкл первого донорского нуклеотида, в пробирке 2: 1 мкл воды+ 1 мкл второго донорского нуклеотида+1 мкл первого донорского нуклеотида, в пробирке 3: 1 мкл РНК с концентрацией 104 шт/мкл+ 1 мкл второго донорского нуклеотида+1 мкл первого донорского нуклеотида, в пробирке 4: 1 мкл РНК с концентрацией 106 шт/мкл +1 мкл второго донорского нуклеотида+1 мкл первого донорского нуклеотида, в пробирке 5: 1 мкл РНК с концентрацией 108 шт/мкл+1 мкл второго донорского нуклеотида+1 мкл первого донорского нуклеотида. 2 µl of water, 1 µl of water, 1 µl of RNA with a concentration (10 4 pcs/µl, 10 6 pcs/µl, 10 8 pcs/µl) were sequentially added to 5 test tubes. In all tubes, except for the first one, 1 µl of the second donor nucleotide was added. In the first tube: 2 µl of water + 1 µl of the first donor nucleotide, in the tube 2: 1 µl of water + 1 µl of the second donor nucleotide+1 µl of the first donor nucleotide, in the tube 3: 1 µl of RNA with a concentration of 10 4 pcs/µl + 1 µl of the second donor nucleotide + 1 µl of the first donor nucleotide, in the tube 4: 1 µl RNA with a concentration of 10 6 pcs/µl + 1 µl of the second donor nucleotide + 1 µl of the first donor nucleotide, in a test tube 5: 1 µl of RNA with a concentration of 10 8 pcs/µl + 1 µl of the second donor nucleotide + 1 µl of the first donor nucleotide.

Смесь прогрели при 45 °С в течение 15 минут. The mixture was heated at 45°C for 15 minutes.

Далее во все пробирки добавили по 1 мкл первого донорского нуклеотида и снова прогрели 65 °С в течение 2 минут. Next, 1 µl of the first donor nucleotide was added to all tubes and heated again at 65°C for 2 minutes.

К полученным образцам добавили буфер для проведения амплификации, dNTP, праймеры, 4 единицы Bst-полимеразы, флуоресцентный интеркалирующий краситель, перемешали и поставили образцы в прибор для проведения амплификации при 65 °С. Amplification buffer, dNTP, primers, 4 units of Bst polymerase, fluorescent intercalating dye were added to the obtained samples, mixed, and the samples were placed in the amplification device at 65 °C.

В результате были получены следующие результаты: As a result, the following results were obtained:

Таблица 2.Table 2. Название образцаSample name Tth, циклы**Tth, cycles** КомментарииComments К (ДО1) *K (DO1) * 6161 Кривая амплификации выходит поздно.The amplification curve comes out late. Без РНКWithout RNA 20,820.8 Кривая амплификации выходит рано, образуется комплекс между донорскими олигонуклеотидами.The amplification curve exits early, a complex is formed between the donor oligonucleotides. РНК 108 штRNA 10 8 pcs 65,965.9 При добавлении РНК, содержащей исследуемый фрагмент, возникает конкуренция между вторым донорским олигонуклеотидом и РНК за первый донорский олигонуклеотид. Уменьшается концентрация комплекса между донорскими олигонуклеотидами, сдвигается цикл в бОльшую сторону.When adding RNA containing the investigated fragment, there is competition between the second donor oligonucleotide and RNA for the first donor oligonucleotide. The concentration of the complex between the donor oligonucleotides decreases, and the cycle shifts upwards. РНК 106 штRNA 10 6 pcs 41,941.9 Аналогично предыдущему, но отличается меньшей концентрацией РНК>меньше конкурента за второй донорский олигонуклеотид>больше образуется комплекса между донорскими олигонуклеотидами, поэтому цикл выхода кривой находится меньше, чем в образце в «РНК 108 шт».Similar to the previous one, but differs by a lower concentration of RNA> less competitor for the second donor oligonucleotide> more complex is formed between the donor oligonucleotides, therefore, the exit cycle of the curve is less than in the sample in "RNA 10 8 pcs". РНК 104 штRNA 10 4 pcs 21,521.5 Аналогично предыдущему, но отличается меньшей концентрацией РНК>меньше конкурента за второй донорский олигонуклеотид>больше образуется комплекса между донорскими олигонуклеотидами, поэтому цикл выхода кривой находится меньше, чем в образце в «РНК 106 шт».Similar to the previous one, but differs by a lower concentration of RNA> less competitor for the second donor oligonucleotide> more complex is formed between the donor oligonucleotides, therefore the exit cycle of the curve is less than in the sample in "RNA 10 6 pcs". * - контроль неспецифической реакции, провоцирующей донорским нуклеотидом.* - control of a non-specific reaction that provokes a donor nucleotide. ** - 1 цикл = 30 секунд** - 1 cycle = 30 seconds

Пример 3: Выявление нуклеиновой кислоты с помощью двух донорских олигонуклеотидов (фиг. 2). Example 3 : Nucleic acid detection using two donor oligonucleotides (Fig. 2) .

Первый и второй донорские олигонуклеотиды предварительно разведены до концентрации 1*107 и 1*104 шт/мкл, соответственно. The first and second donor oligonucleotides are pre-diluted to a concentration of 1*10 7 and 1*10 4 pcs/µl, respectively.

Подготовлены калибровочные образцы ДНК. DNA calibration samples were prepared.

В 5 пробирок последовательно добавили 2 мкл воды, 1 мкл воды, по 1 мкл ДНК с концентрацией (104 шт/мкл, 106 шт/мкл, 108 шт/мкл,). Во все пробирки, кроме первой, добавили по 1 мкл второго донорского нуклеотида. В первой пробирке: 2 мкл воды +1 мкл первого донорского нуклеотида, в пробирке 2: 1 мкл воды+ 1 мкл второго донорского нуклеотида+1 мкл первого донорского нуклеотида, в пробирке 3: 1 мкл ДНК с концентрацией 104 шт/мкл+ 1 мкл второго донорского нуклеотида+1 мкл первого донорского нуклеотида, в пробирке 4: 1 мкл ДНК с концентрацией 106 шт/мкл +1 мкл второго донорского нуклеотида+1 мкл первого донорского нуклеотида, в пробирке 5: 1 мкл ДНК с концентрацией 108 шт/мкл+1 мкл второго донорского нуклеотида+1 мкл первого донорского нуклеотида. 2 µl of water, 1 µl of water, 1 µl of DNA with a concentration (10 4 pcs/µl, 10 6 pcs/µl, 10 8 pcs/µl) were sequentially added to 5 test tubes. In all tubes, except for the first one, 1 µl of the second donor nucleotide was added. In the first tube: 2 µl of water + 1 µl of the first donor nucleotide, in the tube 2: 1 µl of water + 1 µl of the second donor nucleotide+1 µl of the first donor nucleotide, in the tube 3: 1 µl of DNA with a concentration of 10 4 pcs/µl + 1 µl of the second donor nucleotide + 1 µl of the first donor nucleotide, in the tube 4 : 1 µl of DNA at a concentration of 10 6 pcs /µl + 1 µl of the second donor nucleotide + 1 µl of the first donor nucleotide, in tube 5: 1 µl of DNA at a concentration of 10 8 pcs/µl + 1 µl of the second donor nucleotide + 1 µl of the first donor nucleotide.

Смесь прогрели при 100 °С в течение 2 минут. The mixture was heated at 100°C for 2 minutes.

Далее во все пробирки добавили по 1 мкл первого донорского нуклеотида и снова прогрели 65 °С в течение 2 минут. Next, 1 µl of the first donor nucleotide was added to all tubes and heated again at 65°C for 2 minutes.

К полученным образцам добавили буфер для проведения амплификации, dNTP, праймеры, 4 единицы Bst-полимеразы, флуоресцентный интеркалирующий краситель, перемешали и поставили образцы в прибор для проведения амплификации при 65 °С. Amplification buffer, dNTP, primers, 4 units of Bst polymerase, fluorescent intercalating dye were added to the obtained samples, mixed, and the samples were placed in the amplification device at 65 °C.

В результате были получены следующие результаты: As a result, the following results were obtained:

Таблица 3.Table 3 Название образцаSample name Tth, циклы**Tth, cycles** КомментарииComments К (ДО1) *K (DO1) * 6767 Кривая амплификации выходит поздно.The amplification curve comes out late. Без ДНКWithout DNA 19,819.8 Кривая амплификации выходит рано, образуется комплекс между донорскими олигонуклеотидами.The amplification curve exits early, a complex is formed between the donor oligonucleotides. ДНК 108 штDNA 10 8 pcs 63,163.1 При добавлении ДНК, содержащей исследуемый фрагмент, возникает конкуренция между вторым донорским олигонуклеотидом и ДНК за первый донорский олигонуклеотид. Уменьшается концентрация комплекса между донорскими олигонуклеотидами, сдвигается цикл в бОльшую сторону.When adding DNA containing the fragment under study, there is competition between the second donor oligonucleotide and DNA for the first donor oligonucleotide. The concentration of the complex between the donor oligonucleotides decreases, and the cycle shifts upwards. ДНК 106 штDNA 10 6 pcs 38,738.7 Аналогично предыдущему, но отличается меньшей концентрацией ДНК>меньше конкурента за второй донорский олигонуклеотид>больше образуется комплекса между донорскими олигонуклеотидами, поэтому цикл выхода кривой находится меньше, чем в образце в «ДНК 108 шт».Similar to the previous one, but differs by a lower concentration of DNA> less competitor for the second donor oligonucleotide> more complex is formed between donor oligonucleotides, therefore, the exit cycle of the curve is less than in the sample in "DNA 10 8 pcs". ДНК 104 штDNA 10 4 pcs 21,121.1 Аналогично предыдущему, но отличается меньшей концентрацией ДНК>меньше конкурента за второй донорский олигонуклеотид>больше образуется комплекса между донорскими олигонуклеотидами, поэтому цикл выхода кривой находится меньше, чем в образце в «ДНК 106 шт».Similar to the previous one, but differs by a lower concentration of DNA> less competitor for the second donor oligonucleotide> more complex is formed between donor oligonucleotides, therefore, the exit cycle of the curve is less than in the sample in "DNA 10 6 pcs". * - контроль неспецифической реакции, провоцирующей донорским нуклеотидом.* - control of a non-specific reaction that provokes a donor nucleotide. ** - 1 цикл = 30 секунд** - 1 cycle = 30 seconds

Пример 4: Выявление нуклеиновой кислоты с помощью одного донорского олигонуклеотида (фиг. 3). Example 4 : Nucleic acid detection with a single donor oligonucleotide (FIG. 3) .

Донорский олигонуклеотид предварительно разведен до концентрации 1*107 шт/мкл. The donor oligonucleotide is preliminarily diluted to a concentration of 1*10 7 pcs/µl.

Предварительно была произведена тестовая РНК с помощью набора реагентов (T7-tr-20, Биосан, Россия). Test RNA was preliminarily produced using a set of reagents (T7-tr-20, Biosan, Russia).

Подготовлены калибровочные образцы. В 5 пробирок последовательно добавили 1 мкл воды, 2 мкл воды, по 1 мкл РНК с концентрацией (104, 106, 108). Во все пробирки, кроме второй, добавили по 1 мкл донорского нуклеотида. Таким образом, во все пробирки, кроме второй, добавили по 1 мкл донорского нуклеотида. Calibration samples prepared. 1 µl of water, 2 µl of water, 1 µl of RNA with a concentration (10 4 , 10 6 , 10 8 ) were sequentially added to 5 test tubes. In all tubes, except for the second one, 1 µl of the donor nucleotide was added. Thus, 1 μl of the donor nucleotide was added to all tubes, except for the second one.

Смесь прогрели при 65 °С в течение 2 минут. The mixture was heated at 65°C for 2 minutes.

К полученным образцам добавили буфер для проведения амплификации, dNTP, праймеры, 4 единицы Bst-полимеразы, флуоресцентный интеркалирующий краситель, перемешали и поставили образцы в прибор для проведения амплификации при 65 °С. Amplification buffer, dNTP, primers, 4 units of Bst polymerase, fluorescent intercalating dye were added to the obtained samples, mixed, and the samples were placed in the amplification device at 65 °C.

В результате были получены следующие результаты: As a result, the following results were obtained:

Таблица 4.Table 4 Название образцаSample name Tth, циклы**Tth, cycles** КомментарииComments К (ДО1) *K (DO1) * -- Результат демонстрирует, что не выявляется комплекс ДО1 и РНК, ввиду отсутствия РНК.The result demonstrates that the DO1-RNA complex is not detected due to the absence of RNA. РНК 108 шт без ДО1RNA 10 8 pcs without DO1 -- Результат демонстрирует, что не выявляется комплекс ДО1 и РНК, ввиду отсутствия ДО1.The result demonstrates that the DO1 and RNA complex is not detected due to the absence of DO1. РНК 108 штRNA 10 8 pcs 17,917.9 Результат демонстрирует, что выявляется комплекс ДО1 и РНК.The result demonstrates that a complex of DO1 and RNA is detected. РНК 106 штRNA 10 6 pcs 26,426.4 Результат демонстрирует, что выявляется комплекс ДО1 и РНК. Цикл выхода больше, так как РНК вносится меньше по сравнению с предыдущим, следовательно и комплекса РНК-ДО1 образуется меньше.The result demonstrates that a complex of DO1 and RNA is detected. The exit cycle is longer, since less RNA is introduced compared to the previous one, therefore, less RNA-DO1 complex is formed. РНК 104 штRNA 10 4 pcs 38,138.1 Результат демонстрирует, что выявляется комплекс ДО1 и РНК. Цикл выхода больше, так как РНК вносится меньше по сравнению с предыдущим, следовательно и комплекса РНК-ДО1 образуется меньше.The result demonstrates that a complex of DO1 and RNA is detected. The exit cycle is longer, since less RNA is introduced compared to the previous one, therefore, less RNA-DO1 complex is formed. * - контроль неспецифической реакции, провоцирующей донорским нуклеотидом.* - control of a non-specific reaction that provokes a donor nucleotide. ** - 1 цикл = 30 секунд** - 1 cycle = 30 seconds

Пример 5: Выявление нуклеиновой кислоты с помощью одного донорского олигонуклеотида (фиг.3). Example 5 : Nucleic acid detection using a single donor oligonucleotide (Figure 3) .

Донорский олигонуклеотид предварительно разведен до концентрации 1*107 шт/мкл. The donor oligonucleotide is preliminarily diluted to a concentration of 1*10 7 pcs/µl.

Подготовлены калибровочные образцы ДНК. В 5 пробирок последовательно добавили 1 мкл воды, 2 мкл воды, по 1 мкл ДНК с концентрацией (104, 106, 108). Во все пробирки, кроме второй, добавили по 1 мкл донорского нуклеотида. Таким образом, во все пробирки, кроме второй, добавили по 1 мкл донорского нуклеотида. DNA calibration samples were prepared. 1 µl of water, 2 µl of water, 1 µl of DNA with concentration (10 4 , 10 6 , 10 8 ) were sequentially added to 5 tubes. In all tubes, except for the second one, 1 µl of the donor nucleotide was added. Thus, 1 μl of the donor nucleotide was added to all tubes, except for the second one.

Смесь прогрели при 95 °С в течение 2 минут. The mixture was heated at 95°C for 2 minutes.

К полученным образцам добавили буфер для проведения амплификации, dNTP, праймеры, Bst-полимеразу, флуоресцентный интеркалирующий краситель, перемешали и поставили образцы в прибор для проведения амплификации при 65 °С. Amplification buffer, dNTP, primers, Bst polymerase, fluorescent intercalating dye were added to the obtained samples, mixed, and the samples were placed in the amplification device at 65 °C.

В результате были получены следующие результаты: As a result, the following results were obtained:

Таблица 5.Table 5 Название образцаSample name Tth, циклы**Tth, cycles** КомментарииComments К (ДО1) *K (DO1) * -- Результат демонстрирует, что не выявляется комплекс ДО1 и ДНК, ввиду отсутствия ДНК.The result demonstrates that the DO1-DNA complex is not detected due to the absence of DNA. ДНК 108 шт без ДО1DNA 10 8 pcs without DO1 -- Результат демонстрирует, что не выявляется комплекс ДО1 и ДНК, ввиду отсутствия ДО1.The result demonstrates that the DO1-DNA complex is not detected due to the absence of DO1. ДНК 108 штDNA 10 8 pcs 20,820.8 Результат демонстрирует, что выявляется комплекс ДО1 и ДНК.The result demonstrates that a complex of DO1 and DNA is detected. ДНК 106 штDNA 10 6 pcs 28,328.3 Результат демонстрирует, что выявляется комплекс ДО1 и ДНК. Цикл выхода больше, так как ДНК вносится меньше по сравнению с предыдущим, следовательно и комплекса ДНК-ДО1 образуется меньше.The result demonstrates that a complex of DO1 and DNA is detected. The exit cycle is longer, since less DNA is introduced compared to the previous one, therefore, less DNA-DO1 complex is formed. ДНК 104 штDNA 10 4 pcs 45,745.7 Результат демонстрирует, что выявляется комплекс ДО1 и ДНК. Цикл выхода больше, так как ДНК вносится меньше по сравнению с предыдущим, следовательно и комплекса ДНК-ДО1 образуется меньше.The result demonstrates that a complex of DO1 and DNA is detected. The exit cycle is longer, since less DNA is introduced compared to the previous one, therefore, less DNA-DO1 complex is formed. * - контроль неспецифической реакции, провоцирующей донорским нуклеотидом.* - control of a non-specific reaction that provokes a donor nucleotide. ** - 1 цикл = 30 секунд** - 1 cycle = 30 seconds

Таким образом, приведенные примеры показывают, что комплекс из донорских олигонуклеотидов, содержащих исследуемый фрагмент, или комплекс из нуклеиновой кислоты, содержащий исследуемый фрагмент, и донорского олигонуклеотида, формируется и выявляется. Размер исследуемой последовательности 10 нуклеотидов и более, что для предлагаемого решения примерно в 20 раз меньше, чем требуется для стандартного изотермальной ПЦР. Размер может быть иным. Фактически достигаемым техническим результатом является - снижение требований к длине фрагмента. В приведенных примерах также был использован и размер исследуемого фрагмента 19 нуклеотидов.Thus, the above examples show that a complex of donor oligonucleotides containing a test fragment, or a complex of a nucleic acid containing a test fragment and a donor oligonucleotide, is formed and detected. The size of the studied sequence is 10 nucleotides or more, which for the proposed solution is approximately 20 times smaller than required for standard isothermal PCR. The size may be different. Actually achieved technical result is the reduction of requirements for the length of the fragment. In the examples given, the size of the investigated fragment of 19 nucleotides was also used.

Список литературыBibliography

1. Notomi T. et al. Loop-mediated isothermal amplification of DNA. Nucleic Acids Res. 2000. 28: E63. DOI: 10.1093/nar/28.12.e63.1. Notomi T. et al. Loop-mediated isothermal amplification of DNA. Nucleic Acids Res. 2000.28:E63. DOI: 10.1093/nar/28.12.e63.

2. http://primerexplorer.jp/e/2. http://primerexplorer.jp/e/

3. http://morphocatcher.ru/3. http://morphocatcher.ru/

4. Tanner N.A. et al. Simultaneous multiple target detection in real-time loop-mediated isothermal amplification. Biotechniques. 2012. 53: 81-89. DOI: 10.2144/0000113902.4. Tanner N.A. et al. Simultaneous multiple target detection in real-time loop-mediated isothermal amplification. biotechniques. 2012.53:81-89. DOI: 10.2144/0000113902.

5. Becherer L. et al. Loop-mediated isothermal amplification (LAMP) - review and classification of methods for sequence-specific detection. Anal. Methods. 2020. 12: 717-746. DOI: 10.1039/C9AY02246E.5. Becherer L. et al. Loop-mediated isothermal amplification (LAMP) - review and classification of methods for sequence-specific detection. Anal. methods. 2020. 12: 717-746. DOI: 10.1039/C9AY02246E.

6. RU 2673733 29.11.2018 C2.6. RU 2673733 29.11.2018 C2.

7. Nucleic Acids Res. 2019 Nov 4;47(19): e116. doi: 10.1093 / nar / gkz669.7. Nucleic Acids Res. 2019 Nov 4;47(19): e116. doi:10.1093/nar/gkz669.

8. RU 2463350 10.10.2012 C2.8. RU 2463350 10.10.2012 C2.

Claims (33)

1. Способ амплификации коротких фрагментов нуклеиновых кислот методом петлевой изотермальной ПЦР, включающий:1. A method for amplifying short fragments of nucleic acids by loop isothermal PCR, including: А) разведение первого донорского олигонуклеотида;A) dilution of the first donor oligonucleotide; Б) разведение второго донорского олигонуклеотида в нескольких концентрациях;B) dilution of the second donor oligonucleotide in several concentrations; В) последовательное добавление в каждую из пробирок 2 мкл воды, 1 мкл воды, по 1 мкл второго донорского олигонуклеотида с разными точками концентрации, количество пробирок определяется по формуле: пробирка с положительным контролем + пробирка с отрицательным контролем + количество разведений, приготовленных на этапе Б);C) sequential addition of 2 µl of water, 1 µl of water, 1 µl of the second donor oligonucleotide with different concentration points to each of the tubes, the number of tubes is determined by the formula: positive control tube + negative control tube + number of dilutions prepared at step B); Г) добавление во все пробирки, кроме первой, по 1 мкл первого донорского нуклеотида; D) adding to all test tubes, except for the first one, 1 µl of the first donor nucleotide; Д) смесь прогревают при 45-100°С в течение 2-15 мин;E) the mixture is heated at 45-100°C for 2-15 minutes; Е) к полученным образцам добавляют буфер для проведения амплификации, dNTP, праймеры, Bst-полимеразу, визуализирующий агент;E) buffer for amplification, dNTP, primers, Bst polymerase, imaging agent are added to the obtained samples; Ж) перемешивают и помещают образцы в прибор для проведения амплификации при 55-70°С. G) mix and place the samples in the device for amplification at 55-70°C. 2. Способ по п.1, где разведение на стадии А) осуществляют до концентрации 1⋅107 шт./мкл.2. The method according to claim 1, where the dilution in step A) is carried out to a concentration of 1×10 7 pcs/µl. 3. Способ по п.1, где на стадии Б) осуществляют разведение с концентрациями донорского олигонуклеотида в точках 1⋅107, 1⋅106, 1⋅105, 1⋅104 шт./мкл.3. The method according to claim 1, where at stage B) dilution is carried out with concentrations of the donor oligonucleotide at points 1⋅10 7 , 1⋅10 6 , 1⋅10 5 , 1⋅10 4 pieces/µl. 4. Способ по п.1, где на стадии Е) визуализирующий агент представляет собой флуоресцентный интеркалирующий краситель.4. The method of claim 1, wherein in step E), the imaging agent is a fluorescent intercalating dye. 5. Способ по п.1, где на стадии Ж) наиболее предпочтительной температурой является 65°С.5. The method according to claim 1, where in stage G) the most preferred temperature is 65°C. 6. Способ амплификации коротких фрагментов нуклеиновых кислот методом петлевой изотермальной ПЦР, включающий:6. A method for amplifying short nucleic acid fragments by loop isothermal PCR, including: А) разводят первый и второй донорские олигонуклеотиды до двух выбранных концентраций; A) dilute the first and second donor oligonucleotides to two selected concentrations; Б) последовательно добавляют в несколько пробирок, количество которых рассчитывается по формуле: положительный контроль + отрицательный контроль + количество разведений, приготовленных на этом этапе; 2 мкл воды, 1 мкл воды, по 1 мкл нуклеиновой кислоты в нескольких концентрациях; B) sequentially added to several test tubes, the number of which is calculated by the formula: positive control + negative control + number of dilutions prepared at this stage; 2 µl of water, 1 µl of water, 1 µl of nucleic acid in several concentrations; В) во все пробирки, кроме первой, добавляют по 1 мкл второго донорского нуклеотида; C) add 1 µl of the second donor nucleotide to all tubes except the first one; Г) смесь прогревают при 45-100°С в течение 2-15 мин;D) the mixture is heated at 45-100°C for 2-15 minutes; Д) во все пробирки добавляют по 1 мкл первого донорского нуклеотида и снова прогревают при 45-100°С в течение 2-15 мин;E) 1 µl of the first donor nucleotide is added to all tubes and heated again at 45-100°C for 2-15 minutes; Е) к полученным образцам добавляют буфер для проведения амплификации, dNTP, праймеры, Bst-полимеразу, обратную транскриптазу, визуализирующий агент; E) amplification buffer, dNTP, primers, Bst polymerase, reverse transcriptase, visualizing agent are added to the obtained samples; Ж) перемешивают и помещают образцы в прибор для проведения амплификации при 55-70°С.G) mix and place the samples in the device for amplification at 55-70°C. 7. Способ по п.6, где на стадии А) олигонуклеотид разводят в концентрациях 1⋅107 и 1⋅104 шт./мкл.7. The method according to claim 6, where in step A) the oligonucleotide is diluted at concentrations of 1⋅10 7 and 1⋅10 4 pcs/µl. 8. Способ по п.6, где на стадии Б) донорский олигонуклеотид имеет точки с разведениями в концентрациях 104 шт./мкл, 106 шт./мкл, 108 шт./мкл.8. The method according to claim 6, where in step B) the donor oligonucleotide has dots with dilutions at concentrations of 10 4 pcs/µl, 10 6 pcs/µl, 10 8 pcs/µl. 9. Способ по п.6, где на стадии Е) визуализирующий агент представляет собой флуоресцентный интеркалирующий краситель. 9. The method of claim 6 wherein in step E) the imaging agent is a fluorescent intercalating dye. 10. Способ амплификации коротких фрагментов нуклеиновых кислот методом петлевой изотермальной ПЦР, включающий:10. A method for amplifying short nucleic acid fragments by loop isothermal PCR, including: А) разводят донорский олигонуклеотид; A) diluting the donor oligonucleotide; Б) в несколько пробирок, количество которых рассчитывается по формуле: положительный контроль + отрицательный контроль + количество разведений, приготовленных на этом этапе; последовательно добавляют 1 мкл воды, 2 мкл воды, по 1 мкл нуклеиновой кислоты в нескольких концентрациях; B) in several test tubes, the number of which is calculated by the formula: positive control + negative control + number of dilutions prepared at this stage; sequentially add 1 µl of water, 2 µl of water, 1 µl of nucleic acid in several concentrations; В) во все пробирки, кроме второй, добавляют по 1 мкл донорского нуклеотида; C) add 1 µl of the donor nucleotide to all tubes except the second one; Г) смесь прогревают при 45-100°С в течение 2-15 мин;D) the mixture is heated at 45-100°C for 2-15 minutes; Д) к полученным образцам добавляют буфер для проведения амплификации, dNTP, праймеры, Bst-полимеразу, обратную транскриптазу, визуализирующий агент; E) amplification buffer, dNTP, primers, Bst polymerase, reverse transcriptase, visualizing agent are added to the obtained samples; Е) перемешивают и помещают образцы в прибор для проведения амплификации при 55-70°С.E) mix and place the samples in the device for amplification at 55-70°C. 11. Способ по п.10, где на стадии А) олигонуклеотид разводят до концентрации 1⋅107 шт./мкл.11. The method according to claim 10, where in step A) the oligonucleotide is diluted to a concentration of 1×10 7 pcs/µl. 12. Способ по п.10, где на стадии Б) разведения осуществляют с концентрацией 104, 106, 108.12. The method according to claim 10, where at stage B) dilutions are carried out with a concentration of 10 4 , 10 6 , 10 8 . 13. Способ по п.10, где визуализирующий агент представляет собой флуоресцентный интеркалирующий краситель. 13. The method of claim 10 wherein the imaging agent is a fluorescent intercalating dye.
RU2022129337A 2022-11-11 Method of amplification of short nucleic acid fragments by loop isothermal pcr RU2799795C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2799795C1 true RU2799795C1 (en) 2023-07-11

Family

ID=

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2463350C2 (en) * 2005-12-22 2012-10-10 Киджин Н.В. Improved target base substitution by modified lna nucleotides
WO2014173963A1 (en) * 2013-04-25 2014-10-30 Orion Diagnostica Oy Strand-invasion based dna amplification method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2463350C2 (en) * 2005-12-22 2012-10-10 Киджин Н.В. Improved target base substitution by modified lna nucleotides
WO2014173963A1 (en) * 2013-04-25 2014-10-30 Orion Diagnostica Oy Strand-invasion based dna amplification method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Becherer L. et al. Loop-mediated isothermal amplification (LAMP) - review and classification of methods for sequence-specific detection. Anal. Methods. 2020. 12: 717-746. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2732589C2 (en) Compositions and methods for quantitative determination of a nucleic acid sequence in a sample
AU2016376478B2 (en) A method of fluorescent detection of isothermal loop-mediated amplification (LAMP) of a target nucleic acid, oligonucleotides and kits thereof
EP2449104B1 (en) Chimeric primers with hairpin conformations and methods of using same
US8206923B2 (en) Method for detection and multiple, simultaneous quantification of pathogens by means of real-time polymerase chain reaction
Srivastava et al. Isothermal nucleic acid amplification and its uses in modern diagnostic technologies
US20100273159A1 (en) Nested Multiplex Amplification Method for Identification of Multiple Biological Entities
JP2004511227A (en) Specific double-stranded probe for detection of nucleic acid in the same species and its application method
RU2007118546A (en) REAGENT AND METHOD OF PREVENTING AT LEAST ONE ERROR START IN AMPLIFICATION OF POLYMERASE CHAIN REACTION, REAGENT KITS AND OLIGONUCLEOTIDES FOR CARRYING OUT AMPLIFICATION BY MEANS THROUGH
RU2007118545A (en) METHOD OF ANALYSIS FOR A LESS THAN ONE PRODUCT OF SINGLE-CHAIN AMPLIFICATION, A SET OF REAGENTS FOR IMPLEMENTING A METHOD, A HYBRIDIZATION PROBE (OPTIONS), A SET OF AN OLIGONUCLEOTESIDE SIZE SIZE
RU2694976C1 (en) Determination of nucleic acids by amplification based on incorporation into chain
CN108368557B (en) Isothermal-based bifunctional oligonucleotides and methods for nucleic acid amplification and determination using the same
US10689718B2 (en) HEV Assay
US10260090B2 (en) Accelerated isothermal amplification of DNA
US20240011083A1 (en) Looped primer and loop-de-loop method for detecting target nucleic acid
CN105755134B (en) Endonuclease-mediated real-time multiple cross-displacement nucleic acid amplification technology and application
RU2799795C1 (en) Method of amplification of short nucleic acid fragments by loop isothermal pcr
KR101785687B1 (en) Method for detection of target nucleic acid sequence by multiple amplification nested signal amplification
KR20190065684A (en) DEVELOPMENT OF SINGLEPLEX REAL-TIME PCR KIT FOR RAPID DETECTION OF ENTEROHEMORRHAGIC ESCHERICHIA COLI USING stx1, stx2 TARGET GENE
US9074248B1 (en) Primers for helicase dependent amplification and their methods of use
KR20190065682A (en) DEVELOPMENT OF SINGLEPLEX REAL-TIME PCR KIT FOR RAPID DETECTION OF ENTEROINVASIVE ESCHERICHIA COLI USING icsA TARGET GENE
CA3232224A1 (en) Looped primer with various internal modifications and loop-de-loop method for target detection
US20220372569A1 (en) Universal lamp assays for detection of nucleic acid targets
Doganay et al. AMPLON: Amplifying DNA with Multiarm Priming and Looping Optimization of Nucleic Acid
CN117925789A (en) Ultra-fast loop-mediated isothermal amplification method based on Turn-back loop primer
KR20190065680A (en) DEVELOPMENT OF SINGLEPLEX REAL-TIME PCR KIT FOR RAPID DETECTION OF SALMONELLA TYPHIMURIUM USING ttr TARGET GENE