WO2003046217A2 - Universal dna chip, method for making same, and uses thereof - Google Patents

Universal dna chip, method for making same, and uses thereof Download PDF

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WO2003046217A2
WO2003046217A2 PCT/FR2002/004005 FR0204005W WO03046217A2 WO 2003046217 A2 WO2003046217 A2 WO 2003046217A2 FR 0204005 W FR0204005 W FR 0204005W WO 03046217 A2 WO03046217 A2 WO 03046217A2
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organism
fragments
chip
dna
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Pierre Taberlet
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Commissariat A L'energie Atomique
Centre National De La Recherche Scientifique
Universite Joseph Fourier
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
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    • C12Q1/6827Hybridisation assays for detection of mutation or polymorphism
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    • C12Q1/6844Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/6853Nucleic acid amplification reactions using modified primers or templates
    • C12Q1/6855Ligating adaptors

Definitions

  • the present invention relates to a universal deoxyribonucleic acid (DNA) chip, to a process for manufacturing said universal chip, as well as to various uses of said chip.
  • DNA deoxyribonucleic acid
  • universal DNA chip is meant a DNA chip which, thanks to its manufacturing process according to the present invention, makes it possible to identify very easily and reproducibly any living being provided with DNA. In fact, the present invention makes it possible to easily and reproducibly obtain a precise genetic imprint of a given individual.
  • the present invention applies both to animals and to plants, it makes it possible, for example, to identify the sex, race, variety, species, etc. of an individual or of a derivative product derived from this individual. from his DNA. It also applies to microorganisms such as bacteria, yeasts, algae, etc.
  • SNPs Single Nucleotide Polymorphisms
  • the method using multilocus mini-satellite probes was first described by Alec JEFFREYS, for example in documents [1] and [2]. It does not require amplification and comprises the following stages: (i) extraction of genomic DNA, (ii) digestion with a restriction enzyme, (iii) migration on agarose gel, (iv) hybridization with a probe s 'hybridizing with multilocus mini-satellite sequences (southern blot method).
  • This approach has many drawbacks, in particular it is difficult to automate, it requires a lot of manpower and has many limitations, for example the fact that only profiles having migrated over the same gel. Today this method is less and less used.
  • the RAPD method was developed in the early 1990s by WILLIAMS et al. and by WELSH and McCLELLAND. It is described for example in documents [3] to [8]. It consists in amplifying by polymerase chain reaction (PCR) genomic DNA using arbitrary primers, generally very short of approximately 10 base pairs. A single primer is used in the amplification reaction. The fragments resulting from the amplification are then analyzed on agarose gel. This technique, although widely used, however requires the use of numerous amplifications by samples and proves to be difficult to implement due to problems of reproducibility.
  • PCR polymerase chain reaction
  • the ISSR technique is described for example by ZIETKIEWICZ et al., 1994; KANETY et al., 1995 in documents [9] and [10]. It is similar to RAPDs in that it also uses arbitrary primers, but these primers are specific. They correspond to microsatellite sequences, with some additional bases on the 3 'side. After extraction, the genomic DNA is amplified, using an ISSR primer, then the fragments are visualized on polyacrylamide gels. The level of polymorphism is not always sufficient at the intraspecific level, and the analysis of gels is sometimes complex.
  • the AFLP technique developed by the company KeyGene produces a real genetic imprint. It is described for example by VOS et al., 1995 in the document [11] and by AJMONE-MARSAN P. et al., 1998 in document [12].
  • the DNA is digested with two restriction enzymes, one recognizing six base pairs and cutting infrequently, for example ECO RI, and the other recognizing four base pairs and cutting much more frequently, by example MSE I.
  • the next step is the ligation of these adapters at the end of the restriction fragments.
  • amplification by the PCR method occurs in two stages: preselective amplification, where primers having a base pair extension on the 3 ′ side are used, so that only a part- only of the fragments restriction with adapters will be amplified, followed by selective amplification, where the product of the preselective amplification is again amplified, but this time with primers having an extension of two additional base pairs on the 3 'side.
  • preselective amplification where primers having a base pair extension on the 3 ′ side are used, so that only a part- only of the fragments restriction with adapters will be amplified
  • selective amplification where the product of the preselective amplification is again amplified, but this time with primers having an extension of two additional base pairs on the 3 'side.
  • the DArT method uses the "microarray-to-DNA" approach to reveal polymorphisms.
  • the DNA fragments of an organism deposited on the microarrays are produced in the following way: after digestion with a restriction enzyme such as Eco RI, Pst I, and Msp I, adapters are attached by ligation at each end of the restriction fragments. These fragments are then amplified by PCR using a single primer which corresponds to the sequence of the adapter, the sequence of the restriction site, and from 1 to 3 selective bases. These PCR fragments are then cloned, then deposited on microarrays
  • the present invention specifically aims to provide a universal DNA chip overcoming the aforementioned drawbacks, a method of manufacturing this universal chip making it possible, for example, to obtain, from a single amplification, a genetic fingerprint based on thousands of markers, and uses of this chip.
  • the universal DNA chip of the present invention is a hybridization chip of a collection of single-stranded fragments of a deoxyribonucleic acid originating from an organism, said collection of fragments being obtained in particular by digestion of said deoxyribonucleic acid with at least one enzyme restriction having a determined restriction site, each fragment comprising a sequence residue of said restriction site and, adjacent to said sequence residue, an internal sequence specific to each fragment; said chip comprising a support on which is fixed an ordered array of nucleic acid probes, said probes comprising a first and a second part of sequence, the first part of sequence being constant from one probe to another and at least complementary to the rest of the sequence of the determined restriction site, and the second part of sequence, contiguous with said first part of sequence, being variable from probe to other and made up of determined combinations of nitrogen bases chosen so that the ordered array of probes includes the probes capable of hybridizing specifically to the different nucleic acid fragments of said collection.
  • probe (s) refers to the sequences of deoxyribonucleic acid attached to the support to form the array of probes according to the present invention.
  • chip refers to the array of probes and support, the probes being fixed to the support in the form of a matrix.
  • fragment (s) refers to the fragments obtained in particular by digestion of the DNA extracted from the organism with at least one restriction enzyme. Indeed, the extracted DNA can undergo according to the present invention other modifications than the enzymatic digestion before being hybridized to the probes of the chip of the present invention. These other changes are discussed below.
  • the chip carrier according to the present invention can be any of the carriers used for the manufacture of DNA biochips known to those skilled in the art. Such supports are described, for example, in application EP-1141391 filed by the COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE (France).
  • the methods of fixing the probes to the support can be those which are conventionally used in the technique of DNA biochips, for example that described in the aforementioned document.
  • the supports which can be used according to the invention are for example supports made of glass, silicon, polyacrylamide gel, polymer (see American patent No. 5,919,523), plastic (microwell plates). These can be nylon membranes.
  • the support is treated to provide attachment or grafting surfaces for the biological molecules.
  • This surface treatment ensures the formation of chemical functions which are generally hydroxyl functions. These functions make it possible to carry out the subsequent chemical steps of grafting the probes.
  • the density of the sites available at this stage will determine the final density of biological probes on the support.
  • the support is a solid support having a surface for the immobilization of oligonucleotides, said surface being the surface of a material chosen from Hf0 2 , Ti0 2 , Ta 2 0 5 , Zr0 2 and a mixture comprising at least one of these materials, said surface having undergone a treatment to make it hydrophilic.
  • the material is in the form of a layer deposited on a substrate.
  • This layer can have a thickness of between a few nanometers and a micrometer.
  • the substrate can be a substrate chosen from glass, plastic and semiconductor substrates, for example silicon.
  • the material having this surface for immobilizing oligonucleotides may for example be a mixture comprising Si0 2 .
  • the preparation of the support advantageously comprises the steps of supplying said substrate, of depositing on the substrate a layer of a material chosen from Hf0 2 , Ti0 2 , Ta 2 0 5 , Zr0 2 and a mixture comprising at least one of these materials, and treatment of the free face of said layer to make it hydrophilic.
  • the deposition step may for example consist in depositing a layer of material with a thickness of between a few nanometers and a micrometer.
  • the step of supplying the substrate may consist in providing a substrate such as those mentioned above.
  • the deposition step can consist in depositing a material comprising Si0 2 .
  • the deposition step can for example implement a deposition method chosen from evaporation under vacuum, atomization by ion beam, radio-frequency sputtering, magnetron sputtering, vapor phase deposition of atomic layers ( ALCVD) and the sol-gel deposit.
  • a deposition method chosen from evaporation under vacuum, atomization by ion beam, radio-frequency sputtering, magnetron sputtering, vapor phase deposition of atomic layers ( ALCVD) and the sol-gel deposit.
  • the step of treating the free face of the deposited layer may consist in cleaning the layer with a basic solution or with an acid solution.
  • the method may include an additional step consisting in structuring the free face of said layer.
  • This structuring step can implement a technique chosen from dry etching, wet etching and "lift-off".
  • the constitution of the collection of single-stranded fragments of the organism's deoxyribonucleic acid therefore determines the constitution of the chip.
  • the probes fixed on the support to form the chip all have a common part, called "first constant part from one probe to another", which is at least complementary to the rest of the sequence of the determined restriction site of the restriction enzyme used to constitute the collection of fragments. This complementarity must lead to specific and stable hybridization of the fragments of the collection on the probes of the chip.
  • Restriction enzymes have the property of cutting double-stranded DNA molecules at the level of very specific nucleotide sequences, called restriction sites, characterized by a symmetry of the nitrogen bases at the cut-off point.
  • the cut points are limited, and therefore the number of DNA fragments obtained after cutting by the restriction enzyme.
  • the enzyme Once the enzyme has recognized its restriction sequences on the DNA to be cut, it cuts the DNA at the level of these sequences, leaving each side of the cut, or only one side for certain restriction enzymes which cut DNA before or after the restriction site, a sequence residue from said restriction site. This sequence rest therefore has a known sequence for a known restriction enzyme.
  • the inventors have used this property of restriction enzymes to carry out the present invention.
  • the first part of constant sequence from one probe to another is synthesized so as to be at least complementary to the rest of the restriction site of the enzyme used to digest the DNA extracted from the organism, it that is to say to hybridize to said rest of the restriction site present on each fragment of the collection.
  • the rest of the restriction site sequence present on each fragment has the sequence 5 ′ AATTC 3 ′
  • the constant part from one probe to another on the chip of the present invention should comprise the complementary sequence 3 ′ TTAAG 5 '.
  • the restriction enzymes usable in the present invention and their restriction site are set out in more detail below in connection with the description of the method of making a genetic fingerprint of the present invention.
  • an adapter oligonucleotide having a known sequence can be linked to said rest of the restriction site on each fragment.
  • the fabrication, function, and attachment of the adapter are discussed in more detail below.
  • said collection of single-stranded fragments of DNA originating from the organism can also be obtained in particular by ligation of an adapter oligonucleotide with determined sequence at the ends of the fragments of said deoxyribonucleic acid. of the organism obtained by digestion with the determined restriction enzyme.
  • the first part of the sequence which is constant from one probe to another on the chip is manufactured in such a way that it is complementary to the rest of the sequence of the site. restriction of the restriction enzyme used and to said adapter oligonucleotide of determined sequence. For example, if the rest of the restriction site has the sequence 5'-AATTC-3 'and if a sequence adapter 3'-ATGG-5' is linked to said remain so as to obtain fragments 5 '-TACCAATTCXXXXXX ...
  • the first constant part from one probe to the other of the probes fixed on the support to form the chip of the present invention has the complementary sequence 3' -ATGGTTAAG-5 '.
  • This first part of the probe, common to all the probes will therefore hybridize specifically to the 5 '-TACCAATTCXXXXX ...- 3' fragments, mentioned above.
  • the constant part is then a sequence of nitrogenous bases complementary to the rest of the restriction site and to the adapter.
  • This embodiment of the present invention makes it possible to obtain a more stable hybridization of the fragments of the collection of DNA fragments on the chip, and greater specificity of the chip for the fragments obtained with the restriction enzyme.
  • the adapter oligonucleotide when the restriction enzyme used to prepare the collection of fragments is EcoRI, the adapter oligonucleotide may be a sequence complementary to one or to a part of one of the following two oligonucleotides:
  • the adapter is not necessarily necessary if. the rest of the restriction site sequence is long enough for specific and stable hybridization on the chip of the present invention.
  • a length is considered sufficient if it includes at least about six base pairs.
  • the DNA of an organism is made up of a chain of the four nitrogenous bases which are adenine, cytosine, guanine and thymine noted respectively A, C, G and T
  • the second part of sequence is made variable from one probe to another and made up of determined combinations of nitrogen bases chosen so that the set of probes constituted by the ordered array of probes includes the probes capable of hybridizing specifically to the different nucleic acid fragments from the collection of fragments.
  • the number of nitrogen bases constituting each variable part of the probes is chosen, according to the invention, so that the probe complementary to a fragment of the collection, also provided with the sequence complementary to the rest of the restriction site of said fragment, can specifically recognize and stably hybridize to this fragment.
  • the number of probes or pads of the chip of the present invention therefore depends on the chosen number of nitrogen bases constituting the variable sequence. The greater the chosen number of nitrogen bases constituting the variable sequence, the greater the number of plots will be so that, in accordance with the present invention, the different possible combinations of nitrogen bases necessary for a specific hybridization of all the fragments of the collection fragments are present.
  • n nitrogen bases n being an integer which can range for example from 4 to 15, chosen from A, C, G and T leads to 4 n possible combinations, that is to say also to 4 n , variable sequences possible.
  • Table I below gives non-limiting examples of the number of probes to represent all the possible combinations of bases chosen from A, C, G and T.
  • each second part of variable sequence from one probe to another can for example have a constant length chosen from 4 to 12 nitrogenous bases, for example from 4 to 10 nitrogenous bases.
  • the length of the variable sequence is 6 nitrogenous bases taking into account current techniques and the cost of manufacturing DNA chips.
  • the nitrogenous bases can be those presented in table (I) above.
  • the chip of the present invention can include all the probes representing all the possible combinations taking into account the number and the type of bases constituting the variable sequence according to the present invention or only a part of these probes. It suffices, according to the present invention, that the probe array comprises the probes capable of hybridizing specifically to the different fragments of the collection, or even to only a part of said fragments, provided that the genetic fingerprint formed from the collection of fragments makes it possible to identify the organism from which the DNA or a genetic character, or marker, determined has been extracted.
  • the number of probes present on the chip makes it possible to reduce the manufacturing price of the chip, for a given organism, while retaining its effectiveness in identifying said organism.
  • the number of probes present on the chip can be judiciously reduced for the manufacture of other chips intended for manufacturing imprints of the same organism, from the same determined restriction enzyme, to those necessary and sufficient for the identification of said organism.
  • the number of probes can be reduced on a chip of the present invention for the identification of a detectable genetic characteristic, to those necessary and sufficient for the identification of said characteristic.
  • a detectable genetic characteristic may, for example, be genetic characteristics allowing identification of sex, race, variety, species, etc. an individual or a derivative product derived from this individual from its DNA. These genetic characteristics are also called markers.
  • detectable is meant detectable with the chip of the present invention, whether or not in relation to characteristics directly detectable on the body visually, and / or by biochemical analysis, etc.
  • the chip of the present invention is therefore universal when it includes all the possible combinations of the variable part of its probes because it makes it possible to form a specific genetic imprint from the DNA of any organism.
  • the chip of the present invention is specific to an organism when the number of probes for detection has been reduced to keep only those which are necessary and sufficient to identify said organism.
  • certain possible combinations can be eliminated due to deviations from the standard hybridization conditions set out below on the chip of the present invention. This is the case for example for combinations too rich in A / T OR in C / G. This problem is known to those skilled in the art
  • variable part of the probes of the chip and the ordered matrix of the probes which will make it possible to form a specific imprint of an organism.
  • variable part allows. specific hybridization with the different internal sequences of the different fragments of the collection, and due to the arrangement in an ordered matrix of the different probes a true genetic imprint of the organism can be revealed.
  • ordered array of probes is meant herein a matrix consisting of probes arranged in a determined manner with respect to their part of variable sequence, and reproducible identically so as to be able to reproduce the same matrix with the same determined arrangement of probes in look of their variable part.
  • matrix is meant any geometrical arrangement or not of the probes on the support provided that the matrix makes it possible to distinguish the hybridized probes from the probes not hybridized on this support when the chip is used to make a genetic imprint. It can be, for example, a matrix with m columns and p rows, m and p being whole numbers, a matrix formed by a arrangement of probes in a snail or in concentric circles, etc.
  • the array of probes is ordered in accordance with the present invention makes it possible to be able to compare different genetic fingerprints, manufactured with the chip of the present invention, from different DNA extracts, prepared with an identical restriction enzyme for these different extracts, and to objectively conclude the identity or non-identity of the fingerprints.
  • the process for manufacturing the imprints of the present invention is set out below.
  • Each DNA fragment of the collection of fragments having its complementary probe on the chip of the present invention bringing the collection of fragments into contact with the chip comprising its ordered probe matrix, under conditions suitable for hybridization, provides therefore a specific genetic imprint of said organism.
  • the inventors have noted that a universal chip according to the present invention with a matrix of 10,000 probes or pads is sufficient to guarantee reliable individual identification. With such a chip, it is possible to analyze according to the present invention in a single experiment several hundred polymorphic markers in any species.
  • the present invention also provides a method for manufacturing a genetic fingerprint of an organism comprising the following steps: extraction of double-stranded DNA from said organism, determination of the concentration of double-stranded DNA extracted and, if necessary, dilution of the extracted DNA to a concentration of 1 to 20 ng / ⁇ l, digestion of the extracted DNA before or after dilution with means of at least one restriction enzyme having a restriction site determined so as to obtain double-stranded fragments comprising a sequence residue of said restriction site, and, adjacent to said sequence residue, an internal sequence specific to each fragment; optionally ligation of a double-stranded adapter oligonucleotide with a determined sequence at the ends of the double-stranded fragments obtained by digestion of said DNA to obtain suitable double-stranded fragments, amplification of the double-stranded fragments, optionally linked to the double-stranded adapter oligonucleotide, by a polymerization chain reaction using a primer complementary to said rest of the sequence of said restriction
  • a reading of the chip can be carried out by a means of detecting the marker used.
  • the hybridization step is carried out on a chip according to the present invention in which the first part of the sequence, which is constant from one probe to the other of the chip, is complementary to the rest of the restriction site sequence of the restriction enzyme used and to the adapter oligonucleotide with determined sequence.
  • the organism is a DNA organism, animal, plant, insect or microorganism.
  • the DNA is of good quality, that is to say not too degraded and with may or no inhibitor (s) of restriction enzymes in order to be able to produce a usable genetic fingerprint.
  • the extraction of DNA from the organism can be carried out by conventional methods of extracting DNA from an organism.
  • the extractions can be carried out for example with the QIAGEN (trademark) extraction kits, for example QIAamp Blood Extraction Kit (registered trademark) for blood, QIAamp Tissue Extraction Kit (registered trademark) for tissues , or Dneasy Plant Mini Kit (registered trademark) for plants, following the manufacturer's protocols.
  • the determination of the concentration of the double-stranded DNA extracted can be carried out by the conventional methods for assaying the DNA in an extract. For example, it can be determined by fluorimetry with PicoGreen (registered trademark) in DNA QUANTIFICATION KIT (trademark) ("Molecular Probes").
  • the concentration extract can be reduced to a concentration of 1 to 20 ng / ⁇ l, for example from 5 to 15 ng / ⁇ l, for example to 10 ng / ⁇ l (nanograms per microliter).
  • the DNA is "digested" with at least one restriction enzyme to obtain fragments of this DNA.
  • the main objectives of the digestion step of the process of the present invention with the restriction enzyme are to provide a reasonable number of fragments of the extracted DNA making it possible to make a reproducible fingerprint, and that the fragments provided show residues of restriction site sequence of sufficient length to allow specific hybridization with the constant part of the probes complementary with said restriction site sequence residues, and optionally the attachment of an adapter.
  • restriction enzymes have been identified to date, as well as their restriction sequence. A person skilled in the art, on reading the present description, can easily choose the most suitable restriction enzyme for the application which he will carry out of the present invention from the restriction enzymes identified, and from those which will be identified in the future.
  • the literature on restriction enzymes generally provides for each enzyme its specific restriction site.
  • Restriction enzymes which can be used according to the present invention can be found, for example, in catalogs from suppliers such as Roche Molecular Biochemicals, New England Biolabs, Stratagene etc.
  • restriction enzymes which can be used according to the present invention, mention may be made of EcoRI extracted from E. Coli, HaellI extracted from Haemophilus aegyptus and PstI extracted from Providencia stuari. These three enzymes present the restriction sites on the DNA represented below and cut as follows:
  • the X represent the nitrogen bases constituting the DNA contiguous to the restriction site and which do not intervene in the restriction site.
  • these nitrogenous bases constitute the internal sequences specific to each DNA fragment obtained after digestion with the enzyme.
  • This example shows that the restriction enzyme Hae III cuts DNA with blunt ends, and that the enzymes EcoRI or PstI cut DNA with cohesive ends.
  • the choice of the restriction enzyme used will depend on the desired number of fragments generated from the DNA of the organism whose imprint is to be made. Indeed, the number of fragments generated by digestion with the restriction enzyme should not be too high in order not to saturate the chip of the present invention after amplification.
  • the inventors have determined that the number of amplified fragments / number of probes or studs of the chip is advantageously between 0.2. and 0.05, preferably between 0.5. and 0.01.
  • the number of fragments generated by digestion of the DNA of an organism with a restriction enzyme can be easily determined by the AFLP method [11].
  • the restriction enzymes When a single restriction enzyme is used, the restriction enzymes generating between 10 6 and 10 2 restriction fragments, preferably between 10 4 and 10 3 restriction fragments of amplifiable size, preferably from 500 to 1000 base pairs , will be particularly preferred according to the present invention.
  • the choice of the restriction enzyme used can also be a function of the amount of nitrogenous bases constituting the rest of the restriction site sequence after cleavage by the enzyme.
  • the rest of the restriction site sequence is of sufficient length to obtain a specific and stable hybridization between the rest of the restriction site and its complementary sequence on each probe.
  • the rest of the sequence may however be supplemented with an adapter oligonucleotide as set out below.
  • the restriction enzyme can also be chosen according to the type of cut, frank or cohesive, which it generates by cutting the DNA.
  • a cohesive cut is preferred when an adapter is linked to the fragments as set out below.
  • the enzymatic digestion step can be carried out by conventional enzymatic digestion methods using restriction enzymes.
  • restriction enzymes For example, the work by Sambrook J, Firtsch EF, Maniatis T., 1989 Molecular cloning: a laboratory manual 2 nd edition, New-York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, cold Spring Harbor, New-YorK describes methods that can be used in the method of the present invention. In general, the conditions indicated by the manufacturer supplying the restriction enzyme are used.
  • restriction enzyme used can also be a function of its availability on the market, its cost, the conditions of its use and the protocol for preparing the collection of fragments, etc.
  • the method of the present invention may further comprise a step of ligation of an adapter oligonucleotide, also called, in the present invention, adapter. It can be useful in particular when the rest of the restriction site sequence of the restriction enzyme used is too short to allow stable hybridization with its complementary sequence on the biochip.
  • PCR polymerization chain reaction
  • This adapter can be prepared by conventional techniques for the synthesis of double-stranded oligonucleotides, for example by synthesis of the two DNA strands complementary to the cohesive ends of a fragment obtained by a specific restriction enzyme, and by hybridization of the strands synthesized in adequate hybridization conditions.
  • the adapters are prepared, for example, by adding equimolar amounts of each strand, heating to 65 ° C, and allowing to cool slowly for about% hour to 20 ° C.
  • this adapter is of known sequence in order to be able to have its complementary sequence on the probes of the chip. Preferably, it attaches specifically to the ends of the DNA fragments from the restriction enzyme digestion step.
  • the restriction enzyme is a restriction enzyme releasing cohesive ends
  • the adapter is an oligonucleotide complementary to said cohesive ends.
  • the adapter attaches specifically to the cohesive ends.
  • This embodiment makes it possible to select with the chip of the present invention the fragments comprising these cohesive cleavages resulting from the action of the determined restriction enzyme and the adapter, and therefore to reduce the number of fragments which can be hybridized on the chip.
  • the restriction enzyme used is EcoRI
  • the adapter oligonucleotide can advantageously consist of the following double-stranded oligonucleotide:
  • adapter which can be used are for example described for the restriction enzymes PstI and Mspl in document [13]. If another restriction enzyme is used, in place of EcoRI, with other cohesive ends, then the adapter should be modified so as to allow ligation with the cohesive ends released by this other enzyme.
  • the ligation of the adapter obtained can be carried out by conventional ligation techniques, for example described by Sambrook, Fritsch and Maniatis in Molecular cloning, A laboratory manual, Second edition. It is for example carried out by a ligase, under the sine qua non conditions for the activity of this enzyme.
  • the digestion and ligation steps can be carried out simultaneously when the attachment of the adapter to the ends of the fragments does not reconstitute the restriction site. This is for example the case for EcoRI, for example with the adapter presented above. On the other hand, it is not annoying that the restriction site is reconstituted with the adapter when the digestion and the ligation are carried out in successive separate stages.
  • restriction enzymes can be used. This can be the case, for example, when the number of fragments obtained with a single restriction enzyme is too large and would lead to saturation of the chip of the present invention.
  • a first restriction enzyme is chosen as a function of its restriction site so that the sequences of the residues of its restriction site are sufficiently long for the reasons explained above. above and in such a way that the DNA fragments obtained with this enzyme are at cohesive ends in order to specifically attach an oligonucleotide thereto adapter determined.
  • a second restriction enzyme is then used, before, during or after digestion with the first restriction enzyme, the ends of the fragments obtained with this second enzyme being incompatible with the determined adapter oligonucleotide.
  • This embodiment makes it possible to select, on the chip of the present invention, the fragments comprising the cohesive cleavages resulting from the action of the first restriction enzyme thanks to the specific adapter of these cleavages.
  • the fragments linked to said specific adapter are amplified during the amplification step, the primer being complementary to the adapter. This therefore constitutes a means of reducing the number of fragments during the manufacture of the genetic fingerprint.
  • Taql and EcoRI can be used together to digest the DNA extracted from the organism.
  • EcoRI generates 40,000 fragments of less than 500 base pairs in mammals. This number can be reduced very significantly by additional digestion of the DNA extracted, for example with a restriction enzyme recognizing four base pairs such as Taql, Mspl, Maell, AluI.
  • the aforementioned adapter for EcoRI can be used in this example.
  • Amplification can be carried out by any of the chain polymerization methods, called "PCR” techniques.
  • PCR techniques are for example described in Innis MA, Gelfand DH, Sninsky JJ, White TJ, 1990 - PCR Protocols, San Diego, California Academy Press, Inc.
  • the amplification can be carried out with a single primer whose sequence corresponds to that of the adapter and the restriction site of the enzyme.
  • one or two additional bases on the 3 ′ side of the primer can be added, this in order to amplify only the fragments comprising the base complementary to this added base.
  • the ratio of the number of amplified fragments / number of probes on the chip is between 0.2. and 0.05, preferably between 0.5. and 0.01.
  • the addition of one or two nitrogenous bases to the primer is one of the means making it possible to limit, in the process of the present invention, the number of fragments to be hybridized. For example, if the nitrogen base A (or the nitrogen bases AA) is (are) added (s) 3 'to the primer, only the fragments comprising the base T (the bases TT) complementary (s), to the base A (at bases AA) of the 3 'end of the primer, will be amplified.
  • the addition of a single base makes it possible to reduce the number of amplified fragments by four, and thus in certain cases to avoid saturation of the chip according to the present invention.
  • the restriction enzyme used is EcoRI
  • the sequence of the primer may be as follows, possibly with an additional base A, T, C or G on the 3 'side: 5' -GACTGCGTACCAATTCG-3 '.
  • the amplified fragments are double stranded. They can be labeled during or after their amplification with a fluorescent molecule, either directly during the amplification by the use of a labeled primer.
  • the techniques that can be used are those conventionally used for labeling intended to demonstrate hybridization on a biochip. For example, it can be carried out with Cy3 or Cy5, or by incorporation of a fluorochrome after the amplification reaction. In the latter case, the amplification product is then purified on a column
  • QIAquick PCR columns registered trademark (QIAGEN) so as to remove the remaining nucleotides and primers before labeling.
  • the next step consists in denaturing the amplified fragments marked double-stranded so as to transform them into fragments marked single-stranded.
  • This step allows subsequent hybridization of the fragments on the biochip. It can be carried out by any method known to a person skilled in the art which does not alter the fragments and their labeling. A simple heating is sufficient, for example at a temperature ranging from 85 to 105 ° C.
  • the fragments are put to hybridize on a chip according to the present invention, comprising probes adapted to the operating conditions of the abovementioned process.
  • the probes comprise a constant part recognizing the rest of the restriction site of the restriction enzyme used and, where appropriate, the adapter, and a sequence which varies from one probe to another in such a way that the array of probes recognize the fragments of the collection.
  • Hybridization is carried out under suitable hybridization conditions. These conditions are easily determined by a person skilled in the art. It will take place in particular at a hybridization temperature which optimizes the specific hybridization, that is to say a temperature making it possible to eliminate the aspecific hybridizations, while favoring specific hybridizations. In general, the melting temperature will be from 45 to 55 ° C, for example at 50 ° C for a probe of about 20 base pairs. The hybridization temperature can be adjusted as a function of the melting temperatures of the oligonucleotides present on the chip of the present invention.
  • the chip is then rinsed by one of the conventional methods of rinsing the DNA chips after hybridization, for example at room temperature for five minutes with 1 ⁇ SSC buffer (containing 0.1% SDS), 2 minutes with buffer 0, 2 x SSC, and finally twenty seconds with 0.02 x SSC buffer.
  • the purpose of this step is to eliminate the non-hybrid fragments and other residues which could hinder the reading of the fingerprint.
  • the chip After drying, the chip is ready for reading.
  • the reading of the chip can be carried out with any scanner suitable for this type of experiment.
  • the Affymetrix 418 (registered trademark) scanner is suitable for reading.
  • the method of the present invention it is possible to perform competitive hybridization between the fragments resulting from the amplification step, that is to say comprising the internal sequence proper to each fragment, and synthetic “fixed” fragments which are complementary only to the constant part of the probes fixed on the chip, for example fragments of sequence 5 ′ -GTCATCTACCAATTC-3 ′ in the example of EcoRI and of the abovementioned EcoRI adapter.
  • the fixed fragments can be labeled with a fluorochrome different from that of the fragments resulting from the amplification, for example Cy3 or Cy5 (registered trademark), from the company Pharmacia.
  • the present invention also relates to a genetic fingerprint obtained by a method according to the present invention.
  • This genetic fingerprint can be obtained from the DNA of an organism chosen from an animal, a plant, an insect or a microorganism.
  • the array of ordered probes of the chip of the present invention being standardized for example to be universal, or to be specific for a genetic marker, for example a genetically detectable character, sex, race, species, variety, etc chosen
  • the imprint formed according to the process of the present can serve as a control or standard for detecting or not in other organisms or derived products the DNA having served to form the imprint, the genetic marker or the genetically detectable, sex, race, species, or variety.
  • the present invention also provides a method for identifying an organism comprising DNA or a sample comprising DNA, said method comprising the following steps: a) the manufacture of a first genetic fingerprint of a reference organism by a protocol according to a first method of the present invention, said first fingerprint constituting the genetic imprint of said reference organism associated with the protocol used, -b) the manufacture of '' a second genetic fingerprint from an organism to be identified or a sample to be identified according to the same first process as in step a), and
  • step -c) the comparison of the first imprint obtained in step a) with the second imprint obtained in step b), an identity of the first and of the second imprints revealing if necessary that the organism, or the sample to be identified, has the same identity as, or comes from, the reference organization.
  • the fingerprints can be compared directly • or photographed and then compared.
  • the reference organism may be an animal, and the organism or the sample to be identified an animal or a sample of animal to be identified.
  • the reference organism may be an animal intended to produce meat for human food, and the sample to identify a piece of meat for sale.
  • the reference organism can be a plant, and the organism or the sample to be identified a plant or a plant sample to be identified.
  • the reference individual may be a reference grape variety, and the sample to identify a sample of grape.
  • the reference individual can be a suspect, and the sample to identify a human tissue or sample, for example taken at the scene of a crime, likely to come from said suspect.
  • the present invention also relates to the use of a chip according to the present invention, in a method of identifying an organism or a product derived from this organism, of sex, of race or of variety or of the species of said organism from a sample of its DNA, for example for the purpose of individual traceability of animals or plants and products derived from them.
  • the invention brings on the one hand a simplification of the operating protocols compared to the techniques of the prior art because it allows for example in a single operation to obtain a genetic fingerprint of an individual, without any prior development for any species, animal or plant, and on the other hand, it brings a consequent increase in the number of genetic markers analyzed for a lower experimental effort. It is possible thanks to the present invention to analyze several hundred polymorphic markers in a single experiment. It is interesting to note that the fact of being able to avoid migrations on gel and to work by hybridization on a chip allows a further automation of the process, and therefore an industrialization.
  • DNA can be extracted by the method
  • Phenol / Chloroform (Sambrook et al. 1989) or using a commercial extraction kit (for example QIA amp
  • Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of the method of the present invention.
  • the extracted sample includes the reference 1.
  • the restriction enzyme used in this example is EcoRI, and the digestion is carried out at the same time as a ligation with an adapter. These process steps are referenced i) and ii) in FIG. 1, i) representing the digestion of DNA and ii) ligation of an adapter.
  • the conditions are as follows: 5.5 microliters of DNA (10 mg / ⁇ l) extracted by the method described in Example 1, or approximately 55 nanograms of genomic DNA, are added to 5.5 microliters of a compound mixture 100 mM Tris-HCl at pH 7.8, 20 mM of MgCl2, 20 mM of dithiothreitol, 2 mM ATP, 50 ⁇ g / ml of BSA (“Bovine Serum Albumin”), 100 mM NaCl, 5 units of EcoRI, 1 unit of T4-ligase, and 1.8 ⁇ M of an EcoRI adapter. The whole is carefully mixed. The DNA fragments resulting from the enzymatic digestion are referenced 3 in FIG. 1.
  • the EcoRI adapter referenced 5a, 5b in FIG. 1, consists of the following two oligonucleotides: 5 * -CTCGTAGACTGCGTACC-3 • and 5'- AATTGGTACGCAGTCTAC-3 '.
  • the mixture of these two oligonucleotides after heating to 60 ° C followed by slow cooling to room temperature (not shown in Figure 1) gives the adapter which is a fragment of double stranded DNA whose end corresponds perfectly to the cohesive end of EcoRI.
  • the above mixture is incubated for 2 hours at 37 ° C, then diluted 10 times.
  • the fragments comprising the adapter are referenced 7 in FIG. 1.
  • the amplification step, referenced iii) and iv) in FIG. 1, is carried out with a single primer, referenced 9 in FIG. 1, the sequence of which corresponds to that of the adapter and to the restriction site of the enzyme which are used in Example 2, with an additional base on the 3 'side: 5' GACTGCGTACCAATTCG-3 '.
  • Three microliters of the digestion / ligation from Example 2 are diluted 10 times and added to 22 ⁇ L of a mixture making it possible to obtain the concentrations following endings: 10 mM Tris-HCl (pH 8.3), 50 mM KCl, 1.5 mM MgCl2, 0.12 mM of each of the dNTPs, 0.2 ⁇ M of the EcoRI primer (see sequence above) , 0.5 units of Amplitaq Polymerase (trademark) (Perkin-Elmer).
  • the chain amplification reaction referenced iv) in FIG. 1, is composed of the following profile: 2 minutes of incubation at 72 ° C, followed by 30 cycles including denaturation at 94 ° C for 30 seconds, hybridization to 56 ° C for 30 seconds, and an extension of 2 minutes at 72 ° C; Finally, the solution is incubated at 72 ° C for 10 minutes to complete the elongation of all the fragments.
  • the amplified fragments are referenced 11 in Figure 1.
  • One of the fragments is shown enlarged in this figure in the conventional 3 '5' direction. Appear in order, the adapter 5b, the rest of the restriction site 13, and the internal sequence 13 specific to each fragment.
  • Part of the amplification products, 5 ⁇ L, are labeled with a fluorescent molecule directly during the amplification described in Example 3 above by the use of a primer labeled with Cy3 (trademark), Pharmacia using the Deca-random-prime DNA labeling kit (trademark) from Fermentas.
  • amplification products 5 ⁇ L are labeled by incorporation of fluorochrome after the amplification reaction.
  • the amplification product is purified on a column (QIAquick PCR columns (trademark) from the company QIAGEN, so as to remove the remaining nucleotides and primers before labeling. The results of these labeling are conclusive in both cases.
  • Hybridization is carried out on a universal chip of the present invention comprising all the combinations of the variable part for a sequence of 6 nitrogenous bases chosen from A, T, C and G.
  • This chip is referenced in FIG. 1.
  • the reference 22 indicates the sequence complementary to the adapter
  • the reference 24 indicates the sequence complementary to the restriction site
  • the reference 26 the variable sequence. References 22 and 24 therefore indicate the constant part from one probe to another.
  • the sequences of the attached probes correspond to a part of the adapter described in example 2, to the unmodified part of the restriction site, and to a variable part of 6 nucleotides.
  • Hybridization is carried out at 50 ° C overnight.
  • the DNA chips are rinsed at room temperature for five minutes with 1 x SSC buffer containing 0.1% SDS, 2 minutes with 0.2 x SSC buffer, and finally twenty seconds with 0.02 buffer.
  • x SSC x SSC.
  • the reference 28 indicates a probe hybridized by a fragment.
  • Example 6 Reading Reading of the chips is carried out with the Affymetrix 418 scanner (trademark).
  • the fingerprints obtained are legible and reproducible. They indeed make it possible to determine whether two fingerprints obtained from two DNAs come from identical or different organisms. In addition, they make it possible to obtain two identical fingerprints from two different samples from the same organism.
  • Example 7 Preparation of a support for manufacturing the chip of the present invention.
  • the substrate used is made of silicon.
  • a precursor bonding layer for the probe oligonucleotides is deposited on the substrate. It consists of a refractory metal oxide chosen from Ti0 2 , Zr0 2 , Hf0 2 or Ta 2 0 5 .
  • the deposited layer is a thin layer with a thickness of between a few nm and 1 ⁇ m. This layer is deposited by vacuum evaporation by electron guns at a temperature between about 50 and 200 ° C.
  • IBS ion beam sputtering
  • ACVD atomic layers
  • sol-gel deposition can also be used.
  • the materials which can constitute the thin layer according to the invention can be deposited, by PVD evaporation techniques (electron guns, IBS, sputtering, etc.), indifferently on glass, plastic, silicon.
  • PVD evaporation techniques electron guns, IBS, sputtering, etc.
  • the oxides of these metals are very stable with respect to basic solutions, which allows a slow and uniform transformation of the surface.
  • these materials are hydrophobic.
  • hafnium oxide the measurement of the angle of a drop of water leads to a value of
  • the drop angle varies from 35 ° to 6 °.
  • Supports thus treated were used to grow oligonucleotides by synthesis in situ on a support consisting of a layer of Hf0 2 on a silicon substrate.
  • the fluorescence signal after hybridization of probes of 20 mothers by complementary targets, is weak and not uniform.
  • a highly hydrophilic sample (6 °) shows a clear improvement, mainly in terms of uniformity.
  • the uniformity obtained was compared with that of a solid support commonly used, namely a support formed of a silicon substrate covered with a layer of thermal oxide 0.5 ⁇ m thick.
  • the support according to the invention (Hf0 2 on Si) provides an improvement in the uniformity of the fluorescence signal.
  • This type of deposit can also be used for biochips using the method of immobilization of probes by electrostatic interactions.
  • refractory metal oxides allow all types of grafting used in biochip technologies, namely any support (glass, silicon, plastic) and any type of biological grafting technique (in situ synthesis, immobilization by covalent bond or electrostatic connections).
  • ISSR [9] ZIETKIEWICZ E, RAFALSKI A, LABUDA D (1994), Genome fingerprinting by simple sequence repeat (SSR) - anchored polymerase chain reaction amplification, Genomics, 20, 176-183.
  • AFLP a new technique for DNA fingerprinting, Nucleic Acids Research, 23, 4407-4414.

Abstract

The invention concerns a universal deoxyribonucleic acid (DNA) chip, a method for making a genetic print with said chip, and various uses of said chip. The inventive DNA chip is a hybridization chip of a nucleic fragment collection extracted from an organism comprising a support whereon is fixed an ordered array of nucleic acid probes, said probes including first and second sequence parts, the first sequence being constant from one probe to another and at least complementary to the remainder of a sequence of a specific restriction site, and the second part, adjacent to said first sequence part being variable from one probe to another and consisting of specific combinations of nitrogenous bases selected such that the ordered array of probes comprises the probes capable of specific hybridization with the various fragments of said collection nucleic acid. The inventive chip enables to make a genetic print of the organism, and can be useful for identifying the sex, race, variety, species and the like of an individual from his DNA sample.

Description

PUCE A ADN UNIVERSELLE, SON PROCEDE DE FABRICATION, ET UTILISATIONS DE LA PUCE UNIVERSAL DNA CHIP, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND CHIP USES
DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte à une puce à acide désoxyribonucléique (ADN) universelle, à un procédé de fabrication de ladite puce universelle, ainsi qu'à différentes utilisations de ladite puce.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a universal deoxyribonucleic acid (DNA) chip, to a process for manufacturing said universal chip, as well as to various uses of said chip.
Par puce à ADN universelle, on entend une puce à ADN qui, grâce à son procédé de fabrication selon la présente invention, permet d'identifier très facilement et de manière reproductible tout être vivant muni d'ADN. En effet, la présente invention permet d'obtenir facilement et de manière reproductible une empreinte génétique précise d'un individu donné.By universal DNA chip is meant a DNA chip which, thanks to its manufacturing process according to the present invention, makes it possible to identify very easily and reproducibly any living being provided with DNA. In fact, the present invention makes it possible to easily and reproducibly obtain a precise genetic imprint of a given individual.
La présente invention s'applique aussi bien aux animaux qu'aux végétaux, elle permet par exemple d'identifier le sexe, la race, la variété, l'espèce etc d'un individu ou d'un produit dérivé issu de cet individu à partir de son ADN. Elle s'applique également aux micro-organismes tels que les bactéries, les levures, les algues, etc.The present invention applies both to animals and to plants, it makes it possible, for example, to identify the sex, race, variety, species, etc. of an individual or of a derivative product derived from this individual. from his DNA. It also applies to microorganisms such as bacteria, yeasts, algae, etc.
Elle trouve par exemple une application dans la lutte contre les fraudes sur les dénominations ou les appellations dans le domaine de l'alimentaire, par exemple pour caractériser des variétés de plantes, par exemple du raisin, ou à des fins de traçabilité individuelle des animaux, par exemple des viandes bovines . Elle trouve par exemple aussi une application dans les enquêtes judiciaires, en médecine légale, en fournissant un outil puissant, rapide et facile à mettre en œuvre pour identifier un individu.It finds for example an application in the fight against fraud on names or appellations in the food sector, for example to characterize varieties of plants, for example grapes, or for the purposes of individual traceability of animals, for example beef. It also finds, for example, an application in judicial inquiries, in forensic medicine, in providing a powerful, quick and easy-to-use tool for identifying an individual.
Elle trouve par exemple aussi une application dans l'identification de gènes intervenant dans des caractères génétiques détectables tels que des maladies d'origine génétiques. En effet, une analyse comparative de plusieurs puces à ADN fabriquées selon le procédé de la présente invention à partir de plusieurs individus porteurs et non porteurs d'un caractère génétique détectable peut permettre de localiser sur la puce des fragments d'ADN liés à ce caractère détectable, et par- là même à isoler et- identifier les gènes intervenant dans ce ou ces caractère (s) .It also finds, for example, an application in the identification of genes involved in detectable genetic characters such as diseases of genetic origin. Indeed, a comparative analysis of several DNA chips manufactured according to the method of the present invention from several individuals carrying and not carrying a detectable genetic character can make it possible to locate on the chip DNA fragments linked to this character. detectable, and thereby even isolate and identify the genes involved in this or these character (s).
II n'existe actuellement aucune biopuce ou technique de fabrication de celle-ci ayant un potentiel aussi large que celui de la présente invention.There is currently no biochip or manufacturing technique thereof having as large a potential as that of the present invention.
ART ANTERIEUR En raison de l'intérêt porté, notamment par la médecine, la recherche et les industries pharmaceutiques, à la détection et à l'identification des gènes responsables de maladies génétiques, en raison de la crise de confiance actuelle des consommateurs concernant les viandes, notamment bovines, en raison du nombre de fraudes grandissant concernant les appellations d'origine, en raison de l'intérêt porté, notamment par la justice, à un outil de preuve précis et rapide d'identification d'un individu ou d'un produit dérivé à partir d'un échantillon biologique de celui-ci, de nombreuses recherches ont été menées et sont menées actuellement pour mettre au point des outils fiables et rapides pour l'identification d'un organisme ou d'un extrait de celui-ci et notamment des outils utilisant l'ADN. L'information génétique est stockée dans chaque cellule des êtres vivants sous la forme de longues molécules d'acide désoxyribonucléique (ADN) constituant le génome. Il est constitué d'un enchaînement de quatre bases azotées appelées nucléotides qui sont l'adénine, la cytosine, la guanine et la thymine notées respectivement A, C, G et T.PRIOR ART Due to the interest shown, in particular by medicine, research and the pharmaceutical industries, in the detection and identification of the genes responsible for genetic diseases, due to the current crisis of consumer confidence regarding meats , in particular cattle, because of the growing number of frauds concerning appellations of origin, due to the interest shown, in particular by the courts, in a precise and rapid proof tool for identifying an individual or a product derived from a biological sample thereof, many research has been carried out and is being carried out to develop reliable and rapid tools for the identification of an organism or an extract of it and in particular tools using DNA. Genetic information is stored in every cell of living things in the form of long molecules of deoxyribonucleic acid (DNA) that make up the genome. It consists of a chain of four nitrogenous bases called nucleotides which are adenine, cytosine, guanine and thymine noted respectively A, C, G and T.
Le postulat de départ concernant les méthodes utilisant l'ADN est qu'il est possible d'identifier un individu par son ADN. En effet, hormis les vrais jumeaux ou les clones, chaque individu est unique au plan génétique du fait du brassage des chromosomes au moment de la reproduction. En combinant toutes les différences possibles sur l'ensemble du génome compte tenu du nombre de bases azotées, il apparaît qu'une infinité de combinaisons sont possibles ce qui rend unique du point de vue génétique chaque individu.The basic premise regarding methods using DNA is that it is possible to identify an individual by his DNA. Indeed, apart from real twins or clones, each individual is genetically unique due to the mixing of chromosomes at the time of reproduction. By combining all the possible differences throughout the genome, given the number of nitrogenous bases, it appears that an infinity of combinations are possible, which makes each individual unique from a genetic point of view.
De nombreuses méthodes ont été mises au point pour fabriquer des empreintes génétiques permettant de mettre en évidence cette unicité de chaque individu. Elles peuvent être classées en deux catégories : les méthodes spécifiques et les méthodes universelles.Many methods have been developed to fabricate genetic fingerprints to highlight this uniqueness of each individual. They can be classified into two categories: specific methods and universal methods.
Les méthodes spécifiques nécessitent des développements techniques importants et différents pour chaque espèce étudiée. L'analyse du polymorphisme des microsatellites ou de SNPs ("Single Nucleotide Polymorphisms") sont des méthodes spécifiques qui imposent malheureusement des connaissances sur la séquence du génome avant leur mise en œuvre.The specific methods require significant and different technical developments for each species studied. The analysis of microsatellites polymorphism or SNPs ("Single Nucleotide Polymorphisms") are specific methods which unfortunately require knowledge about the genome sequence before their implementation.
Les méthodes universelles quant à elles ne requièrent que peu de mise au point, et peuvent s'appliquer sans connaissance préalable du génome. Il s ' agit des méthodes suivantes : les sondes minisatellites multilocus, les RAPD (« Randomly Amplified Polymorphic DNA » ou ADN polymorphe amplifié de manière aléatoire) , les ISSR (« Inter-Simple Séquence Repeat » ou inter-séquence simple répétée) , les AFLP (« Amplified Fragment Length Polymorphism » ou polymorphine de longueur de fragments amplifiés) et plus récemment, la méthode DArT ("Diversity Array Technology" ou technologie de réseau de densité) . Dans le texte qui suit, les références entre crochets « [] » renvoient à la liste de références annexée .Universal methods require little development, and can be applied without prior knowledge of the genome. These are the following methods: multilocus minisatellite probes, RAPD ("Randomly Amplified Polymorphic DNA" or randomly amplified polymorphic DNA), ISSR ("Inter-Simple Sequence Repeat"), AFLP ("Amplified Fragment Length Polymorphism" and more recently, the DArT method ("Diversity Array Technology" or density network technology). In the following text, the references in square brackets “[]” refer to the annexed list of references.
La méthode utilisant les sondes minisatellites multilocus a été décrite initialement par Alec JEFFREYS par exemple dans les documents [1] et [2] . Elle ne nécessite pas d'amplification et comporte les étapes suivantes : (i) extraction d'ADN génomique, (ii) digestion avec une enzyme de restriction, (iii) migration sur gel d'agarose, (iv) hybridation avec une sonde s'hybridant avec des séquences minisatellites multilocus (méthode « southern blot ») . Cette approche présente de nombreux inconvénients, notamment elle est difficilement automatisable, elle demande beaucoup de main d'œuvre et possède de nombreuses limitations, par exemple du fait que ne peuvent être comparés que des profils ayant migres sur un même gel. Aujourd'hui cette méthode est de moins en moins utilisée.The method using multilocus mini-satellite probes was first described by Alec JEFFREYS, for example in documents [1] and [2]. It does not require amplification and comprises the following stages: (i) extraction of genomic DNA, (ii) digestion with a restriction enzyme, (iii) migration on agarose gel, (iv) hybridization with a probe s 'hybridizing with multilocus mini-satellite sequences (southern blot method). This approach has many drawbacks, in particular it is difficult to automate, it requires a lot of manpower and has many limitations, for example the fact that only profiles having migrated over the same gel. Today this method is less and less used.
La méthode utilisant les RAPD a été développée au début des années 1990 par WILLIAMS et al. et par WELSH et McCLELLAND. Elle est décrite par exemple dans les documents [3] à [8] . Elle consiste à amplifier par réaction de polymérase en chaîne (PCR) de l'ADN génomique en utilisant des amorces arbitraires, généralement très courtes d'environ 10 paires de bases. Une seule amorce est utilisée dans la réaction d'amplification. Les fragments issus de l'amplification sont ensuite analysés sur gel d'agarose. Cette technique, bien que largement utilisée, nécessite cependant l'emploi de très nombreuses amplifications par échantillons et s'avère être délicate à mettre en œuvre en raison de problèmes de reproductibilité.The RAPD method was developed in the early 1990s by WILLIAMS et al. and by WELSH and McCLELLAND. It is described for example in documents [3] to [8]. It consists in amplifying by polymerase chain reaction (PCR) genomic DNA using arbitrary primers, generally very short of approximately 10 base pairs. A single primer is used in the amplification reaction. The fragments resulting from the amplification are then analyzed on agarose gel. This technique, although widely used, however requires the use of numerous amplifications by samples and proves to be difficult to implement due to problems of reproducibility.
La technique ISSR est décrite par exemple par ZIETKIEWICZ et al., 1994 ; KANETY et al., 1995 dans les documents [9] et [10] . Elle se rapproche des RAPD par le fait qu'elle utilise également des amorces arbitraires, mais ces amorces sont particulières. Elles correspondent à des séquences microsatellites, avec quelques bases additionnelles du côté 3'. Après extraction, l'ADN génomique est amplifié, au moyen d'une amorce ISSR, puis les fragments sont visualisés sur gels de polyacrylamide . Le niveau de polymorphisme n'est pas toujours suffisant au niveau intraspécifique, et l'analyse des gels est parfois complexe.The ISSR technique is described for example by ZIETKIEWICZ et al., 1994; KANETY et al., 1995 in documents [9] and [10]. It is similar to RAPDs in that it also uses arbitrary primers, but these primers are specific. They correspond to microsatellite sequences, with some additional bases on the 3 'side. After extraction, the genomic DNA is amplified, using an ISSR primer, then the fragments are visualized on polyacrylamide gels. The level of polymorphism is not always sufficient at the intraspecific level, and the analysis of gels is sometimes complex.
La technique AFLP développée par la société KeyGene produit une véritable empreinte génétique. Elle est décrite par exemple par VOS et al., 1995 dans le document [11] et par AJMONE-MARSAN P. et al., 1998 dans le document [12]. Ici, après extraction, l'ADN est digéré avec deux enzymes de restriction, l'une reconnaissant six paires de bases et coupant peu fréquemment, par exemple ECO RI, et l'autre reconnaissant quatre paires de bases et coupant beaucoup plus fréquemment, par exemple MSE I. En présence de deux adaptateurs spécifiques de ces deux enzymes de restriction, l'étape suivante est la ligation de ces adaptateurs à l'extrémité des fragments de restriction. Ensuite, l'amplification par la méthode PCR se produit en deux étapes : l'amplification présélective, où sont utilisées des amorces ayant une extension d'une paire de base du côté 3', ce qui fait qu'une partie- seulement des fragments de restriction avec adaptateurs vont être amplifiés, suivie de l'amplification sélective, où le produit de l'amplification présélective est à nouveau amplifié, mais cette fois-ci avec des amorces possédant une extension de deux paires de bases supplémentaires du côté 3'. Ainsi, le génome est simplifié de manière à n'obtenir qu'une centaine de fragments amplifiés, qui sont ensuite analysés sur gel de polyacrylamide. Cette technique présente l'inconvénient que pour chaque individu analysé, il est nécessaire d'utiliser plusieurs couples d'amorces avec des extensions différentes afin d'obtenir une empreinte génétique fiable.The AFLP technique developed by the company KeyGene produces a real genetic imprint. It is described for example by VOS et al., 1995 in the document [11] and by AJMONE-MARSAN P. et al., 1998 in document [12]. Here, after extraction, the DNA is digested with two restriction enzymes, one recognizing six base pairs and cutting infrequently, for example ECO RI, and the other recognizing four base pairs and cutting much more frequently, by example MSE I. In the presence of two adapters specific for these two restriction enzymes, the next step is the ligation of these adapters at the end of the restriction fragments. Next, amplification by the PCR method occurs in two stages: preselective amplification, where primers having a base pair extension on the 3 ′ side are used, so that only a part- only of the fragments restriction with adapters will be amplified, followed by selective amplification, where the product of the preselective amplification is again amplified, but this time with primers having an extension of two additional base pairs on the 3 'side. Thus, the genome is simplified so as to obtain only a hundred amplified fragments, which are then analyzed on polyacrylamide gel. This technique has the disadvantage that for each individual analyzed, it is necessary to use several pairs of primers with different extensions in order to obtain a reliable genetic fingerprint.
La méthode DArT, publiée très récemment par JACCOUD et al., 2001 dans le document [13], utilise l'approche "puce- à ADN" pour révéler des polymorphismes. Dans cette méthode, les fragments d'ADN d'un organisme déposés sur les micromatrices sont produits de la manière suivante : après une digestion par une enzyme de restriction telle que Eco RI, Pst I, et Msp I, des adaptateurs sont fixés par ligation à chaque extrémité des fragments de restriction. Ensuite ces fragments sont amplifiés par PCR en utilisant une seule amorce qui correspond à la séquence de l'adaptateur, la séquence du site de restriction, et de 1 à 3 bases sélectives. Ces fragments PCR sont ensuite clones, puis déposés sur des micromatricesThe DArT method, published very recently by JACCOUD et al., 2001 in document [13], uses the "microarray-to-DNA" approach to reveal polymorphisms. In this method, the DNA fragments of an organism deposited on the microarrays are produced in the following way: after digestion with a restriction enzyme such as Eco RI, Pst I, and Msp I, adapters are attached by ligation at each end of the restriction fragments. These fragments are then amplified by PCR using a single primer which corresponds to the sequence of the adapter, the sequence of the restriction site, and from 1 to 3 selective bases. These PCR fragments are then cloned, then deposited on microarrays
(« microarrays ») . L'analyse de la diversité s'effectue par hybridation de l'ADN d'un échantillon sur ces micromatrices après une préparation similaire à celle des ADN déposés, c'est-à-dire digestion-ligation puis amplification. Le progrès majeur consiste donc à éviter une électrophorèse . Cependant, le choix des sondes à déposer est différent pour chaque espèce différente. La méthode proposée n'est donc pas universelle et difficile à mettre en oeuvre.("Microarrays"). The analysis of the diversity is carried out by hybridization of the DNA of a sample on these micromatrices after a preparation similar to that of the deposited DNAs, that is to say digestion-ligation then amplification. The major progress therefore consists in avoiding electrophoresis. However, the choice of probes to deposit is different for each different species. The proposed method is therefore not universal and difficult to implement.
De nombreuses techniques ont donc été développées ces dernières années, mais elles présentent toutes encore de nombreux inconvénients tels que ceux précités, notamment qu'elles requièrent pour obtenir une empreinte génétique, à l'exception de la méthode DarT, plusieurs amplifications et plusieurs migrations sur gel avant de fournir un résultat. Ceci entraîne des problèmes de mise en œuvre, de reproductibilité, de précision, de coût etc. De plus ces expérimentations sont difficilement automatisables, surtout au niveau de l'analyse des gels.Many techniques have therefore been developed in recent years, but they all still have numerous drawbacks such as those mentioned above, in particular that they require several amplifications and several migrations to obtain a genetic fingerprint, with the exception of the DarT method. gel before providing a result. This leads to problems of implementation, reproducibility, precision, cost etc. In addition, these experiments are difficult to automate, especially at the level of gel analysis.
En outre, aucune des solutions proposées jusqu'ici n'est vraiment « universelle » notamment dans les applications précitées, et elles nécessitent des connaissances sur la séquence du génome avant leur mise en œuvre .In addition, none of the solutions proposed so far is truly "universal" in particular in the aforementioned applications, and they require knowledge of the genome sequence before their implementation.
EXPOSE DE L'INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION
La présente invention a précisément pour but de fournir une puce à ADN universelle palliant les inconvénients précités , un procédé de fabrication de cette puce universelle permettant d'obtenir par exemple à partir d'une seule amplification une empreinte génétique basée sur des milliers de marqueurs, et des utilisations de cette puce.The present invention specifically aims to provide a universal DNA chip overcoming the aforementioned drawbacks, a method of manufacturing this universal chip making it possible, for example, to obtain, from a single amplification, a genetic fingerprint based on thousands of markers, and uses of this chip.
La puce à ADN universelle de la présente invention est une puce d'hybridation d'une collection de fragments monocaténaires d'un acide désoxyribonucléique provenant d'un organisme, ladite collection de fragments étant obtenue notamment par digestion dudit acide désoxyribonucléique par au moins une enzyme de restriction ayant un site de restriction déterminé, chaque fragment comprenant un reste de séquence dudit site de restriction et, contiguë audit reste de séquence, une séquence interne propre à chaque fragment ; ladite puce comprenant un support sur lequel est fixée une matrice ordonnée de sondes d'acides nucléiques, lesdites sondes comprenant une première et une deuxième parties de séquence, la première partie de séquence étant constante d'une sonde à l'autre et au moins complémentaire au reste de la séquence du site de restriction déterminé, et la deuxième partie de séquence, contiguë à ladite première partie de séquence, étant variable d'une sonde à l'autre et constituée de combinaisons déterminées de bases azotées choisies de telle manière que la matrice ordonnée de sondes comprenne les sondes capables de s'hybrider spécifiquement aux différents fragments d'acide nucléique de ladite collection.The universal DNA chip of the present invention is a hybridization chip of a collection of single-stranded fragments of a deoxyribonucleic acid originating from an organism, said collection of fragments being obtained in particular by digestion of said deoxyribonucleic acid with at least one enzyme restriction having a determined restriction site, each fragment comprising a sequence residue of said restriction site and, adjacent to said sequence residue, an internal sequence specific to each fragment; said chip comprising a support on which is fixed an ordered array of nucleic acid probes, said probes comprising a first and a second part of sequence, the first part of sequence being constant from one probe to another and at least complementary to the rest of the sequence of the determined restriction site, and the second part of sequence, contiguous with said first part of sequence, being variable from probe to other and made up of determined combinations of nitrogen bases chosen so that the ordered array of probes includes the probes capable of hybridizing specifically to the different nucleic acid fragments of said collection.
Le terme « sonde (s) » se réfère aux séquences d'acide désoxyribonucléique fixées sur le support pour former la matrice de sondes selon la présente invention. Le terme « puce » se réfère à l'ensemble matrice de sondes et support, les sondes étant fixées sur le support sous forme de matrice .The term "probe (s)" refers to the sequences of deoxyribonucleic acid attached to the support to form the array of probes according to the present invention. The term "chip" refers to the array of probes and support, the probes being fixed to the support in the form of a matrix.
Le terme « fragment (s) » se réfère aux fragments obtenus notamment par digestion de l'ADN extrait de l'organisme par au moins une enzyme de restriction. En effet, l'ADN extrait peut subir selon la présente invention d'autres modifications que la digestion enzymatique avant d'être hybride aux sondes de la puce de la présente invention. Ces autres modifications sont exposées ci-dessous. Le support de la puce selon la présente invention peut être l'un quelconque des supports servant à la fabrication des biopuces à ADN connues de l'homme du métier. De tels supports sont décrits par exemple dans la demande EP-1141391 déposée par le COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE (France) . Les méthodes de fixation des sondes sur le support peuvent être celles qui sont classiquement utilisées dans la technique des biopuces à ADN, par exemple celle décrite dans le document précité.The term “fragment (s)” refers to the fragments obtained in particular by digestion of the DNA extracted from the organism with at least one restriction enzyme. Indeed, the extracted DNA can undergo according to the present invention other modifications than the enzymatic digestion before being hybridized to the probes of the chip of the present invention. These other changes are discussed below. The chip carrier according to the present invention can be any of the carriers used for the manufacture of DNA biochips known to those skilled in the art. Such supports are described, for example, in application EP-1141391 filed by the COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE (France). The methods of fixing the probes to the support can be those which are conventionally used in the technique of DNA biochips, for example that described in the aforementioned document.
Les supports utilisables selon l'invention sont par exemple des supports en verre, en silicium, en gel de polyacrylamide, en polymère (voir le brevet américain N° 5 919 523) , en plastique (plaques micropuits). Il peut s'agir de membranes en nylon.The supports which can be used according to the invention are for example supports made of glass, silicon, polyacrylamide gel, polymer (see American patent No. 5,919,523), plastic (microwell plates). These can be nylon membranes.
En général, le support est traité pour fournir des surfaces d'accrochage ou de greffage pour les molécules biologiques. Ce traitement de surface assure la formation de fonctions chimiques qui sont généralement des fonctions hydroxyles. Ces fonctions permettent d'assurer les étapes chimiques ultérieures de greffage des sondes. De plus, la densité des sites disponibles à cette étape va déterminer la densité finale de sondes biologiques sur le support.In general, the support is treated to provide attachment or grafting surfaces for the biological molecules. This surface treatment ensures the formation of chemical functions which are generally hydroxyl functions. These functions make it possible to carry out the subsequent chemical steps of grafting the probes. In addition, the density of the sites available at this stage will determine the final density of biological probes on the support.
Pour des supports en verre ou en silicium recouvert d'une couche d'oxyde, un nettoyage chimique de la surface permet de lui conférer des groupements hydroxyles, des molécules Si02 de surface donnant du SiOH. Le nettoyage peut être réalisé sous des conditions basiques (au moyen de soude ou d'ammoniaque) ou sous des conditions acides (au moyen d'acide chlorhydrique, d'acide sulfochromique ou d'acide sulfo- oxygéné) . Des mesures faites par la méthode d'angle de goutte permettent de caractériser l'efficacité de la transformation de l'état de surface du support. L'efficacité du traitement sur l'immobilisation des sondes est caractérisée par hybridation avec des cibles complémentaires. Les observations de fluorescence montrent que, plus la surface du support est hydrophile, meilleure est l'immobilisation des sondes, ce qui permet l'obtention d'une plus grande densité de sondes sur le support . De préférence, le support est un support solide présentant une surface pour l'immobilisation d'oligonucleotides, ladite surface étant la surface d'un matériau choisi parmi Hf02, Ti02, Ta205, Zr02 et un mélange comprenant au moins l'un de ces matériaux, ladite surface ayant subi un traitement pour la rendre hydrophile.For glass or silicon supports covered with an oxide layer, chemical cleaning of the surface makes it possible to give it hydroxyl groups, SiO 2 molecules giving the surface SiOH. Cleaning can be carried out under basic conditions (using soda or ammonia) or under acidic conditions (using hydrochloric acid, sulfochromic acid or sulfo-oxygenated acid). Measurements made by the drop angle method make it possible to characterize the efficiency of the transformation of the surface state of the support. The effectiveness of the treatment on the immobilization of the probes is characterized by hybridization with complementary targets. Fluorescence observations show that the more hydrophilic the surface of the support, the better the immobilization of the probes, which makes it possible to obtain a greater density of probes on the support. Preferably, the support is a solid support having a surface for the immobilization of oligonucleotides, said surface being the surface of a material chosen from Hf0 2 , Ti0 2 , Ta 2 0 5 , Zr0 2 and a mixture comprising at least one of these materials, said surface having undergone a treatment to make it hydrophilic.
Avantageusement, le matériau se présente sous la forme d'une couche déposée sur un substrat. Cette couche peut posséder une épaisseur comprise entre quelques nanomètres et un micromètre. Le substrat peut être un substrat choisi parmi les substrats en verre, en plastique et en semiconducteur, par exemple en silicium. Le matériau présentant cette surface d'immobilisation d'oligonucleotides peut être par exemple un mélange comprenant Si02.Advantageously, the material is in the form of a layer deposited on a substrate. This layer can have a thickness of between a few nanometers and a micrometer. The substrate can be a substrate chosen from glass, plastic and semiconductor substrates, for example silicon. The material having this surface for immobilizing oligonucleotides may for example be a mixture comprising Si0 2 .
La préparation du support comporte avantageusement les étapes de fourniture dudit substrat, de dépôt sur le substrat d'une couche d'un matériau choisi parmi Hf02, Ti02, Ta205, Zr02 et un mélange comprenant au moins l'un de ces matériaux, et de traitement de la face libre de ladite couche pour la rendre hydrophile. L'étape de dépôt peut par exemple consister à déposer une couche de matériau d'une épaisseur comprise entre quelques nanomètres et un micromètre. L'étape de fourniture du substrat peut consister à fournir un substrat tel que ceux précités . L ' étape de dépôt peut consister à déposer un matériau comprenant Si02.The preparation of the support advantageously comprises the steps of supplying said substrate, of depositing on the substrate a layer of a material chosen from Hf0 2 , Ti0 2 , Ta 2 0 5 , Zr0 2 and a mixture comprising at least one of these materials, and treatment of the free face of said layer to make it hydrophilic. The deposition step may for example consist in depositing a layer of material with a thickness of between a few nanometers and a micrometer. The step of supplying the substrate may consist in providing a substrate such as those mentioned above. The deposition step can consist in depositing a material comprising Si0 2 .
L'étape de dépôt peut par exemple mettre en œuvre une méthode de dépôt choisie parmi 1 ' évaporation sous vide, la pulvérisation par faisceau d'ions, la pulvérisation radio-fréquence, la pulvérisation magnétron, le dépôt en phase vapeur de couches atomiques (ALCVD) et le dépôt sol-gel.The deposition step can for example implement a deposition method chosen from evaporation under vacuum, atomization by ion beam, radio-frequency sputtering, magnetron sputtering, vapor phase deposition of atomic layers ( ALCVD) and the sol-gel deposit.
L'étape de traitement de la face libre de la couche déposée peut consister à nettoyer la couche par une solution basique ou par une solution acide.The step of treating the free face of the deposited layer may consist in cleaning the layer with a basic solution or with an acid solution.
Le procédé peut comporter une étape supplémentai e consistant à structurer la face libre de ladite couche.The method may include an additional step consisting in structuring the free face of said layer.
Cette étape de structuration peut mettre en œuvre une technique choisie parmi la gravure sèche, la gravure humide et le "lift-off".This structuring step can implement a technique chosen from dry etching, wet etching and "lift-off".
Selon l'invention, la constitution de la collection de fragments monocaténaires de l'acide désoxyribonucléique de l'organisme détermine donc la constitution de la puce. En effet, les sondes fixées sur le support pour former la puce comportent toutes une partie commune, appelée « première partie constante d'une sonde à l'autre », qui est au moins complémentaire au reste de la séquence du site de restriction déterminé de l'enzyme de restriction utilisée pour constituer la collection de fragments. Cette complémentarité doit conduire à une hybridation spécifique et stable des fragments de la collection sur les sondes de la puce. Les enzymes de restriction ont la propriété de couper les molécules d'ADN bicaténaires au niveau de séquences nucléotidiques très particulières, appelées sites de restriction, caractérisés par une symétrie des bases azotées au niveau du point de coupure. Ces sites n'étant présents qu'en nombre restreint dans les molécules d'ADN, les points de coupure sont limités, et donc le nombre de fragments d'ADN obtenu après coupure par l'enzyme de restriction. Une fois que l'enzyme a reconnu ses séquences de restriction sur l'ADN à couper, il coupe l'ADN au niveau de ces séquences en laissant de chaque côté de la coupure, ou d'un côté seulement pour certaines enzymes de restriction qui coupent l'ADN avant ou après le site de restriction, un reste de séquence dudit site de restriction. Ce reste de séquence a donc une séquence connue pour une enzyme de restriction connue.According to the invention, the constitution of the collection of single-stranded fragments of the organism's deoxyribonucleic acid therefore determines the constitution of the chip. Indeed, the probes fixed on the support to form the chip all have a common part, called "first constant part from one probe to another", which is at least complementary to the rest of the sequence of the determined restriction site of the restriction enzyme used to constitute the collection of fragments. This complementarity must lead to specific and stable hybridization of the fragments of the collection on the probes of the chip. Restriction enzymes have the property of cutting double-stranded DNA molecules at the level of very specific nucleotide sequences, called restriction sites, characterized by a symmetry of the nitrogen bases at the cut-off point. Since these sites are only present in a limited number in DNA molecules, the cut points are limited, and therefore the number of DNA fragments obtained after cutting by the restriction enzyme. Once the enzyme has recognized its restriction sequences on the DNA to be cut, it cuts the DNA at the level of these sequences, leaving each side of the cut, or only one side for certain restriction enzymes which cut DNA before or after the restriction site, a sequence residue from said restriction site. This sequence rest therefore has a known sequence for a known restriction enzyme.
Les inventeurs ont utilisé cette propriété des enzymes de restriction pour réaliser la présente invention.The inventors have used this property of restriction enzymes to carry out the present invention.
En effet, la première partie de séquence constante d'une sonde à l'autre est synthétisée de manière à être au moins complémentaire au reste du site de restriction de l'enzyme utilisée pour digérer l'ADN extrait de l'organisme, c'est-à-dire à s'hybrider audit reste du site de restriction présent sur chaque fragment de la collection. Par exemple, si le reste de séquence du site de restriction présent sur chaque fragment a la séquence 5'AATTC 3', la partie constante d'une sonde à l'autre sur la puce de la présente invention devra comprendre la séquence complémentaire 3'TTAAG 5' . Les enzymes de restrictions utilisables dans la présente invention et leur site de restriction sont exposées plus en détail ci-dessous en relation avec l'exposé du procédé de fabrication d'une empreinte génétique de la présente invention.Indeed, the first part of constant sequence from one probe to another is synthesized so as to be at least complementary to the rest of the restriction site of the enzyme used to digest the DNA extracted from the organism, it that is to say to hybridize to said rest of the restriction site present on each fragment of the collection. For example, if the rest of the restriction site sequence present on each fragment has the sequence 5 ′ AATTC 3 ′, the constant part from one probe to another on the chip of the present invention should comprise the complementary sequence 3 ′ TTAAG 5 '. The restriction enzymes usable in the present invention and their restriction site are set out in more detail below in connection with the description of the method of making a genetic fingerprint of the present invention.
Lorsque le reste de séquence du site de restriction est trop court et que l'hybridation de ce reste avec sa séquence complémentaire fabriquée et présente sur la puce ne semble pas pouvoir offrir une hybridation suffisamment stable et spécifique, selon la présente invention, un oligonucléotide adaptateur ayant une séquence connue peut être lié audit reste du site de restriction sur chaque fragment. La fabrication, la fonction et la fixation de l'adaptateur sont exposés plus en détail ci-dessous.When the rest of the restriction site sequence is too short and the hybridization of this rest with its complementary sequence made and present on the chip does not seem to be able to offer sufficiently stable and specific hybridization, according to the present invention, an adapter oligonucleotide having a known sequence can be linked to said rest of the restriction site on each fragment. The fabrication, function, and attachment of the adapter are discussed in more detail below.
Ainsi, selon un mode particulier de réalisation de la présente invention, ladite collection de fragments monocaténaires de l'ADN provenant de l'organisme peut être obtenu en outre notamment par ligation d'un oligonucléotide adaptateur à séquence déterminée aux extrémités des fragments dudit acide désoxyribonucléique de l'organisme obtenu par digestion par l'enzyme de restriction déterminée.Thus, according to a particular embodiment of the present invention, said collection of single-stranded fragments of DNA originating from the organism can also be obtained in particular by ligation of an adapter oligonucleotide with determined sequence at the ends of the fragments of said deoxyribonucleic acid. of the organism obtained by digestion with the determined restriction enzyme.
En relation avec ce mode particulier de réalisation de la présente invention, la première partie de séquence qui est constante d'une sonde à l'autre sur la puce est fabriquée de manière à ce qu'elle soit complémentaire au reste de la séquence du site de restriction de l'enzyme de restriction utilisée et audit oligonucléotide adaptateur de séquence déterminée . Par exemple, si le reste du site de restriction a la séquence 5'-AATTC-3' et si un adaptateur de séquence 3'-ATGG-5' est lié audit reste de manière a obtenir des fragments 5' -TACCAATTCXXXXXX...-3' , X représentant les bases azotées de la séquence interne propre à chaque fragment, la première partie constante d'une sonde à l'autre des sondes fixées sur le support pour former la puce de la présente invention a la séquence complémentaire 3' -ATGGTTAAG-5' . Cette première partie de sonde, commune à toutes les sondes s'hybridera donc spécifiquement aux fragments 5' -TACCAATTCXXXXXX...-3 ' , précités.In relation to this particular embodiment of the present invention, the first part of the sequence which is constant from one probe to another on the chip is manufactured in such a way that it is complementary to the rest of the sequence of the site. restriction of the restriction enzyme used and to said adapter oligonucleotide of determined sequence. For example, if the rest of the restriction site has the sequence 5'-AATTC-3 'and if a sequence adapter 3'-ATGG-5' is linked to said remain so as to obtain fragments 5 '-TACCAATTCXXXXXX ... -3 ', X representing the nitrogen bases of the internal sequence proper to each fragment, the first constant part from one probe to the other of the probes fixed on the support to form the chip of the present invention has the complementary sequence 3' -ATGGTTAAG-5 '. This first part of the probe, common to all the probes will therefore hybridize specifically to the 5 '-TACCAATTCXXXXXX ...- 3' fragments, mentioned above.
La partie constante est alors une séquence de bases azotées complémentaire au reste du site de restriction et à l'adaptateur.The constant part is then a sequence of nitrogenous bases complementary to the rest of the restriction site and to the adapter.
Ce mode de réalisation de la présente invention permet d'obtenir une hybridation plus stable des fragments de la collection de fragments d'ADN sur la puce, et une plus grande spécificité de la puce pour les fragments obtenus avec l'enzyme de restriction.This embodiment of the present invention makes it possible to obtain a more stable hybridization of the fragments of the collection of DNA fragments on the chip, and greater specificity of the chip for the fragments obtained with the restriction enzyme.
Par exemple, selon la présente invention, lorsque l'enzyme de restriction utilisée pour préparer la collection de fragments est EcoRI, l' oligonucléotide adaptateur peut être une séquence complémentaire à un ou à une partie d'un des deux oligonucléotides suivants :For example, according to the present invention, when the restriction enzyme used to prepare the collection of fragments is EcoRI, the adapter oligonucleotide may be a sequence complementary to one or to a part of one of the following two oligonucleotides:
5 ' -CTCGTAGACTGCGTACC-3 ' ; et 5' -AATTGGTACGCAGTCTAC-3 ' .5 '-CTCGTAGACTGCGTACC-3'; and 5 '-AATTGGTACGCAGTCTAC-3'.
L'adaptateur n'est pas obligatoirement nécessaire si. le reste de séquence du site de restriction est assez long pour une hybridation spécifique et stable sur la puce de la présente invention. Une longueur est estimée suffisante si elle comprend au moins six paires de bases environ. Après digestion de l'ADN provenant de l'organisme avec l'enzyme de restriction, les fragments obtenus comprennent donc une partie de leur séquence qui est un reste du site de restriction de l'enzyme de restriction déterminée, et une partie de leur séquence qui est propre à chaque fragment et qui dépend spécifiquement de l'organisme et de l'endroit de coupure par l'enzyme de restriction.The adapter is not necessarily necessary if. the rest of the restriction site sequence is long enough for specific and stable hybridization on the chip of the present invention. A length is considered sufficient if it includes at least about six base pairs. After digestion of the DNA originating from the organism with the restriction enzyme, the fragments obtained therefore comprise part of their sequence which is a residue of the restriction site of the determined restriction enzyme, and part of their sequence which is specific to each fragment and which depends specifically on the organism and on the place of cut by the restriction enzyme.
Considérant que l'ADN d'un organisme est constitué d'un enchaînement des quatre bases azotées qui sont l'adénine, la cytosine, la guanine et la thymine notées respectivement A, C, G et T, la deuxième partie de séquence est fabriquée variable d'une sonde à l'autre et constituée de combinaisons déterminées de bases azotées choisies de telle manière que l'ensemble des sondes constitué par la matrice ordonnée de sondes comprenne les sondes capables de s'hybrider spécifiquement aux différents fragments d'acide nucléique de la collection de fragments.Considering that the DNA of an organism is made up of a chain of the four nitrogenous bases which are adenine, cytosine, guanine and thymine noted respectively A, C, G and T, the second part of sequence is made variable from one probe to another and made up of determined combinations of nitrogen bases chosen so that the set of probes constituted by the ordered array of probes includes the probes capable of hybridizing specifically to the different nucleic acid fragments from the collection of fragments.
Le nombre de bases azotées constituant chaque partie variable des sondes est choisi, selon l'invention, de manière à ce que la sonde complémentaire à un fragment de la collection, munie également de la séquence complémentaire au reste du site de restriction dudit fragment, puisse reconnaître spécifiquement et s'hybrider de manière stable à ce fragment . Le nombre de sondes ou plots de la puce de la présente invention dépend donc du nombre choisi de bases azotées constituant la séquence variable. Plus le nombre choisi de bases azotées constituant la séquence variable est grand plus le nombre de plots sera important pour que, conformément à la présente invention, les différentes combinaisons possibles de bases azotées nécessaires pour une hybridation spécifique de l'ensemble des fragments de la collection de fragments soient présentes .The number of nitrogen bases constituting each variable part of the probes is chosen, according to the invention, so that the probe complementary to a fragment of the collection, also provided with the sequence complementary to the rest of the restriction site of said fragment, can specifically recognize and stably hybridize to this fragment. The number of probes or pads of the chip of the present invention therefore depends on the chosen number of nitrogen bases constituting the variable sequence. The greater the chosen number of nitrogen bases constituting the variable sequence, the greater the number of plots will be so that, in accordance with the present invention, the different possible combinations of nitrogen bases necessary for a specific hybridization of all the fragments of the collection fragments are present.
Par exemple, une séquence variable de n bases azotées, n étant un nombre entier pouvant aller par exemple de 4 à 15, choisies parmi A, C, G et T conduit à 4n combinaisons possibles, c'est à dire aussi à 4n, séquences variables possibles. Le tableau I suivant donne des exemples à titre non limitatifs du nombre de sondes pour représenter toutes les combinaisons possibles de bases choisies parmi A, C, G et T.For example, a variable sequence of n nitrogen bases, n being an integer which can range for example from 4 to 15, chosen from A, C, G and T leads to 4 n possible combinations, that is to say also to 4 n , variable sequences possible. Table I below gives non-limiting examples of the number of probes to represent all the possible combinations of bases chosen from A, C, G and T.
Tableau ITable I
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Selon la présente invention, chaque deuxième partie de séquence variable d'une sonde à l'autre peut avoir par exemple une longueur constante choisie de 4 à 12 bases azotées, par exemple de 4 à 10 bases azotées. Avantageusement la longueur de la séquence variable est de 6 bases azotées compte tenu des techniques actuelles et du coût de fabrication des puces à ADN. Selon la présente invention, les bases azotées peuvent être celles présentées dans le tableau (I) ci-dessus.According to the present invention, each second part of variable sequence from one probe to another can for example have a constant length chosen from 4 to 12 nitrogenous bases, for example from 4 to 10 nitrogenous bases. Advantageously, the length of the variable sequence is 6 nitrogenous bases taking into account current techniques and the cost of manufacturing DNA chips. According to the present invention, the nitrogenous bases can be those presented in table (I) above.
La puce de la présente invention peut comprendre toutes les sondes représentant toutes les combinaisons possibles compte tenu du nombre et du type de bases constituant la séquence variable selon la présente invention ou seulement une partie -de ces sondes. Il suffit, selon la présente invention, que la matrice de sondes comprenne les sondes capables de s'hybrider spécifiquement aux différents fragments de la collection, ou même à une partie seulement desdits fragments, pourvu que l'empreinte génétique formée à partir de la collection de fragments permette d'identifier l'organisme duquel a été extrait l'ADN ou un caractère génétique, ou marqueur, déterminé.The chip of the present invention can include all the probes representing all the possible combinations taking into account the number and the type of bases constituting the variable sequence according to the present invention or only a part of these probes. It suffices, according to the present invention, that the probe array comprises the probes capable of hybridizing specifically to the different fragments of the collection, or even to only a part of said fragments, provided that the genetic fingerprint formed from the collection of fragments makes it possible to identify the organism from which the DNA or a genetic character, or marker, determined has been extracted.
Cette réduction du nombre de sondes sur la puce permet de diminuer le prix de fabrication de la puce, pour un organisme donné, tout en gardant son efficacité pour identifier ledit organisme. En effet, selon la présente invention,- après fabrication d'une première empreinte génétique d'un organisme déterminé avec un enzyme de restriction déterminée, sur une puce selon la présente invention comportant toutes les combinaisons possibles de la partie variable des sondes, avantageusement, le nombre de sondes présentes sur la puce peut être judicieusement réduit pour la fabrication d'autres puces destinées à fabriquer des empreintes du même organisme, à partir de la même enzyme de restriction déterminée, à celles nécessaires et suffisantes pour l'identification dudit l'organisme.This reduction in the number of probes on the chip makes it possible to reduce the manufacturing price of the chip, for a given organism, while retaining its effectiveness in identifying said organism. In fact, according to the present invention, - after manufacturing a first genetic fingerprint of a determined organism with a determined restriction enzyme, on a chip according to the present invention comprising all the possible combinations of the variable part of the probes, advantageously, the number of probes present on the chip can be judiciously reduced for the manufacture of other chips intended for manufacturing imprints of the same organism, from the same determined restriction enzyme, to those necessary and sufficient for the identification of said organism.
De la même manière, le nombre de sondes peut être réduit sur une puce de la présente invention pour l'identification d'une caractéristique génétique détectable, à celles nécessaires et suffisantes pour l'identification de ladite caractéristique. Il peut s'agir par exemple des caractéristiques génétiques permettant d'identifier le sexe, la race, la variété, l'espèce etc. d'un individu ou d'un produit dérivé issu de cet individu à partir de son ADN. Ces caractéristiques génétiques sont appelées aussi marqueurs. Par détectable, on entend détectable avec la puce de la présente invention, en rapport ou non à des caractéristiques directement détectables sur l'organisme visuellement, et/ou par une analyse biochimique etc.Likewise, the number of probes can be reduced on a chip of the present invention for the identification of a detectable genetic characteristic, to those necessary and sufficient for the identification of said characteristic. These may, for example, be genetic characteristics allowing identification of sex, race, variety, species, etc. an individual or a derivative product derived from this individual from its DNA. These genetic characteristics are also called markers. By detectable, is meant detectable with the chip of the present invention, whether or not in relation to characteristics directly detectable on the body visually, and / or by biochemical analysis, etc.
La puce de la présente invention est donc universelle lorsqu'elle comprend toutes les combinaisons possibles de la partie variable de ses sondes car elle permet de former une empreinte génétique spécifique à partir de l'ADN de n'importe quel organisme.The chip of the present invention is therefore universal when it includes all the possible combinations of the variable part of its probes because it makes it possible to form a specific genetic imprint from the DNA of any organism.
La puce de la présente invention est spécifique d'un organisme lorsque le nombre de sondes pour la détection a été réduit pour ne garder que celles qui sont nécessaires et suffisantes pour identifier ledit organisme. Bien entendu aussi, certaines combinaisons possibles peuvent être éliminées en raison de déviations par rapport aux conditions d'hybridation standard exposées ci-dessous sur la puce de la présente invention. C'est le cas par exemple pour les combinaisons trop riches en A/T OU en C/G. Ce problème est connu par l'homme du métierThe chip of the present invention is specific to an organism when the number of probes for detection has been reduced to keep only those which are necessary and sufficient to identify said organism. Of course also, certain possible combinations can be eliminated due to deviations from the standard hybridization conditions set out below on the chip of the present invention. This is the case for example for combinations too rich in A / T OR in C / G. This problem is known to those skilled in the art
C'est la combinaison de la partie variable des sondes de la puce et de la matrice ordonnée des sondes qui va permettre de former une empreinte spécifique d'un organisme. En effet la partie variable permet . une hybridation spécifique avec les différentes séquences internes des différents fragments de la collection, et du fait de la disposition en matrice ordonnée des différentes sondes une véritable empreinte génétique de l'organisme peut être révélée.It is the combination of the variable part of the probes of the chip and the ordered matrix of the probes which will make it possible to form a specific imprint of an organism. Indeed the variable part allows. specific hybridization with the different internal sequences of the different fragments of the collection, and due to the arrangement in an ordered matrix of the different probes a true genetic imprint of the organism can be revealed.
Par matrice ordonnée de sondes, on entend dans la présente une matrice constituée de sondes disposées de manière déterminée en regard de leur partie de séquence variable, et reproductible à l'identique afin de pouvoir reproduire la même matrice avec la même disposition déterminée des sondes en regard de leur partie variable. Par matrice, on entend toute disposition géométrique ou non des sondes sur le support pourvu que la matrice permette de distinguer les sondes hybridées des sondes non hybridées sur ce support lorsque la puce est utilisée pour fabriquer une empreinte génétique. Il peut s'agir, à titre d'exemple, d'une matrice à m colonnes et à p lignes, m et p étant des nombres entiers, d'une matrice formée d'une disposition des sondes en escargot ou suivant des cercles concentriques, etc.By ordered array of probes is meant herein a matrix consisting of probes arranged in a determined manner with respect to their part of variable sequence, and reproducible identically so as to be able to reproduce the same matrix with the same determined arrangement of probes in look of their variable part. By matrix is meant any geometrical arrangement or not of the probes on the support provided that the matrix makes it possible to distinguish the hybridized probes from the probes not hybridized on this support when the chip is used to make a genetic imprint. It can be, for example, a matrix with m columns and p rows, m and p being whole numbers, a matrix formed by a arrangement of probes in a snail or in concentric circles, etc.
Le fait que la matrice de sondes soit ordonnée conformément à la présente invention permet de pouvoir confronter différentes empreintes génétiques, fabriquées avec la puce de la présente invention, à partir de différents extraits d'ADN, préparés avec une enzyme de restriction identique pour ces différents extraits, et de conclure objectivement à l'identité ou à la non-identité des empreintes. Le procédé de fabrication des empreintes de la présente invention est exposé ci-dessous.The fact that the array of probes is ordered in accordance with the present invention makes it possible to be able to compare different genetic fingerprints, manufactured with the chip of the present invention, from different DNA extracts, prepared with an identical restriction enzyme for these different extracts, and to objectively conclude the identity or non-identity of the fingerprints. The process for manufacturing the imprints of the present invention is set out below.
Chaque fragment d'ADN de la collection de fragments ayant sa sonde complémentaire sur la puce de la présente invention, la mise en présence de la collection de fragments avec la puce comportant sa matrice ordonnée de sonde, dans des conditions adéquates pour une hybridation, fournit donc une empreinte génétique spécifique dudit organisme. Les inventeurs ont noté qu'une puce universelle selon la présente invention avec une matrice de 10000 sondes ou plots suffit pour garantir une identification individuelle fiable. Avec une telle puce, il est possible d'analyser selon la présente invention en une seule expérimentation plusieurs centaines de marqueurs polymorphes chez n'importe qu'elle espèce.Each DNA fragment of the collection of fragments having its complementary probe on the chip of the present invention, bringing the collection of fragments into contact with the chip comprising its ordered probe matrix, under conditions suitable for hybridization, provides therefore a specific genetic imprint of said organism. The inventors have noted that a universal chip according to the present invention with a matrix of 10,000 probes or pads is sufficient to guarantee reliable individual identification. With such a chip, it is possible to analyze according to the present invention in a single experiment several hundred polymorphic markers in any species.
La présente invention fournit également un procédé de fabrication d'une empreinte génétique d'un organisme comprenant les étapes suivantes : extraction de l'ADN bicaténaire dudit organisme, détermination de la concentration de l'ADN bicaténaire extrait et si nécessaire dilution de l'ADN extrait à une concentration de 1 à 20 ng/μl, digestion de l'ADN extrait avant ou après dilution au moyen d'au moins une enzyme de restriction ayant un site de restriction déterminé de manière à obtenir des fragments bicatënaires comprenant un reste de séquence dudit site de restriction, et, contiguë audit reste de séquence, une séquence interne propre à chaque fragment ; éventuellement ligation d'un oligonucléotide adaptateur bicaténaire à séquence déterminée aux extrémités des fragments bicaténaires obtenus par digestion dudit ADN pour obtenir des fragments bicaténaires adaptés, amplification des fragments bicaténaires, éventuellement liés à 1Oligonucléotide adaptateur bicaténaire, par une réaction de polymérisation en chaîne au moyen d'une amorce complémentaire audit reste de séquence dudit site de restriction et éventuellement à l' oligonucléotide adaptateur bicaténaire, marquage des fragments bicaténaires, éventuellement liés à l' oligonucléotide adaptateur bicaténaire, pendant ou après leur amplification, au moyen d'un marqueur, dénaturation des fragments bicaténaires marqués, éventuellement liés à l' oligonucléotide adaptateur bicaténaire, de manière à obtenir une collection de fragments monocaténaires de l'ADN provenant de l'organisme éventuellement liés à 1' oligonucléotide adaptateur monocaténaire, hybridation de ladite collection de fragments sur une puce selon la présente invention, - rinçage de la puce pour éliminer notamment les fragments non hybrides et séchage.The present invention also provides a method for manufacturing a genetic fingerprint of an organism comprising the following steps: extraction of double-stranded DNA from said organism, determination of the concentration of double-stranded DNA extracted and, if necessary, dilution of the extracted DNA to a concentration of 1 to 20 ng / μl, digestion of the extracted DNA before or after dilution with means of at least one restriction enzyme having a restriction site determined so as to obtain double-stranded fragments comprising a sequence residue of said restriction site, and, adjacent to said sequence residue, an internal sequence specific to each fragment; optionally ligation of a double-stranded adapter oligonucleotide with a determined sequence at the ends of the double-stranded fragments obtained by digestion of said DNA to obtain suitable double-stranded fragments, amplification of the double-stranded fragments, optionally linked to the double-stranded adapter oligonucleotide, by a polymerization chain reaction using a primer complementary to said rest of the sequence of said restriction site and optionally to the double-stranded adapter oligonucleotide, labeling of the double-stranded fragments, optionally linked to the double-stranded adapter oligonucleotide, during or after their amplification, using a marker, denaturation of the labeled double-stranded fragments, possibly linked to the double-stranded adapter oligonucleotide, so as to obtain a collection of single-stranded DNA fragments coming from the organism possibly linked to the single-stranded adapter oligonucleotide, hybridization of said collection of fragments on a chip according to the present invention, - rinsing of the chip to eliminate in particular the non-hybrid fragments and drying.
Une lecture de la puce peut être réalisée par un moyen de détection du marqueur utilisé.A reading of the chip can be carried out by a means of detecting the marker used.
Lorsque les fragments de la collection sont liés à 1' oligonucléotide adaptateur monocaténaire, l'étape d'hybridation est réalisée sur une puce selon la présente invention sur laquelle la première partie de séquence, qui est constante d'une sonde à l'autre de la puce, est complémentaire au reste de la séquence du site de restriction de l'enzyme de restriction utilisée et à l' oligonucléotide adaptateur à séquence déterminée.When the fragments of the collection are linked to the single-stranded adapter oligonucleotide, the hybridization step is carried out on a chip according to the present invention in which the first part of the sequence, which is constant from one probe to the other of the chip, is complementary to the rest of the restriction site sequence of the restriction enzyme used and to the adapter oligonucleotide with determined sequence.
L'organisme est un organisme à ADN, animal, végétal, insecte ou microorganisme.The organism is a DNA organism, animal, plant, insect or microorganism.
Selon la présente invention, il est préférable que l'ADN soit de bonne qualité, c'est à dire pas trop dégradé et avec peut ou pas d' inhibiteur (s) des enzymes de restriction afin de pouvoir fabriquer une empreinte génétique exploitable. L'extraction de l'ADN de l'organisme peut être effectuée par les méthodes classiques d'extraction d'ADN à partir d'un organisme. A titre d'exemple non limitatif, les méthodes d'extraction décrites dans l'ouvrage de Sambrook J, Firtsch E.F., Maniatis T., 1989 Molecular cloning : a laboratory manual 2 édition, New-York : Cold Spring Harbor Laboratory Press, cold Spring Harbor, New-YorK, peuvent être utilisées.According to the present invention, it is preferable that the DNA is of good quality, that is to say not too degraded and with may or no inhibitor (s) of restriction enzymes in order to be able to produce a usable genetic fingerprint. The extraction of DNA from the organism can be carried out by conventional methods of extracting DNA from an organism. By way of nonlimiting example, the extraction methods described in the work by Sambrook J, Firtsch EF, Maniatis T., 1989 Molecular cloning: a laboratory manual 2 edition, New-York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, cold Spring Harbor, New-YorK, can be used.
Selon l'invention, Les extractions peuvent être effectuées par exemple avec les kits d'extraction QIAGEN (marque de commerce) , par exemple QIAamp Blood Extraction Kit (marque déposée) pour le sang, QIAamp Tissue Extraction Kit (marque déposée) pour les tissus, ou Dneasy Plant Mini Kit (marque déposée) pour les végétaux, en suivant les protocoles du fabricant. Selon l'invention, la détermination de la concentration de l'ADN bicaténaire extrait peut être réalisée par les méthodes classiques de dosage de l'ADN dans un extrait. A titre d'exemple, il peut être dosé par fluorimétrie avec du PicoGreen (marque déposée) dans DNA QUANTIFICATION KIT (marque de commerce) (« Molecular Probes ») .According to the invention, The extractions can be carried out for example with the QIAGEN (trademark) extraction kits, for example QIAamp Blood Extraction Kit (registered trademark) for blood, QIAamp Tissue Extraction Kit (registered trademark) for tissues , or Dneasy Plant Mini Kit (registered trademark) for plants, following the manufacturer's protocols. According to the invention, the determination of the concentration of the double-stranded DNA extracted can be carried out by the conventional methods for assaying the DNA in an extract. For example, it can be determined by fluorimetry with PicoGreen (registered trademark) in DNA QUANTIFICATION KIT (trademark) ("Molecular Probes").
Quelques nanogrammes d'ADN sont suffisants pour appliquer le procédé de la présente invention. Aussi, lorsque l'extrait d'ADN présente une concentration supérieure à 20 ng/μl, avantageusement, selon l'invention, afin de pouvoir fabriquer une empreinte génétique « lisible », qui ne sature pas la puce de la présente invention, la concentration de l'extrait peut être ramenée à une concentration de 1 à 20 ng/μl, par exemple de 5 à 15 ng/μl, par- exemple à 10 ng/μl (nanogrammes par microlitre) .A few nanograms of DNA are sufficient to apply the method of the present invention. Also, when the DNA extract has a concentration greater than 20 ng / μl, advantageously, according to the invention, in order to be able to produce a “legible” genetic fingerprint, which does not saturate the chip of the present invention, the concentration extract can be reduced to a concentration of 1 to 20 ng / μl, for example from 5 to 15 ng / μl, for example to 10 ng / μl (nanograms per microliter).
Avant ou après la dilution, si celle-ci est nécessaire, l'ADN est « digéré » par au moins une enzyme de restriction pour obtenir des fragments de cet ADN. Les principaux objectifs de l'étape de digestion du procédé de la présente invention avec l'enzyme de restriction sont de fournir un nombre de fragments de l'ADN extrait raisonnable permettant de fabriquer une empreinte reproductible, et que les fragments fournis présentent des restes de séquence du site de restriction de longueur suffisante pour permettre une hybridation spécifique avec la partie constante des sondes complémentaire avec lesdits restes de séquence du site de restriction, et éventuellement la fixation d'un adaptateur.Before or after dilution, if necessary, the DNA is "digested" with at least one restriction enzyme to obtain fragments of this DNA. The main objectives of the digestion step of the process of the present invention with the restriction enzyme are to provide a reasonable number of fragments of the extracted DNA making it possible to make a reproducible fingerprint, and that the fragments provided show residues of restriction site sequence of sufficient length to allow specific hybridization with the constant part of the probes complementary with said restriction site sequence residues, and optionally the attachment of an adapter.
De nombreuses enzymes de restriction ont pu être identifiées à ce jour, ainsi que leur séquence de restriction. L'homme du métier, à la lecture de la présente description, pourra aisément choisir l'enzyme de restriction la plus appropriée pour l'application qu'il réalisera de la présente invention parmi les enzymes de restriction identifiées, et parmi celles qui seront identifiées dans l'avenir. La littérature concernant les enzymes de restriction fournit en général pour chaque enzyme son site de restriction spécifique.Many restriction enzymes have been identified to date, as well as their restriction sequence. A person skilled in the art, on reading the present description, can easily choose the most suitable restriction enzyme for the application which he will carry out of the present invention from the restriction enzymes identified, and from those which will be identified in the future. The literature on restriction enzymes generally provides for each enzyme its specific restriction site.
Des enzymes de restriction utilisables selon la présente invention peuvent être trouvées par exemple dans des catalogues de fournisseurs tels que Roche Molecular Biochemicals, New England Biolabs, Stratagene etc .Restriction enzymes which can be used according to the present invention can be found, for example, in catalogs from suppliers such as Roche Molecular Biochemicals, New England Biolabs, Stratagene etc.
A titre d'exemples non limitatifs d'enzymes de restriction utilisables selon la présente invention, on peut citer EcoRI extraite d'E. Coli, HaellI extraite de Haemophilus aegyptus et PstI extraite de Providencia stuari. Ces trois enzymes présentent les sites de restriction sur l'ADN représentés ci-dessous et coupent de la manière suivante :As nonlimiting examples of restriction enzymes which can be used according to the present invention, mention may be made of EcoRI extracted from E. Coli, HaellI extracted from Haemophilus aegyptus and PstI extracted from Providencia stuari. These three enzymes present the restriction sites on the DNA represented below and cut as follows:
EcoRI : site de restriction 5' -XXXXXGAATTCXXXX-3 'EcoRI: restriction site 5 '-XXXXXGAATTCXXXX-3'
3 ' -XXXXXCTTAAGXXXXX-5 '3 '-XXXXXCTTAAGXXXXX-5'
coupe en libérant 5 ' -XXXXXG AATTCXXXXX-3'cut freeing 5 '-XXXXXG AATTCXXXXX-3'
3 ' -XXXXXCTTAA GXXXXX-5'3 '-XXXXXCTTAA GXXXXX-5'
HaellI : site de restriction 5 ' -XXXXXGGCCXXXXX-3 ' 3 ' -XXXXXCCGGXXXXX-5 'HaellI: restriction site 5 '-XXXXXGGCCXXXXX-3' 3 '-XXXXXCCGGXXXXX-5'
coupe en libérant 5 ' -XXXXXGG CCXXXXX-3' 3' -XXXXXCC GGXXXXX-5'cut freeing 5 '-XXXXXGG CCXXXXX-3' 3 '-XXXXXCC GGXXXXX-5'
PstI : site de restriction 5 ' -XXXXXCTGCAGXXXXX-3 ' 3 ' -XXXXXGACGTCXXXXX-5 'PstI: restriction site 5 '-XXXXXCTGCAGXXXXX-3' 3 '-XXXXXGACGTCXXXXX-5'
coupe en libérant 5 ' -XXXXXCTGCA GXXXXX-3 ' 3 ' -XXXXXG ACGTCXXXXX-5 'cut freeing 5 '-XXXXXCTGCA GXXXXX-3' 3 '-XXXXXG ACGTCXXXXX-5'
Dans ces exemples, les X représentent les bases azotées constituant l'ADN contigu au site de restriction et qui n' interviennent pas dans le site de restriction. Dans la présente, ces bases azotées constituent les séquences internes propres à chaque fragment d'ADN obtenu après digestion par l'enzyme. Cet exemple montre que l'enzyme de restriction Hae III coupe l'ADN avec des extrémités franches, et que les enzymes EcoRI ou PstI coupent l'ADN avec des extrémités cohésives. Outre les enzymes précités, on peut utiliser, à titre d'exemple, EcoR I, Aat II, Sno I, Bgl II, Bln I, Bse AI, Cla I.In these examples, the X represent the nitrogen bases constituting the DNA contiguous to the restriction site and which do not intervene in the restriction site. In the present, these nitrogenous bases constitute the internal sequences specific to each DNA fragment obtained after digestion with the enzyme. This example shows that the restriction enzyme Hae III cuts DNA with blunt ends, and that the enzymes EcoRI or PstI cut DNA with cohesive ends. In addition to the aforementioned enzymes, EcoR I, Aat II, Sno I, Bgl II, Bln I, Bse AI, Cla I.
Selon la présente invention, le choix de l'enzyme de restriction utilisée sera fonction du nombre souhaité de fragments générés à partir de l'ADN de l'organisme dont on souhaite fabriquer l'empreinte. En effet, le nombre de fragments générés par la digestion par l'enzyme de restriction ne doit pas être trop élevé afin de ne pas saturer la puce de la présente invention après amplification.According to the present invention, the choice of the restriction enzyme used will depend on the desired number of fragments generated from the DNA of the organism whose imprint is to be made. Indeed, the number of fragments generated by digestion with the restriction enzyme should not be too high in order not to saturate the chip of the present invention after amplification.
Les inventeurs ont déterminé que le rapport nombre de fragments amplifiés/nombre de sondes ou plots de la puce se situe avantageusement entre 0,2. et 0,05, de préférence entre 0,5. et 0,01. Le nombre de fragments générés par digestion de l'ADN d'un organisme par une enzyme de restriction peut être déterminé facilement par la méthode AFLP [11] .The inventors have determined that the number of amplified fragments / number of probes or studs of the chip is advantageously between 0.2. and 0.05, preferably between 0.5. and 0.01. The number of fragments generated by digestion of the DNA of an organism with a restriction enzyme can be easily determined by the AFLP method [11].
Lorsqu'une seule enzyme de restriction est utilisée les enzymes de restriction générant entre 106 et 102 fragments de restriction, de toute préférence entre' 104 et 103 fragments de restriction de taille amplifiable, de préférence de 500 à 1000 paires de bases, seront particulièrement préférés selon la présente invention. Selon l'invention, le choix de l'enzyme de restriction utilisée peut aussi être fonction de la quantité de bases azotées constituant le reste de séquence du site de restriction après coupure par l'enzyme. En effet, comme exposé ci-dessus, il est préférable que le reste de séquence du site de restriction ait une longueur suffisante pour obtenir une hybridation spécifique et stable entre le reste du site de restriction et sa séquence complémentaire sur chaque sonde. Le reste de séquence peut toutefois être complété par un oligonucléotide adaptateur comme exposé ci-dessous.When a single restriction enzyme is used, the restriction enzymes generating between 10 6 and 10 2 restriction fragments, preferably between 10 4 and 10 3 restriction fragments of amplifiable size, preferably from 500 to 1000 base pairs , will be particularly preferred according to the present invention. According to the invention, the choice of the restriction enzyme used can also be a function of the amount of nitrogenous bases constituting the rest of the restriction site sequence after cleavage by the enzyme. In fact, as explained above, it is preferable that the rest of the restriction site sequence is of sufficient length to obtain a specific and stable hybridization between the rest of the restriction site and its complementary sequence on each probe. The rest of the sequence may however be supplemented with an adapter oligonucleotide as set out below.
L'enzyme de restriction peut aussi être choisie en fonction du type de coupure, franche ou cohësive, qu'il génère en coupant l'ADN. Une coupure cohésive est préférée lorsqu'un adaptateur est lié aux fragments comme exposé ci-dessous.The restriction enzyme can also be chosen according to the type of cut, frank or cohesive, which it generates by cutting the DNA. A cohesive cut is preferred when an adapter is linked to the fragments as set out below.
L'étape de digestion enzymatique peut être effectuée par les méthodes classiques de digestion enzymatique mettant en œuvre les enzymes de restriction. Par exemple, l'ouvrage de Sambrook J, Firtsch E.F., Maniatis T., 1989 Molecular cloning : a laboratory manual 2nd édition, New-York : Cold Spring Harbor Laboratory Press, cold Spring Harbor, New-YorK décrit des méthodes utilisables dans le procédé de la présente invention. En général, on utilise les conditions indiquées par le fabricant fournisseur de l'enzyme de restriction.The enzymatic digestion step can be carried out by conventional enzymatic digestion methods using restriction enzymes. For example, the work by Sambrook J, Firtsch EF, Maniatis T., 1989 Molecular cloning: a laboratory manual 2 nd edition, New-York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, cold Spring Harbor, New-YorK describes methods that can be used in the method of the present invention. In general, the conditions indicated by the manufacturer supplying the restriction enzyme are used.
Outre les raisons exposées ci-dessus, le choix de l'enzyme de restriction utilisé peut également être fonction de sa disponibilité sur le marché, de son coût, des conditions de son utilisation et du protocole de préparation de la collection de fragments etc. Le procédé de la présente invention peut comprendre en outre une étape de ligation d'un oligonucléotide adaptateur, appelé aussi, dans la présente, adaptateur. Il peut être utile notamment lorsque le reste de séquence du site de restriction de l'enzyme de restriction utilisée est trop court pour permettre une hybridation stable avec sa séquence complémentaire sur la biopuce. Il peut aussi être utile pour l'étape d'amplification des fragments par la réaction de polymérisation en chaîne (PCR) car il permet de fabriquer une amorce de taille suffisante et complémentaire à cet adaptateur et au reste de la séquence du site de restriction pour l'action de la polymërase dans le procédé de l'invention. Il peut enfin être utile pour réduire le nombre de fragments hybridables sur la puce comme exposé ci-dessous.In addition to the reasons explained above, the choice of restriction enzyme used can also be a function of its availability on the market, its cost, the conditions of its use and the protocol for preparing the collection of fragments, etc. The method of the present invention may further comprise a step of ligation of an adapter oligonucleotide, also called, in the present invention, adapter. It can be useful in particular when the rest of the restriction site sequence of the restriction enzyme used is too short to allow stable hybridization with its complementary sequence on the biochip. It can also be useful for the amplification step of the fragments by the polymerization chain reaction (PCR) because it makes it possible to make a primer of sufficient size and complementary to this adapter and to the rest of the restriction site sequence for the action of the polymerase in the process of the invention. Finally, it can be useful for reducing the number of hybridizable fragments on the chip as described below.
Cet adaptateur peut être préparé par les techniques classiques de synthèse d'oligonucleotides double brins, par exemple par synthèse des deux brins d'ADN complémentaires aux extrémités cohésives d'un fragment obtenu par une enzyme de restriction déterminée, et par hybridation des brins synthétisés dans les conditions d'hybridation adéquates. Les adaptateurs sont préparés par exemple en ajoutant des quantités équimolaires de chaque brin, en chauffant à 65°C, et en laissant refroidir lentement durant environ % heure jusqu'à 20°C.This adapter can be prepared by conventional techniques for the synthesis of double-stranded oligonucleotides, for example by synthesis of the two DNA strands complementary to the cohesive ends of a fragment obtained by a specific restriction enzyme, and by hybridization of the strands synthesized in adequate hybridization conditions. The adapters are prepared, for example, by adding equimolar amounts of each strand, heating to 65 ° C, and allowing to cool slowly for about% hour to 20 ° C.
L'essentiel est que cet adaptateur soit de séquence connue afin de pouvoir disposer sur les sondes de la puce sa séquence complémentaire. De préférence, il se fixe de manière spécifique sur les extrémités des fragments d'ADN issus de l'étape de digestion par l'enzyme de restriction.The main thing is that this adapter is of known sequence in order to be able to have its complementary sequence on the probes of the chip. Preferably, it attaches specifically to the ends of the DNA fragments from the restriction enzyme digestion step.
Aussi, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, l'enzyme de restriction est une enzyme de restriction libérant des extrémités cohésives, et l'adaptateur est un oligonucléotide complémentaire audites extrémités cohésives. Ainsi, l'adaptateur se fixe spécifiquement sur les extrémités cohésives. Ce mode de réalisation permet de sélectionner avec la puce de la présente invention les fragments comportant ces coupures cohésives issues de l'action de l'enzyme de restriction déterminée et l'adaptateur, et donc de réduire le nombre de fragments hybridables sur la puce . Par exemple, lorsque l'enzyme de restriction utilisée est EcoRI, l' oligonucléotide adaptateur, peut avantageusement être constitué de l' oligonucléotide bicaténaire suivant :Also, according to a preferred embodiment of the present invention, the restriction enzyme is a restriction enzyme releasing cohesive ends, and the adapter is an oligonucleotide complementary to said cohesive ends. Thus, the adapter attaches specifically to the cohesive ends. This embodiment makes it possible to select with the chip of the present invention the fragments comprising these cohesive cleavages resulting from the action of the determined restriction enzyme and the adapter, and therefore to reduce the number of fragments which can be hybridized on the chip. For example, when the restriction enzyme used is EcoRI, the adapter oligonucleotide can advantageously consist of the following double-stranded oligonucleotide:
5 ' -CTCGTAGACTGCGTACC-3 ' 3 ' -CATCTGACGCATGGTTAA-5' .5 '-CTCGTAGACTGCGTACC-3' 3 '-CATCTGACGCATGGTTAA-5'.
D'autres adaptateurs utilisables sont par exemple décrits pour les enzymes de restriction PstI et Mspl dans le document [13] . Si une autre enzyme de restriction est utilisée, à la place de EcoRI, avec d'autres extrémités cohésives, alors l'adaptateur devra être modifié de manière à permettre la ligation avec les extrémités cohésives libérées par cette autre enzyme. Selon la présente invention, La ligation de l'adaptateur obtenu peut être réalisée par les techniques classiques de ligation, par exemple décrites par Sambrook, Fritsch et Maniatis dans Molecular cloning, A laboratory manual , Second édition. Elle est par exemple réalisée par une ligase, dans les conditions sine qua non pour l'activité de cette enzyme .Other adapters which can be used are for example described for the restriction enzymes PstI and Mspl in document [13]. If another restriction enzyme is used, in place of EcoRI, with other cohesive ends, then the adapter should be modified so as to allow ligation with the cohesive ends released by this other enzyme. According to the present invention, the ligation of the adapter obtained can be carried out by conventional ligation techniques, for example described by Sambrook, Fritsch and Maniatis in Molecular cloning, A laboratory manual, Second edition. It is for example carried out by a ligase, under the sine qua non conditions for the activity of this enzyme.
Selon la présente invention, les étapes de digestion et de ligation peuvent être effectuées simultanément lorsque la fixation de l'adaptateur sur les extrémités des fragments ne reconstitue pas le site de restriction. C'est par exemple le cas pour EcoRI, par exemple avec l'adaptateur présenté ci-dessus. Il n'est en revanche pas gênant que le site de restriction soit reconstitué avec l'adaptateur lorsque la digestion et la ligation sont effectuées dans des étapes séparées successives.According to the present invention, the digestion and ligation steps can be carried out simultaneously when the attachment of the adapter to the ends of the fragments does not reconstitute the restriction site. This is for example the case for EcoRI, for example with the adapter presented above. On the other hand, it is not annoying that the restriction site is reconstituted with the adapter when the digestion and the ligation are carried out in successive separate stages.
Selon un mode particulier de réalisation de la présente invention, plusieurs enzymes de restriction peuvent être utilisées. Ceci peut être le cas par exemple lorsque le nombre de fragments obtenus avec une seule enzyme de restriction est trop important et conduirait à une saturation de la puce de la présente invention.According to a particular embodiment of the present invention, several restriction enzymes can be used. This can be the case, for example, when the number of fragments obtained with a single restriction enzyme is too large and would lead to saturation of the chip of the present invention.
Selon ce mode particulier de réalisation de la présente invention, avantageusement, une première enzyme de restriction est choisie en fonction de son site de restriction de manière à ce que les séquences des restes de son site de restriction soient suffisamment longues pour les raisons exposées ci- dessus et de manière à ce que les fragments d'ADN obtenus avec cette enzyme soient à extrémités cohésives pour y fixer spécifiquement un oligonucléotide adaptateur déterminé. Une deuxième enzyme de restriction est alors utilisée, avant, pendant ou après digestion par la première enzyme de restriction, les extrémités des fragments obtenus avec cette deuxième enzyme étant incompatibles avec l' oligonucléotide adaptateur déterminé .According to this particular embodiment of the present invention, advantageously, a first restriction enzyme is chosen as a function of its restriction site so that the sequences of the residues of its restriction site are sufficiently long for the reasons explained above. above and in such a way that the DNA fragments obtained with this enzyme are at cohesive ends in order to specifically attach an oligonucleotide thereto adapter determined. A second restriction enzyme is then used, before, during or after digestion with the first restriction enzyme, the ends of the fragments obtained with this second enzyme being incompatible with the determined adapter oligonucleotide.
Ce mode de réalisation permet de sélectionner sur la puce de la présente invention, les fragments comportant les coupures cohésives issues de l'action de la première enzyme de restriction grâce à l'adaptateur spécifique de ces coupures. En effet, seuls les fragments liés audit adaptateur spécifique sont amplifiés lors de l'étape d'amplification, l'amorce étant complémentaire à l'adaptateur. Ceci constitue donc un moyen de réduire le nombre de fragments lors de la- fabrication de l'empreinte génétique.This embodiment makes it possible to select, on the chip of the present invention, the fragments comprising the cohesive cleavages resulting from the action of the first restriction enzyme thanks to the specific adapter of these cleavages. In fact, only the fragments linked to said specific adapter are amplified during the amplification step, the primer being complementary to the adapter. This therefore constitutes a means of reducing the number of fragments during the manufacture of the genetic fingerprint.
Par exemple, selon la présente invention, Taql et EcoRI peuvent être utilisés ensemble pour digérer l'ADN extrait de l'organisme. En effet EcoRI génère 40000 fragments de moins de 500 paires de bases chez les mammifères. Ce nombre peut être réduit de manière très significative par une digestion supplémentaire de l'ADN extrait par exemple avec une enzyme de restriction reconnaissant quatre paires de bases telle que Taql, Mspl, Maell, AluI . L'adaptateur précité pour EcoRI peut être utilisé dans cet exemple.For example, according to the present invention, Taql and EcoRI can be used together to digest the DNA extracted from the organism. Indeed EcoRI generates 40,000 fragments of less than 500 base pairs in mammals. This number can be reduced very significantly by additional digestion of the DNA extracted, for example with a restriction enzyme recognizing four base pairs such as Taql, Mspl, Maell, AluI. The aforementioned adapter for EcoRI can be used in this example.
L'amplification peut être réalisée par l'une quelconque des méthodes de polymérisation en chaîne, appelées techniques « PCR ». Des techniques de PCR sont par exemple décrites dans Innis MA, Gelfand DH, Sninsky JJ, White TJ, 1990 - PCR Protocols, San Diego, California Académie Press, Inc.Amplification can be carried out by any of the chain polymerization methods, called "PCR" techniques. PCR techniques are for example described in Innis MA, Gelfand DH, Sninsky JJ, White TJ, 1990 - PCR Protocols, San Diego, California Academy Press, Inc.
Par exemple, l'amplification peut être réalisée avec une seule amorce dont la séquence correspond à celle de l'adaptateur et du site de restriction de 1 ' enzyme .For example, the amplification can be carried out with a single primer whose sequence corresponds to that of the adapter and the restriction site of the enzyme.
Eventuellement, selon la présente invention, une ou deux bases supplémentaire (s) du côté 3' de l'amorce peut (peuvent) être ajoutée (s), ceci afin de n'amplifier que les fragments comportant la base complémentaire à cette base ajoutée.Optionally, according to the present invention, one or two additional bases on the 3 ′ side of the primer can be added, this in order to amplify only the fragments comprising the base complementary to this added base. .
En effet, il est important que la puce- ne soit pas saturée par les fragments amplifiés pour qu'elle puisse être lue et que l'empreinte fabriquée soit reproductible. Avantageusement, le rapport nombre de fragments amplifiés/nombre de sondes sur la puce se situe entre 0,2. et 0,05, de préférence entre 0,5. et 0,01.In fact, it is important that the chip is not saturated by the amplified fragments so that it can be read and that the manufactured imprint is reproducible. Advantageously, the ratio of the number of amplified fragments / number of probes on the chip is between 0.2. and 0.05, preferably between 0.5. and 0.01.
L'ajout d'une ou deux bases azotées à l'amorce est un des moyens permettant de limiter dans le procédé de la présente invention le nombre de fragments à hybrider. Par exemple, si la base azotée A (ou les bases azotées AA) est (sont) ajoutée (s) en 3' de l'amorce, seuls les fragments comportant la base T (les bases TT) complémentaire (s) , à la base A (aux bases AA) de l'extrémité 3' de l'amorce, seront amplifiés. L'ajout d'une seule base permet de réduire par quatre le nombre de fragments amplifiés, et ainsi d'éviter dans certains cas la saturation de la puce selon la présente invention. Par exemple, si l'enzyme de restriction utilisée est EcoRI , alors la séquence de 1 ' amorce peut être la suivante, avec éventuellement une base supplémentaire A, T, C ou G du côté 3' : 5 ' -GACTGCGTACCAATTCG-3 ' .The addition of one or two nitrogenous bases to the primer is one of the means making it possible to limit, in the process of the present invention, the number of fragments to be hybridized. For example, if the nitrogen base A (or the nitrogen bases AA) is (are) added (s) 3 'to the primer, only the fragments comprising the base T (the bases TT) complementary (s), to the base A (at bases AA) of the 3 'end of the primer, will be amplified. The addition of a single base makes it possible to reduce the number of amplified fragments by four, and thus in certain cases to avoid saturation of the chip according to the present invention. For example, if the restriction enzyme used is EcoRI, then the sequence of the primer may be as follows, possibly with an additional base A, T, C or G on the 3 'side: 5' -GACTGCGTACCAATTCG-3 '.
Les fragments amplifiés sont bicaténaires. Ils peuvent être marqués pendant ou après leur amplification avec une molécule fluorescente, soit directement lors de l'amplification par l'utilisation d'une amorce marquée. Les techniques utilisables sont celles classiquement utilisées pour un marquage destiné à mettre en évidence une hybridation sur une biopuce. Par exemple, il peut être effectué avec du Cy3 ou du Cy5, soit par incorporation d'un fluorochrome après la réaction d'amplification. Dans ce dernier cas, le produit d'amplification est ensuite purifié sur colonneThe amplified fragments are double stranded. They can be labeled during or after their amplification with a fluorescent molecule, either directly during the amplification by the use of a labeled primer. The techniques that can be used are those conventionally used for labeling intended to demonstrate hybridization on a biochip. For example, it can be carried out with Cy3 or Cy5, or by incorporation of a fluorochrome after the amplification reaction. In the latter case, the amplification product is then purified on a column
(QIAquick PCR columns (marque déposée) (QIAGEN) de manière à enlever les nucléotides et les amorces restantes avant le marquage.(QIAquick PCR columns (registered trademark) (QIAGEN) so as to remove the remaining nucleotides and primers before labeling.
L'étape suivante consiste à dénaturer les fragments amplifiés marqués bicaténaires de manière à les transformer en fragments marqués monocaténaires. Cette étape permet une hybridation ultérieure des fragments sur la biopuce. Elle peut être réalisée par toute méthode connue de l'homme du métier qui n'altère pas les fragments et leur marquage. Un simple chauffage suffit, par exemple à une température allant de 85 à 105°C. Une fois dénaturés, les fragments sont mis à hybrider sur une puce selon la présente invention, comportant des sondes adaptées aux conditions opératoires du procédé précité. Ainsi, les sondes comprennent une partie constante reconnaissant le reste du site de restriction de l'enzyme de restriction utilisée et le cas échéant l'adaptateur, et une séquence variable d'une sonde à l'autre de telle manière que la matrice de sondes reconnaisse les fragments de la collection.The next step consists in denaturing the amplified fragments marked double-stranded so as to transform them into fragments marked single-stranded. This step allows subsequent hybridization of the fragments on the biochip. It can be carried out by any method known to a person skilled in the art which does not alter the fragments and their labeling. A simple heating is sufficient, for example at a temperature ranging from 85 to 105 ° C. Once denatured, the fragments are put to hybridize on a chip according to the present invention, comprising probes adapted to the operating conditions of the abovementioned process. Thus, the probes comprise a constant part recognizing the rest of the restriction site of the restriction enzyme used and, where appropriate, the adapter, and a sequence which varies from one probe to another in such a way that the array of probes recognize the fragments of the collection.
L'hybridation est effectuée dans des conditions adéquates d'hybridation. Ces conditions sont aisément déterminables par l'homme du métier. Elle aura lieu notamment à une température d'hybridation qui optimise l'hybridation spécifique, c'est à dire une température permettant d'éliminer les hybridations aspécifiques, tout en privilégiant les hybridations spécifiques. En général, la température de fusion se situera de 45 à 55°C, par exemple à 50°C pour une sonde d'environ 20 paires de bases. La température d'hybridation peut être ajustée en fonction des températures de fusion des oligonucléotides présents sur la puce de la présente invention.Hybridization is carried out under suitable hybridization conditions. These conditions are easily determined by a person skilled in the art. It will take place in particular at a hybridization temperature which optimizes the specific hybridization, that is to say a temperature making it possible to eliminate the aspecific hybridizations, while favoring specific hybridizations. In general, the melting temperature will be from 45 to 55 ° C, for example at 50 ° C for a probe of about 20 base pairs. The hybridization temperature can be adjusted as a function of the melting temperatures of the oligonucleotides present on the chip of the present invention.
La puce est ensuite rincée par un des procédés classiques de rinçage des puces à ADN après hybridation, par exemple à température ambiante pendant cinq minutes avec du tampon 1 x SSC (contenant 0,1% de SDS) , 2 minutes avec du tampon 0,2 x SSC, et finalement vingt secondes avec du tampon 0,02 x SSC. Cette étape a pour but d'éliminer les fragments non hybrides et autres résidus qui pourraient gêner la lecture de l'empreinte.The chip is then rinsed by one of the conventional methods of rinsing the DNA chips after hybridization, for example at room temperature for five minutes with 1 × SSC buffer (containing 0.1% SDS), 2 minutes with buffer 0, 2 x SSC, and finally twenty seconds with 0.02 x SSC buffer. The purpose of this step is to eliminate the non-hybrid fragments and other residues which could hinder the reading of the fingerprint.
Après séchage, la puce est prête pour la lecture. Selon l'invention, la lecture de la puce peut être effectuée avec n'importe quel scanner adapté à ce type d'expérimentation. Par exemple le scanner Affymetrix 418 (marque déposée) convient pour la lecture.After drying, the chip is ready for reading. According to the invention, the reading of the chip can be carried out with any scanner suitable for this type of experiment. For example, the Affymetrix 418 (registered trademark) scanner is suitable for reading.
Selon une variante de réalisation du procédé de la présente invention, il est possible d'effectuer une hybridation compétitive entre les fragments issus de l'étape d'amplification, c'est-à-dire comportant la séquence interne propre à chaque fragment, et des fragments « fixes » synthétiques qui ne sont complémentaires qu'à la partie constante des sondes fixées sur la puce, par exemple des fragments de séquence 5 ' -GTCATCTACCAATTC-3 ' dans l'exemple de EcoRI et de l'adaptateur EcoRI précité. Les fragments fixes peuvent être marqués avec un fluorochrome différent de celui des fragments issus de l'amplification, par exemple Cy3 ou Cy5 (marque déposée) , de la société Pharmacia. L'hybridation compétitive des fragments fixes s'hybridant sur la partie constante de l'ensemble des sondes et des fragments amplifiés issus de l'ADN de l'organisme (fragments avec les séquences interne propres) permet de prendre en compte l'hybridation relative de ces deux types de fragments, et non pas la valeur absolue de la fluorescence des fragments amplifiés issus de l'ADN de l'organisme. Cela permet de s'affranchir des variations de quantité des fragments déposées sur la puce. Dans le cas de cette variante, les sondes fixées sur la puce sont allongées du côté 5', avec des séquences permettant d'éviter l'hybridation des sondes issues de l'amplification.According to an alternative embodiment of the method of the present invention, it is possible to perform competitive hybridization between the fragments resulting from the amplification step, that is to say comprising the internal sequence proper to each fragment, and synthetic “fixed” fragments which are complementary only to the constant part of the probes fixed on the chip, for example fragments of sequence 5 ′ -GTCATCTACCAATTC-3 ′ in the example of EcoRI and of the abovementioned EcoRI adapter. The fixed fragments can be labeled with a fluorochrome different from that of the fragments resulting from the amplification, for example Cy3 or Cy5 (registered trademark), from the company Pharmacia. The competitive hybridization of the fixed fragments hybridizing on the constant part of all the probes and of the amplified fragments derived from the DNA of the organism (fragments with their own internal sequences) makes it possible to take account of the relative hybridization. of these two types of fragments, and not the absolute value of the fluorescence of the amplified fragments derived from the DNA of the organism. This makes it possible to overcome variations in the quantity of the fragments deposited on the chip. In the case of this variant, the probes fixed on the chip are extended on the side 5 ′, with sequences making it possible to avoid hybridization of the probes resulting from the amplification.
Il est bien entendu nécessaire d'ajuster les quantités relatives des deux types de sonde, de manière à obtenir un signal convenable.It is of course necessary to adjust the relative quantities of the two types of probe, so as to obtain a suitable signal.
Selon le procédé de la présente invention, il est possible de réutiliser une puce de la présente invention sur laquelle une empreinte a été formée selon l'invention, ceci après traitement et lavage de la puce pour en retirer les fragments hybrides.According to the method of the present invention, it is possible to reuse a chip of the present invention on which an imprint has been formed according to the invention, this after treatment and washing of the chip to remove the hybrid fragments therefrom.
La présente invention, se rapporte également à une empreinte génétique obtenue par un procédé selon la présente invention. Cette empreinte génétique peut être obtenue à partir de l'ADN d'un organisme choisi parmi un animal, un végétal, un insecte ou un microorganisme.The present invention also relates to a genetic fingerprint obtained by a method according to the present invention. This genetic fingerprint can be obtained from the DNA of an organism chosen from an animal, a plant, an insect or a microorganism.
Par exemple, la matrice de sondes ordonnées de la puce de la présente invention étant standardisée par exemple pour être universelle, ou pour être spécifique pour un marqueur génétique, par exemple un caractère génétiquement détectable, le sexe, la race, l'espèce, la variété, etc choisi, l'empreinte formée selon le procédé de la présente peut servir de témoin ou de standard pour détecter ou non chez d'autres organismes ou produits dérivés l'ADN ayant servi à former l'empreinte, le marqueur génétique ou le caractère génétiquement détectable, le sexe, la race, l'espèce, ou la variété.For example, the array of ordered probes of the chip of the present invention being standardized for example to be universal, or to be specific for a genetic marker, for example a genetically detectable character, sex, race, species, variety, etc chosen, the imprint formed according to the process of the present can serve as a control or standard for detecting or not in other organisms or derived products the DNA having served to form the imprint, the genetic marker or the genetically detectable, sex, race, species, or variety.
Aussi, la présente invention fournit également un procédé d'identification d'un organisme comprenant de l'ADN ou d'un échantillon comprenant de l'ADN, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : -a) la fabrication d'une première empreinte génétique d'un organisme référence par un protocole suivant un premier procédé de la présente invention, ladite première empreinte constituant l'empreinte génétique dudit organisme référence associée au protocole utilisé, -b) la fabrication d'une deuxième empreinte génétique à partir d'un organisme à identifier ou d'un échantillon à identifier suivant le même premier procédé que dans l'étape a), etAlso, the present invention also provides a method for identifying an organism comprising DNA or a sample comprising DNA, said method comprising the following steps: a) the manufacture of a first genetic fingerprint of a reference organism by a protocol according to a first method of the present invention, said first fingerprint constituting the genetic imprint of said reference organism associated with the protocol used, -b) the manufacture of '' a second genetic fingerprint from an organism to be identified or a sample to be identified according to the same first process as in step a), and
-c) la comparaison de la première empreinte obtenue à l'étape a) avec la deuxième empreinte obtenue à l'étape b) , une identité de la première et de la deuxième empreintes révélant le cas échéant que l'organisme, ou l'échantillon à identifier, présente la même identité que, ou provient de, l'organisme référence.-c) the comparison of the first imprint obtained in step a) with the second imprint obtained in step b), an identity of the first and of the second imprints revealing if necessary that the organism, or the sample to be identified, has the same identity as, or comes from, the reference organization.
Pour que deux empreintes de la présente invention puissent être comparées, bien entendu, le même procédé de fabrication de ces empreintes doit être utilisé, c'est à dire les mêmes concentrations d'ADN, le ou les mêmes enzymes de restriction (s) , le même adaptateur le cas échéant, et les mêmes conditions d'hybridation.So that two fingerprints of the present invention can be compared, of course, the same method of manufacturing these fingerprints must be used, that is to say the same concentrations of DNA, the same restriction enzyme (s), the same adapter if applicable, and the same hybridization conditions.
Les empreintes peuvent être comparées directement ou photographiées pour ensuite être comparées.The fingerprints can be compared directly or photographed and then compared.
L'organisme référence peut être un animal, et l'organisme ou l'échantillon à identifier un animal ou un échantillon d'animal à identifier.The reference organism may be an animal, and the organism or the sample to be identified an animal or a sample of animal to be identified.
Par exemple, l'organisme référence peut être un animal destiné à produire de la viande pour l'alimentation humaine, et l'échantillon à identifier un morceau de viande destiné à la vente.For example, the reference organism may be an animal intended to produce meat for human food, and the sample to identify a piece of meat for sale.
Selon la présente invention, l'organisme référence peut être une plante, et l'organisme ou l'échantillon à identifier une plante ou un échantillon de plante à identifier.According to the present invention, the reference organism can be a plant, and the organism or the sample to be identified a plant or a plant sample to be identified.
Par exemple, l'individu référence peut être un cépage de vigne référence, et l'échantillon à identifier un échantillon de raisin. Selon la présente invention, l'individu référence peut être un suspect, et l'échantillon à identifier un tissus ou échantillon humain, par exemple prélevé sur le lieu d'un crime, susceptible de provenir dudit suspect .For example, the reference individual may be a reference grape variety, and the sample to identify a sample of grape. According to the present invention, the reference individual can be a suspect, and the sample to identify a human tissue or sample, for example taken at the scene of a crime, likely to come from said suspect.
La présente invention se rapporte également à l'utilisation d'une puce selon la présente invention, dans un procédé d'identification d'un organisme ou d'un produit issu de cet organisme, du sexe, de la race ou de la variété ou de l'espèce dudit organisme à partir d'un échantillon de son ADN, par exemple à des fins de traçabilité individuelle des animaux ou des plantes et des produits dérivés de ceux-ci.The present invention also relates to the use of a chip according to the present invention, in a method of identifying an organism or a product derived from this organism, of sex, of race or of variety or of the species of said organism from a sample of its DNA, for example for the purpose of individual traceability of animals or plants and products derived from them.
Elle se rapporte aussi à l'utilisation d'une puce selon l'invention pour détecter en micro-organisme.It also relates to the use of a chip according to the invention for detecting in a microorganism.
L'invention apporte d'une part une simplification des protocoles opératoires par rapport aux techniques de l'art antérieur car elle permet par exemple en une seule opération d'obtenir une empreinte génétique d'un individu, sans aucun développement préalable pour n'importe quelle espèce, animale ou végétale, et d'autre part, elle apporte une augmentation conséquente du nombre de marqueurs génétiques analysés pour un effort expérimental plus faible. II est possible grâce à la présente invention d'analyser plusieurs centaines de marqueurs polymorphes en une seule expérimentation. Il est intéressant de noter que le fait de pouvoir éviter les migrations sur gel et de travailler par hybridation sur une puce permet une automatisation plus poussée du procédé, et de ce fait une industrialisation.The invention brings on the one hand a simplification of the operating protocols compared to the techniques of the prior art because it allows for example in a single operation to obtain a genetic fingerprint of an individual, without any prior development for any species, animal or plant, and on the other hand, it brings a consequent increase in the number of genetic markers analyzed for a lower experimental effort. It is possible thanks to the present invention to analyze several hundred polymorphic markers in a single experiment. It is interesting to note that the fact of being able to avoid migrations on gel and to work by hybridization on a chip allows a further automation of the process, and therefore an industrialization.
De plus, le fait d'utiliser une puce universelle réduit considérablement les coûts et les temps de développement. Cette approche universelle permet non seulement d'effectuer des empreintes génétiques, c'est- à-dire à réaliser des identifications individuelles, mais aussi à identifier l'espèce, la race et le sexe à partir d'une ou plusieurs empreintes de référence, et ce quel que soit l'organisme dont est issu l'ADN testé.In addition, the fact of using a universal chip considerably reduces costs and development times. This universal approach not only makes it possible to carry out genetic fingerprints, i.e. to carry out individual identifications, but also to identify the species, race and sex from one or more reference fingerprints, and this regardless of the organism from which the DNA tested comes.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore à l'homme du métier à la lecture des exemples qui suivent illustrant l'invention, de manière non limitative, en référence aux figures annexées.Other characteristics and advantages of the present invention will appear to a person skilled in the art on reading the examples which follow illustrating the invention, without limitation, with reference to the appended figures.
BREVE DESCRIPTION DE LA FIGUREBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURE
- La figure 1 est une représentation schématique d'un mode de réalisation du procédé de la présente invention. EXEMPLES- Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of the method of the present invention. EXAMPLES
Exemple 1 : Extraction de l'ADN génomique d'un individuEXAMPLE 1 Extraction of the Genomic DNA of an Individual
Plusieurs échantillons sont prélevés sur différents organismes.Several samples are taken from different organisms.
L'ADN peut être extrait par la méthodeDNA can be extracted by the method
Phénol/Chloroforme (Sambrook et al. 1989) ou à l'aide d'un kit d'extraction du commerce (par exemple QIA ampPhenol / Chloroform (Sambrook et al. 1989) or using a commercial extraction kit (for example QIA amp
Tissue Extraction Kit (marque du commerce) (Société Qiageu) .Tissue Extraction Kit (trademark) (Qiageu Company).
Plusieurs extraits d'ADN des différents organismes sont obtenus .Several DNA extracts from different organisms are obtained.
Les exemples suivants sont réalisés sur ces différents extraits. La figure 1 est une représentation schématique d'un mode de réalisation du procédé de la présente invention. Sur cette figure l'échantillon extrait comporte la référence 1.The following examples are made on these different extracts. Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of the method of the present invention. In this figure, the extracted sample includes the reference 1.
Exemple 2 : Digestion/LigationExample 2: Digestion / Ligation
L'enzyme de restriction utilisée dans cet exemple est EcoRI, et la digestion est effectuée en même temps qu'une ligation avec un adaptateur. Ces étapes de procédé sont référencées i) et ii) sur la figure 1, i) représentant la digestion de l'ADN et ii) la ligation d'un adaptateur.The restriction enzyme used in this example is EcoRI, and the digestion is carried out at the same time as a ligation with an adapter. These process steps are referenced i) and ii) in FIG. 1, i) representing the digestion of DNA and ii) ligation of an adapter.
Les conditions sont les suivantes : 5,5 microlitres d'ADN (lOmg/μl) extrait par la méthode décrite dans l'exemple 1, soit environ 55 nanogrammes d'ADN génomique, sont ajoutés à 5,5 microlitres d'un mélange composé de 100 mM de Tris-HCl à pH 7,8, 20 mM de MgCl2, 20 mM de dithiothreitol, 2 mM ATP, 50 μg/ml de BSA (« Bovine Sérum Albumine ») , 100 mM NaCl, 5 unités d' EcoRI, 1 unité de T4-ligase, et 1,8 μM d'un adaptateur EcoRI . Le tout est soigneusement mélangé . Les fragments d'ADN issus de la digestion enzymatique sont référencés 3 sur la figure 1.The conditions are as follows: 5.5 microliters of DNA (10 mg / μl) extracted by the method described in Example 1, or approximately 55 nanograms of genomic DNA, are added to 5.5 microliters of a compound mixture 100 mM Tris-HCl at pH 7.8, 20 mM of MgCl2, 20 mM of dithiothreitol, 2 mM ATP, 50 μg / ml of BSA (“Bovine Serum Albumin”), 100 mM NaCl, 5 units of EcoRI, 1 unit of T4-ligase, and 1.8 μM of an EcoRI adapter. The whole is carefully mixed. The DNA fragments resulting from the enzymatic digestion are referenced 3 in FIG. 1.
L'adaptateur EcoRI, référencé 5a, 5b sur la figure 1, est constitué à partir des deux oligonucléotides suivants : 5 * -CTCGTAGACTGCGTACC-3 • et 5'- AATTGGTACGCAGTCTAC-3 ' . Le mélange de ces deux oligonucléotides après chauffage à 60°C suivi d'un refroidissement lent jusqu'à température ambiante (non représenté sur la figure 1) donne l'adaptateur qui est un fragment d'ADN double brin dont une extrémité correspond parfaitement à l'extrémité cohésive de EcoRI .The EcoRI adapter, referenced 5a, 5b in FIG. 1, consists of the following two oligonucleotides: 5 * -CTCGTAGACTGCGTACC-3 • and 5'- AATTGGTACGCAGTCTAC-3 '. The mixture of these two oligonucleotides after heating to 60 ° C followed by slow cooling to room temperature (not shown in Figure 1) gives the adapter which is a fragment of double stranded DNA whose end corresponds perfectly to the cohesive end of EcoRI.
Le mélange précité est incubé 2 heures à 37°C, puis dilué 10 fois. Les fragments comportant l'adaptateur sont référencés 7 sur la figure 1.The above mixture is incubated for 2 hours at 37 ° C, then diluted 10 times. The fragments comprising the adapter are referenced 7 in FIG. 1.
Exemple 3 : AmplificationExample 3: Amplification
L'étape d'amplification, référencée iii) et iv) sur la figure 1, est réalisée avec une seule amorce, référencée 9 sur la figure 1, dont la séquence correspond à celle de l'adaptateur et au site de restriction de l'enzyme qui sont utilisés dans l'exemple 2, avec une base supplémentaire du côté 3' : 5 'GACTGCGTACCAATTCG-3 ' .The amplification step, referenced iii) and iv) in FIG. 1, is carried out with a single primer, referenced 9 in FIG. 1, the sequence of which corresponds to that of the adapter and to the restriction site of the enzyme which are used in Example 2, with an additional base on the 3 'side: 5' GACTGCGTACCAATTCG-3 '.
Trois microlitres de la digestion/ligation issue de l'exemple 2 sont dilués 10 fois et ajoutés à 22 μL d'un mélange permettant d'obtenir les concentrations finales suivantes : 10 mM Tris-HCl (pH 8,3), 50 mM KCl, 1,5 mM MgCl2, 0,12 mM de chacun des dNTP, 0,2 μM de l'amorce EcoRI (voir séquence ci-dessus), 0,5 unités d'Amplitaq Polymerase (marque de commerce) (Perkin- Elmer) .Three microliters of the digestion / ligation from Example 2 are diluted 10 times and added to 22 μL of a mixture making it possible to obtain the concentrations following endings: 10 mM Tris-HCl (pH 8.3), 50 mM KCl, 1.5 mM MgCl2, 0.12 mM of each of the dNTPs, 0.2 μM of the EcoRI primer (see sequence above) , 0.5 units of Amplitaq Polymerase (trademark) (Perkin-Elmer).
La réaction d'amplification en chaîne, référencée iv) sur la figure 1, est composée du profil suivant : 2 minutes d'incubation à 72°C, suivi de 30 cycles comprenant une dénaturâtion à 94°C pendant 30 secondes, une hybridation à 56°C pendant 30 secondes, et une extension de 2 minutes à 72°C ; pour terminer, la solution est incubée à 72°C pendant 10 minutes afin de compléter l'élongation de tous les fragments.The chain amplification reaction, referenced iv) in FIG. 1, is composed of the following profile: 2 minutes of incubation at 72 ° C, followed by 30 cycles including denaturation at 94 ° C for 30 seconds, hybridization to 56 ° C for 30 seconds, and an extension of 2 minutes at 72 ° C; Finally, the solution is incubated at 72 ° C for 10 minutes to complete the elongation of all the fragments.
Les fragments amplifiés sont référencés 11 sur la figure 1. Un des fragments est représenté agrandi sur cette figure dans la direction 3' 5' conventionnelle. Apparaissent dans l'ordre, l'adaptateur 5b, le reste du site de restriction 13, et la séquence interne 13 propre à chaque fragment.The amplified fragments are referenced 11 in Figure 1. One of the fragments is shown enlarged in this figure in the conventional 3 '5' direction. Appear in order, the adapter 5b, the rest of the restriction site 13, and the internal sequence 13 specific to each fragment.
Exemple 4 : MarquagesExample 4: Markings
Une partie des produits d' amplification, 5 μL, sont marqués avec une molécule fluorescente directement lors de l ' amplification décrite dans l ' exemple 3 précédent par l ' utilisation d' une amorce marquée avec du Cy3 (marque de commerce) , de la société Pharmacia en utilisant le Deca-random-prime DNA labelling kit (marque de commerce) de la société Fermentas .Part of the amplification products, 5 μL, are labeled with a fluorescent molecule directly during the amplification described in Example 3 above by the use of a primer labeled with Cy3 (trademark), Pharmacia using the Deca-random-prime DNA labeling kit (trademark) from Fermentas.
Une autre partie des produits d' amplification, 5 μL, sont marqués par incorporation du fluorochrome après la réaction d ' amplification . Dans ce dernier cas , le produit d'amplification est purifié sur colonne (QIAquick PCR columns (marque de commerce) de la société QIAGEN, de manière à enlever les nucléotides et les amorces restantes avant le marquage. Les résultats de ces marquages sont concluants dans les deux cas .Another part of the amplification products, 5 μL, are labeled by incorporation of fluorochrome after the amplification reaction. In this last case , the amplification product is purified on a column (QIAquick PCR columns (trademark) from the company QIAGEN, so as to remove the remaining nucleotides and primers before labeling. The results of these labeling are conclusive in both cases.
Exemple 5 : Dénaturation et hybridationExample 5: Denaturation and hybridization
L'hybridation est réalisée sur une puce universelle de la présente invention comprenant toutes les combinaisons de la partie variable pour une séquence de 6 bases azotées choisies parmi A, T, C et G. Cette puce est référencée 20 sur la figure 1. La référence 22 indique la séquence complémentaire à l'adaptateur, la référence 24 indique la séquence complémentaire au site de restriction, et la référence 26 la séquence variable. Les références 22 et 24 indiquent donc la partie constante d'une sonde à 1' autre. Les séquences des sondes fixées correspondent à une partie de l'adaptateur décrit dans l'exemple 2, à la partie non modifiée du site de restriction, et à une partie variable de 6 nucléotides.Hybridization is carried out on a universal chip of the present invention comprising all the combinations of the variable part for a sequence of 6 nitrogenous bases chosen from A, T, C and G. This chip is referenced in FIG. 1. The reference 22 indicates the sequence complementary to the adapter, the reference 24 indicates the sequence complementary to the restriction site, and the reference 26 the variable sequence. References 22 and 24 therefore indicate the constant part from one probe to another. The sequences of the attached probes correspond to a part of the adapter described in example 2, to the unmodified part of the restriction site, and to a variable part of 6 nucleotides.
Cinq microlitres des fragments d'ADN amplifiés marqués au Cy3 sont mélangés avec 2 microlitres d'ADN de sperme de hareng (société Sigma) à 20 μg/μL dissout dans une solution d'hybridation ExpressHyb (marque déposée) (Clontech) , et dénaturés à 96°C pendant trois minutes . Ces fragments dénaturés marqués sont mélangées avec 15 microlitres de la solution d'hybridation, et déposés sur la puce à ADN avec un dispositif pour éviter 1 ' évaporâtion.Five microliters of the amplified DNA fragments labeled with Cy3 are mixed with 2 microliters of herring sperm DNA (Sigma company) at 20 μg / μL dissolved in an ExpressHyb hybridization solution (registered trademark) (Clontech), and denatured at 96 ° C for three minutes. These labeled denatured fragments are mixed with 15 microliters of the hybridization solution, and deposited on the DNA chip with a device to avoid evaporation.
L'hybridation est effectuée à 50°C sur la nuit.Hybridization is carried out at 50 ° C overnight.
Après hybridation, les puces à ADN sont rincées à température ambiante pendant cinq minutes avec du tampon 1 x SSC contenant 0,1% de SDS, 2 minutes avec du tampon 0,2 x SSC, et finalement vingt secondes avec du tampon 0,02 x SSC.After hybridization, the DNA chips are rinsed at room temperature for five minutes with 1 x SSC buffer containing 0.1% SDS, 2 minutes with 0.2 x SSC buffer, and finally twenty seconds with 0.02 buffer. x SSC.
Après séchage complet, les puces et l'empreinte qu'elles comportent sont prêtes pour la lecture.After complete drying, the chips and the imprint they contain are ready for reading.
Sur la figure 1, la référence 28 indique une sonde hybridée par un fragment .In FIG. 1, the reference 28 indicates a probe hybridized by a fragment.
Exemple 6 : Lecture La lecture des puces est effectuée avec le scanner Affymetrix 418 (marque de commerce) .Example 6: Reading Reading of the chips is carried out with the Affymetrix 418 scanner (trademark).
Les empreintes obtenues sont lisibles et reproductibles. Elles permettent en effet de déterminer si deux empreintes obtenues à partir de deux ADN proviennent d'organismes identiques ou différents. En outre, elles permettent d'obtenir à deux empreintes identiques à partir de deux échantillons différents provenant d'un même organisme.The fingerprints obtained are legible and reproducible. They indeed make it possible to determine whether two fingerprints obtained from two DNAs come from identical or different organisms. In addition, they make it possible to obtain two identical fingerprints from two different samples from the same organism.
Exemple 7 : Préparation d'un support pour fabriquer la puce de la présente invention.Example 7: Preparation of a support for manufacturing the chip of the present invention.
Le substrat utilisé est en silicium.The substrate used is made of silicon.
Une couche précurseur d'accrochage pour les oligonucléotides sondes est déposée sur le substrat. Elle est constituée d'un oxyde de métal réfractaire choisi parmi Ti02, Zr02, Hf02 ou Ta205.A precursor bonding layer for the probe oligonucleotides is deposited on the substrate. It consists of a refractory metal oxide chosen from Ti0 2 , Zr0 2 , Hf0 2 or Ta 2 0 5 .
La couche déposée est une couche mince d'épaisseur comprise entre quelques nm et 1 μm. Cette couche est déposée par évaporation sous vide par canons à électrons à une température comprise entre 50 et 200°C environ.The deposited layer is a thin layer with a thickness of between a few nm and 1 μm. This layer is deposited by vacuum evaporation by electron guns at a temperature between about 50 and 200 ° C.
Dans d'autres essais, elle a été déposée par pulvérisation par faisceau d'ions (IBS), par pulvérisation radio-fréquence ou magnetron. Le dépôt en phase vapeur de couches atomiques (ALCVD) ou le dépôt sol-gel peuvent également être utilisés.In other tests, it was deposited by ion beam sputtering (IBS), by radio frequency sputtering or magnetron. Vapor deposition of atomic layers (ALCVD) or sol-gel deposition can also be used.
Les matériaux pouvant constituer la couche mince selon l'invention peuvent être déposés, par les techniques d' évaporation PVD (canons à électrons, IBS, pulvérisation...) , indifféremment sur du verre, du plastique, du silicium.The materials which can constitute the thin layer according to the invention can be deposited, by PVD evaporation techniques (electron guns, IBS, sputtering, etc.), indifferently on glass, plastic, silicon.
Les oxydes de ces métaux sont très stables vis-à- vis de solutions basiques, ce qui permet une transformation lente et uniforme de la surface.The oxides of these metals are very stable with respect to basic solutions, which allows a slow and uniform transformation of the surface.
Sans aucun traitement de surface, ces matériaux sont hydrophobes . Dans le cas de l'oxyde d'hafnium, la mesure d'angle de goutte d'eau conduit à une valeur deWithout any surface treatment, these materials are hydrophobic. In the case of hafnium oxide, the measurement of the angle of a drop of water leads to a value of
60°. Selon le traitement basique effectué, l'angle de goutte varie de 35° à 6°.60 °. Depending on the basic treatment performed, the drop angle varies from 35 ° to 6 °.
Des supports ainsi traités ont été utilisés pour faire croître des oligonucléotides par synthèse in situ sur un support constitué d'une couche de Hf02 sur un substrat en silicium. Pour un échantillon de faible hydrophilie (35°), le signal de fluorescence, après hybridation de sondes de 20 mères par des cibles complémentaires, est faible et non uniforme. Un échantillon fortement hydrophile (6°) présente une nette amélioration, principalement en terme d'uniformité. L'uniformité obtenue a été comparée à celle d'un support solide couramment utilisé à savoir un support formé d'un substrat en silicium recouvert d'une couche d'oxyde thermique de 0,5 μm d'épaisseur. Par rapport à ce support solide de l'art connu, le support selon l'invention (Hf02 sur Si) procure une amélioration de l'uniformité du signal de fluorescence.Supports thus treated were used to grow oligonucleotides by synthesis in situ on a support consisting of a layer of Hf0 2 on a silicon substrate. For a sample of low hydrophilicity (35 °), the fluorescence signal, after hybridization of probes of 20 mothers by complementary targets, is weak and not uniform. A highly hydrophilic sample (6 °) shows a clear improvement, mainly in terms of uniformity. The uniformity obtained was compared with that of a solid support commonly used, namely a support formed of a silicon substrate covered with a layer of thermal oxide 0.5 μm thick. Compared to this solid support of the known art, the support according to the invention (Hf0 2 on Si) provides an improvement in the uniformity of the fluorescence signal.
Le même résultat a été obtenu avec un substrat en verre recouvert d'une couche de Hf02 après immobilisation par liaison covalente de sondes de 20 mères présynthétisées.The same result was obtained with a glass substrate covered with a layer of Hf0 2 after immobilization by covalent bonding of probes from 20 pre-synthesized mothers.
Ce type de dépôt peut aussi être utilisé pour des biopuces employant la méthode d'immobilisation de sondes par interactions électrostatiques.This type of deposit can also be used for biochips using the method of immobilization of probes by electrostatic interactions.
Le dépôt de ces oxydes de métaux réfractaires permet tous les types de greffage utilisés dans les technologies des biopuces, à savoir tout support (verre, silicium, plastique) et tout type de technique de greffage biologique (synthèse in situ, immobilisation par liaison covalente ou liaisons électrostatiques) .The deposition of these refractory metal oxides allows all types of grafting used in biochip technologies, namely any support (glass, silicon, plastic) and any type of biological grafting technique (in situ synthesis, immobilization by covalent bond or electrostatic connections).
Les résultats des mesures montrent une amélioration de l'uniformité des signaux de fluorescence par rapport à 1 ' état de 1 ' art .The results of the measurements show an improvement in the uniformity of the fluorescence signals compared to the state of the art.
Cette technique permet de fabriquer les matrices de sondes de la présente invention, et donc une puce universelle selon l'invention. LISTE DE REFERENCES Sondes minisatellitesThis technique makes it possible to manufacture the probe arrays of the present invention, and therefore a universal chip according to the invention. REFERENCE LIST Mini-satellite probes
[1] JEFFREYS AJ, WILSON V, THEIN SL (1985a) Hypervariable "minisatellite" régions in human DNA, Nature, 314, 67-73.[1] JEFFREYS AJ, WILSON V, THEIN SL (1985a) Hypervariable "minisatellite" regions in human DNA, Nature, 314, 67-73.
[2] JEFFREYS AJ, WILSOΝ V, THEIΝ SL (1985b) Individual-spécifie "fingerprints" of human DΝA, Nature, 316, 76-79.[2] JEFFREYS AJ, WILSOΝ V, THEIΝ SL (1985b) Individual-specifies "fingerprints" of human DΝA, Nature, 316, 76-79.
RAPDRAPD
[3] WILLIAMS JGK, KUBELIC AR, LIVAK KJ, RAFALSKI[3] WILLIAMS JGK, KUBELIC AR, LIVAK KJ, RAFALSKI
JA, TIΝGEY SV (1990) , DΝA polymorphisme amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers,JA, TIΝGEY SV (1990), DΝA polymorphisme amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers,
Nucleic Acids Research, 18, 6531-6535. [4] WELSH J, MCCLELLAND M (1990) Fingerprinting génomes using PCR with arbitrary primers, Nucleic AcidsNucleic Acids Research, 18, 6531-6535. [4] WELSH J, MCCLELLAND M (1990) Fingerprinting genomes using PCR with arbitrary primers, Nucleic Acids
Research, 18, 7213-7218.Research, 18, 7213-7218.
[5] WELSH J, PETERSEN C, McCLELLAND M (1991)[5] WELSH J, PETERSEN C, McCLELLAND M (1991)
Polymorphisms generated by arbitrarily primed PCR in the mouse : application to strain identification and genetic mapping, Nucleic Acids Research, 19, 303-306. [6] WELSH J, McCLELLAND M (1991) Genomic fingerprinting using arbitrarily primed PCR and a matrix of pairwise combinaisons of primers, Nucleic Acids Research, 19, 5275-5279.Polymorphisms generated by arbitrarily primed PCR in the mouse: application to strain identification and genetic mapping, Nucleic Acids Research, 19, 303-306. [6] WELSH J, McCLELLAND M (1991) Genomic fingerprinting using arbitrarily primed PCR and a matrix of pairwise combinations of primers, Nucleic Acids Research, 19, 5275-5279.
[7] MUNTHALI M, FORD-LLOYD BV, NEWBURY HJ (1992),[7] MUNTHALI M, FORD-LLOYD BV, NEWBURY HJ (1992),
The random amplification of polymorphic DNA for fingerprinting plants, PCR Methods and Applications, 1 ,The random amplification of polymorphic DNA for fingerprinting plants, PCR Methods and Applications, 1,
274-276. [8] MICHELI MR, BOVA R, CALISSANO P, D'AMBROSIO E274-276. [8] MICHELI MR, BOVA R, CALISSANO P, D'AMBROSIO E
(1993) Randomly amplified polymorphic DNA f ingerprinting using combinations of oligonucléotide primers , BioTechniques , 15 , 388 - 390 .(1993) Randomly amplified polymorphic DNA f ingerprinting using combinations of oligonucleotide primers, BioTechniques, 15, 388 - 390.
ISSR [9] ZIETKIEWICZ E, RAFALSKI A, LABUDA D (1994), Génome fingerprinting by simple séquence repeat (SSR) - anchored polymerase chain reaction amplification, Genomics, 20, 176-183.ISSR [9] ZIETKIEWICZ E, RAFALSKI A, LABUDA D (1994), Genome fingerprinting by simple sequence repeat (SSR) - anchored polymerase chain reaction amplification, Genomics, 20, 176-183.
[10] KANETY R, CHENG X, BENNETZEN J, BRENT E (1995) , Assessment of genetic diversity in dent and popcorn (Zea mays L.) inbred lines using inter-simple séquence repeat (ISSR) amplification, Molecular[10] KANETY R, CHENG X, BENNETZEN J, BRENT E (1995), Assessment of genetic diversity in dent and popcorn (Zea mays L.) inbred lines using inter-simple sequence repeat (ISSR) amplification, Molecular
Breeding, 1, 365-373.Breeding, 1, 365-373.
AFLPAFLP
[11] VOS P, HOGERS R, BLEEKER M, REIJIANS M, VAN DE LEE T, HORNES M, FRIJTERS A, POT J, PELEMAN J, KUIPER M, ZABEAU M (1995) AFLP : a new technique for DNA fingerprinting, Nucleic Acids Research, 23, 4407-4414.[11] VOS P, HOGERS R, BLEEKER M, REIJIANS M, VAN DE LEE T, HORNES M, FRIJTERS A, POT J, PELEMAN J, KUIPER M, ZABEAU M (1995) AFLP: a new technique for DNA fingerprinting, Nucleic Acids Research, 23, 4407-4414.
[12 ] AJMONE -MARSAN P , VALENTINI A, CASSANDRO M, VECCHIOTTI -ANTALDI G, BERTONI G, KUIPER MTR ( 1998 ) , AFLP™ markers for DNA f ingerprinting in cattle , Animal Genetics, 28 , 418 -426 .[12] AJMONE -MARSAN P, VALENTINI A, CASSANDRO M, VECCHIOTTI -ANTALDI G, BERTONI G, KUIPER MTR (1998), AFLP ™ markers for DNA f ingerprinting in cattle, Animal Genetics, 28, 418 -426.
DArTDArTs
[13] JACCOUD D, PENG K, FEINSTEIN D, KILIAN A (2001) , Diversity arrays : a solid state technology for séquence information independent genotyping, Nucleic Acids Research, 29, e25. [13] JACCOUD D, PENG K, FEINSTEIN D, KILIAN A (2001), Diversity arrays: a solid state technology for sequence information independent genotyping, Nucleic Acids Research, 29, e25.

Claims

REVENDICATIONS
1. Puce d'hybridation d'une collection de fragments monocaténaires d'un acide désoxyribonucléique provenant d'un organisme, ladite collection de fragments étant obtenue notamment par digestion dudit acide désoxyribonucléique par au moins une enzyme de restriction ayant un site de restriction déterminé, chaque fragment comprenant un reste de séquence dudit site de restriction et, contiguë audit reste de séquence, une séquence interne propre à chaque fragment ; ladite puce comprenant un- support sur lequel est fixée une matrice ordonnée de sondes d' acides nucléiques, lesdites sondes comprenant une première et une deuxième parties de séquence, la première partie de séquence étant constante d'une sonde à l'autre et au moins complémentaire au reste de la séquence du site de restriction déterminé, et la deuxième partie de séquence, contiguë à ladite première partie de séquence, étant variable d'une sonde à l'autre et constituée de combinaisons déterminées de bases azotées choisies de telle manière que la matrice ordonnée de sondes comprenne les sondes capables de s'hybrider spécifiquement aux différents fragments d'acide nucléique de ladite collection.1. Hybridization chip for a collection of single-stranded fragments of a deoxyribonucleic acid originating from an organism, said collection of fragments being obtained in particular by digestion of said deoxyribonucleic acid with at least one restriction enzyme having a determined restriction site, each fragment comprising a sequence residue from said restriction site and, adjacent to said sequence residue, an internal sequence specific to each fragment; said chip comprising a support on which is fixed an ordered array of nucleic acid probes, said probes comprising a first and a second part of sequence, the first part of sequence being constant from one probe to another and at least complementary to the rest of the sequence of the determined restriction site, and the second part of the sequence, contiguous to said first part of the sequence, being variable from one probe to another and consisting of determined combinations of nitrogen bases chosen in such a way that the ordered array of probes includes the probes capable of hybridizing specifically to the different nucleic acid fragments of said collection.
2. Puce d'hybridation selon la revendication 1, dans laquelle la première partie de séquence qui est constante d'une sonde à l'autre de la puce et complémentaire au reste de la séquence du site de restriction de l'enzyme de restriction utilisée est en outre complémentaire à un oligonucléotide adaptateur à séquence déterminée, ladite collection de fragments monocaténaires étant obtenue en outre notamment après ligation d'un oligonucléotide adaptateur à séquence déterminée aux extrémités des fragments dudit acide désoxyribonucléique de l'organisme obtenus par digestion par l'enzyme de restriction déterminée.2. Hybridization chip according to claim 1, in which the first part of the sequence which is constant from one probe to another of the chip and complementary to the rest of the restriction site sequence of the restriction enzyme used is in addition to a sequence-specific adapter oligonucleotide, said collection of single-stranded fragments being obtained in particular after ligation of a sequence-specific adapter oligonucleotide at the ends of the fragments of said organism deoxyribonucleic acid obtained by digestion with the restriction enzyme determined.
3. Puce d'hybridation selon la revendication 1, dans laquelle ladite première partie de séquence est complémentaire au reste du site de restriction de l'enzyme de restriction utilisée par exemple choisie parmi EcoRI, Aatll, Snol, Bgl II, Bln I, Bse AI, Cla I.3. Hybridization chip according to claim 1, in which said first part of sequence is complementary to the rest of the restriction site of the restriction enzyme used for example chosen from EcoRI, Aatll, Snol, Bgl II, Bln I, Bse AI, Cla I.
4. Puce selon la revendication 1" ou 2, dans laquelle ladite première partie de séquence est complémentaire au reste du site de restriction de l'enzyme de restriction EcoRI.4. The chip of claim 1 " or 2, wherein said first portion of sequence is complementary to the rest of the restriction site of the restriction enzyme EcoRI.
5. Puce selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle chaque deuxième partie de séquence variable d'une sonde à l'autre a une longueur constante choisie de 4 à 12 bases azotées.5. Chip according to claim 1 or 2, in which each second part of sequence variable from one probe to another has a constant length chosen from 4 to 12 nitrogen bases.
6. Puce selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle chaque deuxième partie de séquence variable d'une sonde à l'autre a une longueur constante choisie de 4 à 10 bases azotées.6. Chip according to claim 1 or 2, in which each second part of sequence variable from one probe to another has a constant length chosen from 4 to 10 nitrogen bases.
7. Puce selon la revendication 1 ou 2 , dans laquelle chaque deuxième partie de séquence variable d'une sonde à l'autre a une longueur constante choisie de 4 à 12 bases azotées choisies parmi l'adénine, la cytosine, la guanine et la thymine .7. The chip of claim 1 or 2, wherein each second portion of variable sequence from one probe to another has a constant length chosen from 4 to 12 nitrogenous bases chosen from adenine, cytosine, guanine and thymine.
8. Puce selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle chaque deuxième partie de séquence variable d'une sonde à l'autre a une longueur de 6 bases azotées choisies parmi l'adénine, la cytosine, la guanine et la thymine.8. A chip according to claim 1 or 2, in which each second part of sequence variable from one probe to another has a length of 6 nitrogenous bases chosen from adenine, cytosine, guanine and thymine.
9. Puce selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle chaque deuxième partie de séquence variable d'une sonde à l'autre a une longueur de 6 bases azotées et est constituée de combinaisons déterminées de bases azotées choisies parmi l'adénine, la cytosine, la guanine et la thymine, de telle manière que la matrice de sondes comprennent les 46 sondes différentes possibles .9. Chip according to claim 1 or 2, in which each second part of variable sequence from one probe to another has a length of 6 nitrogen bases and consists of determined combinations of nitrogen bases chosen from adenine, cytosine , guanine and thymine, so that the array of probes includes 4 to 6 different possible probes.
10. Puce selon la revendication 4 lorsqu'elle dépend de la revendication 2, dans laquelle 1' oligonucléotide adaptateur a une séquence complémentaire à un ou à une partie d'un des deux oligonucléotides suivants : 5' -CTCGTAGACTGCGTACC-3 ' ; et10. The chip according to claim 4 when it depends on claim 2, in which the adapter oligonucleotide has a sequence complementary to one or to one of one of the following two oligonucleotides: 5 '-CTCGTAGACTGCGTACC-3'; and
5 ' -AATTGGTACGCAGTCTAC-3 ' .5 '-AATTGGTACGCAGTCTAC-3'.
11. Procédé de fabrication d'une empreinte génétique d'un organisme comprenant les étapes suivantes : extraction de l'ADN bicaténaire dudit organisme, détermination de la concentration de l'ADN bicaténaire extrait et si nécessaire dilution de l'ADN extrait à une concentration de 1 à 20 ng/1, digestion de l'ADN extrait avant ou après dilution au moyen d'au moins une enzyme de restriction ayant un site de restriction déterminé de manière à obtenir des fragments bicaténaires comprenant un reste de séquence dudit site de restriction, et, contiguë audit reste de séquence, une séquence interne propre à chaque fragment ; éventuellement ligation d'un oligonucléotide adaptateur bicaténaire à séquence déterminée aux extrémités des fragments bicaténaires obtenus par digestion dudit ADN pour obtenir des fragments bicaténaires adaptés, amplification des fragments bicaténaires, éventuellement liés à 1 ' oligonucléotide adaptateur bicaténaire, par une réaction de polymérisation en chaîne au moyen d'une amorce complémentaire audit reste de séquence dudit site de restriction et éventuellement à l' oligonucléotide adaptateur bicaténaire, marquage des fragments bicaténaires, éventuellement liés à 1 ' oligonucléotide adaptateur bicaténaire, pendant ou après leur amplification, au moyen d'un marqueur,11. A method of manufacturing a genetic fingerprint of an organism comprising the following steps: extraction of double-stranded DNA from said organism, determination of the concentration of double-stranded DNA extracted and if necessary dilution of the extracted DNA to a concentration of 1 to 20 ng / 1, digestion of the extracted DNA before or after dilution with means of at least one restriction enzyme having a restriction site determined so as to obtain double-stranded fragments comprising a sequence residue of said restriction site, and, adjacent to said sequence residue, an internal sequence specific to each fragment; optionally ligation of a double-stranded adapter oligonucleotide with a determined sequence at the ends of the double-stranded fragments obtained by digestion of said DNA to obtain suitable double-stranded fragments, amplification of the double-stranded fragments, optionally linked to the double-stranded adapter oligonucleotide, by a polymerase chain reaction by means of a primer complementary to said remainder of the sequence of said restriction site and optionally to the double-stranded adapter oligonucleotide, labeling of the double-stranded fragments, optionally linked to the double-stranded adapter oligonucleotide, during or after their amplification, by means of a marker,
Dénaturation des fragments bicaténaires marqués, éventuellement liés à l' oligonucléotide adaptateur bicaténaire, de manière à obtenir une collection de fragments monocaténaires de l'acide désoxyribonucléique provenant de l'organisme éventuellement liés à l' oligonucléotide adaptateur monocaténaire, hybridation de ladite collection de fragments sur une puce selon la revendication 1 lorsque les fragments ne sont pas liés à l' oligonucléotide adaptateur monocaténaire, ou sur une puce selon la revendication 2 lorsque les fragments sont liés 1' oligonucléotide adaptateur monocaténaire, - rinçage de la puce notamment pour éliminer les fragments non hybrides et séchage.Denaturation of the marked double-stranded fragments, possibly linked to the double-stranded adapter oligonucleotide, so as to obtain a collection of single-stranded fragments of the acid deoxyribonucleic coming from the organism possibly linked to the single-stranded adapter oligonucleotide, hybridization of said collection of fragments on a chip according to claim 1 when the fragments are not linked to the single-stranded adapter oligonucleotide, or on a chip according to claim 2 when the fragments are linked to the single-stranded adapter oligonucleotide, - rinsing of the chip in particular to remove the non-hybrid fragments and drying.
12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel l'enzyme de restriction utilisée est choisie parmi EcoR I, Aat II, Sno I, Bgl II, Bln I, Bse AI, Cla I.12. The method of claim 11, wherein the restriction enzyme used is chosen from EcoR I, Aat II, Sno I, Bgl II, Bln I, Bse AI, Cla I.
13. Procédé selon la revendication 11 comprenant l'étape de ligation d'un oligonucléotide adaptateur bicaténaire, dans lequel l'enzyme de restriction utilisée coupe l'ADN en laissant des extrémités cohésives, l' oligonucléotide adaptateur choisi ayant une extrémité qui correspond parfaitement à l'extrémité cohêsive de l'enzyme de restriction utilisée.13. The method of claim 11 comprising the step of ligating a double-stranded adapter oligonucleotide, in which the restriction enzyme used cuts the DNA leaving cohesive ends, the adapter oligonucleotide chosen having an end which corresponds perfectly to the cohesive end of the restriction enzyme used.
14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel l'enzyme de restriction utilisée est EcoRI.14. The method of claim 13, wherein the restriction enzyme used is EcoRI.
15. Procédé selon la revendication 13, dans lequel l' oligonucléotide adaptateur est constitué de15. The method of claim 13, wherein the adapter oligonucleotide consists of
1' oligonucléotide bicaténaire suivant : 5 ' -CTCGTAGACTGCGTACC-3 'The following double-stranded oligonucleotide: 5 '-CTCGTAGACTGCGTACC-3'
3 ' -CATCTGACGCATGGTTAA-5 ' .3 '-CATCTGACGCATGGTTAA-5'.
16. Procédé selon la revendication 13, dans lequel les étapes de digestion et de ligation sont effectuées simultanément.16. The method of claim 13, wherein the digestion and ligation steps are carried out simultaneously.
17. Procédé selon la revendication 11, dans lequel deux enzymes de restriction sont utilisées pour digérer l'ADN extrait.17. The method of claim 11, wherein two restriction enzymes are used to digest the extracted DNA.
18. Procédé selon la revendication 17, dans lequel les enzymes sont Taql et EcoRI .18. The method of claim 17, wherein the enzymes are Taql and EcoRI.
19. Procédé selon la revendication 17 ou 18 comprenant l'étape de ligation d'un oligonucléotide adaptateur bicaténaire, dans lequel les deux enzymes de restriction utilisées coupent l'ADN en laissant des extrémités cohésives, l' oligonucléotide adaptateur choisi ayant une extrémité qui correspond parfaitement à l'extrémité cohêsive d'un seul des deux enzymes de restriction utilisées.19. The method of claim 17 or 18 comprising the step of ligating a double-stranded adapter oligonucleotide, in which the two restriction enzymes used cut the DNA leaving cohesive ends, the adapter oligonucleotide chosen having an end which corresponds perfectly at the cohesive end of only one of the two restriction enzymes used.
20. Empreinte génétique obtenue par un procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 19.20. Genetic fingerprint obtained by a process according to any one of claims 11 to 19.
21. Empreinte génétique selon la revendication 20, dans laquelle l'organisme est choisi parmi un animal, un végétal, un insecte ou un microorganisme. 21. A genetic fingerprint according to claim 20, in which the organism is chosen from an animal, a plant, an insect or a microorganism.
22. Procédé d'identification d'un organisme comprenant de l'ADN ou d'un échantillon comprenant de l'ADN, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :22. Method for identifying an organism comprising DNA or a sample comprising DNA, said method comprising the following steps:
-a) la fabrication d'une première empreinte génétique d'un organisme référence par un protocole suivant le procédé selon la revendication 11, ladite première empreinte constituant l'empreinte génétique dudit organisme référence associée au protocole utilisé, -b) la fabrication d'une deuxième empreinte génétique à partir d'un organisme à identifier ou d'un échantillon à identifier suivant le même protocole que dans l'étape a), et-a) the manufacture of a first genetic fingerprint of a reference organism by a protocol according to the method according to claim 11, said first fingerprint constituting the genetic fingerprint of said reference organism associated with the protocol used, -b) the manufacture of a second genetic fingerprint from an organism to be identified or from a sample to be identified according to the same protocol as in step a), and
-c) la comparaison de la première empreinte obtenue à l'étape a) avec la deuxième empreinte obtenue à l'étape b) , une identité de la première et de la deuxième empreintes révélant le cas échéant que l'organisme, ou l'échantillon à identifier, présente la même identité que, ou provient de, l'organisme référence.-c) the comparison of the first imprint obtained in step a) with the second imprint obtained in step b), an identity of the first and of the second imprints revealing if necessary that the organism, or the sample to be identified, has the same identity as, or comes from, the reference organization.
23. Procédé selon la revendication 22, dans lequel l'organisme référence est un animal, et dans lequel l'organisme ou l'échantillon à identifier est un animal ou un échantillon d'animal à identifier.23. The method of claim 22, wherein the reference organism is an animal, and wherein the organism or sample to be identified is an animal or a sample of animal to be identified.
24. Procédé selon la revendication 22, dans lequel l'organisme référence est un animal destiné à produire de la viande pour l'alimentation humaine, et l'échantillon à identifier est un morceau de viande destiné à la vente. 24. The method of claim 22, wherein the reference organism is an animal intended to produce meat for human consumption, and the sample to be identified is a piece of meat intended for sale.
25. Procédé selon la revendication 22, dans lequel l'organisme référence est une plante, et dans lequel l'organisme ou l'échantillon à identifier est une plante ou un échantillon de plante à identifier.25. The method of claim 22, wherein the reference organism is a plant, and wherein the organism or sample to be identified is a plant or a sample of plant to identify.
26. Procédé selon la revendication 22, dans lequel l'individu référence est un cépage de vigne référence, et dans lequel l'échantillon à identifier est un échantillon de raisin ou de vin.26. The method of claim 22, wherein the reference individual is a reference grape variety, and wherein the sample to be identified is a sample of grapes or wine.
27. Procédé selon la revendication 22, dans lequel l'individu référence est un suspect, et l'échantillon à identifier est un tissu humain susceptible de provenir dudit suspect.27. The method of claim 22, wherein the reference individual is a suspect, and the sample to be identified is a human tissue likely to come from said suspect.
28. Utilisation d'une puce selon la revendication 1 ou 2, dans un procédé d'identification d'un organisme ou d'un produit issu de cet organisme, du sexe, de la race ou de la variété ou de l'espèce dudit organisme à partir d'un échantillon de son ADN.28. Use of a chip according to claim 1 or 2, in a method of identifying an organism or a product derived from this organism, of sex, of race or of variety or species of said organism. organism from a sample of its DNA.
29. Utilisation d'une puce selon la revendication 1 ou 2 dans l'identification de gènes intervenant dans des caractères détectables tels que des maladies d'origine génétique.29. Use of a chip according to claim 1 or 2 in the identification of genes involved in detectable characters such as diseases of genetic origin.
30. Utilisation d'une puce selon la revendication 1 ou 2 à des fins de traçabilité individuelle des animaux ou des plantes et des produits dérivés de ceux- ci . 30. Use of a chip according to claim 1 or 2 for the purposes of individual traceability of animals or plants and products derived from them.
31. Utilisation d'une puce selon la revendication ou 2 à des fins de détection d'un micro-organisme. 31. Use of a chip according to claim or 2 for the purpose of detecting a microorganism.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110033828A (en) * 2019-04-03 2019-07-19 北京各色科技有限公司 Sexual discriminating method based on chip detection DNA data

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5710000A (en) * 1994-09-16 1998-01-20 Affymetrix, Inc. Capturing sequences adjacent to Type-IIs restriction sites for genomic library mapping
US6258539B1 (en) * 1998-08-17 2001-07-10 The Perkin-Elmer Corporation Restriction enzyme mediated adapter
WO2001049882A2 (en) * 1999-12-29 2001-07-12 Keygene N.V. METHOD FOR GENERATING OLIGONUCLEOTIDES, IN PARTICULAR FOR THE DETECTION OF AMPLIFIED RESTRICTION FRAGMENTS OBTAINED USING AFLP$m(3)

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5710000A (en) * 1994-09-16 1998-01-20 Affymetrix, Inc. Capturing sequences adjacent to Type-IIs restriction sites for genomic library mapping
US6258539B1 (en) * 1998-08-17 2001-07-10 The Perkin-Elmer Corporation Restriction enzyme mediated adapter
WO2001049882A2 (en) * 1999-12-29 2001-07-12 Keygene N.V. METHOD FOR GENERATING OLIGONUCLEOTIDES, IN PARTICULAR FOR THE DETECTION OF AMPLIFIED RESTRICTION FRAGMENTS OBTAINED USING AFLP$m(3)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JACCOUD D ET AL: "Diversity arrays: a solid state technology for sequence information independent genotyping." NUCLEIC ACIDS RESEARCH. ENGLAND 15 FEB 2001, vol. 29, no. 4, 15 février 2001 (2001-02-15), page E25 XP002221868 ISSN: 1362-4962 cité dans la demande *
MIRZABEKOV A D: "DNA SEQUENCING BY HYBRIDIZATION -A MEGASEQUENCING METHOD AND A DIAGNOSTIC TOOL?" TRENDS IN BIOTECHNOLOGY, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 12, no. 1, 1994, pages 27-32, XP000670232 ISSN: 0167-7799 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110033828A (en) * 2019-04-03 2019-07-19 北京各色科技有限公司 Sexual discriminating method based on chip detection DNA data
CN110033828B (en) * 2019-04-03 2021-06-18 北京各色科技有限公司 Chip detection DNA data-based gender judgment method

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