WO2010134246A1 - 核酸含有試料の調製方法 - Google Patents

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WO2010134246A1
WO2010134246A1 PCT/JP2010/001754 JP2010001754W WO2010134246A1 WO 2010134246 A1 WO2010134246 A1 WO 2010134246A1 JP 2010001754 W JP2010001754 W JP 2010001754W WO 2010134246 A1 WO2010134246 A1 WO 2010134246A1
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WO
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nucleic acid
containing sample
preparing
sample
water
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PCT/JP2010/001754
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谷上恭央
長岡智紀
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オリンパス株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • C12N15/1003Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C12Q1/6806Preparing nucleic acids for analysis, e.g. for polymerase chain reaction [PCR] assay

Definitions

  • the present invention relates to a method for preparing a nucleic acid-containing sample from a biological sample for efficiently recovering nucleic acid in the biological sample, a nucleic acid-containing sample prepared by the preparation method, and a nucleic acid prepared using the preparation method
  • the present invention relates to a method for recovering nucleic acid from a contained sample.
  • nucleic acids in biological samples have been used for disease diagnosis and treatment.
  • nucleic acids in biological samples such as feces and blood
  • it is less invasive and less burdensome on the patient than other clinical tests such as endoscopy.
  • a gene related to a disease is directly examined by nucleic acid analysis, there is an advantage that a highly reliable result can be obtained.
  • the degree of early detection and progression of cancer can be examined by examining the presence or absence of cancer cells in stool or blood or the presence or absence of genes derived from cancer cells.
  • nucleic acid-containing sample in order to efficiently recover a nucleic acid that is contained in a relatively small amount in a biological sample such as a cancer cell-derived nucleic acid, when preparing a nucleic acid-containing sample to be used for testing from a biological sample, It is important to prevent degradation of the nucleic acid so that it can be stably stored until the testing operation.
  • nucleic acid when nucleic acid is collected from a biological sample, the carry-over (carrying-in) of contaminants (substances other than nucleic acid) originally contained in the biological sample increases, and nucleic acid with sufficient purity must be collected. Is often difficult. If the purity of the nucleic acid recovered from the biological sample is insufficient, the reliability of the results obtained is the same as when the recovery efficiency is poor, even if the recovered nucleic acid is used for inspection and analysis. There is a problem that is low.
  • a method for stably storing a biological sample before nucleic acid extraction includes (1) immediately contacting the collected whole blood sample with a stabilizing additive to prevent in vitro gene induction in the sample;
  • a method for protecting an in vivo transcription profile by using a detergent, a chaotropic salt, a ribonuclease inhibitor, a chelating agent, or a mixture thereof, an organic solvent, or an organic reducing agent as the stabilizing additive is disclosed.
  • a detergent, a chaotropic salt, a ribonuclease inhibitor, a chelating agent, or a mixture thereof, an organic solvent, or an organic reducing agent as the stabilizing additive is disclosed.
  • a fixative composition for storage of tissue and biological samples comprising one or more alkanols, polyethylene glycol having a molecular weight of 200 to 600, 0.01 to 1 liter of fixative composition
  • a fixative composition comprising one or more weak organic acids and water mixed at a concentration of 0.10 mol, wherein the fixative composition is essentially free of any cross-linking agent.
  • the fixative composition it is possible to suppress denaturation of DNA / RNA at the time of fixation, unlike a formaldehyde solution generally used for fixing a tissue sample such as a section for microscopic observation. .
  • a method for suppressing carryover of an inhibitory substance in a biological sample when nucleic acid is extracted and purified from a biological sample such as stool is also disclosed.
  • (3) washing a test sample with an organic solvent to remove a substance that inhibits the enzymatic amplification reaction of nucleic acid, and enzymatically amplifying nucleic acid of cells contained in the test sample A method for enzymatic amplification of nucleic acids is also disclosed (see, for example, Patent Document 3).
  • (4) a method of removing a nucleic acid amplification interfering substance contained in a biological sample by treating the biological sample with an acid solution, preferably a mineral acid solution is disclosed (for example, see Patent Document 4). ).
  • phosphate ions in the reaction solution act in an inhibitory manner in the nucleic acid amplification reaction
  • a method for performing a nucleic acid amplification reaction using a buffer solution suitable for amplification has been disclosed (see, for example, Patent Document 5).
  • Nucleic acid extraction methods that include a step that is performed more than once, a step that destroys the cell membrane or cell wall of cells in a specimen, and a step that selectively insolubilizes nucleic acids in the specimen are disclosed (for example, see Patent Document 6).
  • various microorganisms exist in the soil, and when extracting nucleic acids from these microorganisms, as a method for removing humic substances contained in the soil, for example, (7) inorganic salts, organic salts, Alternatively, a method for directly extracting DNA from microorganisms in soil, comprising a first washing step of washing with a weakly acidic aqueous solution containing a compound selected from the group consisting of urea and a second washing step of washing with an aqueous solution of milk powder (For example, refer to Patent Document 7).
  • a blood sample prepared by adding a stabilizing additive is discarded by centrifuging and then the pellet is washed once with water, and then the pellet is subjected to nucleic acid extraction. Used for processing.
  • nucleic acid extraction is performed after washing the tissue sample after fixation.
  • the type of the cleaning solution used in the cleaning operation affects the effect in the subsequent nucleic acid extraction.
  • a biological sample such as stool washed with an organic solvent is used as it is for analysis of nucleic acid amplification reaction and the like. That is, in the method (3), the organic solvent used for the washing is brought into the analysis reaction, so that there is a problem that the nucleic acid extraction efficiency is lowered by the brought-in organic solvent.
  • the present invention relates to a method for preparing a sample capable of efficiently recovering a nucleic acid from a biological sample such as stool without requiring a complicated operation, and a biological sample using the nucleic acid-containing sample prepared by the method It aims at providing the method of collect
  • the present inventors have stabilized the nucleic acid in the biological sample by mixing the collected biological sample with a nucleic acid stabilizer and then stabilized before the nucleic acid extraction operation. It was found that a nucleic acid-containing sample with very excellent nucleic acid extraction efficiency can be prepared by washing the prepared sample with an acidic buffer having a pH of 2 or more, and the present invention has been completed.
  • the present invention (1) (A) a step of mixing a biological sample and a nucleic acid stabilizer, (B) a step of recovering a solid component as a nucleic acid-containing sample from the mixture obtained in the step (A), (C ) Washing the solid component recovered in the step (B) with an acidic buffer having a pH of 2 or more, and a method for preparing a nucleic acid-containing sample, (2) The method for preparing a nucleic acid-containing sample according to (1) above, wherein the pH of the acidic buffer is 3 to 6, (3)
  • the nucleic acid stabilizer is one or more selected from the group consisting of a water-soluble organic solvent, a protease inhibitor, a polycation, and a high salt concentration solution.
  • nucleic acid-containing sample A method for preparing the nucleic acid-containing sample as described above, (4) The preparation of a nucleic acid-containing sample according to any one of (1) to (3), wherein the nucleic acid stabilizer contains a water-soluble alcohol and / or ketone as the water-soluble organic solvent. Method, (5) The method for preparing a nucleic acid-containing sample according to (4), wherein the water-soluble organic solvent contains at least one selected from the group consisting of ethanol, propanol, and methanol as the water-soluble alcohol.
  • the nucleic acid stabilizer is a water-soluble organic solvent, and the concentration of the water-soluble organic solvent in the mixture is 30% or more.
  • a method for preparing a nucleic acid-containing sample of (8) The method for preparing a nucleic acid-containing sample according to any one of (1) to (3), wherein the nucleic acid stabilizer contains an aldehyde as the water-soluble organic solvent, (9) The nucleic acid-containing sample according to (8), wherein the nucleic acid stabilizer is a water-soluble organic solvent, and the concentration of the water-soluble organic solvent in the mixture is 0.01 to 30%.
  • the preparation method of (10) The nucleic acid stabilizer includes one or more selected from the group consisting of peptide protease inhibitors, reducing agents, protein denaturing agents, and chelating agents as the protease inhibitors.
  • the nucleic acid stabilizer is selected from the group consisting of AEBSF, Aprotinin, Bestin, E-64, Leupeptin, Pepstatin A, urea, DTT (dithiothreitol), and EDTA as the protease inhibitor.
  • the method for preparing a nucleic acid-containing sample according to any one of the above (1) to (9), comprising: (12) The method for preparing a nucleic acid-containing sample according to any one of (1) to (11), wherein the nucleic acid stabilizer contains polylysine as the polycation.
  • the acidic buffer solution is a buffer solution selected from the group consisting of an acetic acid / sodium acetate buffer system, a citric acid / sodium hydroxide buffer system, and a lactic acid / sodium lactate buffer system.
  • the nucleic acid recovery method as described, (26) The nucleic acid recovery method according to (25), wherein the organic solvent is phenol, (27) The method for recovering nucleic acid according to any one of (24) to (26) above, wherein the removal of the denatured protein in the step (c) is performed using chloroform. (28)
  • the recovery of the nucleic acid in the step (b) includes (b1) a step of adsorbing the nucleic acid eluted in the step (a) on an inorganic support, and (b2) a nucleic acid adsorbed in the step (b1).
  • nucleic acid recovery according to any one of (23) to (27), (29) The nucleic acid recovery according to any one of (23) to (28), further comprising: (d) a step of recovering a solid component from the nucleic acid-containing sample before the step (a).
  • a nucleic acid analysis method comprising analyzing a nucleic acid derived from a mammalian cell using a nucleic acid recovered from a nucleic acid-containing sample using the nucleic acid recovery method according to any one of (21) to (29) , (31) The nucleic acid analysis method according to (30), wherein the mammalian cell is a digestive tract cell, (32) The nucleic acid analysis method according to (30), wherein the mammalian cell is a colorectal exfoliated cell, (33) The nucleic acid analysis method according to any one of (30) to (32), wherein the nucleic acid derived from a mammalian cell is a marker indicating neoplastic transformation, (34) The nucleic acid analysis method according to any one of (30) to (32), wherein the nucleic acid derived from a mammalian cell is a marker indicating inflammatory digestive organ disease, (35) The nucleic acid analysis method according to any one of (30) to (32), wherein the mamma
  • the nucleic acid-containing sample capable of efficiently recovering nucleic acid can be easily prepared from a biological sample by the method for preparing a nucleic acid-containing sample of the present invention.
  • the method for preparing a nucleic acid-containing sample of the present invention recovers after stabilizing nucleic acid in a biological sample, in particular, a biological body that is likely to be damaged by a nucleic acid containing a relatively large amount of contaminants such as feces. Suitable for sample preparation.
  • Example 1 it is the figure which showed the fixed_quantity
  • Example 1 it is the figure which showed the dyeing
  • Example 2 it is the figure which showed the fixed_quantity
  • the reference example 1 it is the figure which showed the amount of RNA collect
  • the reference example 3 it is the figure which showed the amount of RNA collect
  • the method for preparing a nucleic acid-containing sample of the present invention is a method for preparing a nucleic acid-containing sample from a biological sample, and includes the following steps (A) to (C): It is characterized by having.
  • the biological sample is treated with a nucleic acid stabilizer before the nucleic acid extraction treatment, so that the nucleic acid in the biological sample is stabilized in advance.
  • the nucleic acid can be efficiently recovered from a biological sample containing a large amount of contaminants such as microorganisms and enzymes, while minimizing such changes.
  • a biological sample and a nucleic acid stabilizer are mixed and a mixture is prepared.
  • the biological sample is a liquid sample such as urine
  • a nucleic acid stabilizer can be directly added to the biological sample and mixed.
  • the biological sample is a sample having a relatively large amount of solid components such as feces
  • a nucleic acid stabilizer solution in which the nucleic acid stabilizer is dissolved or diluted in an appropriate solvent is prepared, and the nucleic acid stabilizer solution is prepared.
  • a biological sample can be mixed.
  • the nucleic acid stabilizer is a sufficient amount of liquid, the biological sample and the nucleic acid stabilizer may be directly mixed.
  • nucleic acid stabilizer means a compound having an effect of inhibiting nucleic acid degradation and nucleic acid chain synthesis.
  • loss due to degradation of the nucleic acid in the biological sample can be minimized, and the synthesis of a new nucleic acid chain can also be suppressed. it can.
  • the nucleic acid stabilizer used in the present invention is preferably at least one selected from the group consisting of a water-soluble organic solvent, a protease inhibitor, a polycation, and a high salt concentration solution.
  • a protease inhibitor, polycation, or salt dissolved in a water-soluble organic solvent or a diluted solution thereof may be mixed with a biological sample.
  • the solvent for dissolving or diluting the nucleic acid stabilizer is used as the nucleic acid high recovery effect of the present invention. That is, it is not particularly limited as long as it prevents degradation of the nucleic acid in the biological sample, stably retains the nucleic acid, and does not impair the effect of high recovery.
  • water or a buffer solution such as PBS may be used.
  • a water-soluble organic solvent means an organic solvent that has high solubility in water or can be mixed with water at an arbitrary ratio.
  • Biological samples such as stool usually contain a large amount of water. Therefore, a water-soluble organic solvent that is a solvent that is highly soluble in water or a solvent that can be mixed with water at an arbitrary ratio is used as a nucleic acid stabilizer. By using it, the biological sample and the nucleic acid stabilizer can be quickly mixed, and a higher nucleic acid high recovery effect can be obtained.
  • the water-soluble organic solvent can function as a nucleic acid stabilizer, but due to the dehydration action of the water-soluble organic solvent component, the cell activity of mammalian cells and microorganisms contained in the biological sample is remarkable. It is presumed that the activity of various degrading enzymes such as protease, DNase, and RNase in a biological sample is significantly decreased due to the decrease and the protein denaturation action of the water-soluble organic solvent component.
  • various degrading enzymes such as protease, DNase, and RNase
  • the water-soluble organic solvent used as the nucleic acid stabilizer include alcohols, ketones, or aldehydes, which have a linear structure and are liquid at room temperature, for example, 15 to 40 ° C. It means a certain solvent.
  • a water-soluble organic solvent having a linear structure as an active ingredient, mixing with a biological sample can be performed more quickly than using an organic solvent having a cyclic structure such as a benzene ring as an active ingredient. Since an organic solvent having a cyclic structure is generally easily separated from water, it is difficult to mix with a biological sample such as feces, and it is difficult to obtain a high nucleic acid high recovery effect.
  • the nucleic acid stabilizer of the present invention is preferably a water-soluble organic solvent having a solubility in water of 12% by weight or more, more preferably a water-soluble organic solvent having a solubility in water of 20% by weight or more.
  • the water-soluble organic solvent having a solubility in water of 90% by weight or more is more preferable, and the water-soluble organic solvent that can be mixed with water at an arbitrary ratio is particularly preferable.
  • Examples of water-soluble organic solvents that can be mixed with water at an arbitrary ratio include methanol, ethanol, n-propanol, 2-propanol, acetone, formaldehyde and the like.
  • the water-soluble organic solvent used as the nucleic acid stabilizer of the present invention is not particularly limited as long as it satisfies the above definition and can exhibit a high nucleic acid recovery effect.
  • the water-soluble organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, mercaptoethanol and the like as water-soluble alcohols, and ketones as acetone, methyl ethyl ketone (90% by weight solubility in water, etc.).
  • aldehydes include acetaldehyde (acetylaldehyde), formaldehyde (formalin), glutaraldehyde, paraformaldehyde, glyoxal, etc.
  • Propanol may be n-propanol, 2-propanol
  • the butanol may be 1-butanol (water solubility 20% by weight) or 2-butanol (water solubility 12.5% by weight).
  • the water-soluble organic solvent is preferably a water-soluble alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, or formaldehyde because it has a sufficiently high solubility in water, from the viewpoints of availability, handleability, safety, etc.
  • ethanol, propanol, and methanol are more preferable, especially because ethanol is the safest and can be easily handled in the home, so that it can be used in screening tests such as periodic medical examinations. It is particularly useful.
  • the water-soluble organic solvent and the biological sample may be directly mixed, or the water-soluble organic solvent diluted solution obtained by diluting the water-soluble organic solvent in an appropriate solvent and the biological sample may be mixed.
  • the concentration of the water-soluble organic solvent in the diluted water-soluble organic solvent is not particularly limited as long as it can achieve a high nucleic acid recovery effect. Can be determined.
  • the concentration of the water-soluble organic solvent in the diluted water-soluble organic solvent is sufficiently high, when the biological sample and the water-soluble organic solvent diluted solution are mixed, the water-soluble organic solvent component is rapidly added to the whole biological sample. Penetration and rapid effect of high nucleic acid recovery can be achieved.
  • the concentration of the water-soluble organic solvent in the diluted water-soluble organic solvent is preferably 30% or more, more preferably 50% or more, and 50 to 80 % Is more preferable, and 60 to 70% is particularly preferable.
  • the water-soluble organic solvent concentration is higher, a sufficient nucleic acid high recovery effect can be obtained by using a small amount of the sample preparation solution for feces having a high water content.
  • the concentration of the water-soluble organic solvent in the diluted water-soluble organic solvent is preferably 30% or more, more preferably 60% or more, and 80% or more. Is more preferable.
  • the concentration of the water-soluble organic solvent in the diluted water-soluble organic solvent is preferably 0.01 to 30%. 0.03 to 10% is more preferable, and 3 to 5% is still more preferable.
  • Aldehydes can exhibit a high nucleic acid recovery effect even at a lower concentration than alcohols and ketones.
  • the water-soluble organic solvent used in the present invention may contain only one type of water-soluble organic solvent, or may be a mixed solution of two or more types of water-soluble organic solvents.
  • it may be a mixed solution of two or more kinds of alcohols, or a mixed solution of alcohols and other kinds of water-soluble organic solvents. Since the high nucleic acid recovery effect is further improved, a mixed solution of alcohol and acetone is also preferable.
  • a protease inhibitor as an active ingredient, not an inhibitor against nucleic acid degradation, as a nucleic acid stabilizer.
  • the nucleic acid in a biological sample exists in the state contained in the cell. Then, as a result of the degradation of cell membrane proteins and the like by the protease contained in the biological sample, it flows out of the cell from the pores and the like generated in the cell membrane, and the cell-derived components such as nucleic acid that has flowed out of the cell, Again, it is degraded by the action of nucleolytic enzymes and the like that are present in large amounts in biological samples.
  • a protease inhibitor as a nucleic acid stabilizer, the degradation of cell membrane proteins in a biological sample is effectively suppressed, and cell-derived components such as nucleic acids are contained in relatively small amounts of degrading enzymes and the like. By maintaining in a cell, the storage stability of the cell-derived component can be improved.
  • the protease inhibitor used as the nucleic acid stabilizer is not particularly limited as long as it can inhibit the enzyme activity of protease (protease, an enzyme that can catalyze the hydrolysis of peptide bonds). It may be a proteinase inhibitor or a peptidase inhibitor. Further, it may be one that can inhibit serine protease, one that can inhibit cysteine protease, one that can inhibit aspartic protease (acidic protease), It may be capable of inhibiting a metalloprotease.
  • protease inhibitor used in the present invention can be appropriately selected from known protease inhibitors.
  • protease inhibitors used in the present invention include AEBSF, Aprotinin, Bestain, Calpain Inhibitor I, Calpain Inhibitor II, Chymostatin, 3,4-Dichloroisocomain, E-64, Lactystein-G, , Pepstatin A, PMSF, Proteasome Inhibitor, TLCK, TPCK, Trypsin Inhibitor, and the like.
  • protease inhibitor cocktail can also be used.
  • the concentration of the aforementioned protease inhibitor added to the biological sample is not particularly limited as long as it is a concentration sufficient to inhibit the protease in the biological sample. Alternatively, it can be appropriately determined in consideration of the mixing ratio with the biological sample and the pH and temperature of the mixture prepared by mixing with the biological sample. Table 1 lists preferred concentrations of each protease inhibitor in a mixture prepared by mixing with a biological sample.
  • the protease inhibitor used in the present invention may be a peptide protease inhibitor as described above, a reducing agent, a protein denaturing agent, or a chelating agent.
  • the “peptide protease inhibitor” means a peptide capable of inhibiting protease activity by interacting with a protease, or a modified form thereof.
  • chelating agents include ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), O, O′-bis (2-aminophenylethylene glycol) ethylenediaminetetraacetic acid (BAPTA), N, N-bis (2-hydroxyethyl) glycine (Bicine), trans-1 , 2-Diaminocyclohexane-ethylenediaminetetraacetic acid (CyDTA), 1,3-diamino-2-hydroxybropan-ethylenediaminetetraacetic acid (DPTA-OH), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), ethylenediaminedipropanoic acid hydrochloride (EDDP), ethylenediamine Dimethylenephosphonic acid monohydrate (EDDPO), N- (2-hydroxyethyl) ethylenediaminetriacetic acid (EDTA-OH), ethylenediaminetetramethylenephosphonic acid (EDTPO), O, O′-bis (2-amino) Til) ethylene glycol te
  • the concentration of the chelating agent added to the biological sample as a protease inhibitor is not particularly limited as long as it is a sufficient concentration to inhibit the protease in the biological sample. It can be determined as appropriate.
  • each chelating agent is added so that the final concentration in the mixture prepared by mixing with the biological sample is 0.1 mM to 1 M.
  • the reducing agent examples include DTT (dithiothreitol) and ⁇ -mercaptoethanol.
  • concentration of the reducing agent added to the biological sample as a protease inhibitor is not particularly limited as long as the concentration is sufficient to inhibit the protease in the biological sample. Considering the type of reducing agent, etc. It can be determined as appropriate.
  • each reducing agent is added so that the final concentration in the mixture prepared by mixing with the biological sample is 0.1 mM to 1 M.
  • protein denaturing agents examples include urea, guanine, guanidine salts and the like.
  • concentration of the protein denaturing agent added to the biological sample as a protease inhibitor is not particularly limited as long as it is sufficient to inhibit the protease in the biological sample, and the type of protein denaturing agent is considered. And can be determined as appropriate.
  • each protein denaturant is added so that the final concentration in the mixture prepared by mixing with the biological sample is 0.1 mM to 10 M.
  • protease inhibitor only one type of protease inhibitor may be used, or two or more types of protease inhibitors may be used. Also, a plurality of types of peptide protease inhibitors such as AEBSF may be used in combination, and different types of protease inhibitors such as peptide protease inhibitors and chelating agents, peptide protease inhibitors and reducing agents are used. May be.
  • nucleic acid stabilizer it is also preferable to use a polycation as the nucleic acid stabilizer.
  • a polycation By mixing the biological sample with the polycation, it is possible to efficiently reduce the nucleic acid degradation / synthesis reaction caused by contaminants contained in the biological sample.
  • biological samples contain many substances that inhibit reactions used in nucleic acid analysis such as careful reaction of nucleic acid strands, but mixing biological samples with polycations reduces the inhibitory effects of inhibitors. It can also be made.
  • an inhibitory substance means the substance which acts inhibitory with respect to the enzyme reaction which uses a nucleic acid as a substrate.
  • the enzyme reaction is not particularly limited as long as it is an enzyme reaction using a nucleic acid as a substrate, and examples thereof include enzyme reactions generally used in nucleic acid analysis such as reverse transcription reaction and base chain extension reaction.
  • the base chain extension reaction means a base chain extension reaction by polymerase or ligase.
  • the base chain extension reaction by polymerase include PCR (polymerase chain reaction), real-time PCR, SDA (Standard Displacement Amplification) and the like.
  • Examples of the base chain elongation reaction by ligase include LCR (ligase chain reaction).
  • Specific examples of the inhibitor include bile acids and bile salts.
  • polycation means a polymer compound having a repeating structure containing a cationic functional group and a salt thereof.
  • the cation include an amino group. Specifically, it is obtained by polymerizing a polypeptide having a cationic functional group in the side chain such as polylysine represented by the following formula (1) or a monomer having a cationic functional group such as polyacrylamide in the side chain. And the like.
  • polypeptides and polymers need only be electrically positive as a whole molecule and do not need to have a cationic functional group in the side chain of all repeating units (amino acids and monomers).
  • polysine and polyacrylamide examples include polyvinylamine, polyallylamine, polyethylamine, polymethallylamine, polyvinylmethylimidazole, polyvinylpyridine, polyarginine, chitosan, 1,5-dimethyl.
  • the polycation is preferably polylysine or polyacrylamide, and more preferably polylysine.
  • a nucleic acid stabilizer used in this invention only 1 type of polycation may be used and 2 or more types of polycation may be used.
  • the concentration of the polycation added to the biological sample as a nucleic acid stabilizer should be sufficient to obtain an effect of reducing the inhibitory action by the inhibitor contained in the biological sample (inhibitory action reducing effect).
  • it is not particularly limited, and should be appropriately determined in consideration of the type of polycation, the type of nucleic acid-containing sample, the pH of the sample preparation solution, the mixing ratio of the sample preparation solution and the nucleic acid-containing sample Can do.
  • the polylysine concentration in the sample preparation solution is preferably 0.01 to 1.0 m% by weight, and preferably 0.0125 to 0.8 m% by weight. More preferably, it is 0.05 to 0.4 m% by weight.
  • “m wt%” means “ ⁇ 10 ⁇ 3 wt%”.
  • a high salt concentration solution may be used as the nucleic acid stabilizer.
  • a high salt concentration solution functions as a nucleic acid stabilizer is not clear, but various degrading enzymes are precipitated by salting out. Since the cell activity of bacteria such as fungi is significantly reduced and changes over time are suppressed, and since the salt concentration deviates from the optimum salt concentration, the activity of various degrading enzymes such as protease, DNase, and RNase in feces is remarkable. It is presumed that it is obtained because of a decline.
  • a salt contained as an active ingredient in a high salt concentration solution it can be used by appropriately selecting from salts usually used when preparing or analyzing a biological sample.
  • it may be a hydrochloride, a sulfate, or an acetate.
  • one type of salt may be used, or two or more types of salts may be used in combination.
  • active ingredients include sodium chloride, potassium chloride, ammonium sulfate, ammonium bisulfate, ammonium chloride, ammonium acetate, cesium sulfate, cadmium sulfate, cesium iron (II), chromium sulfate (III ), Cobalt (II) sulfate, copper (II) sulfate, lithium chloride, lithium acetate, lithium sulfate, magnesium sulfate, manganese sulfate, sodium sulfide, sodium acetate, sodium sulfate, zinc chloride, zinc acetate, and zinc sulfate.
  • sodium chloride is particularly useful in screening tests such as regular medical examinations because it is the safest and can be easily handled at home.
  • the concentration of the salt contained as an active ingredient in the high salt concentration solution (hereinafter sometimes simply referred to as “salt concentration”) is not particularly limited as long as it is a concentration that functions as a nucleic acid stabilizer. It can be determined appropriately in consideration of the type of salt or solvent.
  • the upper limit value of the salt concentration is the saturation concentration.
  • the lower limit value varies depending on the type of salt used, those skilled in the art can obtain it experimentally in advance.
  • the lower limit value can be obtained as follows. First, salt solutions having a plurality of concentrations below the saturation concentration are prepared, and nucleic acids are collected from feces immersed in these salt solutions for a predetermined period.
  • the minimum salt concentration value when the amount of recovered nucleic acid is larger than the amount of nucleic acid recovered from stool untreated with the salt solution can be the lower limit value of the salt concentration of the salt contained as the active ingredient.
  • a bacterial culture solution or a mixed solution of a culture solution of a mammalian cell culture and a bacterial culture solution can be used as a simulated stool sample instead of stool. .
  • the salt concentration of the high salt concentration solution is not less than 1 ⁇ 2 the saturation concentration of the salt as the active ingredient, regardless of the type of salt.
  • the concentration is preferably 4/5 or more of the saturated concentration, more preferably close to the saturated concentration, and particularly preferably substantially the saturated concentration.
  • a solution having a concentration of 1 ⁇ 2 times the saturated concentration and “a solution having a concentration of 4/5 or more of the saturated concentration” are obtained by appropriately diluting a saturated solution prepared by a conventional method with a solvent, for example. Can be prepared.
  • the salt concentration is preferably 13% (wt / wt) or more, more preferably 20% (wt / wt) or more, and 26% (wt / wt). wt) or more, more preferably from 26% (wt / wt) to a saturated concentration.
  • the salt concentration is preferably 20% (wt / wt) or more, more preferably 30% (wt / wt) or more, and 30 to 46% (wt / wt). More preferably.
  • biological samples provided for the preparation method of the present invention include feces, urine, blood, bone marrow fluid, lymph fluid, sputum, saliva, semen, bile, pancreatic fluid, ascites, exudate, amniotic fluid, intestinal lavage fluid, and lung lavage fluid. , Bronchial lavage fluid, or bladder lavage fluid. In addition, cultures such as cultured cells may be used.
  • the biological sample to be used in the preparation method of the present invention is particularly preferably stool, blood, or urine.
  • the biological sample is not particularly limited as long as it is collected from a living organism, but is preferably derived from a mammal, and more preferably derived from a human.
  • the stool used for the preparation method of the present invention is preferably immediately after excretion, but may be one that has passed time after excretion.
  • the amount of the biological sample subjected to the preparation method of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately determined in consideration of the type of the biological sample, the analysis method of the nucleic acid collected from the biological sample, and the like. .
  • it is preferably 10 mg to 1 g.
  • the amount of stool becomes too large, it will take time and effort to collect the stool and the size of the stool collection container will increase.
  • the amount of stool is too small, the number of mammalian cells such as colon exfoliated cells contained in the stool becomes too small, so that the required amount of nucleic acid cannot be recovered and the accuracy of the target nucleic acid analysis is reduced. There is a fear.
  • stool is heterogeneous, that is, since various components are present unevenly, it is preferable to collect from a wide range of stool at the time of stool collection in order to avoid the influence of the localization of mammalian cells. .
  • the volume of the nucleic acid stabilizer solution (or nucleic acid stabilizer) to be mixed with the collected biological sample is not particularly limited.
  • the mixing ratio of the nucleic acid stabilizer solution to the nucleic acid stabilizer solution is preferably such that the nucleic acid stabilizer solution volume is 1 or more with respect to the biological sample volume 1.
  • the biological sample can be quickly and effectively dispersed in the nucleic acid stabilizer solution by mixing the nucleic acid stabilizer solution with a volume of 5 times or more with respect to the biological sample. It is also possible to suppress the influence of a decrease in nucleic acid stabilizer concentration due to moisture contained in the biological sample.
  • the total amount of the mixture of the biological sample and the nucleic acid stabilizer solution is relatively small because handling becomes easier. For example, when stool is used, stool can be collected in a stool collection container previously provided with a nucleic acid stabilizer solution and a mixture can be prepared in the container. When the amount of the agent solution is equal, the stool collection container containing the nucleic acid stabilizer solution can be reduced in weight and size.
  • the mixing ratio of the biological sample and the nucleic acid stabilizer solution is more preferably 1: 1 to 1:20, further preferably 1: 3 to 1:10, and more preferably about 1: 5. preferable.
  • the mixing of the biological sample and the nucleic acid stabilizer solution (or nucleic acid stabilizer) in the step (A) may be performed by immersing the biological sample in the nucleic acid stabilizer solution and not performing a special stirring operation. . Since the nucleic acid stabilizer and its solution used in the present invention are very familiar to biological samples such as stool having a high water content, depending on the amount and state of the biological sample to be mixed, the nucleic acid stabilizer is simply used. This is because even if the sample is immersed in a solution and no special stirring operation is performed, it sufficiently penetrates into the biological sample and a sufficient high nucleic acid recovery effect is achieved.
  • the mixing of the biological sample and the nucleic acid stabilizer solution may be performed after the biological sample is put into the nucleic acid stabilizer solution and immersed in the solution.
  • the biological sample can be sufficiently dispersed and suspended in the nucleic acid stabilizer solution.
  • the stirring is preferably performed quickly.
  • the method for preparing a suspension by mixing a biological sample and a nucleic acid stabilizer solution is not particularly limited as long as it is a method of mixing by a physical method.
  • the collected biological sample may be placed in a sealable container in which a nucleic acid stabilizer solution has been placed in advance and sealed, and then mixed by turning the container upside down. May be mixed by applying to a shaker such as vortex.
  • the biological sample and the nucleic acid stabilizer solution may be mixed in the presence of the mixing particles. Since they can be mixed quickly, a method using a shaker or a method using mixing particles is preferable. In particular, by using a collection container that contains particles for mixing in advance, it can be quickly mixed even in an environment without a special device such as a home.
  • the mixing particles are compositions that do not impair the high nucleic acid recovery effect of the nucleic acid stabilizer solution, and can quickly disperse the biological sample in the nucleic acid stabilizer solution by hitting a biological sample such as feces.
  • the particles are not particularly limited as long as they have hardness and specific gravity, and may be particles made of one kind of material or particles made of two or more kinds of materials. Examples of such mixing particles include particles made of glass, ceramics, plastic, latex, metal, and the like. In addition, the mixing particles may be magnetic particles or non-magnetic particles.
  • a chaotropic salt may be added, or a surfactant may be added.
  • a chaotropic salt or a surfactant By adding a chaotropic salt or a surfactant, it is possible to more effectively inhibit cell activity in a biological sample and enzyme activities of various degrading enzymes.
  • chaotropic salts that can be mixed with a biological sample together with a nucleic acid stabilizer include guanidine hydrochloride, guanidine isothiocyanate, sodium iodide, sodium perchlorate, and sodium trichloroacetate.
  • the surfactant mixed with the biological sample together with the nucleic acid stabilizer is preferably a nonionic surfactant.
  • the nonionic surfactant include Tween 80, CHAPS (3- [3-Colamidopropyldimethylammonio] -1-propanesulfonate), Triton X-100, Tween 20, and the like.
  • the concentration of the chaotropic salt or the surfactant is not particularly limited as long as it provides a high nucleic acid recovery effect, and is appropriately determined in consideration of the amount of biological sample and the subsequent nucleic acid recovery / analysis method. be able to.
  • a colorant may be appropriately added to the mixture prepared in the step (A).
  • the colorant is preferably a colorant used as a food additive, and is preferably blue or green. Examples include Fast Green FCF (Green No. 3), Brilliant Blue FCF (Blue No. 1), Indigo Carmine (Blue No. 2), and the like.
  • a plurality of colorants may be mixed and added, or may be added alone.
  • the high nucleic acid recovery effect of the nucleic acid stabilizer is not particularly affected by the temperature conditions as long as a sufficient amount of the nucleic acid stabilizer is present in the mixture. Therefore, the preparation method of the present invention can suppress the loss of nucleic acid in the biological sample even when it is performed at a temperature at which a biological sample such as stool is normally collected, that is, at room temperature.
  • the mixture prepared in step (A) stably retains the nucleic acid in the mixture material even when stored or transported at room temperature until the subsequent step (B) and subsequent processing. can do.
  • the mixture is preferably stored at 50 ° C. or lower. This is because the concentration of the water-soluble organic solvent in the mixture may be lower than the concentration sufficient for achieving a high nucleic acid recovery effect due to volatilization or the like due to long-term storage under high temperature conditions.
  • the mixture obtained in the step (A) can be stably stored at room temperature for a relatively long period of time while suppressing the degradation of nucleic acids, particularly fragile RNA, with a nucleic acid stabilizer. For this reason, when the location and time for collecting a biological sample are far from the location and time for performing nucleic acid extraction / analysis operations or when a large amount of samples must be processed, such as screening tests such as screening.
  • the mixture is stored or transported in the state of the mixture until the time or place where the nucleic acid extraction / analysis operation is performed, and immediately before the nucleic acid extraction operation. It is preferable to perform steps (B) and (C).
  • the solid component is recovered from the mixture obtained in the step (A).
  • the nucleic acid contained in the biological sample is stabilized in a state of being contained in the cell by the nucleic acid stabilizer. For this reason, the solid component containing the said cell component turns into a nucleic acid containing sample derived from a biological sample.
  • the method for recovering the solid component from the mixture is not particularly limited, and any known method used for recovering the solid component from the suspension may be used.
  • the mixture may be centrifuged, the supernatant removed, and the precipitate collected, or filtered using a filter with an appropriate pore size and the solid component remaining on the filter surface collected. Good.
  • the pore size of the filter used for filter filtration is not particularly limited as long as it is a size capable of transmitting only the liquid component, and can be appropriately selected from filters having a pore size generally used in the field.
  • filters having a pore size generally used in the field For example, when a biological sample having a relatively small amount of solid components such as urine is used, it is preferable to use a filter having a relatively small pore size.
  • a biological sample with a relatively large amount of solid components such as feces and blood is used, clogging is likely to occur when a filter with a too small pore size is used, so a filter with a relatively large pore size should be used. preferable.
  • step (C) the solid component recovered in step (B) is washed with a buffer having a pH of 2 to 7.5.
  • a buffer having a pH of 2 to 7.5 When an excessive nucleic acid stabilizer is brought into the extracted and purified nucleic acid, it acts in an inhibitory manner in nucleic acid analysis, particularly in nucleic acid analysis using a nucleic acid chain elongation reaction, and accurate analysis becomes difficult.
  • the surplus nucleic acid stabilizer is removed from the solid component by the washing treatment in the step (C). Thereafter, the nucleic acid stabilizer for the nucleic acid extracted from the solid component (nucleic acid-containing sample) is used. Carrying in can be significantly reduced.
  • nucleic acid-containing sample having excellent nucleic acid extraction efficiency can be prepared.
  • a buffer for washing the solid components it is preferable to use a buffer for washing the solid components. This is because fluctuations in pH in the solid component can be suppressed during washing.
  • a buffer solution used in a process (C) it is preferable that it is an acidic buffer solution which has a buffer effect
  • an acidic buffer as the washing solution, a nucleic acid-containing sample having a higher nucleic acid extraction effect can be prepared than when using simple water or a neutral buffer. This is presumably because nucleic acid hydrolysis can be more effectively suppressed by maintaining the solid component under acidic conditions.
  • the “nucleic acid-containing sample having a high nucleic acid extraction effect” means that nucleic acid can be extracted with high efficiency when nucleic acid is extracted from the nucleic acid-containing sample.
  • the pH of the acidic buffer for washing the solid component is preferably 2 to 6.5, more preferably 3 to 6, and further preferably 3.5 to 5.5. Particularly preferred is 4.0 to 5.0.
  • the acidic buffer solution used in the step (C) is a sample preparation solution containing an organic acid and a conjugate base of the organic acid, and exhibits a buffering action by the organic acid and the conjugate base. It is preferable.
  • a buffer solution selected from the group consisting of a citric acid / sodium hydroxide buffer system, a lactic acid / sodium lactate buffer system, and an acetic acid / sodium acetate buffer system is preferable.
  • Such a buffer solution can be prepared by adjusting to a desired pH by adding an organic acid and an alkali metal salt or alkaline earth metal salt of the organic acid to water or an appropriate solvent, for example.
  • the pH may be adjusted using an alkali metal or alkaline earth metal hydroxide.
  • the acidic buffer used in the step (C) may be a solution containing both an organic acid and a mineral acid, and may have an appropriate buffering action.
  • a buffer system having a buffering action on the acidic side such as a glycine / HCl buffer system, a cacodylate Na / HCl buffer system, or a phthalate HK / HCl buffer system may be used.
  • the pH of the acidic buffer solution is calibrated with a phthalate standard solution and a neutral phosphate standard solution using a pH meter based on the glass electrode method (for example, manufactured by Toa DKK Corporation), It is a value obtained by measurement.
  • the nucleic acid contained in the biological sample is stabilized, the amount of nucleic acid stabilizer brought in is remarkably reduced, and the nucleic acid extraction efficiency (nucleic acid recovery efficiency) is excellent.
  • a nucleic acid-containing sample can be easily prepared. That is, by using a nucleic acid-containing sample prepared by the preparation method of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the nucleic acid-containing sample of the present invention”), the nucleic acid in the biological sample is analyzed with high sensitivity and high accuracy. Therefore, the preparation method of the present invention can be expected to contribute to the early detection of various symptoms and diseases, diagnosis, observation of the course of treatment, pathological studies of other abnormal conditions, and the like.
  • the nucleic acid-containing sample of the present invention is very suitable as a sample used for analyzing a nucleic acid contained in a relatively small amount in a biological sample.
  • the target nucleic acid to be analyzed is contained only in a trace amount in the biological sample, the reliability of the nucleic acid analysis is easily influenced by the efficiency of nucleic acid extraction from the biological sample. This is because the nucleic acid-containing sample prepared by the preparation method is very excellent in nucleic acid extraction efficiency.
  • the nucleic acid-containing sample of the present invention is very suitable as a sample for analysis of nucleic acids derived from cancer cells or infectious disease-causing bacteria, or analysis of nucleic acids derived from mammalian cells in stool. is there.
  • the nucleic acid-containing sample of the present invention can collect nucleic acid and analyze the obtained nucleic acid in the same manner as other samples containing nucleic acid.
  • the method for recovering and analyzing the nucleic acid from the nucleic acid-containing sample of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately selected from known recovery methods and analysis methods.
  • the recovery of the nucleic acid from the nucleic acid-containing sample of the present invention can also be performed using a commercially available kit such as a nucleic acid extraction kit.
  • the nucleic acid may not be recovered from the nucleic acid-containing sample of the present invention.
  • the nucleic acid-containing sample (solid component) of the present invention is suspended in a buffer solution or the like suitable for the nucleic acid analysis method, and the resulting suspension contains PBS or the like containing a proteinase such as proteinase K.
  • Nucleic acids can be extracted into the buffer solution by adding and mixing an elution agent, and the resulting supernatant can be directly used for an analysis reaction.
  • nucleic acid recovery method When recovering nucleic acid from the nucleic acid-containing sample of the present invention, nucleic acids derived from all biological species contained in the nucleic acid-containing sample, that is, nucleic acids derived from all biological species contained in the biological sample, It is preferable to collect at the same time. Even when recovering nucleic acids derived from biological species that are contained in biological samples in relatively small amounts, nucleic acids derived from other biological species can be recovered by simultaneously collecting nucleic acids derived from all biological species. Since it functions as a carrier, nucleic acid recovery efficiency can be increased as compared with the case of recovering only nucleic acids derived from the target species.
  • the nucleic acid-containing sample of the present invention prepared from the stool, the nucleic acid derived from the mammalian cell, and the stool
  • the nucleic acid derived from intestinal resident bacteria By simultaneously collecting a large amount of nucleic acids derived from intestinal resident bacteria, it is possible to efficiently extract and recover mammalian cell-derived nucleic acids.
  • the intestinal resident bacteria are bacterial cells present in a relatively large amount in feces, and usually mean resident bacteria that inhabit the intestines of animals such as humans.
  • the intestinal resident bacteria include, for example, obligate anaerobes such as Bacteroides genus, Eubacterium genus, Bifidobacterium genus, Clostridium genus, Escherichia genus, Enterobacter genus, Klebsiella genus, Citrobacter genus Enterobacterial genus, Enterobacter genus, Enterobacter genus There are bacteria.
  • the nucleic acid recovered from the nucleic acid-containing sample of the present invention may be DNA, RNA, or both DNA and RNA.
  • the protein in the nucleic acid-containing sample of the present invention is denatured, and the nucleic acid is eluted from cells derived from all the biological species contained in the nucleic acid-containing sample.
  • the nucleic acid can be recovered from the nucleic acid-containing sample of the present invention.
  • the denaturation of the protein in the nucleic acid-containing sample in the step (a) can be performed by a known method.
  • a protein in a nucleic acid-containing sample can be denatured by adding a compound usually used as a protein denaturing agent such as a chaotropic salt, an organic solvent, or a surfactant to the nucleic acid-containing sample.
  • a compound usually used as a protein denaturing agent such as a chaotropic salt, an organic solvent, or a surfactant to the nucleic acid-containing sample.
  • the chaotropic salt and surfactant that can be added to the nucleic acid-containing sample in the step (a) are the same as those mentioned as the chaotropic salt and surfactant that can be added to the biological sample in the step (A) of the preparation method of the present invention. Things can be used.
  • the organic solvent is preferably phenol. Phenol may be neutral or acidic.
  • RNA can be selectively extracted into the aqueous layer rather than DNA.
  • a chaotropic salt, an organic solvent, a surfactant or the like when adding a chaotropic salt, an organic solvent, a surfactant or the like to the nucleic acid-containing sample, one kind of compound may be added, or two or more kinds of compounds may be added. Good.
  • a protein denaturing agent such as chaotropic salt may be added directly to the nucleic acid-containing sample of the present invention (solid component after washing). However, the protein denaturing agent is added once suspended in an appropriate elution agent. It is preferable to do.
  • a phosphate buffer or a Tris buffer can be used as the elution agent.
  • a drug in which DNase is inactivated by high-pressure steam sterilization or the like is preferable, and a drug containing a protease such as proteinase K is more preferable.
  • RNA for example, citrate buffer or the like can be used as the elution agent.
  • RNA is a substance that is very easily decomposed, and therefore RNase such as guanidine thiocyanate or guanidine hydrochloride. It is preferable to use a buffer containing an inhibitor.
  • step (c) protein denatured in step (a) may be removed as step (c).
  • the quality of the recovered nucleic acid can be improved by removing the protein that has been denatured in advance before recovering the nucleic acid.
  • the removal of the protein in the step (c) can be performed by a known method.
  • the denatured protein can be removed by precipitating the denatured protein by centrifugation and collecting only the supernatant.
  • centrifugation is performed, and the denatured protein is precipitated and only the supernatant is recovered. Protein can be removed.
  • the nucleic acid eluted in step (b) can be collected by a known method such as ethanol precipitation or cesium chloride ultracentrifugation. Further, as the step (b1), the nucleic acid eluted in the step (a) is adsorbed on the inorganic support, and then the nucleic acid adsorbed in the step (b1) is eluted from the inorganic support as the step (b2). Thus, the nucleic acid can be recovered.
  • the inorganic support for adsorbing nucleic acids in the step (b1) a known inorganic support capable of adsorbing nucleic acids can be used.
  • the shape of the inorganic support is not particularly limited, and may be in the form of particles or a film.
  • the inorganic support examples include silica-containing particles (beads) such as silica gel, siliceous oxide, glass, and diatomaceous earth, and porous membranes such as nylon, polycarbonate, polyacrylate, and nitrocellulose.
  • the solvent for eluting the adsorbed nucleic acid from the inorganic support in the step (b2) is for eluting the nucleic acid from these known inorganic supports in consideration of the type of nucleic acid to be recovered and the subsequent nucleic acid analysis method. Commonly used solvents can be used as appropriate.
  • the elution solvent is particularly preferably purified water.
  • the nucleic acid recovered from the nucleic acid-containing sample of the present invention can be analyzed using a known nucleic acid analysis method.
  • the nucleic acid analysis method include a method for quantifying a nucleic acid and a method for detecting a specific base sequence region using PCR or the like.
  • cDNA can be synthesized by reverse transcription and used for analysis in the same manner as DNA using the cDNA.
  • mutation analysis or epigenetic change analysis on DNA can be performed. Examples of mutation analysis include analysis of base insertion, deletion, substitution, duplication, or inversion. Examples of epigenetic change analysis include analysis of methylation and demethylation.
  • the presence or absence of the onset of cancer can be investigated by detecting the presence or absence of a genetic variation such as a base sequence region containing microsatellite.
  • a genetic variation such as a base sequence region containing microsatellite.
  • a base insertion, deletion, substitution, duplication, inversion, or splicing variant (isoform) mutation on the RNA can be detected.
  • functional RNA (noncoding RNA) analysis for example, transfer RNA (transfer RNA, tRNA), ribosomal RNA (ribosomal RNA, rRNA), microRNA (miRNA, microRNA) and the like can be analyzed. It is also possible to detect and analyze the RNA expression level.
  • mRNA expression analysis K-ras gene mutation analysis
  • DNA methylation analysis DNA methylation analysis
  • analyzes can be performed by methods known in the art.
  • a commercially available analysis kit such as a K-ras gene mutation analysis kit or a methylation detection kit may also be used.
  • markers that indicate neoplastic conversion include known cancer markers such as carcinoembryonic antigen (CEA) and sialyl Tn antigen (STN), and mutations such as APC gene, p53 gene, and K-ras gene. There is presence or absence.
  • CCA carcinoembryonic antigen
  • STN sialyl Tn antigen
  • markers that indicate inflammatory digestive tract diseases include Cox-2 gene-derived nucleic acids.
  • the Cox-2 gene-derived nucleic acid is also used as a marker indicating neoplastic transformation.
  • % means “volume%”.
  • Caco-2 cells which are cultured cells, were cultured by a conventional method.
  • Example 1 A nucleic acid-containing sample was prepared from feces by the preparation method of the present invention using an 80% ethanol solution as a nucleic acid stabilizer.
  • 1 g of stool collected from one healthy person was each dispensed into six 15 mL polypropylene tubes. Of these, 10 mL each of 80% ethanol solution was added to three tubes to disperse feces well, and the resulting mixture was allowed to stand at 25 ° C. for 3 hours (stabilization treatment). After standing, centrifugation was performed to remove the supernatant, and the solid component was recovered (stabilized tube).
  • the remaining three tubes were not subjected to any treatment, and immediately subjected to a centrifugation treatment to remove the supernatant and collect the solid component (stabilized untreated tube).
  • These solid components were washed as follows. First, of the three stabilized tubes, one is 10 mL citrate / sodium hydroxide buffer (0.1 M, pH 5) and the other is PBS (phosphate buffered saline, Each of pH 7) was dispensed and mixed well for 1 minute, and then centrifuged again to recover the solid components. The remaining one was not washed. Similarly, for the three stabilized untreated tubes, one was citrate / sodium hydroxide buffer, the other was PBS, and the remaining one was washed. Did not do.
  • RNA was recovered from each of the obtained solid components. Specifically, after adding a phenol mixture “Trizol” (manufactured by Invitrogen) to the obtained solid component, thoroughly mixing with a vommizer, adding chloroform, and thoroughly mixing using a vortex 12,000 ⁇ g, and centrifuged at 4 ° C. for 20 minutes. The supernatant (aqueous layer) obtained by the centrifugation is passed through the RNA recovery column of RNeasy midi kit (manufactured by Qiagen), and the RNA recovery column is washed and RNA eluted according to the attached protocol. To collect RNA.
  • Trizol manufactured by Invitrogen
  • RNA recovered was quantified using Nanodrop (manufactured by Nanodrop).
  • concentration buffer means citrate / sodium hydroxide buffer (0.1 M).
  • the amount of RNA recovered is reduced by performing the washing step compared to the case without the washing step, and loss of nucleic acid degradation or the like by the washing step. It was suggested that would be promoted.
  • the amount of RNA recovered is less in the absence of the washing process than in the case where the stabilization treatment is not performed, and impurities in feces This suggested that nucleic acid extraction was inhibited.
  • the washing step was performed after stabilization with the nucleic acid stabilizer, the amount of RNA recovered was higher than that without the washing step.
  • the amount of RNA recovered is much higher than when washed with a pH 7 PBS, and the solid components obtained after stabilization with a nucleic acid stabilizer are treated with an acidic buffer. It is clear that a good nucleic acid-containing sample with a very high nucleic acid recovery efficiency can be prepared by washing with (1).
  • the recovered RNA was electrophoresed with a bioanalyzer (manufactured by Agilent), and the degree of degradation was examined.
  • the obtained stained image is shown in FIG.
  • “Ladder” indicates the lane in which the marker was migrated.
  • Table 3 shows the relative values of the staining intensity of the 16S rRNA and 23S rRNA bands among the stained images. The intensity of each band is a relative value when the peak area of 16S rRNA of RNA recovered from the solid component with the highest RNA recovery amount (solid component washed with citrate buffer after stabilization treatment) is 1. Calculated as In Table 3, (1) to (3) in the column of “Cleaning Step” are the same as in Table 2.
  • Example 2 When preparing a nucleic acid-containing sample from feces by the preparation method of the present invention using a 70% ethanol solution as a nucleic acid stabilizer, the influence on the amount of nucleic acid recovered by the type of buffer used in the washing step was examined. First, 1 g of stool collected from one healthy person was dispensed into 18 15 mL polypropylene tubes. After fractionation, 10 mL of 70% ethanol solution was added to each tube to disperse feces well, and the resulting mixture was allowed to stand at 25 ° C. for 24 hours (stabilization treatment). After standing, each tube was centrifuged to remove the supernatant and collect the solid components. This solid component was cleaned using different types of cleaning solutions for each tube.
  • washing liquid was dispensed into each solid component, and after mixing well for 1 minute, the solid component was recovered by performing centrifugation again.
  • the washing solution used is a citrate / sodium hydroxide buffer (0.1 M), a lactic acid / sodium lactate buffer (0.1 M), or an acetic acid / sodium acetate buffer (0.1 M) having a pH of 3 to 7.
  • RNA was recovered from each of the obtained solid components. Specifically, 3 mL of the guanidine thiocyanate solution “buffer RLT” attached to RNeasy (Qiagen) is added to each tube, mixed, and then centrifuged at 12,000 ⁇ g for 20 minutes at 4 ° C. It was.
  • RNA recovery column of RNeasy The supernatant obtained by the centrifugation was similarly passed through an RNA recovery column of RNeasy, and RNA was recovered by washing operation and RNA elution operation of the RNA recovery column according to the attached protocol.
  • the results of quantifying the recovered RNA using nanodrop are shown in Table 4 and FIG. From these results, even when any kind of buffer solution is used as a washing solution, the highest RNA recovery amount is obtained around pH 4.0 to 5.0, especially using an acetic acid / sodium acetate buffer system. It was found that the RNA extraction efficiency was the best.
  • Example 3 A nucleic acid-containing sample was prepared from feces by the preparation method of the present invention using a protease inhibitor as a nucleic acid stabilizer.
  • a protease inhibitor as a nucleic acid stabilizer.
  • 1 g of stool collected from one healthy person was each dispensed into six 15 mL polypropylene tubes.
  • 10 times each of a protease inhibitor cocktail (manufactured by Sigma) with a 100-fold diluted solution (a solution obtained by diluting the stock solution with distilled water 100 times) was added 10 mL each to obtain a well-dispersed stool.
  • the mixture was allowed to stand at 25 ° C. for 3 hours (stabilization treatment).
  • RNA was recovered and quantified from the obtained solid components in the same manner as in Example 1.
  • the results of quantification are shown in Table 5.
  • “acetic acid buffer solution” means an acetic acid / sodium hydroxide buffer solution (0.1 M).
  • Example 4 Using a saturated aqueous sodium chloride solution (saturated saline) as a nucleic acid stabilizer, a nucleic acid-containing sample was prepared from feces by the preparation method of the present invention. As the saturated saline solution, an excessive amount of sodium chloride was dissolved in water at 50 ° C., and then gradually cooled to 25 ° C., and the supernatant after confirming the precipitation of sodium chloride was used. First, 1 g of stool collected from one healthy person was each dispensed into six 15 mL polypropylene tubes.
  • saturated aqueous sodium chloride solution saturated aqueous sodium chloride solution
  • saturated saline solution an excessive amount of sodium chloride was dissolved in water at 50 ° C., and then gradually cooled to 25 ° C., and the supernatant after confirming the precipitation of sodium chloride was used.
  • 1 g of stool collected from one healthy person was each dispensed into six 15 mL polypropylene
  • citrate / sodium hydroxide buffer 0.1 M, pH 5
  • PBS phosphate buffered saline
  • RNA was recovered and quantified from the obtained solid components in the same manner as in Example 1.
  • the results of quantification are shown in Table 6.
  • “citrate buffer” means citrate / sodium hydroxide buffer (0.1 M).
  • RNA recovered from the obtained nucleic acid-containing sample was analyzed. Specifically, first, stool collected from one colon cancer patient in which expression of the Cox-2 gene, which is a marker indicating neoplastic transformation or inflammatory digestive tract disease, has been confirmed, 1 g each was taken into a polypropylene tube. Of these, add 10 mL each of 80% ethanol solution to three tubes to disperse the stool well, and leave the resulting mixture at 25 ° C. for 3 hours (stabilization), followed by centrifugation. The supernatant was removed and the solid component was recovered (stabilized tube).
  • a Cox-2 primer probe MIX manufactured by Applied Biosystems was used as a PCR primer.
  • PCR was performed while measuring the fluorescence intensity over time by treating at 72 ° C. for 7 minutes.
  • Table 7 shows that the expression level of the Cox-2 gene in the nucleic acid-containing sample washed with an acidic buffer after the stabilization treatment was higher than the expression level in the nucleic acid-containing sample prepared under other conditions. It was. Since these results correlate with the results of Example 1, since the nucleic acid recovery efficiency is high, the expression level of the Cox-2 gene in stool can be efficiently quantified by using the preparation method of the present invention. Obviously we can do it.
  • RNA recovery column of RNeasy midi kit (manufactured by Qiagen), and the RNA recovery column is washed and RNA eluted according to the attached protocol. To collect RNA. The recovered RNA was quantified using Nanodrop (manufactured by Nanodrop).
  • FIG. 4 shows the amount of RNA recovered from each stool sample. From the stool sample (1B) prepared using the ethanol solution, the amount of RNA recovered from the stool sample (1A) that had been frozen immediately after collection was slightly less than that, but nucleic acid extraction was performed immediately after collection. Compared to the stool sample (1C), much more RNA could be recovered. From these results, a stool sample capable of recovering nucleic acid very efficiently even at room temperature can be obtained by preparing using a water-soluble organic solvent used as a nucleic acid stabilizer in the present invention. It is clear. When a patient collects stool at home as in the case of a medical examination, it is desirable that the stool sample can be prepared near room temperature. However, stabilization with a water-soluble organic solvent is sufficient for such a request. Can be met.
  • “universal collection medium” means the storage medium described in Patent Document 4 (500 mL of Pack saline G, 400 mg of sodium bicarbonate, 10 g of BSA, 500 units / L of penicillin G, 500 mg / L). Streptomycin sulfate, 1.25 mg / L amphorticin B, 50 mg / L gentamicin).
  • the prepared stool samples were stored in a constant temperature incubator at room temperature (25 ° C.) for 1, 3, 7, and 10 days, respectively.
  • RNA was collected from each stool sample, and detection of mRNA, which is a transcript of the MDR1 gene, was attempted on the collected RNA.
  • stool samples prepared using the stool sample preparation solution (2C) (hereinafter referred to as stool samples (2C))
  • mammalian cells containing Caco-2 cells are separated, and then RNA is recovered. went.
  • a stool sample prepared using a stool sample preparation solution other than the stool sample preparation solution (2C) the mammalian cells and the bacteria-derived nucleic acid were simultaneously recovered without separating the mammalian cells.
  • the separation of the mammalian cells from the stool sample (2C) was performed by adding 5 mL of histopack 1077 solution (manufactured by Sigma) to the stool sample (2C) and mixing, followed by 200 ⁇ g for 30 minutes at room temperature. Centrifugation was carried out by collecting the interface between the suspension and the histopack 1077 solution. Separated mammalian cells were washed 3 times with PBS. Specifically, the recovery of RNA from the stool sample was performed as follows.
  • RT-PCR was performed on the recovered RNA, and PCR was performed using the obtained cDNA as a template.
  • a forward primer for amplifying the MDR1 gene having the base sequence of SEQ ID NO: 1 and a reverse primer for amplifying the MDR1 gene having the base sequence of SEQ ID NO: 2 were used. Specifically, 12 ⁇ L of ultrapure water and 2 ⁇ L of 10 ⁇ buffer are added to a 0.2 mL PCR tube, and 1 ⁇ L of cDNA, the forward primer, the reverse primer, magnesium chloride, dNTP, and DNA polymerase are added. Each was added and mixed to prepare a PCR reaction solution.
  • PCR was performed on the PCR tube under the reaction conditions consisting of 30 cycles of 95 ° C. for 30 seconds, 60 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 1 minute.
  • the obtained PCR product was electrophoresed using an Agilent DNA1000 LabChip (registered trademark) kit (manufactured by Agilent), the intensity of the obtained band was measured, and the amplification degree of the PCR product was examined.
  • Table 9 summarizes the degree of amplification of the PCR product derived from each stool sample for each storage period.
  • “stool sample (2A)” is a stool sample prepared using a stool sample preparation solution (2A)
  • “stool sample (2B)” is a stool sample preparation solution (2B).
  • the prepared stool sample, “stool sample (2D)” means a stool sample prepared using a stool sample preparation solution (2D).
  • the stool sample preparation solutions (2A) and the stool sample preparation solution (2B) that are the stool sample preparation solution of the present invention are stored.
  • the amplification of the PCR product could be confirmed even during the period of 10 days.
  • the stool sample (2C) prepared using the stool sample preparation solution (2C) described in Patent Document 4 amplification of the PCR product could not be confirmed even with a storage period of 1 day.
  • RNA degradation may be promoted by releasing RNase from dead bacterial cells.
  • nucleic acid derived from the bacterial cell-derived nucleic acid of the present invention can function as a carrier. It also suggests that it may be difficult to recover the nucleic acid.
  • each tube was centrifuged, and 3 mL of a phenol mixture “Trizol” (manufactured by Invitrogen) was added to the solid component obtained by removing the supernatant, and after thorough mixing for 30 seconds or more, 3 mL of chloroform was added and centrifuged at 12,000 ⁇ g for 10 minutes.
  • the supernatant (aqueous layer) obtained by the centrifugation was collected in a new polypropylene tube. Thereafter, RNA was recovered from the recovered supernatant using an RNeasy midi kit (manufactured by Qiagen).
  • FIG. 5 is a diagram showing the amount of RNA recovered from a stool sample prepared using ethanol solutions of various concentrations.
  • the alcohol concentration is preferably 30% or more, more preferably 50% or more, and further preferably 50 to 80%. It is apparent that 60 to 70% is particularly preferable.
  • nucleic acid collected from nucleic acid-containing samples obtained by treating collected feces with nucleic acid stabilizers such as water-soluble organic solvents is required. It is clear that even nucleic acid analysis can be performed with high accuracy. Also, this time, denatured ethanol mixed with isopropanol and ethanol was used as a nucleic acid stabilizer, but the same result was obtained even when a 50% ethanol solution having the same alcohol concentration was used.
  • RNA was recovered in the same manner as in the comparative sample (P1).
  • the recovered RNA was quantified using Nanodrop (manufactured by Nanodrop). As a result, 32 ⁇ g of RNA could be recovered from the comparative sample (P1) in which RNA was recovered immediately after preparation of the stool sample, but from the comparative sample (P2) in which the recovery operation was performed after standing at room temperature for 5 hours. Only 14 ⁇ g could be recovered.
  • RNA can be recovered much more efficiently by using a nucleic acid stabilizer than when a conventional phenol solution is used.
  • a nucleic acid-containing sample that can efficiently recover a nucleic acid in a biological sample can be easily prepared. It can be used in the field.

Abstract

本発明は、糞便等の生体試料から核酸を効率よく回収することが可能な試料を、煩雑な操作を必要とせずに調製する方法を提供する。本発明の核酸含有試料の調製方法は、(A)生体試料と核酸安定化剤とを混合する工程と、(B)前記工程(A)により得られた混合物から固形成分を、核酸含有試料として回収する工程と、(C)前記工程(B)により回収された固形成分を、pHが2以上である酸性緩衝液を用いて洗浄する工程とを有することを特徴とする。

Description

核酸含有試料の調製方法
 本発明は、生体試料中の核酸を効率よく回収するための、生体試料から核酸含有試料を調製する方法、該調製方法により調製された核酸含有試料、及び該調製方法を用いて調製された核酸含有試料から核酸を回収する方法に関する。
 本願は、2009年5月20日に日本国に出願された特願2009-122438号に基づき優先権を主張し、それらの内容をここに援用する。
 近年の遺伝子解析技術の発展により、生体試料中の核酸を解析し、疾患の診断や治療等に役立てようとする試みがなされている。糞便や血液等の生体試料中の核酸を用いることにより、内視鏡検査等の他の臨床検査に比べて、より侵襲性が低く、患者への負担が小さい、という利点がある。また、核酸解析により、疾患に関連する遺伝子を直接検査するため、信頼性の高い結果が得られるという利点もある。例えば、糞便中や血液中のがん細胞の有無やがん細胞由来遺伝子の有無を調べることにより、がんの早期発見や進行の度合いを調べることができる。
 一方で、糞便等の生体試料中のがん細胞等を精度よく検出するためには、生体試料中のがん細胞由来核酸を効率よく回収することが重要である。特にがん細胞由来核酸は微量であるため、生体試料からの核酸回収効率が悪いと、実際には生体試料中にがん細胞が含まれていたにも関わらず、がん細胞由来核酸が検出されず、擬陰性となる可能性が高い。また、糞便や血液等の生体試料には核酸以外にも多種多様な物質が含まれているため、核酸は非常に分解され易いという問題もある。そこで、がん細胞由来核酸等の生体試料中に比較的少量しか含まれていない核酸を効率よく回収するためには、生体試料から検査に供する核酸含有試料を調製する際に、生体試料中の核酸の分解を防止し、検査操作時まで安定して保存し得るようにすることが重要である。また、生体試料から核酸を回収した場合には、元々生体試料中に含まれていた夾雑物(核酸以外の物質)のキャリーオーバー(持込)が多くなり、十分な純度の核酸を回収することが困難である場合が多い。生体試料から回収された核酸の純度が不十分である場合には、この回収された核酸を用いて検査・解析を行ったとしても、回収効率が悪い場合と同様、得られた結果の信頼性が低いという問題がある。
 例えば、生体試料を核酸抽出前に安定して保存するための方法としては、(1)採取した全血試料を直ぐに安定化添加剤に接触させて試料中の生体外遺伝子誘導を阻止し、それによって生体内転写プロフィールを保護する方法であって、前記安定化添加剤として、洗剤、カオトロピック塩、リボヌクレアーゼ抑制剤、キレート剤、またはこれらの混合物、有機溶媒、又は有機還元剤を用いる方法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。また、(2)組織及び生物学的サンプルの保存のための固定液組成物であって、一以上のアルカノール、200~600の分子量を有するポリエチレングリコール、固定液組成物1リットル当り0.01~0.10モルの濃度で混合された一以上の弱有機酸、及び水を含有し、該固定液組成物がいずれの架橋結合剤をも本質的に含まないことを特徴とする固定液組成物が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。当該固定液組成物を用いることにより、顕微鏡観察用切片等の組織サンプルの固定に一般的に用いられているホルムアルデヒド溶液等とは異なり、固定の際のDNA/RNAの変性を抑制することができる。
 一方、糞便等の生体試料から核酸を抽出・精製する際に、生体試料中の阻害物質のキャリーオーバーを抑制するための方法も開示されている。例えば、(3)有機溶媒で被検試料を洗浄して核酸の酵素的増幅反応を阻害する物質を除去し、該被検試料中に含まれる細胞の核酸を酵素的に増幅させることを含む、核酸の酵素的増幅方法も開示されている(例えば特許文献3参照。)。また、(4)生体試料を酸溶液、好ましくは鉱酸溶液で処理することにより、生体試料中に含まれている核酸増幅妨害物質を除去する方法が開示されている(例えば特許文献4参照。)。また、反応溶液中のリン酸イオンは、核酸増幅反応において阻害的に作用するため、過剰のリン酸イオンを除去するべく、(5)核酸増幅反応に供される試料を、酸性化し、その後核酸増幅に適した緩衝液に置き換えたものを用いて核酸増幅反応を行う方法が開示されている(例えば特許文献5参照。)。さらに、(6)喀痰等の核酸を含有する検体を、塩酸、トリクロロ酢酸、酢酸、リン酸、硫酸又はクエン酸等の酸と混合して酸抽出物を選択的に除去する工程を好ましくは2度以上行う工程、検体中の細胞の細胞膜又は細胞壁を破壊する工程及び検体中の核酸を選択的に不溶化する工程を含む核酸抽出法が開示されている(例えば特許文献6参照。)。
 その他、土壌等には様々な微生物が存在しており、これらの微生物から核酸を抽出する場合に、土壌中に含まれるフミン物質を除去する方法として、例えば、(7)無機塩、有機塩、または尿素からなる群から選ばれる化合物を含む弱酸性の水溶液で洗浄する第一の洗浄工程と、粉乳の水溶液で洗浄する第二の洗浄工程とを含む土壌中の微生物からのDNAの直接抽出方法が開示されている(例えば特許文献7参照。)。
特表2004-534731号公報 特表2008-502913号公報 国際公開第00/08136号パンフレット 特開2003-159056号公報 特表2000-516094号公報 特開2003-267989号公報 特開平10-23895号公報
 上記特許文献1に記載の実施例では、安定化添加剤を添加して調製した血液試料を、遠心分離処理により上清を捨てた後、ペレットを水で1回洗浄後、このペレットを核酸抽出処理に用いている。また、上記特許文献2に記載の実施例でも、固定後の組織サンプルを洗浄した後、核酸抽出を行っている。しかしながら、いずれも洗浄操作において用いられる洗浄液の種類が、その後の核酸抽出における効果に影響を及ぼすことについては、一切記載も示唆もされていない。
 一方、上記(3)の方法においては、糞便等の生体試料を有機溶媒で洗浄したものを、そのまま核酸増幅反応等の解析に用いている。つまり、上記(3)の方法では、洗浄に用いた有機溶媒が解析反応に持ち込まれてしまうため、持ち込まれた有機溶媒により核酸の抽出効率が低下してしまうという問題がある。
 上記(4)、(5)、及び(7)の方法では、酸性溶液用いることにより、生体試料由来の阻害物質を除去しているものの、生体試料中の核酸は不安定であるため、洗浄工程中に核酸の分解等が生じてしまい、核酸抽出効率が不十分であるという問題がある。さらに、上記(4)~(7)の方法では、阻害物質を除去することにより、核酸増幅反応の効率を高めることは記載されているものの、生体試料を酸処理することにより、核酸抽出効率を改善し得ることについては、一切記載も示唆もされていない。
 本発明は、糞便等の生体試料から核酸を効率よく回収することが可能な試料を、煩雑な操作を必要とせずに調製する方法、及び該方法により調製された核酸含有試料を用いて生体試料中の核酸を回収する方法を提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、採取された生体試料を核酸安定化剤と混合することにより、生体試料中の核酸を安定化し、その後核酸抽出操作前に安定化した試料をpHが2以上である酸性緩衝液で洗浄することにより、核酸抽出効率が非常に優れた核酸含有試料を調製し得ることを見出し、本発明を完成させた。
 すなわち、本発明は、
(1)(A)生体試料と核酸安定化剤とを混合する工程と、(B)前記工程(A)により得られた混合物から、固形成分を、核酸含有試料として回収する工程と、(C)前記工程(B)により回収された固形成分を、pHが2以上である酸性緩衝液を用いて洗浄する工程と、を有することを特徴とする、核酸含有試料の調製方法、
(2) 前記酸性緩衝液のpHが3~6であることを特徴とする前記(1)記載の核酸含有試料の調製方法、
(3) 前記核酸安定化剤が、水溶性有機溶媒、プロテアーゼ阻害剤、ポリカチオン、及び高塩濃度溶液からなる群より選択される1種以上であることを特徴とする前記(1)又は(2)記載の核酸含有試料の調製方法、
(4) 前記核酸安定化剤が、前記水溶性有機溶媒として、水溶性アルコール及び/又はケトン類を含むことを特徴とする前記(1)~(3)のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法、
(5) 前記水溶性有機溶媒が、前記水溶性アルコールとして、エタノール、プロパノール、及びメタノールからなる群より選ばれる1種以上を含むことを特徴とする前記(4)記載の核酸含有試料の調製方法、
(6) 前記水溶性有機溶媒が、前記ケトン類として、アセトン及び/又はメチルエチルケトンを含むことを特徴とする前記(4)記載の核酸含有試料の調製方法、
(7) 前記核酸安定化剤が水溶性有機溶媒であり、前記混合物中の前記水溶性有機溶媒の濃度が30%以上であることを特徴とする前記(4)~(6)のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法、
(8) 前記核酸安定化剤が、前記水溶性有機溶媒として、アルデヒド類を含むことを特徴とする前記(1)~(3)のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法、
(9) 前記核酸安定化剤が水溶性有機溶媒であり、前記混合物中の前記水溶性有機溶媒の濃度が0.01~30%であることを特徴とする前記(8)記載の核酸含有試料の調製方法、
(10) 前記核酸安定化剤が、前記プロテアーゼ阻害剤として、ペプチド系プロテアーゼ阻害剤、還元剤、タンパク質変性剤、及びキレート剤からなる群より選択される1種以上を含むことを特徴とする前記(1)~(9)のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法、
(11) 前記核酸安定化剤が、前記プロテアーゼ阻害剤として、AEBSF、Aprotinin、Bestain、E-64、Leupeptin、PepstatinA、尿素、DTT(ジチオスレイトール)、及びEDTAからなる群より選択される1種以上を含むことを特徴とする前記(1)~(9)のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法、
(12) 前記核酸安定化剤が、前記ポリカチオンとしてポリリジンを含むことを特徴とする前記(1)~(11)のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法、
(13) 前記酸性緩衝液が、酢酸/酢酸ナトリウム緩衝系、クエン酸/水酸化ナトリウム緩衝系、及び乳酸/乳酸ナトリウム緩衝系からなる群より選択される緩衝液であることを特徴とする前記(1)~(12)のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法、
(14) 前記酸性緩衝液のpHが3.5~5.5であることを特徴とする前記(1)~(13)のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法、
(15) 前記酸性緩衝液のpHが4.0~5.0であることを特徴とする前記(1)~(13)のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法、
(16) 前記混合物が、さらに界面活性剤を含むことを特徴とする前記(1)~(15)のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法、
(17) 前記混合物が、さらに着色剤を含むことを特徴とする前記(1)~(16)のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法、
(18) 前記生体試料が、糞便、血液、又は尿であることを特徴とする前記(1)~(17)のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法、
(19) 前記(1)~(18)のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法により調製された核酸含有試料、
(20) 前記(1)~(18)のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法を用いて生体試料から調製された核酸含有試料から、前記生体試料中に含まれていた全生物種由来の核酸を同時に回収することを特徴とする核酸回収方法、
(21) 前記(1)~(18)のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法を用いて糞便から調製された核酸含有試料中から、腸内常在菌由来の核酸と腸内常在菌以外の生物由来の核酸とを同時に回収することを特徴とする核酸回収方法、
(22) 前記腸内常在菌以外の生物が、哺乳細胞であることを特徴とする前記(21)記載の核酸回収方法、
(23) 核酸を回収する工程が、(a)前記核酸含有試料中のタンパク質を変性させ、前記核酸含有試料中に含まれていた全生物種由来の細胞から、核酸を溶出させる工程と、(b)前記工程(a)において溶出させた核酸を回収する工程と、を有することを特徴とする前記(20)~(22)のいずれか記載の核酸回収方法、
(24) 前記工程(a)の後、前記工程(b)の前に、(c)前記工程(a)により変性させたタンパク質を除去する工程と、を有することを特徴とする前記(23)記載の核酸回収方法、
(25) 前記工程(a)におけるタンパク質の変性が、カオトロピック塩、有機溶媒、及び界面活性剤からなる群より選ばれる1以上を用いて行われることを特徴とする前記(23)又は(24)記載の核酸回収方法、
(26) 前記有機溶媒がフェノールであることを特徴とする前記(25)記載の核酸回収方法、
(27) 前記工程(c)における変性させたタンパク質の除去が、クロロホルムを用いて行われることを特徴とする前記(24)~(26)のいずれか記載の核酸回収方法、
(28) 前記工程(b)における核酸の回収が、(b1)前記工程(a)において溶出させた核酸を無機支持体に吸着させる工程と、(b2)前記工程(b1)において吸着させた核酸を無機支持体から溶出させる工程と、を有することを特徴とする前記(23)~(27)のいずれか記載の核酸回収方法、
(29) 前記工程(a)の前に、(d)前記核酸含有試料から固形成分を回収する工程と、を有することを特徴とする前記(23)~(28)のいずれか記載の核酸回収方法、
(30) 前記(21)~(29)のいずれか記載の核酸回収方法を用いて核酸含有試料から回収された核酸を用いて、哺乳細胞由来の核酸を解析することを特徴とする核酸解析方法、
(31) 前記哺乳細胞が消化管細胞であることを特徴とする前記(30)記載の核酸解析方法、
(32) 前記哺乳細胞が大腸剥離細胞であることを特徴とする前記(30)記載の核酸解析方法、
(33) 前記哺乳細胞由来の核酸が、新生物性転化を示すマーカーであることを特徴とする前記(30)~(32)のいずれか記載の核酸解析方法、
(34) 前記哺乳細胞由来の核酸が、炎症性消化器疾患を示すマーカーであることを特徴とする前記(30)~(32)のいずれか記載の核酸解析方法、
(35) 前記哺乳細胞由来の核酸が、Cox-2遺伝子由来核酸であることを特徴とする前記(30)~(32)のいずれか記載の核酸解析方法、
(36) 前記解析が、mRNAの発現解析、K-ras遺伝子の変異解析、及びDNAのメチル化の解析からなる群より選択される1以上であることを特徴とする、前記(30)~(35)のいずれか記載の核酸解析方法、
を提供するものである。
 本発明の核酸含有試料の調製方法により、核酸を効率よく回収することが可能な核酸含有試料を、生体試料から簡便に調製することができる。また、本発明の核酸含有試料の調製方法は、生体試料中の核酸を安定させた後に回収することから、特に、糞便等のような比較的夾雑物が多く含有される核酸が損なわれ易い生体試料の調製に好適である。
実施例1において、糞便から調製された固形成分より回収されたRNAの定量結果を示した図である。 実施例1において、回収されたRNAを電気泳動して得られた染色像を示した図である。 実施例2において、糞便から調製された固形成分より回収されたRNAの定量結果を示した図である。 参考例1において、各糞便試料から回収されたRNA量を示した図である。 参考例3において、各濃度のエタノール溶液を用いて調製された糞便試料から回収されたRNA量を示した図である。
<核酸含有試料の調製方法>
 本発明の核酸含有試料の調製方法(以下、「本発明の調製方法」ということがある。)は、生体試料から核酸含有試料を調製する方法であって、下記工程(A)~(C)を有することを特徴とする。
(A)生体試料と核酸安定化剤とを混合する工程。
(B)前記工程(A)により得られた混合物から、固形成分を、核酸含有試料として回収する工程。
(C)前記工程(B)により回収された固形成分を、pHが2以上である酸性緩衝液を用いて洗浄する工程。
 本発明の調製方法においては、核酸抽出処理前に生体試料を核酸安定化剤で処理することにより、予め生体試料中の核酸を安定化するため、生体試料中の核酸の分子学的プロファイリングに対する経時的な変化を最小限に抑えつつ、微生物や酵素等の夾雑物の多い生体試料から、核酸を効率よく回収することができる。
以下工程ごとに説明する。
 まず、工程(A)として、生体試料と核酸安定化剤とを混合し、混合物を調製する。生体試料が尿等の液状試料である場合には、当該生体試料に核酸安定化剤を直接添加して混合することができる。一方、生体試料が糞便等の比較的固形成分の多い試料である場合には、核酸安定化剤を適当な溶媒に溶解又は希釈させた核酸安定化剤溶液を調製し、この核酸安定化剤溶液と生体試料とを混合することができる。なお、核酸安定化剤が十分量の液体である場合には、生体試料と核酸安定化剤とを直接混合してもよい。
 本発明及び本願明細書において、「核酸安定化剤」とは、核酸の分解や核酸鎖合成を阻害する作用効果を有する化合物を意味する。つまり、生体試料を核酸安定化剤と混合させることにより、生体試料中の核酸の分解等による損失を最小限に抑えることができ、かつ、新たに核酸鎖が合成されることも抑制することができる。
 本発明において用いられる核酸安定化剤としては、水溶性有機溶媒、プロテアーゼ阻害剤、ポリカチオン、及び高塩濃度溶液からなる群より選択される1種以上であることが好ましい。例えば、プロテアーゼ阻害剤、ポリカチオン、又は塩類を、水溶性有機溶媒又はその希釈液に溶解させたものを、生体試料と混合させてもよい。
 核酸安定化剤を適当な溶媒に溶解又は希釈させた核酸安定化剤溶液を、生体試料と混合させる場合には、核酸安定化剤を溶解又は希釈させる溶媒としては、本発明の核酸高回収効果、すなわち、生体試料中の核酸の分解等を防止し、核酸を安定して保持し、高回収し得る効果を損なわないものであれば、特に限定されるものではない。例えば、水であってもよく、PBS等の緩衝液であってもよい。
 本発明及び本願明細書において、水溶性有機溶媒とは、水に対する溶解度が高い又は水と任意の割合で混合可能な有機溶媒を意味する。糞便等の生体試料は、通常多量の水分を含有しており、このため、水に対する溶解度が高い溶媒や水と任意の割合で混合可能である溶媒である水溶性有機溶媒を核酸安定化剤として用いることにより、生体試料と核酸安定化剤とを速やかに混合することができ、より高い核酸高回収効果を得ることができる。
 水溶性有機溶媒が核酸安定化剤として機能し得る理由は明らかではないが、水溶性有機溶媒成分が有する脱水作用により、生体試料中に含まれている哺乳細胞や微生物等の細胞活性が顕著に低下するため、及び、水溶性有機溶媒成分が有するタンパク質変性作用により、生体試料中のプロテアーゼ、DNase、RNase等の各種分解酵素の活性が顕著に低下するために得られると推察される。
 核酸安定化剤として用いられる水溶性有機溶媒としては、具体的には、アルコール類、ケトン類、又はアルデヒド類であって、直鎖構造を有し、室温付近、例えば15~40℃において液状である溶媒を意味する。直鎖構造を有する水溶性有機溶媒を有効成分とすることにより、ベンゼン環等の環状構造を有する有機溶媒を有効成分とするよりも、生体試料との混合を素早く行うことができる。環状構造を有する有機溶媒は、一般的に水と分離しやすいため、例えば糞便等の生体試料と混合しにくく、高い核酸高回収効果を得ることは難しい。たとえ水にある程度溶解する溶媒であったとしても、糞便等の生体試料を均一に分散させるためには、激しく混合したり、加温する必要があることが多いためである。なお、核酸含有試料と環状構造を有する有機溶媒を混合しやすくするために、予め有機溶媒と水の混合溶液を作製した後、生体試料と該混合溶液を混合させることも考えられる。しかしながら、該混合溶液を作製するためには、環状構造を有する有機溶媒と水を激しく混合したり、加温する必要がある場合が多く好ましくない。
 本発明の核酸安定化剤としては、水に対する溶解度が12重量%以上の水溶性有機溶媒であることが好ましく、水に対する溶解度が20重量%以上の水溶性有機溶媒であることがより好ましく、水に対する溶解度が90重量%以上の水溶性有機溶媒であることがさらに好ましく、水と任意の割合で混合可能である水溶性有機溶媒であることが特に好ましい。水と任意の割合で混合可能である水溶性有機溶媒として、例えば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、2-プロパノール、アセトン、ホルムアルデヒド等がある。
 本発明の核酸安定化剤として用いられる水溶性有機溶媒は、上記定義を充足するものであって、核酸高回収効果を奏することができる溶媒であれば特に限定されるものではない。該水溶性有機溶媒として、例えば、アルコール類としては、水溶性アルコールであるメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、メルカプトエタノール等があり、ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン(水に対する溶解度90重量%等があり、アルデヒド類としては、アセトアルデヒド(アセチルアルデヒド)、ホルムアルデヒド(ホルマリン)、グルタールアルデヒド、パラフォルムアルデヒド、グリオキサール(glyoxal)等がある。プロパノールは、n-プロパノールであってもよく、2-プロパノールであってもよい。また、ブタノールは、1-ブタノール(水に対する溶解度20重量%)であってもよく、2-ブタノール(水に対する溶解度12.5重量%)であってもよい。本発明において用いられる水溶性有機溶媒としては、水溶性アルコール、アセトン、メチルエチルケトン、ホルムアルデヒドであることが好ましい。水に対する溶解度が十分に高いためである。入手容易性、取り扱い性、安全性等の点から、水溶性アルコールであることがより好ましく、エタノール、プロパノール、メタノールであることがさらに好ましい。特にエタノールは、最も安全性が高く、家庭内でも容易に扱うことが可能であるため、定期健診等のスクリーニング検査において特に有用である。
 水溶性有機溶媒と生体試料を直接混合しても良く、水溶性有機溶媒を適当な溶媒に希釈した水溶性有機溶媒希釈液と生体試料を混合しても良い。水溶性有機溶媒希釈液中の水溶性有機溶媒濃度は、核酸高回収効果を奏することができる濃度であれば、特に限定されるものではなく、水溶性有機溶媒の種類等を考慮して、適宜決定することができる。水溶性有機溶媒希釈液中の水溶性有機溶媒濃度が充分に高濃度であることにより、生体試料と水溶性有機溶媒希釈液を混合した場合に、生体試料全体に水溶性有機溶媒成分が迅速に浸透し、核酸高回収効果を速やかに奏することができる。
 例えば、水溶性アルコールやケトン類を用いる場合には、水溶性有機溶媒希釈液中の水溶性有機溶媒濃度は30%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましく、50~80%であることがさらに好ましく、60~70%であることが特に好ましい。水溶性有機溶媒濃度が高い程、水分含量の多い糞便に対しても少量の試料調製用溶液を用いることによって、充分な核酸高回収効果を得ることができる。
 また、アセトン、メチルエチルケトンを用いる場合には、水溶性有機溶媒希釈液中の水溶性有機溶媒濃度は30%以上であることが好ましく、60%以上であることがより好ましく、80%以上であることがさらに好ましい。その他、有効成分として、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、グルタールアルデヒド、パラフォルムアルデヒド、グリオキサールを用いる場合には、水溶性有機溶媒希釈液中の水溶性有機溶媒濃度は0.01~30%であることが好ましく、0.03~10%であることがより好ましく、3~5%であることがさらに好ましい。アルデヒド類は、アルコール類やケトン類よりも低濃度においても、核酸高回収効果を奏することができる。
 その他、本発明において用いられる水溶性有機溶媒は、1種類の水溶性有機溶媒のみを含有していてもよく、2種類以上の水溶性有機溶媒の混合溶液であってもよい。例えば、2種類以上のアルコールの混合溶液であってもよく、アルコールと他種類の水溶性有機溶媒との混合溶液であってもよい。核酸高回収効果がより改善されるため、アルコールとアセトンの混合溶液であることも好ましい。
 また、本発明においては、核酸安定化剤として、核酸分解に対する阻害剤ではなく、プロテアーゼ阻害剤を有効成分として用いることが好ましい。通常、生体試料中の核酸は、細胞内に含まれた状態で存在している。その後、生体試料中に含まれているプロテアーゼにより細胞膜のタンパク質等が分解される結果、細胞膜に生じた孔等から細胞外へと流出し、この細胞外へ流出した核酸等の細胞由来成分は、やはり生体試料中に多量に存在する核酸分解酵素等の働きにより分解されてしまう。そこで、本発明においては、核酸安定化剤としてプロテアーゼ阻害剤を用いることにより、生体試料中の細胞膜タンパク質の分解を効果的に抑制し、核酸等の細胞由来成分を、分解酵素等が比較的少量な細胞内に維持することにより、細胞由来成分の保存性を向上させることができる。
 本発明において、核酸安定化剤として用いられるプロテアーゼ阻害剤は、プロテアーゼ(protease、ペプチド結合の加水分解を触媒し得る酵素)の酵素活性を阻害し得るものであれば、特に限定されるものではなく、プロテイナーゼ(proteinase)阻害剤であってもよく、ペプチダーゼ(peptidase)阻害剤であってもよい。また、セリンプロテアーゼを阻害し得るものであってもよく、システインプロテアーゼを阻害し得るものであってもよく、アスパラギン酸プロテアーゼ(酸性プロテアーゼ)(aspatric protease)を阻害し得るものであってもよく、金属プロテアーゼ(metallo protease)を阻害し得るものであってもよい。
 本発明において用いられるプロテアーゼ阻害剤としては、公知のプロテアーゼ阻害剤の中から適宜選択して用いることができる。本発明において用いられるプロテアーゼ阻害剤としては、例えば、AEBSF、Aprotinin、Bestain、Calpain Inhibitor I、Calpain Inhibitor II、Chymostatin、3,4-Dichloroisocoumain、E-64、Lactacystin、Leupeptin、MG-115、MG-132、PepstatinA、PMSF、Proteasome Inhibitor、TLCK、TPCK、Trypsin Inhibitor等が挙げられる。その他、一般に「プロテアーゼ阻害剤カクテル」と呼ばれる、複数種類のプロテアーゼ阻害剤を組合せたものを使用することもできる。
 また、生体試料に添加される前述のプロテアーゼ阻害剤の濃度は、生体試料中のプロテアーゼを阻害するために十分な濃度であれば、特に限定されるものではなく、添加されるプロテアーゼ阻害剤の種類や、生体試料との混合比、生体試料と混合して調製された混合物のpHや温度等を考慮して適宜決定することができる。表1に、生体試料と混合して調製された混合物中における各プロテアーゼ阻害剤の好ましい濃度を記載する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 本発明において用いられるプロテアーゼ阻害剤としては、上記のようなペプチド系プロテアーゼ阻害剤であってもよく、還元剤であってもよく、タンパク質変性剤であってもよく、キレート剤であってもよい。なお、本発明において、「ペプチド系プロテアーゼ阻害剤」とは、プロテアーゼと相互作用をすることにより、プロテアーゼ活性を阻害し得るペプチド、又はその修飾体を意味する。
 キレート剤としてはエチレンジアミン四酢酸(EDTA)、O,O’-ビス(2-アミノフェニルエチレングリコール)エチレンジアミン四酢酸(BAPTA)、N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)グリシン(Bicine)、トランスー1,2-ジアミノシクロヘキサンーエチレンジアミン四酢酸(CyDTA)、1,3-ジアミノー2-ヒドロキシブロパンーエチレンジアミン四酢酸(DPTA-OH)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、エチレンジアミン二プロバン酸塩酸塩(EDDP)、エチレンジアミン二メチレンホスホン酸1水和物(EDDPO)、N-(2-ヒドロキシエチル)エチレンジアミン三酢酸(EDTA-OH)、エチレンジアミン四メチレンホスホン酸(EDTPO)、O,O’-ビス(2-アミノエチル)エチレングリコール四酢酸(EGTA)、N,N-ビス(2-ヒドロキシベンジル)エチレンジアミン二酢酸(HBED)、1,6-ヘキサメチレンジアミン四酢酸(HDTA)、N-(2-ヒドロキシエチル)イミノ二酢酸(HIDA)、イミノ二酢酸(IDA)、1,2-ジアミノプロパン四酢酸(Methyl-EDTA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、ニトリロ三プロパン酸(NTP)、ニトリロ三メチレンホスホン酸三ナトリウム塩(NTPO)、エチレンジアミン四(2-ピリジルメチル)(TPEN)、及びトリエチレンテトラアミン六酢酸(TTHA)等が挙げられる。
 プロテアーゼ阻害剤として生体試料に添加されるキレート剤の濃度は、生体試料中のプロテアーゼを阻害するために十分な濃度であれば、特に限定されるものではなく、キレート剤の種類等を考慮して適宜決定することができる。好ましくは、生体試料と混合して調製された混合物中における最終濃度が0.1mM~1Mとなるように、各キレート剤を添加する。
 還元剤としては、DTT(ジチオスレイトール)、βメルカプトエタノール等が挙げられる。
 プロテアーゼ阻害剤として生体試料に添加される還元剤の濃度は、生体試料中のプロテアーゼを阻害するために十分な濃度であれば、特に限定されるものではなく、還元剤の種類等を考慮して適宜決定することができる。好ましくは、生体試料と混合して調製された混合物中における最終濃度が0.1mM~1Mとなるように、各還元剤を添加する。
 タンパク質変性剤としては、尿素、グアニン、グアニジン塩等が挙げられる。
 プロテアーゼ阻害剤として生体試料に添加されるタンパク質変性剤の濃度は、生体試料中のプロテアーゼを阻害するために十分な濃度であれば、特に限定されるものではなく、タンパク質変性剤の種類等を考慮して適宜決定することができる。好ましくは、生体試料と混合して調製された混合物中における最終濃度が0.1mM~10Mとなるように、各タンパク質変性剤を添加する。
 なお、核酸安定化剤としては、1種類のプロテアーゼ阻害剤のみを用いてもよく、2種類以上のプロテアーゼ阻害剤を用いてもよい。また、AEBSF等のペプチド系のプロテアーゼ阻害剤を複数種類組み合わせて用いてもよく、ペプチド系プロテアーゼ阻害剤とキレート剤、ペプチド系プロテアーゼ阻害剤と還元剤のように、異なる種類のプロテアーゼ阻害剤を用いてもよい。
 本発明においては、核酸安定化剤として、ポリカチオンを用いることも好ましい。生体試料をポリカチオンと混合させることにより、生体試料中に含まれている夾雑物による核酸分解・合成反応を効率よく低減させることができる。また、生体試料中には、核酸鎖慎重反応等の核酸解析に用いられる反応を阻害する物質も多く含まれているが、生体試料をポリカチオンと混合させることにより、阻害物質による阻害作用を低減させることもできる。
 なお、本願明細書において、阻害物質とは、核酸を基質とする酵素反応に対して阻害的に作用する物質を意味する。当該酵素反応としては、核酸を基質とする酵素反応であれば特に限定されるものではなく、例えば、逆転写反応や塩基鎖伸長反応等の核酸解析において一般的に用いられる酵素反応等が挙げられる。ここで、塩基鎖伸長反応とは、ポリメラーゼ又はリガーゼによる塩基鎖の伸長反応を意味する。ポリメラーゼによる塩基鎖伸長反応としては、PCR(polymerase chain reaction)、リアルタイムPCR、SDA(Standard Displacement Amplification)等が挙げられる。リガーゼによる塩基鎖伸長反応としては、LCR(ligase chain reaction)等が挙げられる。
 該阻害物質としては、具体的には、胆汁酸、胆汁酸塩等が挙げられる。
 本発明及び本願明細書において、ポリカチオンとは、陽イオン性官能基を含有した繰り返し構造を持つ高分子化合物およびその塩を意味する。陽イオンとしては、例えば、アミノ基等がある。具体的には、下記式(1)に示されるポリリジン等の側鎖に陽イオン性官能基を有するポリペプチドや、ポリアクリルアミド等の陽イオン性官能基を側鎖に含むモノマーを重合して得られるポリマー等が挙げられる。なお、これらのポリペプチドやポリマーは、分子全体として電気的に陽性であればよく、全ての繰り返し単位(アミノ酸やモノマー)の側鎖に陽イオン性官能基を有している必要はないが、全ての繰り返し単位の側鎖に陽イオン性官能基を有していることが好ましい。このようなポリカチオンとして、具体的には、ポリリジンやポリアクリルアミドに加えて、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、ポリエチルアミン、ポリメタリルアミン、ポリビニルメチルイミダゾール、ポリビニルピリジン、ポリアルギニン、キトサン、1,5-ジメチル-1,5-ジアザウンデカメチレン-ポリメトブロマイド、ポリ(2-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート)、ポリ(2-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート)、ポリ(2-トリメチルアンモニウムエチル(メタ)アクリレート)、ポリジメチルアミノメチルスチレン、ポリトリメチルアンモニウムメチルスチレン、ポリオルニチン、及びポリヒスチジン等が挙げられる。本発明においては、ポリカチオンとして、ポリリジン又はポリアクリルアミドであることが好ましく、ポリリジンであることがより好ましい。なお、本発明において用いられる核酸安定化剤としては、1種類のポリカチオンのみを用いてもよく、2種類以上のポリカチオンを用いてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 核酸安定化剤として生体試料に添加されるポリカチオンの濃度は、生体試料中に含まれている阻害物質による阻害作用を低減させる効果(阻害作用低減効果)が得られるために十分な濃度であれば、特に限定されるものではなく、ポリカチオンの種類や、核酸含有試料の種類、試料調製用溶液のpH、試料調製用溶液と核酸含有試料との混合比等を考慮して適宜決定することができる。例えば、ポリカチオンとしてポリリジンを含有する場合には、試料調製用溶液のポリリジン濃度は、0.01~1.0m重量%であることが好ましく、0.0125~0.8m重量%であることがより好ましく、0.05~0.4m重量%であることがさらに好ましい。なお、本願明細書中、「m重量%」は「×10-3重量%」を意味する。
 さらに、核酸安定化剤としては、高塩濃度溶液を用いてもよい。高塩濃度溶液が核酸安定化剤として機能する理由は明らかではないが、塩析により各種分解酵素が析出してしまうため、高濃度の塩成分が有する脱水作用により、哺乳細胞や腸内常在菌等のバクテリアの細胞活性が顕著に低下して経時的な変化が抑制されるため、及び、最適塩濃度から外れたため、糞便中のプロテアーゼ、DNase、RNase等の各種分解酵素の活性が顕著に低下するために得られると推察される。
 高塩濃度溶液に有効成分として含まれる塩としては、生体試料を調製又は解析する際に通常用いられている塩の中から、適宜選択して用いることができる。例えば、塩酸塩であってもよく、硫酸塩であってもよく、酢酸塩であってもよい。また、有効成分としては、1種類の塩を用いてもよく、2種類以上の塩を組み合わせて用いてもよい。本発明において用いられる高塩濃度溶液としては、有効成分として、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸アンモニウム、重硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、酢酸アンモニウム、硫酸セシウム、硫酸カドミウム、硫酸セシウム鉄(II)、硫酸クロム(III)、硫酸コバルト(II)、硫酸銅(II)、塩化リチウム、酢酸リチウム、硫酸リチウム、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン、硫化ナトリウム、酢酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、塩化亜鉛、酢酸亜鉛、及び硫酸亜鉛からなる群より選択される1種以上を含むことが好ましい。中でも、入手容易性、取り扱い性、安全性等の点から、塩化ナトリウム及び/又は硫酸アンモニウムを含む溶液であることが好ましい。特に塩化ナトリウムは、最も安全性が高く、家庭内でも容易に扱うことが可能であるため、定期健診等のスクリーニング検査において特に有用である。
 高塩濃度溶液中の有効成分として含まれる塩の濃度(以下、単に「塩濃度」ということがある。)は、核酸安定化剤として機能する濃度であれば特に限定されるものではなく、用いる塩や溶媒の種類等を考慮して、適宜決定することができる。なお、各塩において、塩濃度の上限値は飽和濃度である。一方、下限値は、用いる塩の種類により異なるものの、当業者であれば予め実験的に求めることが可能である。
 例えば、下限値は以下のようにして求めることができる。まず、飽和濃度以下の複数の濃度の塩溶液を調製し、これらの塩溶液に所定期間浸漬させた糞便から核酸を回収する。この回収された核酸量が、塩溶液未処理の糞便から回収された核酸量よりも多くなる場合の最低塩濃度値を、有効成分として含まれる塩の塩濃度の下限値とすることができる。また、例えば、生体試料として糞便を用いる場合には、糞便に代えて模擬糞便試料として、バクテリアの培養液や、哺乳細胞培養株の培養液とバクテリアの培養液との混合溶液を用いることもできる。
 本発明においては、より高い核酸安定化効果を得るためには、塩の種類に関わらず、高塩濃度溶液の塩濃度は、有効成分とする塩の飽和濃度の1/2以上の濃度であることが好ましく、飽和濃度の4/5以上の濃度であることがより好ましく、飽和濃度に近いことがさらに好ましく、実質的に飽和濃度であることが特に好ましい。塩濃度が充分に高濃度であることにより、糞便を高塩濃度溶液に混合した場合、糞便に成分が迅速に浸透し、核酸を速やかに安定化することができる。加えて、塩濃度が高い程、水分含量の多い糞便に対して少量の高塩濃度溶液を用いた場合であっても、充分な効果を奏することができる。なお、「飽和濃度の1/2倍以上の濃度の溶液」や「飽和濃度の4/5倍以上の濃度の溶液」は、例えば、常法により調製した飽和溶液を溶媒で適宜希釈することにより調製することができる。
 例えば、有効成分として塩化ナトリウムを用いる場合には、塩濃度は13%(wt/wt)以上であることが好ましく、20%(wt/wt)以上であることがより好ましく、26%(wt/wt)以上であることがさらに好ましく、26%(wt/wt)から飽和濃度までの濃度であることが特に好ましい。硫酸アンモニウムを用いる場合には、塩濃度は20%(wt/wt)以上であることが好ましく、30%(wt/wt)以上であることがより好ましく、30~46%(wt/wt)であることがさらに好ましい。
 本発明の調製方法に供される生体試料としては、例えば、糞便、尿、血液、骨髄液、リンパ液、喀痰、唾液、精液、胆汁、膵液、腹水、滲出液、羊膜液、腸管洗浄液、肺洗浄液、気管支洗浄液、又は膀胱洗浄液等が挙げられる。その他、培養細胞等の培養物であってもよい。本発明の調製方法に供される生体試料としては、特に、糞便、血液、又は尿であることが好ましい。また、生体試料は、生物から採取されたものであれば特に限定されるものではないが、哺乳動物由来のものであることが好ましく、ヒト由来のものであることがより好ましい。例えば、定期健診や診断等のためにヒトから採取された生体試料であることが好ましいが、家畜や野生動物等の生体試料であってもよい。また、採取後一定期間保存されたものであってもよいが、採取直後のものであることが好ましい。生体試料が糞便である場合には、本発明の調製方法に供される糞便は、排泄直後のものであることが好ましいが、排泄後時間を経たものであってもよい。
 本発明の調製方法に供される生体試料の量は特に限定されるものではなく、生体試料の種類、当該生体試料から回収された核酸の解析方法等を考慮して、適宜決定することができる。例えば糞便の場合には、10mg~1gであることが好ましい。糞便量があまりに多くなってしまうと、採取作業に手間がかかり、採便容器も大きくなってしまうため、取り扱い性等が低下するおそれがある。逆に糞便量があまりに少量である場合には、糞便中に含まれる大腸剥離細胞等の哺乳細胞数が少なくなりすぎるため、必要な核酸量を回収できず、目的の核酸解析の精度が低下するおそれがある。また、糞便はヘテロジニアスである、つまり、多種多様な成分が不均一に存在しているため、哺乳細胞の局在の影響を避けるために、採糞時には、糞便の広範囲から採取することが好ましい。
 糞便等の固形成分の多い生体試料である場合には、採取された生体試料と混合させる核酸安定化剤溶液(又は核酸安定化剤)の容量は、特に限定されるものではないが、生体試料と核酸安定化剤溶液との混合比率は、生体試料容量1に対して核酸安定化剤溶液容量が1以上であることが好ましい。生体試料と等量以上の核酸安定化剤溶液を用いることにより、生体試料の全表面を核酸安定化剤溶液に浸らせることができ、生体試料に核酸安定化剤を十分に作用させることが可能となるためである。特に、生体試料に対して、5倍以上の容量の核酸安定化剤溶液を混合させることにより、核酸安定化剤溶液中への生体試料の分散を迅速かつ効果的に行うことができ、さらに、生体試料に含有されている水分による核酸安定化剤濃度の低下の影響を抑えることもできる。一方、生体試料と核酸安定化剤溶液との混合物の総量は比較的少量であるほうが、取り扱いが容易となって好ましい場合も多い。例えば、糞便を用いる場合には、予め核酸安定化剤溶液を備えた採便容器に糞便を採取し、当該容器内で混合物を調製することができるが、この場合に、例えば、糞便と核酸安定化剤溶液が等量である場合には、核酸安定化剤溶液入り採便容器の軽量化・小型化が可能となる。このように、生体試料及び得られる混合物の取り扱い性と、生体試料の核酸安定化剤溶液への分散性とを、バランス良く向上させることが可能となるため、生体試料が糞便である場合には、生体試料と核酸安定化剤溶液の混合比率が、1:1~1:20であることがより好ましく、1:3~1:10であることがさらに好ましく1:5程度であることがより好ましい。
 工程(A)における生体試料と核酸安定化剤溶液(又は核酸安定化剤)との混合は、生体試料を核酸安定化剤溶液に浸漬させ、特段の攪拌操作を行わないものであってもよい。本発明で用いられる核酸安定化剤及びその溶液は、水分含有量の多い糞便等の生体試料に対しても非常に馴染みやすいため、混合する生体試料の量や状態によっては、単に核酸安定化剤溶液に浸漬させて特段の攪拌操作を行わない場合であっても、生体試料中に十分に浸透し、十分な核酸高回収効果が奏されるためである。
 生体試料と核酸安定化剤溶液(又は核酸安定化剤)との混合は、生体試料を核酸安定化剤溶液に投入して浸漬させた後に攪拌してもよい。攪拌することにより、生体試料を十分に核酸安定化剤溶液に分散させ、懸濁させることができる。生体試料を投入した核酸安定化剤溶液を攪拌して懸濁液を調製する場合には、該攪拌は、速やかに行われることが好ましい。生体試料を速やかに核酸安定化剤溶液中に分散させることにより、迅速に、生体試料中の細胞に核酸安定化剤を浸透させたり、生体試料中の夾雑物に対し核酸安定化剤を作用させることができ、より優れた核酸高回収効果が得られるためである。
 なお、生体試料と核酸安定化剤溶液を混合し懸濁液を調製する方法は、物理的手法により混合する方法であれば、特に限定されるものではない。例えば、予め核酸安定化剤溶液を入れておいた密閉可能な容器に、採取された生体試料を投入して密閉した後、該容器を上下に転倒させることにより、混合してもよく、該容器をボルテックス等の振とう機にかけることにより混合してもよい。また、生体試料と核酸安定化剤溶液を、混合用粒子の存在下で混合してもよい。速やかに混合させることができるため、振とう機を用いる方法や、混合用粒子を用いる方法であることが好ましい。特に、予め混合用粒子を含有させた採取用容器を用いることにより、家庭等の特殊な装置のない環境においても迅速に混合することができる。
 混合用粒子としては、核酸安定化剤溶液による核酸高回収効果を損なわない組成物であって、糞便等の生体試料にぶつかることにより、生体試料を迅速に核酸安定化剤溶液中に分散させ得る硬度や比重を有する粒子であれば、特に限定されるものではなく、1種類の材質からなる粒子であってもよく、2種類以上の材質からなる粒子であってもよい。このような混合用粒子として、例えば、ガラス、セラミックス、プラスチック、ラテックス、金属等からなる粒子がある。その他、混合用粒子は、磁性粒子であってもよく、非磁性粒子であってもよい。
 また、工程(A)において調製する混合物には、核酸安定化剤による核酸高回収効果を損なわない限り、核酸安定化剤以外にも、任意の成分を添加してもよい。例えば、カオトロピック塩を添加してもよく、界面活性剤を添加しても良い。カオトロピック塩や界面活性剤を添加することにより、生体試料中の細胞活性や各種分解酵素の酵素活性をより効果的に阻害することができる。核酸安定化剤とともに生体試料と混合させ得るカオトロピック塩として、例えば、塩酸グアニジン、グアニジンイソチオシアネート、ヨウ化ナトリウム、過塩素酸ナトリウム、及びトリクロロ酢酸ナトリウム等がある。核酸安定化剤とともに生体試料と混合させる界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤であることが好ましい。該非イオン性界面活性剤として、例えば、Tween80、CHAPS(3-[3-コラミドプロピルジメチルアンモニオ]-1-プロパンスルホネート)、Triton X-100、Tween20等がある。カオトロピック塩や界面活性剤の濃度は、核酸高回収効果が得られる濃度であれば、特に限定されるものではなく、生体試料量やその後の核酸回収・解析方法等を考慮して、適宜決定することができる。
 その他、工程(A)において調製する混合物には、適宜着色剤を添加してもよい。混合物に着色剤を添加することにより、誤飲防止、生体試料の色が緩和される等の効果が得られる。該着色剤としては、食品添加物として使用される着色料であることが好ましく、青色や緑色等が好ましい。例えば、ファストグリーンFCF(緑色3号)、ブリリアントブルーFCF(青色1号)、インジゴカルミン(青色2号)等が挙げられる。また、複数の着色剤を混合して添加してもよく、単独で添加しても良い。
 また、核酸安定化剤による核酸高回収効果は、混合物中に充分量の核酸安定化剤が存在する限り、特に温度条件に影響を受けるものではない。したがって、本発明の調製方法は、糞便等の生体試料の採取が通常行われる温度、すなわち、室温において行う場合であっても、生体試料中の核酸の損失を抑えることができる。また、工程(A)において調製された混合物は、続く工程(B)以降の処理を行うまでの間、室温で保存又は輸送した場合であっても、該混合物料中の核酸を安定して保持することができる。但し、核酸安定化剤として水溶性有機溶媒を用いる場合には、該混合物の保存は、50℃以下で行うことが好ましい。高温条件下で長期間保存することにより、揮発等により、該混合物中の水溶性有機溶媒の濃度が、核酸高回収効果を奏するに充分な濃度よりも低下するおそれがあるためである。
 また、工程(A)において得られる混合物は、核酸安定化剤により、核酸、特に壊れやすいRNAの分解を抑制しつつ、比較的長期間室温で安定して保存することが可能である。このため、検診等のスクリーニング検査のように、生体試料を採取する場所や時間が、核酸抽出・解析操作を行う場所や時間から離れている場合や多量の試料を処理しなければならない場合には、生体試料の採取場所において工程(A)を行って混合物を調製した後、核酸抽出・解析操作がなされる時間又は場所まで、この混合物の状態で保存又輸送を行い、核酸抽出操作の直前に工程(B)及び(C)を行うことが好ましい。
 次いで、工程(B)として、工程(A)により得られた混合物から、固形成分を回収する。本発明においては、生体試料に含まれていた核酸は、核酸安定化剤により、細胞内に含有された状態で安定化されている。このため、当該細胞成分を含む固形成分が、生体試料由来の核酸含有試料となる。
 混合物からの固形成分の回収方法は、特に限定されるものではなく、懸濁液から固形成分を回収する際に用いられる公知のいずれの方法を用いてもよい。例えば、混合物を遠心分離処理し、上清を除去し、沈殿物を回収してもよく、適当な孔径のフィルターを用いてフィルター濾過を行い、フィルター面上に残留した固形成分を回収してもよい。
 フィルター濾過に用いられるフィルターの孔径は、液状成分のみを透過可能な大きさであれば特に限定されるものではなく、当該分野で汎用されている孔径のフィルターから適宜選択して用いることができる。例えば、尿等の比較的固形成分が微量な生体試料を用いた場合には、比較的孔径の小さいフィルターを用いることが好ましい。一方、糞便や血液等の固形成分が比較的多い生体試料を用いた場合には、あまりに孔径の小さいフィルターを用いた場合には目詰まりが生じ易いため、比較的孔径の大きいフィルターを用いることが好ましい。
 その後、工程(C)において、工程(B)により回収された固形成分を、pHが2~7.5である緩衝液を用いて洗浄する。過剰な核酸安定化剤が抽出・精製された核酸に持ち込まれると、核酸解析、特に核酸鎖伸長反応を利用した核酸解析において、阻害的に働き、正確な解析が困難となる。本発明においては、工程(C)の洗浄処理により、余剰の核酸安定化剤が固形成分から除去されるため、その後、この固形成分(核酸含有試料)から抽出された核酸に対する核酸安定化剤の持込を顕著に低減させることができる。特に、糞便のようにかさ高い生体試料を用いる場合には、核酸安定化剤が特に多く持ち込まれてしまうため、洗浄工程を行わずに抽出を行うと、抽出効率は著しく低くなってしまうが、工程(C)に示す洗浄を行うことにより、核酸抽出効率に優れた核酸含有試料を調製することができる。
 本発明においては、固形成分の洗浄には緩衝液を用いることが好ましい。洗浄時に固形成分中のpHの変動を抑えることができるためである。中でも、工程(C)において用いられる緩衝液としては、pHが2以上の範囲内に維持されるような緩衝作用を有する酸性緩衝液であることが好ましい。洗浄液として酸性緩衝液を用いることにより、単なる水や中性緩衝液等を用いた場合よりも、核酸抽出効果の高い核酸含有試料を調製することができる。これは、固形成分を酸性条件下で保持することにより、核酸の加水分解をより効果的に抑制することができるためと推察される。なお、ここで、「核酸抽出効果の高い核酸含有試料」とは、当該核酸含有試料から核酸を抽出した場合に、高効率で核酸が抽出できることを意味する。
 本発明においては、固形成分を洗浄する酸性緩衝液のpHは2~6.5であることが好ましく、3~6であることがより好ましく、3.5~5.5であることがさらに好ましく、4.0~5.0であることが特に好ましい。
 工程(C)において用いられる酸性緩衝液としては、有機酸と当該有機酸の共役塩基とを含有する試料調製用溶液であって、当該有機酸とその共役塩基とにより緩衝作用を奏するものであることが好ましい。中でも、クエン酸/水酸化ナトリウム緩衝系、乳酸/乳酸ナトリウム緩衝系、及び酢酸/酢酸ナトリウム緩衝系からなる群より選択される緩衝液であることが好ましい。このような緩衝液は、例えば、水や適当な溶媒に、有機酸と当該有機酸のアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩とを添加することにより、所望のpHに調整することにより調製できる。その他、水や適当な溶媒に有機酸を添加した後に、アルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物を用いてpHを調整してもよい。
 その他、工程(C)において用いられる酸性緩衝液としては、有機酸と鉱酸の双方を含む溶液であって、適当な緩衝作用を有するものであってもよい。例えば、グリシン/HCl緩衝系、カコジル酸Na/HCl緩衝系、又はフタル酸HK/HCl緩衝系等の、酸性側で緩衝作用を有する緩衝系であってもよい。
 なお、本発明において、酸性緩衝液のpHは、ガラス電極法を測定原理としたpHメーター(例えば東亜ディーケーケー社製)を、フタル酸塩標準液と中性リン酸塩標準液によって校正した後に、測定して得られた値である。
 このように、本発明の調製方法により、生体試料中に含まれている核酸が安定化され、かつ核酸安定化剤の持ち込み量が顕著に低減され、核酸抽出効率(核酸回収効率)に優れた核酸含有試料を簡便に調製することができる。すなわち、本発明の調製方法により調製された核酸含有試料(以下、「本発明の核酸含有試料」ということがある。)を用いることにより、生体試料中の核酸を高感度かつ高精度に解析することができるため、本発明の調製方法は、様々な症状や疾患の早期発見、診断、治療経過の観察、及び他の異常な容態の病理学的研究等に資することが期待できる。
 特に、本発明の核酸含有試料は、生体試料中に比較的少量しか含まれていない核酸を解析するために用いられる試料として非常に好適である。一般的に、解析対象である標的核酸が生体試料中に微量にしか含まれていない場合には、核酸解析の信頼性は、生体試料からの核酸抽出効率の影響を受け易いが、本発明の調製方法により調製された核酸含有試料は、核酸抽出効率に非常に優れているためである。具体的には、本発明の核酸含有試料は、がん細胞由来の核酸や感染症原因菌由来の核酸の解析や、糞便中の哺乳細胞由来核酸の解析等のための試料として非常に好適である。
 本発明の核酸含有試料は、核酸を含有する他の試料と同様に、核酸を回収し、得られた核酸を解析することができる。本発明の核酸含有試料から核酸を回収し、解析する方法としては、特に限定されるものではなく、公知の回収方法や解析方法の中から適宜選択して用いることができる。その他、本発明の核酸含有試料からの核酸の回収は、核酸抽出キット等の市販のキットを用いて行うこともできる。
 なお、その後の核酸解析方法によっては、本発明の核酸含有試料から核酸を回収しなくてもよい。具体的には、本発明の核酸含有試料(固形成分)を、核酸解析方法に好適な緩衝液等に懸濁し、得られた懸濁液にプロテイナーゼK等のタンパク質分解酵素を含有するPBS等の溶出用薬剤を添加して混合することによって当該緩衝液中に核酸を抽出させ、得られた上清をそのまま解析反応に供することもできる。
<核酸回収方法>
 本発明の核酸含有試料から核酸を回収する場合には、当該核酸含有試料中に含まれている全生物種由来の核酸、すなわち、生体試料中に含まれていた全生物種由来の核酸を、同時に回収することが好ましい。生体試料中に比較的少量しか含まれていない生物種由来の核酸を解析するために回収する場合であっても、全生物種由来の核酸を同時に回収することにより、他の生物種由来の核酸がキャリアーとして機能するため、目的の生物種由来の核酸のみを回収する場合よりも核酸回収効率を高めることができる。
 例えば、糞便中に微量に含まれている大腸剥離細胞等の哺乳細胞由来の核酸を解析する場合には、糞便から調製された本発明の核酸含有試料から、哺乳細胞由来核酸と、糞便中に大量に含まれている腸内常在菌由来の核酸を同時に回収することにより、哺乳細胞由来核酸を効率よく抽出し回収することができる。
 なお、腸内常在菌とは、糞便中に比較的大量に存在するバクテリア細胞であり、通常ヒト等の動物の腸内に生息する常在菌を意味する。該腸内常在菌として、例えば、Bacteroides属、Eubacterium属、Bifidobacterium属、Clostridium属等の偏性嫌気性菌や、Escherichia属、Enterobacter属、Klebsiella属、Citrobacter属、Enterococcus属等の通性嫌気性菌等がある。
 このように回収された核酸を用いて核酸解析を行うことにより、大腸がん等の特定の疾患マーカーを非常に高感度かつ高精度に検出することがきる。なお、本発明の核酸含有試料から回収する核酸は、DNAであってもよく、RNAであってもよく、DNAとRNAの両方であってもよい。
 例えば、工程(a)として、本発明の核酸含有試料中のタンパク質を変性させ、前記核酸含有試料中に含まれていた全生物種由来の細胞から核酸を溶出させた後、工程(b)として、溶出させた核酸を回収することにより、本発明の核酸含有試料から核酸を回収することができる。
 工程(a)における核酸含有試料中のタンパク質の変性は、公知の手法で行うことができる。例えば、核酸含有試料にカオトロピック塩、有機溶媒、界面活性剤等の、通常タンパク質の変性剤として用いられている化合物を添加することにより、核酸含有試料中のタンパク質を変性させることができる。工程(a)において核酸含有試料に添加し得るカオトロピック塩や界面活性剤は、本発明の調製方法の工程(A)において生体試料に添加し得るカオトロピック塩及び界面活性剤として挙げたものと同様のものを用いることができる。有機溶媒としては、フェノールであることが好ましい。フェノールは中性であってもよく、酸性であってもよい。酸性のフェノールを用いた場合には、DNAよりもRNAを選択的に水層に抽出することができる。なお、工程(a)において、核酸含有試料にカオトロピック塩、有機溶媒、界面活性剤等を添加する場合には、1種類の化合物を添加してもよく、2種類以上の化合物を添加してもよい。
 なお、本発明の核酸含有試料(洗浄後の固形成分)に、カオトロピック塩等のタンパク質変性剤を直接添加してもよいが、一度適当な溶出用薬剤に懸濁させた後にタンパク質変性剤を添加することが好ましい。DNAを回収する場合には、該溶出用薬剤として、例えば、リン酸バッファーやトリスバッファー等を用いることができる。高圧蒸気滅菌等により、DNaseを失活させた薬剤であることが好ましく、さらにプロテイナーゼK等のタンパク質分解酵素を含有させた薬剤であることがより好ましい。一方、RNAを回収する場合には、該溶出用薬剤として、例えば、クエン酸バッファー等を用いることができるが、RNAは非常に分解され易い物質であるため、チオシアン酸グアニジンや塩酸グアニジン等のRNase阻害剤を含有したバッファーを用いることが好ましい。
 工程(a)の後工程(b)の前に、工程(c)として、工程(a)により変性させたタンパク質を除去してもよい。核酸を回収する前に、予め変性させたタンパク質を除去することにより、回収される核酸の品質を向上させることができる。工程(c)におけるタンパク質の除去は、公知の手法で行うことができる。例えば、遠心分離により、変性タンパク質を沈殿させて上清のみを回収することにより、変性タンパク質を除去することができる。また、クロロホルムを添加し、ボルテックス等により充分に攪拌混合させた後に遠心分離を行い、変性タンパク質を沈殿させて上清のみを回収することにより、単に遠心分離を行う場合よりも、より完全に変性タンパク質を除去することができる。
 工程(b)における溶出させた核酸の回収は、エタノール沈殿法や塩化セシウム超遠心法等の公知の手法で行うことができる。また、工程(b1)として、工程(a)において溶出させた核酸を無機支持体に吸着させた後、工程(b2)として、工程(b1)において吸着させた核酸を無機支持体から溶出させることにより、核酸を回収することができる。工程(b1)において核酸を吸着させる無機支持体は、核酸を吸着することができる公知の無機支持体を用いることができる。また、該無機支持体の形状も特に限定されるものではなく、粒子状であってもよく、膜状であってもよい。該無機支持体として、例えば、シリカゲル、シリカ質オキシド、ガラス、珪藻土等のシリカ含有粒子(ビーズ)や、ナイロン、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ニトロセルロース等の多孔質膜等がある。工程(b2)において吸着させた核酸を無機支持体から溶出させる溶媒は、回収する核酸の種類やその後の核酸解析方法等を考慮して、これらの公知の無機支持体から核酸を溶出するために通常用いられている溶媒を適宜用いることができる。該溶出用溶媒として、特に精製水であることが好ましい。なお、工程(b1)の後、工程(b2)の前に、核酸を吸着させた無機支持体を適当な洗浄バッファーを用いて洗浄することが好ましい。
 本発明の核酸含有試料より回収された核酸は、公知の核酸解析方法を用いて解析することができる。該核酸解析方法として、例えば、核酸を定量する方法や、PCR等を用いて特定の塩基配列領域を検出する方法等がある。その他、RNAを回収した場合には、逆転写反応によりcDNAを合成した後、該cDNAを用いて、DNAと同様にして解析に用いることができる。核酸含有試料から回収されたDNAを用いた場合には、例えば、DNA上の変異解析やエピジェネティック変化解析を行うことができる。変異解析としては、例えば、塩基の挿入、欠失、置換、重複、又は逆位の解析等が挙げられる。また、エピジェネティック変化解析としては、例えば、メチル化や脱メチル化の解析等が挙げられる。また、マイクロサテライトを含む塩基配列領域等の遺伝的変異の有無を検出することにより、がんの発症の有無を調べることができる。一方、回収されたRNAを用いた場合には、例えば、RNA上の塩基の挿入、欠失、置換、重複、逆位、又はスプライシングバリアント(アイソフォーム)等の変異を検出することができる。その他、機能性RNA(ノンコーディングRNA)解析、例えば、転移RNA(transfer RNA、tRNA)、リボソームRNA(ribosomalRNA、rRNA)、microRNA(miRNA、マイクロRNA)等の解析を行うことができる。また、RNA発現量を検出し解析することもできる。特に、mRNAの発現解析、K-ras遺伝子の変異解析、及びDNAのメチル化の解析等を行うことが好ましい。なお、これらの解析は、当該分野において公知の方法により行うことができる。また、K-ras遺伝子変異解析キット、メチル化検出キット等の市販の解析キットを用いてもよい。
 特に、新生物性転化を示すマーカーや炎症性消化器疾患を示すマーカーを検出するための解析に供されることが好ましい。該新生物性転化を示すマーカーとして、例えば、がん胎児性抗原(CEA)、シアリルTn抗原(STN)等の公知のがんマーカーや、APC遺伝子、p53遺伝子、K-ras遺伝子等の変異の有無等がある。また、p16、hMLHI、MGMT、p14、APC、E-cadherin、ESR1、SFRP2等の遺伝子のメチル化の検出も、大腸疾患の診断マーカーとして有用である(例えば、Lind et al.、「A CpG island hypermethylation profile of primary colorectal carcinomas and colon cancer cell lines」、Molecular Cancer、2004年、第3巻第28章参照。)。その他、糞便試料中のヘリコバクターピロリ菌由来のDNAが、胃がんマーカーとして用いられ得ることが既に報告されている(例えばNilsson et al.、Journal of Clinical Microbiology、2004年、第42巻第8号、第3781~8ページ参照。)。一方、炎症性消化器疾患を示すマーカーとして、例えば、Cox-2遺伝子由来核酸等がある。なお、Cox-2遺伝子由来核酸は、新生物性転化を示すマーカーとしても用いられる。
 次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に記載が無い場合には、「%」は「体積%」を意味する。また、培養細胞であるCaco-2細胞は、常法により培養した。
[実施例1]
 核酸安定化剤として80%エタノール溶液を用いて、本発明の調製方法により糞便から核酸含有試料を調製した。
 まず、健常人1名より採取された糞便を、6本の15mLのポリプロピレンチューブにそれぞれ1gずつ分取した。このうち3本のチューブに対して、80%エタノール溶液を各10mLずつ加えて糞便をよく分散させ、得られた混合物を25℃で3時間静置した(安定化処理)。静置後遠心分離処理を行って上清を除去し、固形成分を回収した(安定化処理済チューブ)。一方、残りの3本のチューブには何も処理を施さず、直ちに遠心分離処理を行って上清を除去し、固形成分を回収した(安定化未処理チューブ)。
 これらの固形成分に対して、以下のように洗浄工程を行った。まず、3本の安定化処理済チューブのうち、1本には10mLのクエン酸/水酸化ナトリウム緩衝液(0.1M、pH5)を、もう1本にはPBS(リン酸緩衝生理食塩水、pH7)を、それぞれ分注し、1分間よく混和した後、再度遠心処理を行って固形成分を回収した。残る1本は洗浄工程を行わなかった。3本の安定化未処理チューブに対しても、同様に、1本はクエン酸/水酸化ナトリウム緩衝液で、他の1本はPBSで、それぞれ洗浄工程を行い、残る1本には洗浄工程を行わなかった。
 得られた固形成分から、それぞれRNAを回収した。
 具体的には、得られた固形成分に対して、フェノール混合物「Trizol」(Invitorogen社製)を添加し、ボモジナイザーで十分に混合した後、クロロホルムを添加し、ボルテックスを用いて十分に混合した後、12,000×g、4℃で20分間遠心分離処理を行った。該遠心分離処理により得た上清(水層)を、RNeasy midi kit(Qiagen社製)のRNA回収用カラムに通し、添付のプロトコールに従って該RNA回収用カラムの洗浄操作及びRNA溶出操作を行うことにより、RNAを回収した。
 回収されたRNAを、ナノドロップ(ナノドロップ社製)を用いて定量した。この結果を表2及び図1に示す。表2中、「クエン酸緩衝液」は、クエン酸/水酸化ナトリウム緩衝液(0.1M)を意味する。この結果、核酸安定化剤により安定化しなかった場合には、洗浄工程を行うことにより、洗浄工程なしの場合よりも回収されるRNA量が減少しており、洗浄工程により核酸の分解等の損失が促進されてしまうことが示唆された。また、核酸安定化剤により安定化した場合であっても、洗浄工程なしの場合には、安定化処理を行わなかった場合よりも回収されるRNA量が減少しており、糞便中の夾雑物により、核酸抽出が阻害されていることが示唆された。これに対して、核酸安定化剤により安定化した後、洗浄工程を行った場合には、洗浄工程なしの場合よりもRNA回収量が高かった。特に、pH5のクエン酸緩衝液で洗浄した場合には、pH7のPBSで洗浄した場合よりもはるかにRNA回収量が高く、核酸安定化剤で安定化した後に得られた固形成分を酸性緩衝液で洗浄することにより、非常に核酸回収効率の高い良好な核酸含有試料を調製できることが明らかである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 また、回収されたRNAをバイオアナライザ(アジレント社製)で電気泳動し、分解度を調べた。得られた染色像を図2に示す。図中、「Ladder」はマーカーを泳動したレーンを示す。さらに表3に、この染色像のうち、16S rRNA及び23S rRNAのバンドの染色強度の相対値を示す。なお、各バンド強度は、最もRNA回収量の多かった固形成分(安定化処理後クエン酸緩衝液で洗浄した固形成分)から回収されたRNAの16S rRNAのピークエリアを1とした時の相対値として算出した。また、表3中、「洗浄工程」の欄記載の(1)~(3)は、表2と同様である。この結果、核酸安定化剤により安定化しなかった試料では、洗浄工程を行うことにより、特にPBSで洗浄することにより、RNAの分解が促進されてしまい、洗浄工程を行った場合でも十分な核酸量が回収できないことが確認された。一方、核酸安定化剤により安定化処理した試料では、クエン酸緩衝液で洗浄した場合にはほとんど核酸の分解が観察されなかったが、PBSで洗浄した場合には、核酸分解が促進されることが確認された。一方、洗浄工程を行わなかった場合には、ほとんどバンドが検出されず、糞便中の夾雑物により核酸抽出が阻害されていることが示唆された。
 これらの結果から、本発明の調製方法のように、生体試料を核酸安定化剤で処理した後、得られた固形成分を緩衝液、特に酸性緩衝液で洗浄することにより、核酸の分解度が低く高品質の核酸を十分量回収できることが明らかである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
[実施例2]
 核酸安定化剤として70%エタノール溶液を用いて、本発明の調製方法により糞便から核酸含有試料を調製する際に、洗浄工程で用いる緩衝液の種類による核酸回収量に対する影響を調べた。
 まず、健常人1名より採取された糞便を、18本の15mLのポリプロピレンチューブにそれぞれ1gずつ分取した。分取後、各チューブに70%エタノール溶液を各10mLずつ加えて糞便をよく分散させ、得られた混合物を25℃で24時間静置した(安定化処理)。静置後、各チューブに対して遠心分離処理を行って上清を除去し、固形成分を回収した。この固形成分に対して、チューブごとに異なる種類の洗浄液を用いて洗浄した。具体的には、各固形成分に10mLの洗浄液を分注し、1分間よく混和した後、再度遠心処理を行って固形成分を回収した。用いた洗浄液は、pH3~7のクエン酸/水酸化ナトリウム緩衝液(0.1M)、乳酸/乳酸ナトリウム緩衝液(0.1M)、又は酢酸/酢酸ナトリウム緩衝液(0.1M)である。
 得られた固形成分から、それぞれRNAを回収した。具体的には、各チューブに対してRNeasy(Qiagen社製)に付属のグアニジンチオシアネート溶液「buffer RLT」を3mL添加し混合した後、12,000×g、4℃で20分間遠心分離処理を行った。該遠心分離処理により得た上清を、同じくRNeasyのRNA回収用カラムに通し、添付のプロトコールに従って該RNA回収用カラムの洗浄操作及びRNA溶出操作を行うことにより、RNAを回収した。
 回収されたRNAを、ナノドロップ(ナノドロップ社製)を用いて定量した結果を表4及び図3に示す。これらの結果から、いずれの種類の緩衝液を洗浄液として用いた場合であっても、pH4.0~5.0付近で最もRNAの回収量が高いこと、特に酢酸/酢酸ナトリウム緩衝系を用いた場合が最もRNAの抽出効率が良いことが分かった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
[実施例3]
 核酸安定化剤としてプロテアーゼ阻害剤を用いて、本発明の調製方法により糞便から核酸含有試料を調製した。
 まず、健常人1名より採取された糞便を、6本の15mLのポリプロピレンチューブにそれぞれ1gずつ分取した。このうち3本のチューブに対して、プロテアーゼインヒビターカクテル(シグマ社製)の100倍希釈溶液(原液を蒸留水で100倍希釈した溶液)を各10mLずつ加えて糞便をよく分散させ、得られた混合物を25℃で3時間静置した(安定化処理)。静置後遠心分離処理を行って上清を除去し、固形成分を回収した(安定化処理済チューブ)。一方、残りの3本のチューブには何も処理を施さず、直ちに遠心分離処理を行って上清を除去し、固形成分を回収した(安定化未処理チューブ)。
 これらの固形成分に対して、以下のように洗浄工程を行った。まず、3本の安定化処理済チューブのうち、1本には10mLの酢酸/水酸化ナトリウム緩衝液(0.1M、pH5)を、もう1本にはPBS(リン酸緩衝生理食塩水、pH7)を、それぞれ分注し、1分間よく混和した後、再度遠心処理を行って固形成分を回収した。残る1本は洗浄工程を行わなかった。3本の安定化未処理チューブに対しても、同様に、1本は酢酸/水酸化ナトリウム緩衝液で、他の1本はPBSで、それぞれ洗浄工程を行い、残る1本には洗浄工程を行わなかった。
 得られた固形成分から、実施例1と同様にして、それぞれRNAを回収し、定量した。定量した結果を表5に示す。表5中、「酢酸緩衝液」は、酢酸/水酸化ナトリウム緩衝液(0.1M)を意味する。この結果、核酸安定化剤としてプロテアーゼ阻害剤を用いた場合であっても、実施例1と同様に、プロテアーゼ阻害剤により安定化した後、洗浄工程を行った場合には、洗浄工程なしの場合よりもRNA回収量が高かった。特に、pH5の酢酸緩衝液で洗浄した場合には、pH7のPBSで洗浄した場合よりもはるかにRNA回収量が高く、核酸安定化剤で安定化した後に得られた固形成分を酸性緩衝液で洗浄することにより、非常に核酸回収効率の高い良好な核酸含有試料を調製できることが明らかである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
[実施例4]
 核酸安定化剤として飽和塩化ナトリウム水溶液(飽和食塩水)を用いて、本発明の調製方法により糞便から核酸含有試料を調製した。飽和食塩水は、50℃の水に塩化ナトリウムを過剰量溶解させた後、25℃まで徐々に冷却し、塩化ナトリウムの析出を確認した後の上清を用いた。
 まず、健常人1名より採取された糞便を、6本の15mLのポリプロピレンチューブにそれぞれ1gずつ分取した。このうち3本のチューブに対して、上記のようにして調製した飽和食塩水を各10mLずつ加えて糞便をよく分散させ、得られた混合物を25℃で3時間静置した(安定化処理)。静置後遠心分離処理を行って上清を除去し、固形成分を回収した(安定化処理済チューブ)。一方、残りの3本のチューブには何も処理を施さず、直ちに遠心分離処理を行って上清を除去し、固形成分を回収した(安定化未処理チューブ)。
 これらの固形成分に対して、以下のように洗浄工程を行った。まず、3本の安定化処理済チューブのうち、1本には10mLのクエン酸/水酸化ナトリウム緩衝液(0.1M、pH5)を、もう1本にはPBS(リン酸緩衝生理食塩水、pH7)を、それぞれ分注し、1分間よく混和した後、再度遠心処理を行って固形成分を回収した。残る1本は洗浄工程を行わなかった。3本の安定化未処理チューブに対しても、同様に、1本はクエン酸/水酸化ナトリウム緩衝液で、他の1本はPBSで、それぞれ洗浄工程を行い、残る1本には洗浄工程を行わなかった。
 得られた固形成分から、実施例1と同様にして、それぞれRNAを回収し、定量した。定量した結果を表6に示す。表6中、「クエン酸緩衝液」は、クエン酸/水酸化ナトリウム緩衝液(0.1M)を意味する。この結果、核酸安定化剤として飽和食塩水等の高塩濃度溶液を用いた場合であっても、実施例1と同様に、高塩濃度溶液により安定化した後、洗浄工程を行った場合には、洗浄工程なしの場合よりもRNA回収量が高かった。特に、pH5のクエン酸緩衝液で洗浄した場合には、pH7のPBSで洗浄した場合よりもはるかにRNA回収量が高く、核酸安定化剤で安定化した後に得られた固形成分を酸性緩衝液で洗浄することにより、非常に核酸回収効率の高い良好な核酸含有試料を調製できることが明らかである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
[実施例5]
 本発明の調製方法により糞便から核酸含有試料を調製した後、得られた核酸含有試料から回収したRNAの解析を行った。
 具体的には、まず、新生物性転化や炎症性消化器疾患を示すマーカーであるCox-2遺伝子の発現が確認されている大腸癌患者一名より採取された糞便を、6本の15mLのポリプロピレンチューブにそれぞれ1gずつ分取した。このうち3本のチューブに対して、80%エタノール溶液を各10mLずつ加えて糞便をよく分散させ、得られた混合物を25℃で3時間静置し(安定化処理)、その後遠心分離処理を行って上清を除去し、固形成分を回収した(安定化処理済チューブ)。一方、残りの3本のチューブには何も処理を施さず、直ちに遠心分離処理を行って上清を除去し、固形成分を回収した(安定化未処理チューブ)。各3本の安定化処理済チューブ又は安定化未処理チューブに対して、実施例1と同様に、1本はクエン酸/水酸化ナトリウム緩衝液(0.1M、pH5)で洗浄し、もう1本はPBS(リン酸緩衝生理食塩水、pH7)で洗浄し、残る1本には洗浄工程を行わなかった。得られた固形成分から、実施例1と同様にして、それぞれRNAを回収した。
 次いで、回収されたRNAに対してRT-PCRを行い、ヒトCox-2遺伝子の検出を行った。PCRのプライマーとして、アプライドバイオシステム社製のCox-2プライマープローブMIXを用いた。具体的には、0.2mLの96ウェルPCRプレートに、得られたcDNAを1μLずつそれぞれ分取した。その後、各ウェルに8μLの超純水と10μLの核酸増幅試薬「TaqMan  GeneExpression  Master  Mix」(アプライドバイオシステム社製)を添加し、さらに、1μLのCox-2プライマープローブMIX(アプライドバイオシステム社製)をそれぞれ添加して混合し、PCR反応溶液を調製した。該PCRプレートを、ABIリアルタイムPCR装置に設置し、95℃で10分間処理した後、95℃で1分間、56.5℃で1分間、72℃で1分間の熱サイクルを40サイクル行った後、さらに72℃で7分間処理することにより、経時的に蛍光強度を計測しながらPCRを行った。蛍光強度の計測結果を分析して、各糞便試料から回収されたRNA中のCox-2遺伝子の発現量の相対値(安定化あり、クエン酸緩衝液洗浄を1とする)を算出した結果を表7に示す。
 表7に示すように、安定化処理を行った後に酸性緩衝液で洗浄した核酸含有試料中のCox-2遺伝子の発現量は、その他の条件で調製した核酸含有試料中の発現量よりも高かった。これらの結果は、実施例1の結果と相関していることから、核酸の回収効率が高いために、本発明の調製方法を用いることにより糞便中のCox-2遺伝子の発現量を効率よく定量できることは明らかである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
[参考例1]
 健常人1名より採取された糞便を、3本の15mLのポリプロピレンチューブにそれぞれ1gずつ分取した。このうち1本に対して、分取直後、速やかに液体窒素を用いて凍結処理を行い、糞便試料(1A)とした。他の1本に対して、分取後、10mLの70%エタノール溶液を加えて糞便をよく分散させた後、室温で1時間静置し、糞便試料(1B)とした。残りの1本は、分取後、溶液等を添加せずに速やかに抽出工程に移行させ、これを糞便試料(1C)とした。
 その後、各糞便試料からRNAを回収した。具体的には、各糞便試料に、3mLのフェノール混合物「Trizol」(Invitorogen社製)を添加し、30秒以上ボモジナイザーで十分に混合した後、3mLのクロロホルムを添加し、ボルテックスを用いて十分に混合した後、12,000×g、4℃で20分間遠心分離処理を行った。該遠心分離処理により得た上清(水層)を、RNeasy midi kit(Qiagen社製)のRNA回収用カラムに通し、添付のプロトコールに従って該RNA回収用カラムの洗浄操作及びRNA溶出操作を行うことにより、RNAを回収した。ナノドロップ(ナノドロップ社製)を用いて、回収したRNAの定量を行った。
 図4は、各糞便試料から回収されたRNA量を示した図である。エタノール溶液を用いて調製された糞便試料(1B)からは、採取直後に凍結処理を行った糞便試料(1A)から回収されたRNA量には若干及ばないものの、採取直後速やかに核酸抽出を行った糞便試料(1C)に比べて、非常に多くのRNAを回収することができた。これらの結果から、本発明において核酸安定化剤として用いられる水溶性有機溶媒を用いて調製することにより、室温での調製であっても、非常に効率よく核酸を回収し得る糞便試料が得られることが明らかである。検診等の場合のように、患者が自宅で採便する場合には、糞便試料の調製を室温付近で行えることが望まれるが、水溶性有機溶媒による安定化処理は、このような要請に充分に応えることが可能である。
[参考例2]
 健常人の糞便0.5gに対し、MDR1(multidrug resistance 1)遺伝子を高発現しているヒト大腸がん由来培養細胞Caco-2細胞を5.0×10cells混合させたものを、大腸がん患者擬似糞便とし、糞便試料を調製した。
 具体的には、該大腸がん患者擬似糞便を、15mLのポリプロピレンチューブに0.5gずつ分取し、表8記載の糞便試料調製用溶液をそれぞれ添加して混合して、糞便試料を調製した。なお、表中、「普遍的収集培地」とは、特許文献4に記載の保存培地(500mLのPack食塩水G、400mgの重炭酸ナトリウム、10gのBSA、500units/Lのpenicillin G、500mg/Lの硫酸ストレプトマイシン、1.25mg/Lのamphortericin B、50mg/Lのgentamicin)である。調製した糞便試料を、室温(25℃)の恒温インキュベータにおいて、1、3、7、10日間、それぞれ保存した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 保存後、各糞便試料からRNAを回収し、回収されたRNAに対して、MDR1遺伝子の転写産物であるmRNAの検出を試みた。糞便試料調製用溶液(2C)を用いて調製した糞便試料(以下、糞便試料(2C)という。)に対しては、まず、Caco-2細胞を含む哺乳細胞を分離した後、RNAの回収を行った。糞便試料調製用溶液(2C)以外の糞便試料調製用溶液を用いて調製した糞便試料に対しては、哺乳細胞を分離せず、哺乳細胞由来の核酸とバクテリア由来の核酸を同時に回収した。糞便試料(2C)からの哺乳細胞の分離は、具体的には、糞便試料(2C)に5mLのヒストパック1077溶液(Sigma社製)を添加して混合した後、200×g、30分間室温で遠心分離処理を行い、懸濁液とヒストパック1077溶液の間の界面を回収することにより行った。分離した哺乳細胞は、PBSで3回洗浄した。
 糞便試料からのRNAの回収は、具体的には、次のようにして行った。まず、糞便試料(糞便試料(2C)のみ分離した哺乳細胞)に、3mLのフェノール混合物「Trizol」(Invitorogen社製)を添加し、30秒以上ボモジナイザーで十分に混合した後、3mLのクロロホルムを添加し、12,000×gで10分間遠心分離処理を行った。該遠心分離処理により得た上清(水層)を新しいポリプロピレンチューブに回収した。その後、RNeasy midi kit(Qiagen社製)を用いて、回収された上清からRNAを回収した。
 回収されたRNAに対してRT-PCRを行い、得られたcDNAをテンプレートとしてPCRを行った。プライマーとして、配列番号1の塩基配列を有するMDR1遺伝子増幅用のフォワードプライマーと、配列番号2の塩基配列を有するMDR1遺伝子増幅用のリバースプライマーを用いた。
 具体的には、0.2mLのPCRチューブに、12μLの超純水と2μLの10×バッファーを添加し、さらにcDNA、該フォワードプライマー、該リバースプライマー、塩化マグネシウム、dNTP、及びDNAポリメラーゼをそれぞれ1μLずつ添加して混合し、PCR反応溶液を調製した。該PCRチューブを、95℃で30秒間、60℃で30秒間、72℃で1分間を30サイクル、からなる反応条件によりPCRを行った。この結果、得られたPCR産物を、Agilent DNA1000 LabChip(登録商標)キット(アジレント社製)を用いて泳動し、得られたバンドの強度を測定し、PCR産物の増幅程度を調べた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 表9は、各糞便試料由来のPCR産物の増幅程度を、保存期間ごとにまとめた表である。なお、表中「糞便試料(2A)」は、糞便試料調製用溶液(2A)を用いて調製した糞便試料を、「糞便試料(2B)」は、糞便試料調製用溶液(2B)を用いて調製した糞便試料を、「糞便試料(2D)」は、糞便試料調製用溶液(2D)を用いて調製した糞便試料を、それぞれ意味する。
 この結果、糞便試料(2D)では、保存期間が1日の場合にはPCR産物の増幅が確認されたが、保存期間3日以降は、増幅が確認できなかった。これに対して、本発明の糞便試料調製用溶液である糞便試料調製用溶液(2A)や糞便試料調製用溶液(2B)を用いて調製された糞便試料(2A)及び(2B)では、保存期間10日においてもPCR産物の増幅を確認することができた。一方で、特許文献4記載の糞便試料調製用溶液(2C)を用いて調製された糞便試料(2C)では、保存期間1日であってもPCR産物の増幅は確認することができなかった。
 以上の結果から、本発明において核酸安定化剤として用いられる水溶性有機溶媒を用いて糞便を処理することにより、糞便中に含まれている核酸を効率よく回収することができ、この結果、RNA解析の精度を向上し得ることも明らかである。これは、水溶性有機溶媒を用いることにより、糞便中に含まれる哺乳細胞由来の核酸、特に分解され易いRNAでさえも、室温で長期間保存可能なほど安定して保持し得るためと推察される。
 一方で、糞便試料(2C)由来のPCR産物では増幅が確認されなかったことから、核酸安定化剤ではなく抗生物質を含有する溶液を用いて糞便を処理した場合には、該抗生物質により糞便中のバクテリア細胞は殺菌されるものの、死滅したバクテリア細胞からRNase等が放出される等により、却ってRNA分解が促進される可能性が示唆される。また、糞便に含まれる哺乳細胞数は少ないため、糞便から哺乳細胞を分離した場合には、バクテリア細胞由来の核酸がキャリアーとして機能し得る本発明の核酸の回収方法と比較して、充分量の核酸を回収することが困難である可能性も示唆される。
[参考例3]
 超純水を用いて希釈することにより、0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100%のエタノール溶液をそれぞれ調製した。これらのエタノール溶液を、各5mLずつ15mLのポリプロピレンチューブにそれぞれ分注した。
 これらのチューブに、健常人より採取した糞便0.5gをそれぞれ分取した後、37℃で48時間静置した。その後、各チューブを遠心分離処理し、上清を除去して得られた固形成分に、3mLのフェノール混合物「Trizol」(Invitorogen社製)を添加し、30秒以上ボモジナイザーで十分に混合した後、3mLのクロロホルムを添加し、12,000×gで10分間遠心分離処理を行った。該遠心分離処理により得た上清(水層)を新しいポリプロピレンチューブに回収した。その後、RNeasy midi kit(Qiagen社製)を用いて、回収された上清からRNAを回収した。
 図5は、各濃度のエタノール溶液を用いて調製された糞便試料から回収されたRNA量を示した図である。この結果、核酸安定化剤としてエタノール等のアルコールを用いる場合には、アルコール濃度は30%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましく、50~80%であることがさらに好ましく、60~70%であることが特に好ましいことが明らかである。
[参考例4]
 健常人5名から採取した糞便をよく混合し、0.2gずつ2本の15mLのポリプロピレンチューブにそれぞれ分取した。このうち1本に対して、1mLの18%イソプロパノール含有32%変性エタノール溶液(totalアルコール溶液として50%)を加えてよく混合した後、25℃で1日静置した。該糞便試料を糞便試料(4A)とした。残りの1本は対照試料とし、分取後速やかに-80℃ディープフリーザーに回収した。
 両糞便試料から、糞便からのDNA抽出キット「QIAamp DNA Stool Mini Kit」(Qiagen社製)を用いてDANを回収した。回収されたDNAの濃度を吸光度法により定量した結果、両糞便試料から、ほぼ同等量のDNAを回収することができた。
 回収されたDNAを100ng用いて、K-ras遺伝子の変異解析キット「K-rasコドン12変異検出試薬」(湧永製薬社製)を用いて、付属のプロトコールに従い変異解析を行った。その結果、糞便試料(4A)から回収されたDNAの解析結果は、対照試料から回収されたDNAを用いた場合と同様に、6種類の変異遺伝子は全て陰性となった。
 以上の結果から、採取された糞便を水溶性有機溶媒等の核酸安定化剤で処理して得られた核酸含有試料から回収された核酸を用いることにより、遺伝子変異等の高い正確性を要求される核酸解析であっても精度よく行えることが明らかである。また今回はイソプロパノールとエタノールを混合した変性エタノールを核酸安定化剤として使用したが、アルコール濃度としては同じである、50%エタノール溶液を使用しても同等の結果が得られた。
[参考例5]
 健常人1名より採取された糞便を、3本の15mLのポリプロピレンチューブにそれぞれ0.1gずつ分取し、このうち1本に対して、3mLの70%エタノールを加えて糞便をよく分散させ、得られた糞便試料を糞便試料(5A)とした。一方、残りの2本に対して、それぞれ2.4mLの「ISOGEN」(ニッポンジーン社製)を加えて糞便をよく分散させ、得られた糞便試料を、それぞれ比較試料(P1)、比較試料(P2)とした。なお、「ISOGEN」はフェノール(水に対する溶解度約10重量%)が40%含有されているフェノール含有物である。
 このうち、比較試料(P1)に対して、糞便分散後、速やかにRNA回収を行った。具体的には、糞便試料を30秒以上ボモジナイザーで十分に混合した後、3mLのクロロホルムを添加し、12,000×gで10分間遠心分離処理を行った。該遠心分離処理により得た上清(水層)を新しいポリプロピレンチューブに回収した。その後、RNeasy midi kit(Qiagen社製)を用いて、回収された上清からRNAを回収した。
 また、比較試料(P2)は、室温で5時間静置した後、比較試料(P1)と同様にして、RNA回収を行った。
 一方、糞便試料(5A)は、比較試料(P2)と同様に室温で5時間静置した後、遠心分離処理を行って上清を除去した後、得られた沈殿(固形成分)に、2.4mLの「ISOGEN」を添加した後、比較試料(P1)と同様にして、RNA回収を行った。
 回収されたRNAを、ナノドロップ(ナノドロップ社製)を用いて定量した。この結果、糞便試料調製直後にRNA回収を行った比較試料(P1)からは32μgのRNAを回収することができたが、5時間室温静置後に回収操作を行った比較試料(P2)からは14μgしか回収することができなかった。これに対して、糞便試料(5A)からは、5時間室温静置後に回収操作を行ったにもかかわらず、57μgという比較試料(P1)よりも大量のRNAを回収することができた。
 これらの結果から、核酸安定化剤を用いることにより、従来のフェノール溶液を用いた場合よりも、非常に効率よくRNAを回収し得ることが明らかである。
 本発明の核酸含有試料の調製方により、生体試料中の核酸を効率よく回収し得る核酸含有試料を簡便に調製することができるため、特に生体試料を用いた定期健診等の臨床検査等の分野において利用が可能である。

Claims (36)

  1.  生体試料から核酸含有試料を調製する方法であって、
    (A)生体試料と核酸安定化剤とを混合する工程と、
    (B)前記工程(A)により得られた混合物から、固形成分を、核酸含有試料として回収する工程と、
    (C)前記工程(B)により回収された固形成分を、pHが2以上である酸性緩衝液を用いて洗浄する工程と、
    を有することを特徴とする、核酸含有試料の調製方法。
  2.  前記酸性緩衝液のpHが3~6であることを特徴とする請求項1記載の核酸含有試料の調製方法。
  3.  前記核酸安定化剤が、水溶性有機溶媒、プロテアーゼ阻害剤、ポリカチオン、及び高塩濃度溶液からなる群より選択される1種以上であることを特徴とする請求項1又は2記載の核酸含有試料の調製方法。
  4.  前記核酸安定化剤が、前記水溶性有機溶媒として、水溶性アルコール及び/又はケトン類を含むことを特徴とする請求項1~3のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法。
  5.  前記水溶性有機溶媒が、前記水溶性アルコールとして、エタノール、プロパノール、及びメタノールからなる群より選ばれる1種以上を含むことを特徴とする請求項4記載の核酸含有試料の調製方法。
  6.  前記水溶性有機溶媒が、前記ケトン類として、アセトン及び/又はメチルエチルケトンを含むことを特徴とする請求項4記載の核酸含有試料の調製方法。
  7.  前記核酸安定化剤が水溶性有機溶媒であり、前記混合物中の前記水溶性有機溶媒の濃度が30%以上であることを特徴とする請求項4~6のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法。
  8.  前記核酸安定化剤が、前記水溶性有機溶媒として、アルデヒド類を含むことを特徴とする請求項1~3のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法。
  9.  前記核酸安定化剤が水溶性有機溶媒であり、前記混合物中の前記水溶性有機溶媒の濃度が0.01~30%であることを特徴とする請求項8記載の核酸含有試料の調製方法。
  10.  前記核酸安定化剤が、前記プロテアーゼ阻害剤として、ペプチド系プロテアーゼ阻害剤、還元剤、タンパク質変性剤、及びキレート剤からなる群より選択される1種以上を含むことを特徴とする請求項1~9のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法。
  11.  前記核酸安定化剤が、前記プロテアーゼ阻害剤として、AEBSF、Aprotinin、Bestain、E-64、Leupeptin、PepstatinA、尿素、DTT(ジチオスレイトール)、及びEDTAからなる群より選択される1種以上を含むことを特徴とする請求項1~9のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法。
  12.  前記核酸安定化剤が、前記ポリカチオンとしてポリリジンを含むことを特徴とする請求項1~11のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法。
  13.  前記酸性緩衝液が、酢酸/酢酸ナトリウム緩衝系、クエン酸/水酸化ナトリウム緩衝系、及び乳酸/乳酸ナトリウム緩衝系からなる群より選択される緩衝液であることを特徴とする請求項1~12のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法。
  14.  前記酸性緩衝液のpHが3.5~5.5であることを特徴とする請求項1~13のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法。
  15.  前記酸性緩衝液のpHが4.0~5.0であることを特徴とする請求項1~13のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法。
  16.  前記混合物が、さらに界面活性剤を含むことを特徴とする請求項1~15のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法。
  17.  前記混合物が、さらに着色剤を含むことを特徴とする請求項1~16のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法。
  18.  前記生体試料が、糞便、血液、又は尿であることを特徴とする請求項1~17のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法。
  19.  請求項1~18のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法により調製された核酸含有試料。
  20.  請求項1~18のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法を用いて生体試料から調製された核酸含有試料から、前記生体試料中に含まれていた全生物種由来の核酸を同時に回収することを特徴とする核酸回収方法。
  21.  請求項1~18のいずれか記載の核酸含有試料の調製方法を用いて糞便から調製された核酸含有試料中から、腸内常在菌由来の核酸と腸内常在菌以外の生物由来の核酸とを同時に回収することを特徴とする核酸回収方法。
  22.  前記腸内常在菌以外の生物が、哺乳細胞であることを特徴とする請求項21記載の核酸回収方法。
  23.  核酸を回収する工程が、(a)前記核酸含有試料中のタンパク質を変性させ、前記核酸含有試料中に含まれていた全生物種由来の細胞から、核酸を溶出させる工程と、(b)前記工程(a)において溶出させた核酸を回収する工程と、を有することを特徴とする請求項20~22のいずれか記載の核酸回収方法。
  24.  前記工程(a)の後、前記工程(b)の前に、(c)前記工程(a)により変性させたタンパク質を除去する工程と、を有することを特徴とする請求項23記載の核酸回収方法。
  25.  前記工程(a)におけるタンパク質の変性が、カオトロピック塩、有機溶媒、及び界面活性剤からなる群より選ばれる1以上を用いて行われることを特徴とする請求項23又は24記載の核酸回収方法。
  26.  前記有機溶媒がフェノールであることを特徴とする請求項25記載の核酸回収方法。
  27.  前記工程(c)における変性させたタンパク質の除去が、クロロホルムを用いて行われることを特徴とする請求項24~26のいずれか記載の核酸回収方法。
  28.  前記工程(b)における核酸の回収が、(b1)前記工程(a)において溶出させた核酸を無機支持体に吸着させる工程と、(b2)前記工程(b1)において吸着させた核酸を無機支持体から溶出させる工程と、を有することを特徴とする請求項23~27のいずれか記載の核酸回収方法。
  29.  前記工程(a)の前に、(d)前記核酸含有試料から固形成分を回収する工程と、を有することを特徴とする請求項23~28のいずれか記載の核酸回収方法。
  30.  請求項21~29のいずれか記載の核酸回収方法を用いて核酸含有試料から回収された核酸を用いて、哺乳細胞由来の核酸を解析することを特徴とする核酸解析方法。
  31.  前記哺乳細胞が消化管細胞であることを特徴とする請求項30記載の核酸解析方法。
  32.  前記哺乳細胞が大腸剥離細胞であることを特徴とする請求項30記載の核酸解析方法。
  33.  前記哺乳細胞由来の核酸が、新生物性転化を示すマーカーであることを特徴とする請求項30~32のいずれか記載の核酸解析方法。
  34.  前記哺乳細胞由来の核酸が、炎症性消化器疾患を示すマーカーであることを特徴とする請求項30~32のいずれか記載の核酸解析方法。
  35.  前記哺乳細胞由来の核酸が、Cox-2遺伝子由来核酸であることを特徴とする請求項30~32のいずれか記載の核酸解析方法。
  36.  前記解析が、mRNAの発現解析、K-ras遺伝子の変異解析、及びDNAのメチル化の解析からなる群より選択される1以上であることを特徴とする、請求項30~35のいずれか記載の核酸解析方法。
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