WO2013081199A1 - Kit for detecting hepatitis b virus and method for detecting hepatitis b virus using same - Google Patents

Kit for detecting hepatitis b virus and method for detecting hepatitis b virus using same Download PDF

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WO2013081199A1
WO2013081199A1 PCT/KR2011/009135 KR2011009135W WO2013081199A1 WO 2013081199 A1 WO2013081199 A1 WO 2013081199A1 KR 2011009135 W KR2011009135 W KR 2011009135W WO 2013081199 A1 WO2013081199 A1 WO 2013081199A1
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oligonucleotide
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rna
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PCT/KR2011/009135
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쳉윈덴
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삼성테크윈 주식회사
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    • 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
    • C12Q1/70Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving virus or bacteriophage
    • C12Q1/701Specific hybridization probes
    • C12Q1/706Specific hybridization probes for hepatitis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • 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
    • C12Q1/6844Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/6851Quantitative amplification

Definitions

  • the present invention discloses a kit for detecting hepatitis B virus and a method for detecting hepatitis B virus using the same. Also disclosed are oligonucleotides suitable for use in the method.
  • Hepatitis B virus is a virus of the Hepadnaviridae strain that specifically infects the human body. It is known that about 500 million people worldwide are infected with HBV. The incubation period of HBV is 60-110 days, and in patients who do not recover from infection after 90-95% complete recovery through various clinical stages, HBV genomic DNA is inserted into and assimilated into the genomic DNA of human hepatocytes for chronic active hepatitis. , Cirrhosis, liver cancer, etc. will develop. Infection with HBV, like other diseases, causes chronic viral infections, lymphoma diseases and chronic kidney disorders. Chronic infection is a disease with a high mortality rate that develops into a more powerful form of the disease and eventually leads to the death of the patient.
  • One embodiment provides a kit for detection of HBV.
  • a method of detecting HBV in a sample in real time is disclosed.
  • a group consisting of a primer having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 and a primer having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 4 and a probe having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5 or SEQ ID NO: 6 It provides a kit for real-time detection of HBV selected from.
  • the forward primer oligonucleotide comprises an oligonucleotide of SEQ ID NO:
  • CTCGTGTTACAGGCGGGGTTTTTCTTGTTGACX 1 X 2 (SEQ ID NO: 7), wherein X 1 is absent or A and X 2 is absent or A.
  • the forward primer oligonucleotide can be an oligonucleotide of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2:
  • CTCGTGTTACAGGCGGGGTTTTTCTTGTTGACAA (SEQ ID NO: 2).
  • the reverse primer oligonucleotide can be an oligonucleotide of SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 4:
  • the probe may be an oligonucleotide of SEQ ID NO: 5 or SEQ ID NO:
  • AAACGCCGrCrArGrACACATCCAGCGA (SEQ ID NO: 6), wherein the nucleotides “rG”, “rC: and“ rA ”are ribonucleotides.
  • the probe may have a detectable label linked to each end or both ends of the 3 'end and the 5' end.
  • kits comprising forward and reverse primers.
  • the kit may further comprise the probe.
  • the kit can be suitably used to accurately, sensitively and rapidly detect HBV in a sample.
  • the kit may further comprise a cleavage reagent capable of cleaving reverse transcriptase activity, polymerase activity and the internal site of the probe oligonucleotide.
  • the cleavage reagent may be selected from the group consisting of RNase H, Kamchatka crab duplex specific nuclease, endonucleases, and nicking endonucleases.
  • the kit may further comprise uracil-N-glycosylase.
  • the method initiates real-time detection of HBV in a sample, comprising the steps of: a) providing a sample to confirm the presence of HBV; b) extracting RNA from the sample; c) a nucleic acid comprising said RNA and uracil-N-glycosylase, DNA polymerase, reverse transcriptase, appropriate deoxynucleoside triphosphate, DNA and RNA nucleic acid sequences substantially detectable with HBV target DNA and a detectable label Combining the binding probe, the reaction buffer, and the upstream and downstream primers to form an amplification solution; d) incubating the amplification solution for an appropriate temperature and for a sufficient time to activate uracil-N-glycosylase and remove contaminated residual template nucleic acid; e) incubating the amplification solution for an appropriate temperature and for a sufficient time to inactivate uracil-N-glycosylase and contact the RNA and downstream primers with reverse transcriptase to synthesize c
  • upstream and downstream primers in combination amplify a target nucleic acid or a section thereof, wherein the portion is provided in any length as the only portion present in the HBV genome; h) reaction of a plurality of nucleic acid probes with a target nucleic acid sequence comprising a detectable label, respectively, under conditions such that said first nucleic acid probe of said plurality of nucleic acid probes comprising a first detectable label hybridizes with said target nucleic acid or portion thereof Forming a mixture; i) changing the structure or conformation of said nucleic acid probe to activate a detectable label; j) repeating steps (g) and (h) using a second nucleic acid probe from the plurality of nucleic acid probes in the reaction mixture, wherein the plurality of activated detectable labels are formed; And k) detecting an increase in signal emitted from the label on the probe in real time, wherein the increase in signal indicates the presence of HBV in the sample.
  • the real-time increase in signal emitted from the label on the probe results from RNase H cleavage of the heteroduplex formed between the probe and a strand of the PCR fragment.
  • the method can be used to determine the amount of HBV in a sample.
  • kits for detecting HBV includes a first primer and a second primer.
  • the kit may further comprise the probe disclosed above.
  • the kit comprises a mixture comprising dATP, dCTP, dGTP, and dTTP; DNA polymerase; RNase HII; And a buffer solution.
  • Target DNA or “target RNA” or “target nucleic acid” or “target nucleic acid sequence” means a nucleic acid that is targeted by DNA amplification.
  • the target nucleic acid sequence serves as a template for amplification in a PCR reaction or reverse transcription-PCR reaction.
  • Target nucleic acid sequences include natural and synthetic molecules.
  • the target nucleic acid can be, for example, but not limited to genomic DNA or genomic RNA.
  • nucleotide is a deoxyribonucleotide or ribonucleotide that exists in single- or double-stranded form, and is interpreted to include analogs of nucleotides unless otherwise specified.
  • probe refers to a linear oligomer with natural or modified monomers or bonds, including deoxyribonucleotides and / or ribonucleotides that can hybridize to a specific polynucleotide sequence.
  • the probe may be single stranded for maximum efficiency in hybridization.
  • the probe according to one embodiment may be a sequence that is perfectly complementary to the polynucleotide sequence that is a template, but may be a sequence that is substantially complementary to the extent that it does not prevent specific hybridization. Conditions suitable for hybridization are as described above.
  • the term "substantially complementary” means that two nucleic acid strands that are sufficiently complementary in a sequence anneal and form a stable duplex.
  • the complementarity need not be complete; For example, there may be several mismatches of base pairs between two nucleic acids. However, if the number of mismatches is so large that hybridization does not occur even under minimal stringent hybridization conditions, the sequence is not a substantially complementary sequence.
  • substantially complementary it is meant that the sequences are sufficiently complementary to allow each other to hybridize under selected reaction conditions, such as stringent hybridization conditions.
  • stringent hybridization conditions The relationship between sufficient complementarity of nucleic acids and stringency of hybridization to achieve specificity is well known in the art.
  • Two substantially complementary strands may include, for example, one to many mismatches, so long as they are completely complementary or, for example, sufficiently to allow for differences between paired and unpaired sequences.
  • a "substantially complementary" sequence can mean a sequence having up to 99, 95, 90, 80, 75, 70, 60, 50%, or any percent base pair complementarity between the numbers in the double stranded region. .
  • substantially complementary sequence means a sequence that can hybridize with a polynucleotide that is a template under stringent conditions known in the art.
  • stringent conditions refers to Joseph Sambrook, et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual , Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY (2001) and Haymes, BD, et al., Nucleic acid hybridization, A Practical Approach , IRL Press, Washington, DC (1985), stringent conditions can be determined by controlling temperature, ionic strength (buffer concentration) and the presence of compounds such as organic solvents, and the like, depending on the sequence being hybridized. For example, stringent conditions may be a) washed with a temperature of 50 ° C.
  • primer refers to a single strand of single strand that can act as a starting point for template-directed DNA synthesis under suitable conditions (ie, four different nucleoside triphosphates and polymerases) in suitable buffers at suitable temperatures. Means oligonucleotides.
  • Suitable lengths of primers are typically 15-35 nucleotides, depending on various factors, such as temperature and the use of the primer. Short primers may generally require lower temperatures to form a hybridization complex that is sufficiently stable with the template.
  • the terms "forward primer” and “reverse primer” refer to primers that bind to the 3 'end and the 5' end, respectively, of a predetermined portion of the template to be amplified by the polymerase chain reaction.
  • the sequence of the primer does not need to have a sequence that is completely complementary to some sequences of the template, and it is sufficient to have sufficient complementarity within a range capable of hybridizing with the template to perform the primer-specific function. Therefore, the primer set according to one embodiment does not need to have a sequence that is perfectly complementary to the nucleotide sequence that is a template, and it is interpreted that it is sufficient to have sufficient complementarity within a range capable of hybridizing to the sequence and acting as a primer.
  • Primers according to one embodiment are hybridized or annealed to one site of the template to form a double chain structure.
  • Conditions for nucleic acid hybridization suitable for forming such double chain structures are described in Joseph Sambrook, et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual , Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY (2001) and Haymes, BD, et al. Hybridization, A Practical Approach , IRL Press, Washington, DC (1985).
  • HBV is a DNA virus with a coat belonging to Hepadnaviridae, which is known as a pathogen that infects liver cells to induce inflammation and cause liver damage.
  • the HBV is serologically divided into 8 subtypes according to the surface antigen (HBsAg) of the virus, the HBV is, for example, HBV A type, HBV B type, HBV C type, HBV D type, HBV E type, HBV F type, HBV G type and HBV H type.
  • HBV specific primers commonly recognized for various HBV types to detect HBV were prepared by adjusting the size of the amplification products to 50 to 200 bp to be suitable for real-time PCR reactions.
  • the probe may be labeled by different detectable means.
  • the detectable means means compounds, biomolecules or biomolecular analogs, etc., which can be linked, coupled, or attached to a probe to determine density, concentration, amount, etc. in a conventional manner.
  • a fluorescent labeling factor, a luminescent material, a bioluminescent material, an isotope, etc. which are commonly used, but are not limited thereto.
  • the 5 'end of the probe is one fluorescent labeling factor selected from the group consisting of FAM, VIC, TET, JOE, HEX, CY3, CY5, ROX, RED610, TEXAS RED, RED670, TYE563 and NED Is labeled with 6-TAMRA, BHQ-1,2,3, Iowa Black RQ-Sp and MGBNFQ (molecular grove binding non-fluorescence quencher), one fluorescence inhibitor selected from the group (Quencher) It may be labeled with.
  • the fluorescent labeling factors are currently commercially available in large numbers and are readily available commercially.
  • the fluorescent labeling factor has different excitation and emission wavelengths depending on the type, and the method of use is also different.
  • Fluorescent labeling factors can be labeled on the probes according to conventional methods known in the art.
  • Cataclyphic probe according to an embodiment is a PCR by modifying the 5 'end with a fluorescent labeling factor (for example, Texas Red 615, etc.) the 3' end with a fluorescent inhibitor (for example, Iowa Black RQ-Sp, etc.) It can be added to the reaction solution.
  • a fluorescent labeling factor for example, Texas Red 615, etc.
  • a fluorescent inhibitor for example, Iowa Black RQ-Sp, etc.
  • the probe may be a Kata cleaves probes (probe Catacleave TM).
  • Cataclyb probe technology differs from TaqMan TM in that cleavage of the probe is accomplished by a second enzyme, RNase H, which does not have DNA polymerase activity.
  • Catalytic probes have a base sequence, ie, a cleavage site, within the probe molecule that is the target of an endonuclease such as, for example, a restriction enzyme or an RNase.
  • the cataclyb probe has a chimeric structure consisting of DNA at the 5 'and 3' ends of the probe and a cleavage site made of RNA.
  • the DNA sequence portion of the probe may be labeled terminally or internally with a FRET pair.
  • the PCR reactant may comprise an RNase H enzyme that specifically cuts the RNA sequence portion of the RNA-DNA duplex.
  • two half probes ie, donor and acceptor
  • FRET Fluorescence Resonance Energy Transfer
  • the cleavage and separation will regenerate the position on the amplicon for the binding of additional catacleb probes. In this way, multiple probe cleavages are possible until one amplicon acts as a target or the primer extends through the binding site of the catacleb probe.
  • the cataclibe probe Anal. Biochem. 333: 246-255, 2004 and US Pat. No. 6,787,304, which is incorporated herein by reference.
  • oligonucleotide may in some cases be mixed with “primer” or “polynucleotide”.
  • Oligonucleotides can be synthesized and prepared by appropriate methods (such as chemical synthesis), according to methods known in the art. Oligonucleotides can also be purchased commercially.
  • annealing and “hybridization” can be used interchangeably, where one nucleic acid and another nucleic acid cause the formation of duplexes, triplexes, or other high-dimensional structures by base pairing interactions.
  • the primary interaction is base specific by Watson / Crick and Hoogsteen-type hydrogen bonding, such as, for example, A / T and G / C.
  • base-stacking and hydrophobic interactions can also contribute to duplex stability.
  • Synthesized oligos can generally be 22 to 36 bp in length, depending on the melting temperature (Tm) value near 55 ° C.
  • label may refer to any chemical moiety bound to a nucleotide, nucleotide polymer, or nucleic acid binding factor, which binding may be covalent or non-covalent. Can be.
  • the label is detectable and may be the nucleotide or nucleotide polymer detectable to the experimenter of the present invention.
  • Detectable labels include luminescent molecules, chemiluminescent molecules, fluorescent dyes, fluorescent quenching agents, color molecules, radioactive isotopes or scintillants.
  • Detectable labels also include any useful linker molecule (e.g., biotin, avidin, strapavidin, HRP, protein A, protein G, antibody or fragment thereof, Grb2, polyhistidine, Ni 2+ , FLAG tag, myc Tags), heavy metals, enzymes (e.g. alkaline phosphatase, peroxidase and luciferase), electron donors / acceptors, acridinium esters, dyes and calorimetric substrates It includes.
  • detectable labels may be considered in indicating a change in mass, such as in the case of surface plasmon resonance detection. Those skilled in the art will readily be able to recognize useful detectable labels not mentioned above, and these may also be used in the practice of the present invention.
  • the DNA polymerase may be, for example, a heat stable DNA polymerase obtained from Thermus aquaticus (Taq), Thermus thermophilus (Tth), Thermus filiformis , Thermis flavus , Thermococcus literalis or Pyrococcus furiosus (Pfu).
  • RNase H includes, but is not limited to, thermally stable RNase H enzymes such as, for example, Pyrococcus furiosus RNase H II, Pyrococcus horikoshi RNase H II, Thermococcus litoralis RNase HI or Thermus thermophilus RNase HI.
  • Buffer solutions are compounds that are added to amplification reactions that modify the stability, activity, and / or lifetime of one or more components of the amplification reaction by adjusting the pH of the amplification reaction, and such buffer solutions are well known in the art, For example, it may be, but is not limited to, Tris, Tricine, MOPS, or HEPES.
  • the kit may comprise a dNTP mixture (dATP, dCTP, dGTP, dTTP) and a DNA polymerase cofactor.
  • the primer set and probe may be packaged in one reaction vessel, strip or microplate, and may be packaged by methods known in the art.
  • Another aspect includes separating total DNA from a subject sample; Performing real-time PCR by mixing the separated total DNA and the kit; And it provides a method for detecting the HBV comprising the step of confirming the presence of HBV from the real-time PCR results.
  • the method may include separating total DNA from a sample of interest.
  • the detection method according to one embodiment may be applied to a sample that is expected to be infected with HBV.
  • the sample includes, but is not limited to, bodily fluids such as cultured cells, animal or human liver cells, blood, plasma, serum, semen, saliva or mucus. Isolation of the DNA can be made through various methods known in the art. Specific methods for this are disclosed in Joseph Sambrook, et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual , Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY (2001), which is incorporated herein by reference.
  • mixing the separated total DNA and the kit may include performing a real-time PCR.
  • the HBV detection kit can be carried out using conventional real-time PCR methods and apparatus.
  • the real-time PCR method is a method of detecting and quantitating fluorescence appearing in real time every cycle of PCR by the principle of DNA polymerase and FRET using a device in which a thermal cycler and a spectral fluorescent photometer are integrated. This method distinguishes specific amplification products from non-specific amplification products and makes it easy to obtain analysis results in an automated fashion.
  • Devices that can be used in the real-time PCR method include, but are not limited to, AB real-time PCR devices 7900, 7500, 7300, Stratagene Mx3000p, BioRad Chromo 4 and Roche Lightcycler 480 devices.
  • the laser of the real-time PCR device may implement a peak as shown in FIG. 1 by detecting a fluorescent labeling factor labeled on a probe of the amplified PCR product.
  • the real-time PCR reaction can be carried out under conventional conditions known in the art, for example, after initial denaturation at 95 ° C. for 10 minutes, Denaturation (10 seconds at 95 ° C.), annealing and reaction of RNase HII (10 seconds at 55 ° C.) and elongation (elongation (30 seconds at 72 ° C.)) can be carried out under 60 conditions.
  • HBV which can be detected by the said method is as above-mentioned.
  • the step of confirming the presence of HBV from the real-time PCR results may include the step of confirming the presence of HBV from the real-time PCR results.
  • the presence or absence of the HBV can be confirmed by calculating the C t value, which is the number of cycles when the PCR amplification product is amplified by a certain amount from the curve displayed by detecting the fluorescent labeling factor labeled on the probe of the PCR product amplified in the real-time PCR process.
  • the C t value may, for example, be determined to be present in the HBV virus when it is 15 to 50, or 20 to 45. Meanwhile, the calculation of the C t value may be automatically performed by a program included in the real time PCR device.
  • the kit for detecting the HBV and the method for detecting the HBV using the kit it is possible to quickly check the detection result in real time with only a small number of target samples.
  • the disclosed embodiments have many advantages, including the ability to detect HBV nucleic acid sequences in a sample in real time.
  • the detection method is fast, accurate and suitable for high efficiency.
  • nucleic acid amplification is performed by polymerase chain reaction (PCR) or Ligase Chain Reaction, Self-Sustained Sequence Replication, Strand Displacement Amplification, Transcriptional Amplification System, Q-Beta Replicase, Nucleic Acid Sequence It can be performed by a variety of methods including amplification reactions such as based amplification (NASBA), cleavage fragment length polymorphism, isothermal and chimeric primer-initiated amplification of nucleic acid, ramification-extension amplification method or other suitable nucleic acid amplification method.
  • PCR polymerase chain reaction
  • Ligase Chain Reaction Ligase Chain Reaction
  • Self-Sustained Sequence Replication Strand Displacement Amplification
  • Transcriptional Amplification System Transcriptional Amplification System
  • Q-Beta Replicase Nucleic Acid Sequence It can be performed by a variety of methods including amplification reactions such as based amplification (NASBA), cleavage fragment length polymorphism, is
  • PCR Polymerase chain reaction
  • PCR generally means a method for amplifying in vitro a desired nucleotide sequence. The process is described in detail in US Pat. Nos. 4,683,202, 4,683,195, 4,800,159, and 4,965,188, the contents of which are incorporated herein in their entirety.
  • the PCR process consists of placing an oligonucleotide primer complementary to the opposite strand of the double stranded target sequence in excess of two molar concentrations into a reaction mixture comprising the desired target sequence (s).
  • the reaction mixture is subjected to a thermal cycling program in the presence of DNA polymerase, to amplify the desired target sequence between the DNA primer sets.
  • RNA sequence a template for mRNA sequence (s) for amplification by PCR.
  • s mRNA sequence
  • the method takes advantage of the high sensitivity and specificity of the PCR process and is widely used for the detection and quantification of RNA.
  • the reverse transcriptase-PCR process performed as an end-point or real time assay, involves two steps of separate molecular synthesis: (i) synthesis of cDNA from an RNA template; And (ii) replication of the newly synthesized cDNA via PCR amplification.
  • a number of protocols have been developed, taking into account the three basic steps of the process: (a) denaturation of RNA and hybridization of reverse primers; (b) synthesis of cDNA; And (c) PCR amplification.
  • reverse transcriptase-PCR reverse transcriptase-PCR
  • reverse transcriptase-PCR reverse transcriptase-PCR
  • dNTP deoxyribonucleoside triphosphate
  • the annealing of the reverse primer is a separate step before the addition of the enzyme and then added to a single reaction vessel.
  • reverse transcriptase activity is a component of thermostable Tth DNA polymerase. Annealing and cDNA synthesis are performed in the presence of Mn 2+ , and then PCR is performed in the presence of Mg 2+ after Mn 2+ is removed by chelating reagent.
  • the “continuous” method eg, one step reverse transcriptase-PCR
  • Continuous reverse transcriptase-PCR is described as a single enzyme system using the thermostable Taq DNA polymerase and Tth polymerase's reverse transcriptase activity and a two enzyme system using AMV reverse transcriptase and Taq DNA polymerase with a starting temperature of 65 ° C. do.
  • the RNA denaturation step is omitted.
  • RNA: DNA hybrids can be the substrate of RNase H, the presence of RNase H in the reaction buffer will result in unwanted degradation of the RNA: DNA hybrid formed in the first step of the process. There are two main ways to overcome this problem.
  • RNase H is physically separate from the rest of the reverse transcription reaction by using a wax-like membrane that can melt during the high temperatures of the beginning of the DNA denaturation step.
  • the second method is to modify RNase H to inactivate at reverse transcription temperature which is generally 45-55 ° C.
  • Several methods are known in the art, including reacting RNase H with an antibody or including reversible chemical modifications. For example, hot start RNase H is disclosed.
  • RNAse H enzymes and hot start RNAse H enzymes that can be used in the present invention are disclosed in US Patent Application 2009/0325169 to Walder et al.
  • One step reverse transcriptase-PCR offers several advantages over unlinked reverse transcriptase-PCR.
  • One step reverse transcriptase-PCR is the handling of reaction mixture reagents and nucleic acid products compared to unlinked reverse transcriptase-PCR (e.g., opening a reaction tube for the addition of components or enzymes between two reactions). Are less demanding, thus less labor intensity and less time required.
  • One step reverse transcriptase-PCR also requires less sample and can reduce the risk of contamination.
  • the sensitivity and specificity of one-step reverse transcriptase-PCR has proven to be suitable for studying the expression level of one or several genes in the detection of a given sample or pathogenic RNA. In general, this process limits the use of gene-specific primers to initiate cDNA synthesis.
  • Real time methods were developed to monitor amplification during the PCR process. These methods generally use a fluorescently labeled probe that binds to newly synthesized DNA or a die that increases in fluorescence emission when intercalated to two strands of DNA.
  • the probe is generally designed such that in the absence of a target, donor emission can be extinguished by fluorescence resonance energy transfer (FRET) between two chromophores.
  • FRET fluorescence resonance energy transfer
  • a donor chromophore delivers energy to an acceptor chromophore in an excited state when the pair of chromophores is located at close range. This transfer always occurs non-radially, through dipole-dipole coupling. Any process that sufficiently increases the distance between chromophores reduces the FRET efficiency, allowing radioactive detection of donor chromophore release.
  • Common receptor chromophores include FAM, TAMRA, VIC, JOE, Cy3, Cy5, Texas Red and the like.
  • Receptor chromophores are chosen such that the emission spectra of the donor and the excitation spectra can overlap.
  • this binding pair is FAM-TAMRA.
  • FAM-TAMRA There may also be nonfluorescent receptors that quench a wide range of donors.
  • Other examples of suitable donor-receptor FRET pairs are well known to those skilled in the art.
  • Molecular beacons are single-stranded oligonucleotides, in which the probe is designed to form a secondary structure that is close to the donor and acceptor chromophores, thereby reducing donor release. At the appropriate reaction temperature, the beacons are unstructured and in particular bind to amplicons.
  • Taq-Man and CataCleave techniques differ from molecular beacons in that the FRET probes used are cleaved, leaving the donor and acceptor chromophores sufficiently low to alter the FRET.
  • the Taq-Man technique utilizes single stranded oligonucleotide probes labeled with a donor chromophore at the 5 'end and labeled with a receptor chromophore at the 3' end.
  • the DNA polymerase used for amplification must have 5 '-> 3' exonuclease activity.
  • Taq-Man probes bind to one strand of the amplicon as the primers bind. While the DNA polymerase stretches the primers, the polymerase will eventually encounter the bound Taq-Man probe. At this time, the exonuclease activity of the polymerase will sequentially degrade the Taq-Man probe starting at the 5 'end.
  • the mononucleotide containing the probe comes out of the reaction buffer.
  • the FRET changes. Release from the donor is monitored to confirm probe cleavage. Because of the action of Taq-Man, a particular amplicon can only be detected once per cycle of PCR. Extension of the primer through the Taq-Man target site produces a double stranded product and prevents further binding of the Taq-Man probe until the amplicon is denatured in the next PCR cycle.
  • CataCleave Another real-time detection method (named CataCleave).
  • the CataCleave technique differs from Taq-Man in that the cleavage of the probe is performed by a secondary enzyme without polymerase activity.
  • CataCleave probes have a sequence in the target molecule of an endonuclease such as, for example, a restriction enzyme or an RNase.
  • the CataCleave probe has a chimeric structure, wherein the 5 'and 3' ends of the probe are made of DNA and the cleavage site is made of RNA.
  • the DNA sequence portion of the probe is labeled with a FRET pair at or inside the sock end.
  • the PCR reaction includes an RNase H enzyme that can specifically cleave the RNA sequence portion of the RNA-DNA double strand. After cleavage, both halves of the probe dissociate in the target amplicon at the reaction temperature and disperse into the reaction solution. As donor and receptor are separated, FRET is changed in the same way as Taq-Man probe, and donor release can be monitored. Cleavage and dissociation will reproduce sites for further CataCleave binding. In this way, a single amplicon can be repeated multiple times as a target or probe cleavage until the primer is stretched through the CataCleave probe binding site.
  • probe includes polynucleotides comprising specific moieties designed to hybridize in a sequence-specific manner having complementary regions of specific nucleic acid sequences, such as, for example, target nucleic acid sequences.
  • the oligonucleotide probe ranges from 15 to 60 nucleotides. More preferably, the oligonucleotide probe ranges from 18 to 45 nucleotides.
  • the exact sequence and length of the oligonucleotide probes of the present invention will depend in part on the nature of the target polynucleotide to which the probe binds. Bonding locations and lengths may vary to achieve the desired annealing and denaturation properties in certain embodiments.
  • label or “detectable lebel” shall mean any label of a CataCleave probe comprising a fluorescent dye compound bound to the probe by covalent or non-covalent bonds. Can be.
  • fluorescent donor or or fluorescence donor means a fluorescent dye that emits light as measured in the assays disclosed herein. More specifically, the fluorescent donor provides light absorbed by the fluorescent acceptor.
  • fluorescent acceptor or fluorescence acceptor refers to a second fluorescent dye or quenching molecule that absorbs energy emitted from a fluorescent donor. The second fluorescent dye absorbs energy emitted from the fluorescent donor and emits light of a longer wavelength than the light emitted by the fluorescent donor. The quenching molecule absorbs the energy released by the fluorescent donor.
  • any luminescent molecule preferably a fluorescent dye and / or fluorescent quencher, can be used in the practice of the present invention.
  • the light emitting molecule is, for example, Alexa Fluor 350, Alexa Fluor 430, Alexa Fluor 488, Alexa Fluor 532, Alexa Fluor 546, Alexa Fluor 568, Alexa Fluor 594, Alexa Fluor 633, Alexa Fluor 647, Alexa Fluor 660, Alexa Fluor 680, 7-diethylaminocowmarin-3-carboxylic acid, fluorescein, Oregon Green 488, Oregon Green 514, tetramethyltamine, rhodamine X, Texas red dye, QSY 7, QSY33, Dabcyl, BODIPY FL , BODIPY 630/650, BODIPY 6501665, BODIPY TMR-X, BODIPY TR-X, Dialkylaminocoumarin, Cy5.5, Cy5, Cy3.5, Cy3, DTPA (
  • the 3 'terminal nucleotide of the oligonucleotide probe is blocked or prevented from expanding by nucleic acid polymerase. Such blocking can be conveniently performed by attaching a reporter or quencher molecule to the terminal 3 'region of the probe.
  • the reporter molecule is a fluorescent organic dye derived for attachment at the end of the 3 'end or 5' end of the probe via a linking moiety.
  • the quencher molecule is an organic dye, which may or may not be fluorescent according to embodiments of the invention.
  • the quencher molecule is non-fluorescent. In general, if the quencher molecule is fluorescence or simply emits energy delivered from the reporter by non-radioactive degradation, the absorption band of the quencher will substantially overlap with the absorption band of the fluorescence emission of the reporter molecule. In this specification, non-fluorescent quencher molecules that are absorbed from the excited reporter molecules but do not release radioactive energy are to be interpreted as chromogenic molecules.
  • the reporter-quencher pair may be selected from xanthene dyes, including, for example, fluorescein and rhodamine dyes. Various suitable forms of these compounds are widely available commercially, having substituents on phenyl moieties that can be used as binding sites for binding oligonucleotides or as binding functionality.
  • Another group of fluorescent compounds are naphthylamines having amino groups in the alpha or beta position.
  • the naphthylamino compounds include compounds such as 1-dimethylaminonaphthyl-5-sulfonate, 1-anilino-8-naphthalene sulfonate and 2-p-touridinyl-6-naphthalene sulfonate.
  • dyes include acridine such as 3-phenyl-7-isocyanatocomarin, 9-isothiocyanatoacridine and acridine orange; N- (p- (2-benzooxazolyl) phenyl) maleimide; Benzoxadiazole, stilbene, pyrene and the like.
  • the reporter and quencher molecule are selected from fluorescein and non-fluorescent quencher dyes.
  • Rhodamine and non-fluorescent quencher dyes may also be conveniently attached to the 3 'end of the oligonucleotide at the beginning of solid phase synthesis, see, for example, Woo et al., US Pat. No. 5,231,191; And Hobbs, Jr., US Pat. No. 4,997,928.
  • the oligonucleotide probe can be attached to a solid support. Different probes can be attached to a solid support and used to detect different target sequences in a sample simultaneously. Reporter molecules with different fluorescence wavelengths can be used for different probes, thus allowing hybridization to different probes to be detected separately.
  • solid support for immobilization of oligonucleotide probes examples include polystyrene, avidin coated polystyrene bead cellulose, nylon, acrylamide gels and activated dextran, controlled pore glass (CPG), glass plates and Highly cross-linked polystyrene.
  • CPG controlled pore glass
  • Such solid supports are preferred in hybridization and diagnostic studies because of their chemical stability, ease of functionalization and well-defined surface area.
  • Solid supports, such as controlled pore glass (500 mm 3, 1000 mm 3) and non-expanded high cross-linked polystyrene (1000 mm 3) are particularly preferred because of their compatibility with oligonucleotide synthesis.
  • Oligonucleotide probes can be attached to the solid support in a variety of ways.
  • the probe can be attached to the solid support by attaching a 3 'or 5' terminal nucleotide of the probe to the solid support.
  • the probe may be attached to the solid support by a linker that distances the probe from the solid support.
  • the linker is most preferably at least 30 atoms long, more preferably at least 50 atoms long.
  • Hybridization of probes immobilized on a solid support generally requires the probe to be separated from the solid support by at least 30 atoms, more preferably at least 50 atoms.
  • the linker generally comprises a spacer located between the linker and the 3 ′ nucleoside.
  • the linker arm is usually cleaved with basic reagents and attached to the 3'-OH of the 3 'nucleoside by ester linkages that can free the oligonucleotide from the solid support.
  • linkers are known in the art that can be used to attach oligonucleotide probes to a solid support.
  • the linker may be formed of any compound that does not significantly interfere with the hybridization of the target sequence to the probe attached to the solid support.
  • the linker may be formed of homopolymer oligonucleotides that can be easily added to the linker by automated synthesis.
  • polymers such as functionalized polyethylene glycols can be used as the linker. Such polymers are preferred over homopolymer oligonucleotides because they do not significantly interfere with the hybridization of the probe to the target oligonucleotide.
  • Polyethylene glycol is particularly preferred because it is commercially available, soluble in both organic and aqueous media, convenient to functionalize, and completely stable under oligonucleotide synthesis and post-synthesis conditions.
  • the bond between the solid support, the linker and the probe is preferably not cleaved during the removal of the base protecting group under base conditions at high temperature.
  • Examples of preferred bonds include carbamate and amide bonds.
  • Immobilization of probes is well known in the art and one skilled in the art can determine immobilization conditions.
  • the hybridization probe is immobilized on a solid support. Oligonucleotide probes are contacted with a sample of nucleic acid under conditions favorable for hybridization. In the nonhybridized state, the fluorescent label is suppressed by the quencher. Upon hybridization with the target, the fluorescent label separates from the quencher and fluoresces.
  • Immobilization of hybridization probes to a solid support also allows for easy separation of the target sequence hybridized to the probe from the sample.
  • the isolated target sequence can be separated from the solid support and processed (eg, purified, amplified) by methods well known in the art, depending on the particular needs of the investigator.
  • the labeled oligonucleotide probe may be HBV in a sample. It can be used as a probe for real time detection of target nucleic acid sequences.
  • CataCleave oligonucleotide probes are first synthesized with DNA and RNA sequences complementary to those found in PCR amplicons containing the selected HBV target sequences.
  • the probe is labeled with a FRET pair, eg, one end of the probe is a fluorescein molecule and the other end is a non-fluorescent quencher molecule.
  • FRET pair eg, one end of the probe is a fluorescein molecule and the other end is a non-fluorescent quencher molecule.
  • RNase H hydrolyzes RNA in RNA-DNA hybrids.
  • the enzyme was first identified in bovine mammary glands but has since been found in a variety of organisms.
  • RNase H activity is ubiquitous in eukaryotes and bacteria.
  • RNase H consists of a protein family of various molecular weights and nuclear lytic activity, substrate requirements appear similar between the various isotypes. For example, most of the RNase Hs studied so far function as endonucleases and produce divalent cations (eg, Mg 2+ , to produce cleavage products having 5 'phosphate and 3' hydroxyl ends). Mn 2+ ).
  • RNase HI from E. coli is the best known of the RNase H family.
  • RNase HI a second E. coli RNase H, RNase HII was cloned and characterized (Itaya, M., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1990, 87, 8587-8591).
  • RNase HI consists of 155 amino acids, compared to 213 amino acids.
  • E. coli RNase HII shows only 17% homology with E. coli RNase HI.
  • RNase H cloned from S. typhimurium differs from E. coli RNase HI in only 11 positions and consists of 155 amino acids (Itaya, M. and Kondo K., nucleic acids Res., 1991, 19, 4443 -4449).
  • Proteins exhibiting RNase H activity were cloned and purified from several viruses, other bacteria and yeasts (Wintersberger, U. Pharmac. Ther., 1990, 48, 259-280). In many cases, proteins with RNase H activity appear as fusion proteins in which RNase H is fused to the amino or carboxy terminus of another enzyme, usually a DNA or RNA polymerase.
  • the RNase H domain has been consistently found to be highly homologous to E. coli RNase HI, but the other domains are substantially diverse, resulting in very high molecular weight and other properties of the fusion protein.
  • RNase H Two classes of RNase H in higher eukaryotes have been defined based on differences in molecular weight, the effects of divalent cations, sensitivity to sulfhydryl reagents and immunological cross-reactivity (Busen et al., Eur J. Biochem., 1977, 74, 203-208).
  • RNase HI enzymes have a molecular weight in the range of 68-90 kDa, have been reported to be activated by Mn 2+ or Mg 2+ and are insensitive to sulfhydryl reagents.
  • RNase H II enzymes have a molecular weight in the range of 31-45 kDa, require Mg 2+ , show high sensitivity to sulfhydryl reagents, and have been reported to be inhibited by Mn 2+ (Busen, W. , and Hausen, P., Eur. J. Biochem., 1975, 52, 179-190; Kane, CM, Biochemistry, 1988, 27, 3187-3196; Busen, W., J. Biol. Chem., 1982, 257, 7106-7108.).
  • Enzymes with RNase HII properties were purified almost homogeneously from the human placenta (Frank et al., Nucleic acids Res., 1994, 22, 5247-5254). This protein has a molecular weight of about 33 kDa, is activated in a pH range of 6.5-10 and is reported to have an optimal pH of 8.5-9.
  • the enzyme requires Mg 2+ and has been reported to be inhibited by Mn 2+ and n-ethyl maleimide.
  • the product of the cleavage reaction has 3 'hydroxyl and 5' phosphate ends.
  • real time nucleic acid amplification is performed on the target polynucleotide in the presence of thermostable nucleic acid polymerase, RNase H activity, a pair of PCR amplification primers that can hybridize to the HBV target polynucleotide, and a labeled CataCleave oligonucleotide probe.
  • thermostable nucleic acid polymerase RNase H activity
  • a pair of PCR amplification primers that can hybridize to the HBV target polynucleotide
  • a labeled CataCleave oligonucleotide probe e.g., cleavage of the probe by RNase H separates the fluorescent donor from the fluorescent quencher such that the fluorescence of the probe increases in real time following the real-time detection of the HBV target DNA sequence in the sample.
  • real time nucleic acid amplification enables real time detection of a single target DNA molecule in up to about 45 PCR amplification cycles.
  • the method includes the step of separating total DNA from a subject sample.
  • the detection method may be applied to a sample that is expected to be infected with HBV.
  • the sample includes, but is not limited to, bodily fluids such as cultured cells, animal or human liver cells, blood, plasma, serum, semen, saliva or mucus. Isolation of the DNA can be made through various methods known in the art. Specific methods for this are disclosed in Joseph Sambrook, et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual , Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY (2001), which is incorporated herein by reference.
  • the method includes mixing the separated total DNA and related reaction components to perform real time PCR.
  • a device for performing temperature cycling and real-time detection of the resultant amplified product is commercially available.
  • Devices that can be used in the real-time PCR method include, but are not limited to, Applied Biosystems Incorporated's real-time PCR devices 7900, 7500, 7300, Stratagene's Mx3000p, BioRad's Chromo 4 and Roche Lightcycler 480 devices.
  • Applied Biosystems Incorporated's real-time PCR devices 7900, 7500, 7300, Stratagene's Mx3000p, BioRad's Chromo 4 and Roche Lightcycler 480 devices During the real-time PCR, these instruments monitor the change in emission intensity from the detectable label and convert the information into graphical and / or numerical information that can be analyzed to determine whether the target template is present in the test sample.
  • the real-time PCR reaction can be carried out under conventional conditions known in the art, for example, after initial denaturation at 95 ° C. for 10 minutes, Denaturation (10 seconds at 95 ° C.), annealing and reaction of RNase HII (10 seconds at 55 ° C.) and elongation (elongation (30 seconds at 72 ° C.)) can be carried out under 60 conditions.
  • HBV which can be detected by the said method is as above-mentioned.
  • the step of confirming the presence of HBV from the real-time PCR results may include the step of confirming the presence of HBV from the real-time PCR results.
  • the presence or absence of the HBV can be confirmed by calculating the C t value, which is the number of cycles when the PCR amplification product is amplified by a certain amount from the curve displayed by detecting the fluorescent labeling factor labeled on the probe of the PCR product amplified in the real-time PCR process.
  • the C t value may, for example, be determined to be present in the HBV virus when it is 15 to 50, or 20 to 45. Meanwhile, the calculation of the C t value may be automatically performed by a program included in the real time PCR device.
  • the enzyme "Hot Start" RNase HII used in the Examples below is a reversibly modified RNase HII.
  • the modified enzyme is used in the reaction with Tris based buffer and the temperature is raised to 95 ° C., the pH of the solution drops and RNase H activity is restored.
  • This method allows for the inclusion of RNase H in the reaction mixture prior to the start of reverse transcription.
  • RNase HII and details thereof are disclosed in US Provisional Application No. 61 / 347,984, filed May 25, 2010, which is incorporated herein by reference in its entirety.
  • Table 1 shows the sequences of the pris and probes.
  • Table 2 shows the Ct values (the number of cycles when PCR amplification products were amplified a certain amount) based on the amplification curve of FIG. 1.
  • Table 3 shows the Ct values (number of cycles when the PCR amplification product was amplified by a certain amount) based on the amplification curve of FIG. 2.
  • the detection result can be quickly confirmed in real time even with only a small number of target samples.
  • CataCleave TM (closed circle, solid line) obtained by real-time PCR using primer set HBV-F5e (SEQ ID NO: 1) / HBV-R9 (SEQ ID NO: 4) for HBV genotype A (subtype ADW2) species And amplification curves of SYBR Green I (open circle, dotted line).
  • FIG. 2 shows CataCleave TM (closed circle, solid line) obtained by real-time PCR using primer set HBV-F5d (SEQ ID NO: 2) / HBV-R5b (SEQ ID NO: 3) for HBV genotype A (subtype ADW2) species And amplification curves of SYBR Green I (open circle, dotted line).
  • Primers used for the real-time detection of HBV are obtained after obtaining the nucleotide sequence of the surface antigen gene region on the genome of HBV genotype A (subtype ADW2) species (GenBank accession number: AM282986.1, GI: 109637932), Primer sets available for real-time PCR were selected through the Beacon Designer Software (Premier Biosoft International) program. The base sequence of the selected primers was again analyzed by BLAST to confirm that the primer base sequence was capable of amplifying only a part of the surface antigen gene of HBV genotype A (subtype ADW2).
  • the probe was prepared by the catacleb probe (CataCleave TM probe) that can specifically bind to the template target of the PCR to detect the amount of the PCR product to increase in real time in real time PCR. Since the amount of the PCR product is confirmed by the fluorescence generated from the probe during the PCR process, the probe has a higher sensitivity than the gel electrophoresis method for identifying the conventional PCR product.
  • the probe was selected in the nucleotide sequence of the surface antigen gene of HBV, a template amplified by the primer set, by the same method as the preparation of the primer, labeled 5 'end with Texas 615, Iowa Black RQ-Sp 3 'end was labeled. The determined primers and probes were synthesized by commissioning Integrated DNA Technologies.
  • SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6 indicate that they have detectable labels at the 5 'and 3' ends, respectively, and the lowercase "r” means RNA base (ie rG is riboguanosine).
  • rG RNA base
  • TEX615 represents Texas Red 615
  • IAbRQSp represents Iowa Black TM RQ-Sp for short wavelength emission.
  • SEQ ID NO: 7 X 1 is absent or A and X 2 is absent or A.
  • Total DNA of HBV for use as a template in a real time PCR reaction was extracted according to methods known in the art. All real-time PCR reactions in this example were performed by mixing 15 ⁇ l and 10 ⁇ l DNA of the master mix (total reaction volume 25 ⁇ l).
  • 1260 ⁇ l of the master mix contained 210 ⁇ l of buffer (32 mM HEPES ((4- (2-hydroxyethyl) -1- (piperazinethanesulfonic acid) -KOH, pH 7.8, 100 mM potassium acetate, 4 mM magnesium acetate, 0.11% bovine serum albumin, 1% dimethylsulfoxide), 6.3 ⁇ l of 100 ⁇ M forward primer (SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2), 6.3 ⁇ l of 100 ⁇ M reverse primer (SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 4), 100 ⁇ M 4.2 ⁇ l of cataclybine probe (SEQ ID NO: 5 or SEQ ID NO: 6), 84 ⁇ l of dNTP mix (10 mM dGTP, dCTP, dATP, dTTP), 42 ⁇ l Platinum Taq DNA Polymerase (Invitrogen), 42 ⁇ l Pfu RNase HII ( Invitrogen) and 865.2
  • the reactants are 1 denatured at 95 ° C. for 10 seconds, 2 annealing of primers and cataclibe probes at 55 ° C. for 10 seconds, and reaction of RNase HII and 3 elongation reactions at 72 ° C. for 30 seconds for 60 times. Repeatedly performed the real time PCR reaction. PCR amplification was observed in real time using LightCycler 480 Software v1.5.0.
  • HBV genotype A subtype ADW2
  • a forward primer of HBV-F5e SEQ ID NO: 1
  • a reverse primer set of HBV-R9 SEQ ID NO: 4
  • a catacleb probe HBV-P2 (SEQ ID NO: 6)
  • Real time PCR was performed. Experiments using the primer set and SYBR green were compared. 1 is a result showing an amplification curve by the real-time PCR reaction.
  • Table 2 below shows the results obtained by calculating the C t value (the number of cycles when a certain amount of PCR amplification products is amplified) from the amplification curve of FIG. 1.
  • the initial copy number of the template in this experiment was 5,000,000.
  • HBV genotype A subtype ADW2
  • a forward primer of HBV-F5d SEQ ID NO: 2
  • a reverse primer set of HBV-R5b SEQ ID NO: 3
  • a catalytic probe HBV-P1 (SEQ ID NO: 5)
  • HBV can be efficiently detected even with a smaller amount of samples compared to the conventional method, and it takes time and effort to detect HBV from the sample. You can see the savings.

Abstract

Disclosed is a kit for detecting HBV in a test sample. Further disclosed is a method for the real-time detection of HBV in a test sample using the kit. The detection method enables the rapid real-time confirmation of the detection results using only a small number of copies of a test sample.

Description

헤파티티스 B 바이러스 검출용 키트 및 이를 이용한 헤파티티스 B 바이러스의 검출 방법Hepatitis B virus detection kit and method for detecting hepatitis B virus using the same
본 발명은 헤파티티스 B 바이러스 검출용 키트 및 이를 이용한 헤파티티스 B 바이러스의 검출 방법을 개시한다. 또한, 상기 방법에서 사용하기에 적합한 올리고뉴클레오티드를 개시한다.The present invention discloses a kit for detecting hepatitis B virus and a method for detecting hepatitis B virus using the same. Also disclosed are oligonucleotides suitable for use in the method.
헤파티티스 B 바이러스 (Hepatitis B virus, HBV)는 인체에 특이적으로 감염되는 헤파드나비리데 (Hepadnaviridae) 계통의 바이러스이다. 세계적으로 약 5억명의 인구가 HBV에 감염되어 있는 것으로 알려져 있다. HBV의 잠복기는 60-110일 정도이며, 다양한 정도의 임상기를 거쳐 90-95% 가 완전히 회복하고 감염에서 회복되지 않은 환자의 경우 HBV 게놈 DNA가 사람 간세포의 게놈 DNA에 삽입 및 동화되어 만성활동성 간염, 간경변증, 간암 등으로 발전하게 된다. HBV에 의한 감염은 다른 질환과 마찬가지로 만성 바이러스 감염증, 임파종 질환 및 만성 신장장애를 일으킨다. 만성 감염은 더욱 강력한 형태의 질환으로 발전하여 결국 환자의 사망에까지 이르게 하는 치사율이 매우 높은 질환이라 할 수 있다.Hepatitis B virus (HBV) is a virus of the Hepadnaviridae strain that specifically infects the human body. It is known that about 500 million people worldwide are infected with HBV. The incubation period of HBV is 60-110 days, and in patients who do not recover from infection after 90-95% complete recovery through various clinical stages, HBV genomic DNA is inserted into and assimilated into the genomic DNA of human hepatocytes for chronic active hepatitis. , Cirrhosis, liver cancer, etc. will develop. Infection with HBV, like other diseases, causes chronic viral infections, lymphoma diseases and chronic kidney disorders. Chronic infection is a disease with a high mortality rate that develops into a more powerful form of the disease and eventually leads to the death of the patient.
따라서, HBV를 빠르고 정확하게 검출하는 방법을 필요성이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for a method for detecting HBV quickly and accurately.
일 구체예는 HBV의 검출용 키트를 제공한다.One embodiment provides a kit for detection of HBV.
일 구체예에서, 시료 중 HBV를 실시간으로 검출하는 방법을 개시한다.In one embodiment, a method of detecting HBV in a sample in real time is disclosed.
일 구체예에 따르면, 서열번호 1 또는 서열번호 2의 뉴클레오티드 서열을 갖는 프라이머 및 서열번호 3 또는 서열번호 4의 뉴클레오티드 서열을 갖는 프라이머 및 서열번호 5 또는 서열번호 6의 뉴클레오티드 서열을 갖는 프로브로 이루어진 군으로부터 선택되는 HBV의 실시간 검출용 키트를 제공한다.According to one embodiment, a group consisting of a primer having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 and a primer having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 4 and a probe having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5 or SEQ ID NO: 6 It provides a kit for real-time detection of HBV selected from.
일 구체예에서, 정방향 프라이머 올리고뉴클레오티드는 서열번호 7의 올리고뉴클레오티드를 포함한다:In one embodiment, the forward primer oligonucleotide comprises an oligonucleotide of SEQ ID NO:
CTCGTGTTACAGGCGGGGTTTTTCTTGTTGACX1X2 (서열번호 7), 상기 X1은 존재하지 않거나 A이며, X2는 존재하지 않거나 A이다.CTCGTGTTACAGGCGGGGTTTTTCTTGTTGACX 1 X 2 (SEQ ID NO: 7), wherein X 1 is absent or A and X 2 is absent or A.
다른 구체예에서, 정방향 프라이머 올리고뉴클레오티드는 서열번호 1 또는 서열번호 2의 올리고뉴클레오티드일 수 있다:In other embodiments, the forward primer oligonucleotide can be an oligonucleotide of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2:
CTCGTGTTACAGGCGGGGTTTTTCTTGTTGAC (서열번호 1), 및CTCGTGTTACAGGCGGGGTTTTTCTTGTTGAC (SEQ ID NO: 1), and
CTCGTGTTACAGGCGGGGTTTTTCTTGTTGACAA (서열번호 2).CTCGTGTTACAGGCGGGGTTTTTCTTGTTGACAA (SEQ ID NO: 2).
다른 구체예에서, 역방향 프라이머 올리고뉴클레오티드는 서열번호 3 또는 서열번호 4의 올리고뉴클레오티드일 수 있다:In other embodiments, the reverse primer oligonucleotide can be an oligonucleotide of SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 4:
AACGCCGCAGACACATCCAGCGA (서열번호 3), 및AACGCCGCAGACACATCCAGCGA (SEQ ID NO: 3), and
AAGAAGATGAGGCATAGCAGCAGGATGAAGAGGAA (서열번호 4).AAGAAGATGAGGCATAGCAGCAGGATGAAGAGGAA (SEQ ID NO: 4).
일 구체예에서, 프로브는 서열번호 5 또는 서열번호 6의 올리고뉴클레오티드일 수 있다:In one embodiment, the probe may be an oligonucleotide of SEQ ID NO: 5 or SEQ ID NO:
TGGCCAAAATTCrGrCrArGTCCCCAACCTCCAAT (서열번호 5), 및TGGCCAAAATTCrGrCrArGTCCCCAACCTCCAAT (SEQ ID NO: 5), and
AAACGCCGrCrArGrACACATCCAGCGA (서열번호 6), 상기 뉴클레오티드 "rG", "rC: 및 "rA"는 리보뉴클레오티드이다.AAACGCCGrCrArGrACACATCCAGCGA (SEQ ID NO: 6), wherein the nucleotides “rG”, “rC: and“ rA ”are ribonucleotides.
상기 프로브는 3' 말단 및 5' 말단의 각 말단 또는 양 말단 모두에 검출가능한 표지가 연결될 수 있다.The probe may have a detectable label linked to each end or both ends of the 3 'end and the 5' end.
일 구체예에서, 상기와 같이, 정방향 및 역방향 프라이머를 포함하는 키트를 제공한다. 상기 키트는 상기 프로브를 더 포함할 수 있다. 상기 키트는 시료 중 HBV를 정확하고, 민감하고, 신속하게 검출하는데 적합하게 사용될 수 있다.In one embodiment, as above, there is provided a kit comprising forward and reverse primers. The kit may further comprise the probe. The kit can be suitably used to accurately, sensitively and rapidly detect HBV in a sample.
상기 키트는 역전사효소 활성, 폴리머라제 활성 및 상기 프로브 올리고뉴클레오티드의 내부 사이트를 절단할 수 있는 절단 시약을 더 포함할 수 있다. 상기 절단 시약은 RNase H, 캄차카 크랩 듀플렉스 특이적 엔도뉴클레아제(Kamchatka crab duplex specific nuclease), 엔도뉴클레아제, 및 닉킹(nicking) 엔도뉴클레아제로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 상기 키트는 우라실-N-글리코실라제를 더 포함할 수 있다.The kit may further comprise a cleavage reagent capable of cleaving reverse transcriptase activity, polymerase activity and the internal site of the probe oligonucleotide. The cleavage reagent may be selected from the group consisting of RNase H, Kamchatka crab duplex specific nuclease, endonucleases, and nicking endonucleases. The kit may further comprise uracil-N-glycosylase.
일 구체예에 따르면, 상기 방법은 시료 중 HBV의 실시간 검출을 개시하는 것으로, 하기 단계를 포함한다: a) HBV의 존재를 확인하고자 하는 시료를 제공하는 단계; b) 상기 시료로부터 RNA를 추출하는 단계; c) 상기 RNA와 우라실-N-글리코실라제, DNA 폴리머라제, 역전사효소, 적절한 디옥시뉴클레오시드 트리포스페이트, HBV 표적 DNA와 실질적으로 상보적인 DNA 및 RNA 핵산 서열 및 검출가능한 표지를 포함하는 핵산 결합 프로브, 반응 완충액, 및 상류(upstream) 프라이머 및 하류(downstream) 프라이머를 혼합하여 증폭 용액을 형성하는 단계; d) 적절한 온도 및 충분한 시간동안 상기 증폭 용액을 인큐베이팅하여 우라실-N-글리코실라제를 활성화시키고, 오염된 잔량의 주형 핵산을 제거하는 단계; e) 적절한 온도 및 충분한 시간동안 상기 증폭 용액을 인큐베이팅하여 우라실-N-글리코실라제를 불활성화시키고 상기 RNA 및 하류 프라이머를 역전사효소에 접촉시켜 cDNA를 합성하는 단계; f) 적절한 온도 및 충분한 시간동안 상기 증폭 용액을 인큐베이팅하여 역전사효소를 불활성화시키고 상기 cDNA를 변성(denaturation)시키는 단계; g) 상기 프로브 내의 핵산 서열이 HBV 표적 DNA의 PCR 절편 내의 상보적인 DNA 서열과 RNA:DNA 헤테로듀플렉스를 형성할 수 있는 조건 하에서, 최소 변성 온도 및 신장(elongation) 온도 사이에서 상기 증폭 용액을 온도 사이클링(thermally cycling)하는 단계로서, 상기 상류 및 하류 프라이머는 조합하여 표적 핵산 또는 그의 부분(section)을 증폭하며, 상기 부분은 HBV 게놈에 유일하게 존재하는 부분으로 임의의 길이로 제공되는 것인 단계; h) 제1 검출가능한 표지를 포함하는 다수의 핵산 프로브의 상기 제1 핵산 프로브가 상기 표적 핵산 또는 그의 부분과 혼성화되도록 하는 조건 하에서 각각 검출가능한 표지를 포함하는 표적 핵산 서열 및 다수의 핵산 프로브의 반응 혼합물을 형성하는 단계; i) 상기 핵산 프로브의 구조 또는 형태(conformation)을 변화시켜 검출가능한 표지를 활성화시키는 단계; j) 상기 반응 혼합물 내의 다수의 핵산 프로브로부터 제2 핵산 프로브를 사용하여 단계 (g) 및 (h)를 반복하는 단계로서, 상기 다수의 활성화된 검출가능한 표지가 형성되어 있는 것인 단계; 및 k) 상기 프로브 상의 표지로부터 방출되는 신호의 증가를 실시간으로 검출하는 단계로서, 상기 신호의 증가는 시료 중에 HBV가 존재함을 나타내는 것인 단계.According to one embodiment, the method initiates real-time detection of HBV in a sample, comprising the steps of: a) providing a sample to confirm the presence of HBV; b) extracting RNA from the sample; c) a nucleic acid comprising said RNA and uracil-N-glycosylase, DNA polymerase, reverse transcriptase, appropriate deoxynucleoside triphosphate, DNA and RNA nucleic acid sequences substantially detectable with HBV target DNA and a detectable label Combining the binding probe, the reaction buffer, and the upstream and downstream primers to form an amplification solution; d) incubating the amplification solution for an appropriate temperature and for a sufficient time to activate uracil-N-glycosylase and remove contaminated residual template nucleic acid; e) incubating the amplification solution for an appropriate temperature and for a sufficient time to inactivate uracil-N-glycosylase and contact the RNA and downstream primers with reverse transcriptase to synthesize cDNA; f) incubating the amplification solution for an appropriate temperature and for a sufficient time to inactivate reverse transcriptase and denature the cDNA; g) temperature cycling the amplification solution between a minimum denaturation temperature and an elongation temperature under conditions where the nucleic acid sequence in the probe can form an RNA: DNA heteroduplex with a complementary DNA sequence in a PCR fragment of the HBV target DNA. thermally cycling, wherein the upstream and downstream primers in combination amplify a target nucleic acid or a section thereof, wherein the portion is provided in any length as the only portion present in the HBV genome; h) reaction of a plurality of nucleic acid probes with a target nucleic acid sequence comprising a detectable label, respectively, under conditions such that said first nucleic acid probe of said plurality of nucleic acid probes comprising a first detectable label hybridizes with said target nucleic acid or portion thereof Forming a mixture; i) changing the structure or conformation of said nucleic acid probe to activate a detectable label; j) repeating steps (g) and (h) using a second nucleic acid probe from the plurality of nucleic acid probes in the reaction mixture, wherein the plurality of activated detectable labels are formed; And k) detecting an increase in signal emitted from the label on the probe in real time, wherein the increase in signal indicates the presence of HBV in the sample.
일 양상은, 상기 프로브 상의 표지로부터 방출되는 신호의 실시간 증가는 상기 프로브 및 상기 PCR 절편의 한가닥 사이에 형성된 헤테로듀플렉스의 RNase H 절단으로부터 야기된 것이다.In one aspect, the real-time increase in signal emitted from the label on the probe results from RNase H cleavage of the heteroduplex formed between the probe and a strand of the PCR fragment.
다른 구체예에서, 상기 방법은 시료 중 HBV의 양을 결정하는데 사용될 수 있다.In another embodiment, the method can be used to determine the amount of HBV in a sample.
일 구체예에 따르면, HBV 검출용 키트를 제공한다. 상기 키트는 제1 프라이머 및 제2 프라이머를 포함한다. 상기 키트는 상기 개시된 프로브를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, a kit for detecting HBV is provided. The kit includes a first primer and a second primer. The kit may further comprise the probe disclosed above.
일 구체예에 따르면, 상기 키트는 dATP, dCTP, dGTP, 및 dTTP를 포함하는 혼합물; DNA 폴리머라제; RNase HII; 및 완충 용액을 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the kit comprises a mixture comprising dATP, dCTP, dGTP, and dTTP; DNA polymerase; RNase HII; And a buffer solution.
본 명세서에 개시된 구체예의 실험은, 달리 표시되어 있지 않으면, 당업계에서 알려진 통상적인 분자 생물학적 기법을 사용하였다. 이러한 기법들은 당업자들에게 잘 알려져 있으며, 문헌에 충분히 설명되어 있다. 예를 들어, Ausubel, et al., ed., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, Inc., NY, N.Y. (1987-2008) 및 Sambrook, et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Edition, Cold Spring Harbor, N.Y. (1989)를 참조하였다.The experiments of the embodiments disclosed herein used conventional molecular biological techniques known in the art, unless otherwise indicated. Such techniques are well known to those skilled in the art and are fully described in the literature. See, for example, Ausubel, et al., Ed., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, Inc., NY, N.Y. (1987-2008) and Sambrook, et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Edition, Cold Spring Harbor, N.Y. (1989).
본 명세서에서 달리 정의되어 있지 않다면, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적, 과학적 용어는 당업자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 또한 본 명세서는 상세한 설명 및 청구항의 해석을 돕기 위해 용어의 정의를 제공한다. 결과적으로, 정의가 다른 정의와 일치하지 않으면, 상기 정의는 본 명세서에 설명되어 있는 것으로 규정될 것이다.Unless defined otherwise herein, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. The specification also provides definitions of terms to aid in the interpretation of the description and the claims. As a result, if a definition does not match another definition, the definition will be defined as described herein.
"표적 DNA" 또는 "표적 RNA" 또는 "표적 핵산" 또는 "표적 핵산 서열"은 DNA 증폭에 의해 표적이 되는 핵산을 의미한다. 표적 핵산 서열은 PCR 반응 또는 역전사-PCR 반응에서 증폭을 위한 주형으로 제공된다. 표적 핵산 서열은 천연 분자 및 합성 분자를 포함한다. 표적 핵산은 예를 들어, 게놈 DNA 또는 게놈 RNA일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다."Target DNA" or "target RNA" or "target nucleic acid" or "target nucleic acid sequence" means a nucleic acid that is targeted by DNA amplification. The target nucleic acid sequence serves as a template for amplification in a PCR reaction or reverse transcription-PCR reaction. Target nucleic acid sequences include natural and synthetic molecules. The target nucleic acid can be, for example, but not limited to genomic DNA or genomic RNA.
용어 “뉴클레오티드(nucleotide)”는 단일 가닥 또는 이중 가닥 형태로 존재하는 디옥시리보뉴클레오티드 또는 리보뉴클레오티드로, 특별하게 언급되어 있지 않은 한 뉴클레오티드의 유사체를 포함하는 의미로 해석된다.The term “nucleotide” is a deoxyribonucleotide or ribonucleotide that exists in single- or double-stranded form, and is interpreted to include analogs of nucleotides unless otherwise specified.
용어 “프로브(probe)”는 특정 폴리뉴클레오티드 서열에 혼성화될 수 있는 디옥시리보뉴클레오티드 및/또는 리보뉴클레오티드를 포함하는 자연 또는 변형된 모노머(monomer) 또는 결합을 갖는 선형의 올리고머(oligomer)를 의미한다. 예를 들어, 프로브는 혼성화에서의 최대 효율을 위하여 단일 가닥일 수 있다.The term “probe” refers to a linear oligomer with natural or modified monomers or bonds, including deoxyribonucleotides and / or ribonucleotides that can hybridize to a specific polynucleotide sequence. For example, the probe may be single stranded for maximum efficiency in hybridization.
일 구체예에 따른 프로브는 주형이 되는 폴리뉴클레오티드 서열에 완전하게 (perfectly) 상보적인 서열일 수 있으나, 특이적 혼성화를 방해하지 않는 범위 내에서 실질적으로 상보적인 서열일 수도 있다. 혼성화에 적합한 조건은 상술한 바와 같다.The probe according to one embodiment may be a sequence that is perfectly complementary to the polynucleotide sequence that is a template, but may be a sequence that is substantially complementary to the extent that it does not prevent specific hybridization. Conditions suitable for hybridization are as described above.
본 명세서에서 사용된 용어, "실질적으로 상보적인(substantially complementary)"은 서열 내에서 충분히 상보적인 2개의 핵산 가닥이 어닐링되고 안정적인 듀플렉스를 형성하는 것을 의미한다. 상기 상보성은 완전할 필요는 없다; 예를 들어, 2개의 핵산 사이에 염기 쌍의 미스매치(mismatch)가 몇개 정도 있을 수 있다. 그러나, 미스매치의 숫자가 너무 많아서 최소한의 엄격한 혼성화 조건에서 조차 혼성화가 일어나지 않는 경우에는, 상기 서열은 실질적으로 상보적인 서열이 아니다. 본 명세서에서 2개의 서열이 "실질적으로 상보적인" 것으로 해석되면, 상기 서열은 엄격한 혼성화 조건과 같이 선택된 반응 조건 하에서 서로가 혼성화될 수 있도록 충분히 상보적인 것을 의미한다. 특이성을 달성할 수 있는 충분한 핵산의 상보성과 혼성화의 엄격성의 관계는 당업계에 잘 알려져 있다. 2개의 실질적으로 상보적인 가닥은, 예를 들어, 완전하게 상보적이거나 또는 예를 들어, 쌍을 이루는 서열 및 쌍을 이루지 않는 서열 사이의 차이점을 충분히 허용하는 한 1 내지 다수의 미스매치를 포함할 수 있다. 따라서, "실질적으로 상보적인" 서열은 이중 가닥 구역에서 99, 95, 90, 80, 75, 70, 60, 50% 이하, 또는 상기 숫자 사이의 어떠한 %의 염기쌍 상보성을 갖는 서열을 의미할 수 있다.As used herein, the term "substantially complementary" means that two nucleic acid strands that are sufficiently complementary in a sequence anneal and form a stable duplex. The complementarity need not be complete; For example, there may be several mismatches of base pairs between two nucleic acids. However, if the number of mismatches is so large that hybridization does not occur even under minimal stringent hybridization conditions, the sequence is not a substantially complementary sequence. When two sequences are to be interpreted herein as "substantially complementary" it is meant that the sequences are sufficiently complementary to allow each other to hybridize under selected reaction conditions, such as stringent hybridization conditions. The relationship between sufficient complementarity of nucleic acids and stringency of hybridization to achieve specificity is well known in the art. Two substantially complementary strands may include, for example, one to many mismatches, so long as they are completely complementary or, for example, sufficiently to allow for differences between paired and unpaired sequences. Can be. Thus, a "substantially complementary" sequence can mean a sequence having up to 99, 95, 90, 80, 75, 70, 60, 50%, or any percent base pair complementarity between the numbers in the double stranded region. .
용어 “실질적으로 상보적인 서열(substantially complementary sequence)”은 당업계에 공지된 엄격 조건 하에서 주형이 되는 폴리뉴클레오티드와 혼성화될 수 있는 서열을 의미한다. 용어 “엄격 조건(stringent conditions)"은 Joseph Sambrook, et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y.(2001) 및 Haymes, B. D., et al., 핵산 Hybridization, A Practical Approach, IRL Press, Washington, D.C. (1985)에 개시되어 있으며, 엄격 조건은 온도, 이온세기 (완충액 농도) 및 유기 용매와 같은 화합물의 존재 등을 조절하여 결정될 수 있고, 혼성화되는 서열에 따라 다르게 결정될 수 있다. 예를 들어, 엄격 조건은 a) 50℃ 온도 및 0.015 M 소듐 클로라이드/0.0015 M 소듐 시트레이트/0.1% 소듐 도데실 설페이트로 세척하거나, b) 혼성화 완충액 (50% 포름아미드, 2 x SSC 및 10% 덱스트란 설페이트 포함)에서 55℃로 혼성화한 다음, EDTA-함유 0.1 x SSC로 55℃에서 세척하는 조건으로 이루어질 수 있다.The term “substantially complementary sequence” means a sequence that can hybridize with a polynucleotide that is a template under stringent conditions known in the art. The term “stringent conditions” refers to Joseph Sambrook, et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual , Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY (2001) and Haymes, BD, et al., Nucleic acid hybridization, A Practical Approach , IRL Press, Washington, DC (1985), stringent conditions can be determined by controlling temperature, ionic strength (buffer concentration) and the presence of compounds such as organic solvents, and the like, depending on the sequence being hybridized. For example, stringent conditions may be a) washed with a temperature of 50 ° C. and 0.015 M sodium chloride / 0.0015 M sodium citrate / 0.1% sodium dodecyl sulfate, or b) hybridization buffer (50% formamide, 2). x SSC and 10% dextran sulfate), followed by washing at 55 ° C. with EDTA-containing 0.1 × SSC.
용어 “프라이머(primer)”는 적합한 온도에서 적합한 완충액 내에서 적합한 조건(즉, 4종의 다른 뉴클레오시드 트리포스페이트 및 중합 반응 효소) 하에서 주형-지시 DNA 합성의 개시점으로 작용할 수 있는 단일 가닥의 올리고뉴클레오티드를 의미한다. The term “primer” refers to a single strand of single strand that can act as a starting point for template-directed DNA synthesis under suitable conditions (ie, four different nucleoside triphosphates and polymerases) in suitable buffers at suitable temperatures. Means oligonucleotides.
프라이머의 적합한 길이는 다양한 인자, 예를 들어, 온도와 프라이머의 용도에 따라 차이가 있지만 전형적으로 15-35개의 뉴클레오티드이다. 짧은 프라이머는 주형과 충분히 안정된 혼성화 복합체를 형성하기 위하여 일반적으로 보다 낮은 온도를 요구할 수 있다. 용어 "전방향 프라이머(forward primer)" 및 "역방향 프라이머(reverse primer)"는 중합 효소 연쇄 반응에 의해 증폭되는 주형의 일정한 부위의 3'말단 및 5'말단에 각각 결합하는 프라이머를 의미한다. Suitable lengths of primers are typically 15-35 nucleotides, depending on various factors, such as temperature and the use of the primer. Short primers may generally require lower temperatures to form a hybridization complex that is sufficiently stable with the template. The terms "forward primer" and "reverse primer" refer to primers that bind to the 3 'end and the 5' end, respectively, of a predetermined portion of the template to be amplified by the polymerase chain reaction.
프라이머의 서열은 주형의 일부 서열과 완전하게 상보적인 서열을 가질 필요는 없으며, 주형과 혼성화 되어 프라이머 고유의 작용을 할 수 있는 범위 내에서의 충분한 상보성을 가지면 충분하다. 따라서, 일 구체예에 따른 프라이머 세트는 주형인 뉴클레오티드 서열에 완벽하게 상보적인 서열을 가질 필요는 없으며, 이 서열에 혼성화되어 프라이머 작용을 할 수 있는 범위 내에서 충분한 상보성을 가지면 충분한 것으로 해석된다. The sequence of the primer does not need to have a sequence that is completely complementary to some sequences of the template, and it is sufficient to have sufficient complementarity within a range capable of hybridizing with the template to perform the primer-specific function. Therefore, the primer set according to one embodiment does not need to have a sequence that is perfectly complementary to the nucleotide sequence that is a template, and it is interpreted that it is sufficient to have sufficient complementarity within a range capable of hybridizing to the sequence and acting as a primer.
일 구체예에 따른 프라이머는 주형의 한 부위에 혼성화 또는 어닐링되어, 이중쇄 구조를 형성한다. 이러한 이중쇄 구조를 형성하는 데 적합한 핵산 혼성화의 조건은 Joseph Sambrook, et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y.(2001) 및 Haymes, B. D., 등, 핵산 Hybridization, A Practical Approach, IRL Press, Washington, D.C.(1985)에 개시되어 있다.Primers according to one embodiment are hybridized or annealed to one site of the template to form a double chain structure. Conditions for nucleic acid hybridization suitable for forming such double chain structures are described in Joseph Sambrook, et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual , Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY (2001) and Haymes, BD, et al. Hybridization, A Practical Approach , IRL Press, Washington, DC (1985).
HBV는 헤파드나비리데(Hepadnaviridae)에 속하는 피막을 갖고 있는 DNA 바이러스로서, 간세포를 감염시켜 염증을 유발시키고, 간 손상을 초래하는 병원체로 알려져 있다. 상기 HBV는 혈청학적으로 바이러스의 표면항원(HBsAg)에 따라 크게 8 가지의 아형(subtype)으로 구분되며, 상기 HBV는 예를 들어, HBV A 타입, HBV B 타입, HBV C 타입, HBV D 타입, HBV E 타입, HBV F 타입, HBV G 타입 및 HBV H 타입일 수 있다.HBV is a DNA virus with a coat belonging to Hepadnaviridae, which is known as a pathogen that infects liver cells to induce inflammation and cause liver damage. The HBV is serologically divided into 8 subtypes according to the surface antigen (HBsAg) of the virus, the HBV is, for example, HBV A type, HBV B type, HBV C type, HBV D type, HBV E type, HBV F type, HBV G type and HBV H type.
일 구체예에 따르면, HBV를 검출하기 위해 다양한 HBV 유형에 대해 공통적으로 인식할 수 있는 HBV 특이적인 프라이머를 실시간 PCR 반응에 적합하도록 50 내지 200 bp로 증폭 산물의 크기를 조절하여 제작하였다.According to one embodiment, HBV specific primers commonly recognized for various HBV types to detect HBV were prepared by adjusting the size of the amplification products to 50 to 200 bp to be suitable for real-time PCR reactions.
일 구체예에 따른 HBV 검출용 프라이머 세트 및 프로브에서 상기 프로브는 서로 상이한 검출 가능한 수단으로 표지될 수 있다. 상기 검출 가능한 수단은 프로브에 연결, 결합, 또는 부착시켜 통상적인 방식으로 밀도, 농도, 양 등을 확인할 수 있는 화합물, 생체 분자 또는 생체 분자 유사체 등을 의미한다. 예를 들면, 통상적으로 사용되는 형광 표지 인자, 발광물질, 생발광물질, 동위원소 등이 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다. 일 구체예에 따르면, 상기 프로브의 5' 말단은 FAM, VIC, TET, JOE, HEX, CY3, CY5, ROX, RED610, TEXAS RED, RED670, TYE563 및 NED로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나의 형광 표지 인자로 표지되며, 3' 말단은 6-TAMRA, BHQ-1,2,3, Iowa Black RQ-Sp 및 MGBNFQ (molecular grove binding non-fluorescence quencher)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나의 형광 억제 물질(Quencher)로 표지된 것일 수 있다. 상기 형광 표지 인자는 현재 시중에 다수 종이 시판되고 있으므로, 상업적으로 용이하게 입수 가능하다. 상기 형광 표지 인자는 종류에 따라 여기 및 방출 파장이 다르며, 사용 방법 또한 상이하다. 형광 표지 인자는 당업계에 알려진 통상의 방법에 따라 상기 프로브에 표지될 수 있다. 일 구체예에 따른 카타클리브 프로브는 5'말단을 형광 표지 인자(예를 들면, Texas Red 615 등)로 3'말단을 형광 억제 물질(예를 들어, Iowa Black RQ-Sp 등)로 수식하여 PCR 반응액에 첨가될 수 있다. 카타클리브 프로브의 형광 발생 과정은 상기 설명한 바와 같다.In the primer set and probe for detecting HBV according to one embodiment, the probe may be labeled by different detectable means. The detectable means means compounds, biomolecules or biomolecular analogs, etc., which can be linked, coupled, or attached to a probe to determine density, concentration, amount, etc. in a conventional manner. For example, a fluorescent labeling factor, a luminescent material, a bioluminescent material, an isotope, etc. which are commonly used, but are not limited thereto. According to one embodiment, the 5 'end of the probe is one fluorescent labeling factor selected from the group consisting of FAM, VIC, TET, JOE, HEX, CY3, CY5, ROX, RED610, TEXAS RED, RED670, TYE563 and NED Is labeled with 6-TAMRA, BHQ-1,2,3, Iowa Black RQ-Sp and MGBNFQ (molecular grove binding non-fluorescence quencher), one fluorescence inhibitor selected from the group (Quencher) It may be labeled with. The fluorescent labeling factors are currently commercially available in large numbers and are readily available commercially. The fluorescent labeling factor has different excitation and emission wavelengths depending on the type, and the method of use is also different. Fluorescent labeling factors can be labeled on the probes according to conventional methods known in the art. Cataclyphic probe according to an embodiment is a PCR by modifying the 5 'end with a fluorescent labeling factor (for example, Texas Red 615, etc.) the 3' end with a fluorescent inhibitor (for example, Iowa Black RQ-Sp, etc.) It can be added to the reaction solution. The fluorescence generation process of the catalytic probe is as described above.
일 구체예에 따르면, 상기 프로브는 카타클리브 프로브(CatacleaveTM probe)일 수 있다. 카타클리브 프로브 기술은 DNA 중합 효소 활성을 갖고 있지 않은 두 번째 효소, 즉 RNase H에 의해 프로브의 절단이 이루어진다는 점에서 TaqManTM 와 다르다. 카타클리브 프로브는 프로브 분자 내에 예를 들면, 제한 효소 또는 RNase와 같은 엔도뉴클레아제의 표적이 되는 염기 서열, 즉 절단 부위를 갖는다. 일 구체예에 따르면, 카타클리브 프로브는 프로브의 5' 및 3' 말단은 DNA로 이루어져 있고, 절단 부위는 RNA로 이루어진 키메라 구조를 갖는다. 상기 프로브의 DNA 서열 부분은 말단 또는 내부적으로 FRET 쌍으로 표지될 수 있다. 카타클리브 프로브를 포함하는 실시간 PCR 반응에서, PCR 반응물은 RNA-DNA 듀플렉스(duplex)의 RNA 서열 부분을 특이적으로 자르는 RNase H 효소를 포함할 수 있다. 상기 효소에 의해 프로브 내의 RNA 서열 부분이 절단되면, 반응 온도에서 두 개의 반쪽 프로브(즉, 도너(donor)와 억셉터(acceptor))가 표적 엠플리콘(amplicon)으로부터 분리되고 반응 완충액으로 확산된다. 도너와 억셉터가 분리되면, TaqManTM 프로브와 같은 방법으로 형광 공명 에너지 이동(Fluorescence Resonance Energy Transfer, FRET)이 역전되고 도너의 발산이 모니터될 수 있다. 상기 절단 및 분리는 추가적인 카타클리브 프로브의 결합을 위한 위치를 엠플리콘 상에 재생성하게 된다. 이러한 방법으로 하나의 엠플리콘이 표적으로서 역할하거나, 프라이머가 카타클리브 프로브의 결합 위치를 통해 연장될 때까지 복수 회의 프로브 절단이 가능하다. 한편, 카타클리브 프로브에 대한 상세한 설명은 Anal. Biochem. 333:246-255, 2004 및 미국 특허 제6,787,304호에 자세히 개시되어 있으며, 상기 내용은 본 명세서에 참조로서 삽입된다.According to one embodiment, the probe may be a Kata cleaves probes (probe Catacleave TM). Cataclyb probe technology differs from TaqMan in that cleavage of the probe is accomplished by a second enzyme, RNase H, which does not have DNA polymerase activity. Catalytic probes have a base sequence, ie, a cleavage site, within the probe molecule that is the target of an endonuclease such as, for example, a restriction enzyme or an RNase. According to one embodiment, the cataclyb probe has a chimeric structure consisting of DNA at the 5 'and 3' ends of the probe and a cleavage site made of RNA. The DNA sequence portion of the probe may be labeled terminally or internally with a FRET pair. In a real-time PCR reaction involving a cataclybine probe, the PCR reactant may comprise an RNase H enzyme that specifically cuts the RNA sequence portion of the RNA-DNA duplex. When the RNA sequence portion in the probe is cleaved by the enzyme, two half probes (ie, donor and acceptor) are separated from the target amplicon at the reaction temperature and diffuse into the reaction buffer. Once the donor and acceptor are separated, Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) can be reversed and donor divergence monitored in the same way as a TaqMan probe. The cleavage and separation will regenerate the position on the amplicon for the binding of additional catacleb probes. In this way, multiple probe cleavages are possible until one amplicon acts as a target or the primer extends through the binding site of the catacleb probe. On the other hand, for a detailed description of the cataclibe probe Anal. Biochem. 333: 246-255, 2004 and US Pat. No. 6,787,304, which is incorporated herein by reference.
용어, "올리고뉴클레오티드"는 일부 경우에서, "프라이머" 또는 "폴리뉴클레오티드"와 혼용될 수 있다.The term “oligonucleotide” may in some cases be mixed with “primer” or “polynucleotide”.
올리고뉴클레오티드는 당업계에 알려진 방법에 따라, 적절한 방법(화학적 합성과 같은)에 의해 합성되고 제조될 수 있다. 또한, 올리고뉴클레오티드는 상업적으로 구입할 수 있다.Oligonucleotides can be synthesized and prepared by appropriate methods (such as chemical synthesis), according to methods known in the art. Oligonucleotides can also be purchased commercially.
용어, "어닐링(annealing)" 및 "혼성화(hybridization)"는 혼용될 수 있으며, 하나의 핵산과 다른 핵산이 염기쌍 형성 상호 작용에 의해 듀플렉스, 트리플렉스(triplex), 또는 다른 고차원 구조의 형성을 야기하는 것을 의미한다. 일 구체예에서, 일차 상호 작용은, 예를 들어, A/T 및 G/C와 같이, Watson/Crick 및 Hoogsteen-type 수소 결합에 의한 염기 특이적이다. 일 구체예에서, 또한, 염기-스태킹(base-stacking) 및 소수성 상호 작용이 듀플렉스 안정성에 기여할 수 있다.The terms "annealing" and "hybridization" can be used interchangeably, where one nucleic acid and another nucleic acid cause the formation of duplexes, triplexes, or other high-dimensional structures by base pairing interactions. I mean. In one embodiment, the primary interaction is base specific by Watson / Crick and Hoogsteen-type hydrogen bonding, such as, for example, A / T and G / C. In one embodiment, base-stacking and hydrophobic interactions can also contribute to duplex stability.
당업자라면, HBV 게놈 서열로부터 원하는 PCR 프라이머를 고안할 수 있을 것이다. 합성된 올리고는 대체적으로 55℃ 근처의 Tm(melting temperature) 값에 따라 22 내지 36 bp 길이일 수 있다.Those skilled in the art will be able to design the desired PCR primers from the HBV genomic sequence. Synthesized oligos can generally be 22 to 36 bp in length, depending on the melting temperature (Tm) value near 55 ° C.
용어, "표지(lable)" 또는 "검출가능한 표지(detectable label)"는 뉴클레오티드, 뉴클레오티드 중합체, 또는 핵산 결합 인자에 결합된 어떠한 화학적 모이어티를 의미할 수 있으며, 상기 결합은 공유 결합 또는 비공유 결합일 수 있다. 바람직하게는, 상기 표지는 검출 가능하며, 본 발명의 실험자에게 검출될 수 있는 상기 뉴클레오티드 또는 뉴클레오티드 중합체일 수 있다. 검출가능한 표지는 발광 분자, 화학 발광 분자, 형광 색소, 형광 퀀칭제(quenching agent), 색깔 분자, 방사성 동위원소 또는 신틸런트(scintillant)를 포함한다. 검출가능한 표지는 또한, 임의의 유용한 링커 분자 (예를 들어, 비오틴, 아비딘, 스트랩트아비딘, HRP, protein A, protein G, 항체 또는 그의 단편, Grb2, 폴리히스티딘, Ni2+, FLAG 태그, myc 태그), 중금속, 효소(예를 들어. 알칼라인 포스파타제, 퍼옥시다제 및 루시퍼라제), 전자 공여체(donor)/수용체(acceptor), 아크리디늄 에스테르, 염료(dye) 및 열량 측정 기질(calorimetric substrate)를 포함한다. 또한, 표면 플라스몬 공명(surface plasmon resonance) 검출의 경우와 같이, 질량의 변화(a change in mass)를 나타내는데 검출가능한 표지가 고려될 수 있다. 당업자는 상기 언급되지 않은 유용한 검출가능한 표지에 대해서도 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이들 또한 본 발명의 실시에 사용될 수 있다.The term “lable” or “detectable label” may refer to any chemical moiety bound to a nucleotide, nucleotide polymer, or nucleic acid binding factor, which binding may be covalent or non-covalent. Can be. Preferably, the label is detectable and may be the nucleotide or nucleotide polymer detectable to the experimenter of the present invention. Detectable labels include luminescent molecules, chemiluminescent molecules, fluorescent dyes, fluorescent quenching agents, color molecules, radioactive isotopes or scintillants. Detectable labels also include any useful linker molecule (e.g., biotin, avidin, strapavidin, HRP, protein A, protein G, antibody or fragment thereof, Grb2, polyhistidine, Ni 2+ , FLAG tag, myc Tags), heavy metals, enzymes (e.g. alkaline phosphatase, peroxidase and luciferase), electron donors / acceptors, acridinium esters, dyes and calorimetric substrates It includes. In addition, detectable labels may be considered in indicating a change in mass, such as in the case of surface plasmon resonance detection. Those skilled in the art will readily be able to recognize useful detectable labels not mentioned above, and these may also be used in the practice of the present invention.
상기 DNA 중합 효소는 예를 들어, Thermus aquaticus (Taq), Thermus thermophilus (Tth), Thermus filiformis, Thermis flavus, Thermococcus literalis 또는 Pyrococcus furiosus (Pfu)로부터 수득한 열 안정성 DNA 중합 효소일 수 있다. 또한, RNase H는 예를 들어, Pyrococcus furiosus RNase H II, Pyrococcus horikoshi RNase H II, Thermococcus litoralis RNase HI 또는 Thermus thermophilus RNase HI과 같은 열 안정적인 RNase H 효소를 포함하나 이에 한정하지는 않는다. 완충 용액은 증폭 반응의 pH를 조절함으로써 증폭 반응의 하나 이상의 구성 요소의 안정성, 활성, 및/또는 수명을 변형시키는 증폭 반응에 첨가되는 화합물로서, 이러한 완충 용액들은 당업계에 잘 알려져 있으며, 예를 들어, Tris, Tricine, MOPS, 또는 HEPES일 수 있으나 이에 한정하지는 않는다. 이 외에도, 상기 키트는 dNTP 혼합물(dATP, dCTP, dGTP, dTTP) 및 DNA 중합 효소 조인자를 포함할 수 있다. 상기 프라이머 세트 및 프로브는 하나의 반응 용기, 스트립 또는 마이크로 플레이트에 패키징될 수 있으며, 당업계에 공지된 방법으로 패키징될 수 있다.The DNA polymerase may be, for example, a heat stable DNA polymerase obtained from Thermus aquaticus (Taq), Thermus thermophilus (Tth), Thermus filiformis , Thermis flavus , Thermococcus literalis or Pyrococcus furiosus (Pfu). In addition, RNase H includes, but is not limited to, thermally stable RNase H enzymes such as, for example, Pyrococcus furiosus RNase H II, Pyrococcus horikoshi RNase H II, Thermococcus litoralis RNase HI or Thermus thermophilus RNase HI. Buffer solutions are compounds that are added to amplification reactions that modify the stability, activity, and / or lifetime of one or more components of the amplification reaction by adjusting the pH of the amplification reaction, and such buffer solutions are well known in the art, For example, it may be, but is not limited to, Tris, Tricine, MOPS, or HEPES. In addition, the kit may comprise a dNTP mixture (dATP, dCTP, dGTP, dTTP) and a DNA polymerase cofactor. The primer set and probe may be packaged in one reaction vessel, strip or microplate, and may be packaged by methods known in the art.
다른 양상은 대상 시료로부터 총 DNA를 분리하는 단계; 상기 분리된 총 DNA 및 상기 키트를 혼합하여 실시간 PCR을 수행하는 단계; 및 상기 실시간 PCR 결과로부터 HBV의 존재 유무를 확인하는 단계를 포함하는 HBV를 검출하는 방법을 제공한다.Another aspect includes separating total DNA from a subject sample; Performing real-time PCR by mixing the separated total DNA and the kit; And it provides a method for detecting the HBV comprising the step of confirming the presence of HBV from the real-time PCR results.
상기 HBV를 검출하는 방법을 각각의 단계별로 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 상기 방법은, 대상 시료로부터 총 DNA를 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 일 구체예에 따른 검출 방법은 HBV에 감염되었을 것으로 예상되는 시료(sample)에 적용할 수 있다. 상기 시료는 예를 들어, 배양된 세포, 동물 또는 인간의 간세포, 혈액, 혈장, 혈청, 정액, 타액 또는 점액 등의 체액을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 상기 DNA의 분리는 당업계에 공지된 다양한 방법을 통해 이루어질 수 있다. 이에 대한 구체적인 방법은 Joseph Sambrook, et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y.(2001)에 개시되어 있으며, 이 문헌은 본 명세서에 참조로써 삽입된다.The method of detecting the HBV will be described in detail for each step as follows. First, the method may include separating total DNA from a sample of interest. The detection method according to one embodiment may be applied to a sample that is expected to be infected with HBV. The sample includes, but is not limited to, bodily fluids such as cultured cells, animal or human liver cells, blood, plasma, serum, semen, saliva or mucus. Isolation of the DNA can be made through various methods known in the art. Specific methods for this are disclosed in Joseph Sambrook, et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual , Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY (2001), which is incorporated herein by reference.
다음으로, 상기 분리된 총 DNA 및 상기 키트를 혼합하여 실시간 PCR을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.Next, mixing the separated total DNA and the kit may include performing a real-time PCR.
일 구체예에 따르면, 상기 HBV 검출용 키트는 통상적인 실시간 PCR 방법 및 장치를 사용하여 실시할 수 있다. 상기 실시간 PCR 방법은 열 순환기(thermal cycler) 및 분광 형광 광도계가 일체화된 장치를 이용하여, DNA 중합 효소와 FRET의 원리에 의해 PCR의 매 주기마다 실시간으로 나타나는 형광을 검출하고 정량하는 방법이다. 이러한 방법은 특이적인 증폭 산물을 비 특이적인 증폭 산물로부터 구별하여 확인할 수 있으며, 자동화된 양상으로 분석 결과를 쉽게 입수할 수 있다. 상기 실시간 PCR 방법에 사용할 수 있는 기기로는 AB 사의 실시간 PCR 기기 7900, 7500, 7300, Stratagene 사의 Mx3000p, BioRad 사의 Chromo 4 및 Roche Lightcycler 480 기기 등이 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다. PCR 과정에서 상기 실시간 PCR 기기의 레이저는 증폭된 PCR 산물의 프로브에 표지된 형광 표지 인자를 감지하여 도 1과 같은 피크를 구현할 수 있다.According to one embodiment, the HBV detection kit can be carried out using conventional real-time PCR methods and apparatus. The real-time PCR method is a method of detecting and quantitating fluorescence appearing in real time every cycle of PCR by the principle of DNA polymerase and FRET using a device in which a thermal cycler and a spectral fluorescent photometer are integrated. This method distinguishes specific amplification products from non-specific amplification products and makes it easy to obtain analysis results in an automated fashion. Devices that can be used in the real-time PCR method include, but are not limited to, AB real-time PCR devices 7900, 7500, 7300, Stratagene Mx3000p, BioRad Chromo 4 and Roche Lightcycler 480 devices. In the PCR process, the laser of the real-time PCR device may implement a peak as shown in FIG. 1 by detecting a fluorescent labeling factor labeled on a probe of the amplified PCR product.
일 구체예에 따른 HBV의 검출 방법에 있어서, 실시간 PCR 반응은 당업계에 알려진 통상적인 조건으로 실시할 수 있으며, 예를 들어, 초기 변성(initial denaturation)을 95℃에서 10분 동안 수행한 후, 변성(denaturation, 95℃에서 10초), 어닐링 및 RNase HⅡ의 반응(55℃에서 10초) 및 신장(elongation, 72℃에서 30초)을 총 60회 실시하는 조건으로 수행할 수 있다. 상기 방법에 의해 검출할 수 있는 HBV는 상기한 바와 같다.In the method of detecting HBV according to one embodiment, the real-time PCR reaction can be carried out under conventional conditions known in the art, for example, after initial denaturation at 95 ° C. for 10 minutes, Denaturation (10 seconds at 95 ° C.), annealing and reaction of RNase HII (10 seconds at 55 ° C.) and elongation (elongation (30 seconds at 72 ° C.)) can be carried out under 60 conditions. HBV which can be detected by the said method is as above-mentioned.
마지막으로, 상기 실시간 PCR 결과로부터 HBV의 존재 유무를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.Finally, it may include the step of confirming the presence of HBV from the real-time PCR results.
상기 HBV의 존재 유무는 상기 실시간 PCR 과정에서 증폭된 PCR 산물의 프로브에 표지된 형광 표지 인자를 감지하여 나타나는 곡선으로부터, PCR 증폭 산물이 일정량 증폭되었을 때의 사이클 수인 Ct 값을 계산함으로써 확인할 수 있다. Ct 값은 예를 들어, 15 내지 50, 또는 20 내지 45인 경우에 상기 HBV 속의 바이러스가 존재한다고 판단할 수 있다. 한편, 상기 Ct 값의 계산은 상기 실시간 PCR 기기 내에 포함된 프로그램에 의해 자동으로 수행될 수 있다.The presence or absence of the HBV can be confirmed by calculating the C t value, which is the number of cycles when the PCR amplification product is amplified by a certain amount from the curve displayed by detecting the fluorescent labeling factor labeled on the probe of the PCR product amplified in the real-time PCR process. . The C t value may, for example, be determined to be present in the HBV virus when it is 15 to 50, or 20 to 45. Meanwhile, the calculation of the C t value may be automatically performed by a program included in the real time PCR device.
HBV를 검출하는 키트 및 상기 키트를 사용하여 HBV를 검출하는 방법에 따르면, 적은 카피 수의 대상 시료만으로도 검출 결과를 실시간으로 신속하게 확인할 수 있다.According to the kit for detecting the HBV and the method for detecting the HBV using the kit, it is possible to quickly check the detection result in real time with only a small number of target samples.
상기 개시된 구체예는 시료 중 HBV 핵산 서열을 실시간으로 검출할 수 있다는 이점을 포함하여, 많은 이점을 가지고 있다. 상기 검출 방법은 신속하고, 정확하며, 고효율에 적합하다.The disclosed embodiments have many advantages, including the ability to detect HBV nucleic acid sequences in a sample in real time. The detection method is fast, accurate and suitable for high efficiency.
증폭Amplification
상기 핵산이 시료로부터 분리되고, 프라이머가 선택되면, 핵산 증폭은 중합효소 연쇄 반응 (PCR) 또는 Ligase Chain Reaction, Self-Sustained Sequence Replication, Strand Displacement Amplification, Transcriptional Amplification System, Q-Beta Replicase, Nucleic Acid Sequence Based Amplification (NASBA), Cleavage Fragment Length Polymorphism, Isothermal and Chimeric Primer-initiated Amplification of Nucleic Acid, Ramification-extension Amplification Method 또는 다른 적절한 핵산 증폭 방법과 같은 증폭 반응을 포함한 다양한 방법에 의해 수행될 수 있다.When the nucleic acid is separated from the sample and the primer is selected, nucleic acid amplification is performed by polymerase chain reaction (PCR) or Ligase Chain Reaction, Self-Sustained Sequence Replication, Strand Displacement Amplification, Transcriptional Amplification System, Q-Beta Replicase, Nucleic Acid Sequence It can be performed by a variety of methods including amplification reactions such as based amplification (NASBA), cleavage fragment length polymorphism, isothermal and chimeric primer-initiated amplification of nucleic acid, ramification-extension amplification method or other suitable nucleic acid amplification method.
"중합 효소 연쇄 반응(polymerase chain reaction)" 또는 "PCR"은, 일반적으로 원하는 뉴클레오티드 서열을 인 비트로(in vitro)에서 증폭하는 방법을 의미한다. 상기 과정은 미국 특허 제4,683,202호, 제4,683,195호, 제4,800,159호, 및 제4,965,188호에 상세하게 설명되어 있으며, 상기 내용은 전체로서 본 명세서에 삽입된다. 일반적으로, 상기 PCR 과정은 2배 몰농도 이상 과량의, 상기 이중 가닥 표적 서열의 반대 가닥에 상보적인 올리고뉴클레오티드 프라이머를 원하는 표적 서열(들)을 포함하는 반응 혼합물에 넣는 단계로 이루어져 있다. 상기 반응 혼합물은 DNA 폴리머라제의 존재 하에 온도 싸이클링(thermal cycling) 프로그램에 적용하여, 상기 DNA 프라이머 세트 사이의 원하는 표적 서열을 증폭하도록 한다."Polymerase chain reaction" or "PCR" generally means a method for amplifying in vitro a desired nucleotide sequence. The process is described in detail in US Pat. Nos. 4,683,202, 4,683,195, 4,800,159, and 4,965,188, the contents of which are incorporated herein in their entirety. In general, the PCR process consists of placing an oligonucleotide primer complementary to the opposite strand of the double stranded target sequence in excess of two molar concentrations into a reaction mixture comprising the desired target sequence (s). The reaction mixture is subjected to a thermal cycling program in the presence of DNA polymerase, to amplify the desired target sequence between the DNA primer sets.
유전자 발현을 연구하기 위해 가장 광범위하게 사용되는 기법 중 하나가 PCR에 의한 증폭을 위해 mRNA 서열(들)을 주형으로 최초-가닥 cDNA를 활용하는 것이다. 종종 PCR 또는 역전사 효소-PCR로서 해석되는, 상기 방법은 PCR 과정의 높은 민감성 및 특이성을 이용하며, RNA의 검출 및 정량에 광범위하게 사용된다.One of the most widely used techniques for studying gene expression is the use of first-stranded cDNA as a template for mRNA sequence (s) for amplification by PCR. Often interpreted as PCR or reverse transcriptase-PCR, the method takes advantage of the high sensitivity and specificity of the PCR process and is widely used for the detection and quantification of RNA.
종점(end-point) 또는 실시간 어세이로서 수행되는 상기 역전사 효소-PCR 과정은 두 단계의 분리된 분자적 합성을 포함한다: (i) RNA 주형으로부터 cDNA의 합성; 및 (ii) PCR 증폭을 통해 새로 합성된 cDNA의 복제. 역전사 효소-PCR와 종종 연관된 기술적인 문제를 처리하기 위한 시도로, 상기 과정의 3가지 기본적인 단계를 고려하여 다수의 프로코콜이 개발되었다: (a) RNA의 변성(denaturation) 및 역방향 프라이머의 혼성화; (b)cDNA의 합성; 및 (c) PCR 증폭. 소위 "연결되지 않은된(uncoupled)" 역전사 효소-PCR 과정(예를 들어, 투 스텝(two step) 역전사 효소-PCR)에서 역전사는 역전사 효소 활성을 위한 최적의 완충액 조건을 사용하여 독립적인 단계로서 수행된다. cDNA 합성에 이어, 상기 반응은 Taq DNA 폴리머라제 활성에 최적인 조건으로 MgCl2 및 디옥시리보뉴클레오시드 트리포스페이트(dNTP) 농도가 감소하도록 희석한 다음, PCR을 표준 조건(미국 특허 제4,683,195호 및 제4,683,202호를 참조한다.)에 따라 수행한다. 이에 반해, "연결된(coupled)" 역전사 효소 PCR 방법은 역전사 효소 및 Taq DNA 폴리머라제 활성을 위하여 공통의 완충액을 사용한다. 제1 버전에서, 역방향 프라이머의 어닐링은 효소의 첨가 이전 분리된 단계이며, 이후 단일 반응 용기에 첨가한다. 다른 버전에서, 역전사 효소 활성은 열안정성 Tth DNA 폴리머라제의 구성 요소이다. 어닐링 및 cDNA 합성은 Mn2+의 존재 하에서 수행되며, 이후 PCR은 킬레이트 시약에 의해 Mn2+가 제거된 후에 Mg2+의 존재 하에서 수행된다. 마지막으로, 상기 "연속적인(continuous)" 방법(예를 들어, 원 스텝(one step) 역전사 효소-PCR)은 상기 역전사 효소-PCR 3 단계를 성분 또는 효소 첨가를 위한 반응 튜브의 개방을 방지하는 하나의 연속적인 반응으로 통합한다. 연속적인 역전사 효소-PCR은 열안정성 Taq DNA 폴리머라제 및 Tth 폴리머라제의 역전사 효소 활성을 사용하는 단일 효소 시스템 및 시작 온도가 65℃인 AMV 역전사 효소 및 Taq DNA 폴리머라제를 사용하는 2 효소 시스템으로서 설명된다. RNA 변성 단계는 생략한다.The reverse transcriptase-PCR process, performed as an end-point or real time assay, involves two steps of separate molecular synthesis: (i) synthesis of cDNA from an RNA template; And (ii) replication of the newly synthesized cDNA via PCR amplification. In an attempt to address technical issues often associated with reverse transcriptase-PCR, a number of protocols have been developed, taking into account the three basic steps of the process: (a) denaturation of RNA and hybridization of reverse primers; (b) synthesis of cDNA; And (c) PCR amplification. In the so-called "uncoupled" reverse transcriptase-PCR process (e.g., two step reverse transcriptase-PCR) reverse transcription is an independent step using optimal buffer conditions for reverse transcriptase activity. Is performed. Following cDNA synthesis, the reaction was diluted with diminished MgCl 2 and deoxyribonucleoside triphosphate (dNTP) concentrations to conditions optimal for Taq DNA polymerase activity, and then PCR was subjected to standard conditions (US Pat. 4,683,202). In contrast, the "coupled" reverse transcriptase PCR method uses a common buffer for reverse transcriptase and Taq DNA polymerase activity. In the first version, the annealing of the reverse primer is a separate step before the addition of the enzyme and then added to a single reaction vessel. In another version, reverse transcriptase activity is a component of thermostable Tth DNA polymerase. Annealing and cDNA synthesis are performed in the presence of Mn 2+ , and then PCR is performed in the presence of Mg 2+ after Mn 2+ is removed by chelating reagent. Finally, the “continuous” method (eg, one step reverse transcriptase-PCR) allows the reverse transcriptase-PCR 3 step to prevent opening of the reaction tube for addition of components or enzymes. Integrate into one continuous reaction. Continuous reverse transcriptase-PCR is described as a single enzyme system using the thermostable Taq DNA polymerase and Tth polymerase's reverse transcriptase activity and a two enzyme system using AMV reverse transcriptase and Taq DNA polymerase with a starting temperature of 65 ° C. do. The RNA denaturation step is omitted.
실시간에서 첫단계인, 역전사 PCR은 주형 특이적인 DNA 프라이머의 하나를 사용하여 상보적인 DNA 가닥을 생성한다. 전통적인 PCR 반응에서 이 생성물은 변성되고, 제2 주형 특이적인 프라이머가 상기 cDNA에 결합하여, 듀플렉스 DNA를 형성하도록 확장된다. 이 생성물은 온도 싸이클링의 다음 단계에서 증폭된다. 가장 높은 민감성을 유지하기 위해, cDNA의 합성 전에 상기 RNA는 분해되지 않는 것이 중요하다. RNA:DNA 하이브리드는 RNase H의 기질이 될 수 있기 때문에 반응 완충액에서 RNase H의 존재는 상기 과정의 첫 단계에서 형성되는 RNA:DNA 하이브리드의 원하지 않는 분해를 야기할 것이다. 이러한 문제를 극복하는 2가지 주요 방법이 존재한다. 하나는 DNA 변성 단계 시작의 높은 온도 동안에 녹을 수 있는 왁스와 같은 막을 사용함으로써 역전사 반응의 나머지로부터 RNase H를 물리적으로 분리하는 것이다. 두번째 방법은 일반적으로 45-55℃인 역전사 온도에서 불활성화되도록 RNase H를 변형시키는 것이다. RNase H를 항체와 반응시키거나, 또는 가역적인 화학 변형을 포함한 여러 방법이 당업계에 알려져 있다. 예를 들어, 핫 스타트(hot start) RNase H가 개시되어 있다.Reverse transcription, the first step in real time, uses one of the template specific DNA primers to generate complementary DNA strands. In traditional PCR reactions this product is denatured and the second template specific primer is expanded to bind the cDNA to form duplex DNA. This product is amplified in the next step of temperature cycling. In order to maintain the highest sensitivity, it is important that the RNA is not degraded prior to the synthesis of cDNA. Since RNA: DNA hybrids can be the substrate of RNase H, the presence of RNase H in the reaction buffer will result in unwanted degradation of the RNA: DNA hybrid formed in the first step of the process. There are two main ways to overcome this problem. One is to physically separate RNase H from the rest of the reverse transcription reaction by using a wax-like membrane that can melt during the high temperatures of the beginning of the DNA denaturation step. The second method is to modify RNase H to inactivate at reverse transcription temperature which is generally 45-55 ° C. Several methods are known in the art, including reacting RNase H with an antibody or including reversible chemical modifications. For example, hot start RNase H is disclosed.
본 발명에서 사용될 수 있는 RNAse H 효소 및 핫 스타트 RNAse H 효소의 추가적인 예는 Walder et al.의 미국 특허 출원 제2009/0325169호에 개시되어 있다.Additional examples of RNAse H enzymes and hot start RNAse H enzymes that can be used in the present invention are disclosed in US Patent Application 2009/0325169 to Walder et al.
원 스텝 역전사 효소-PCR는 연결되지 않은 역전사 효소-PCR에 비해 몇가지 이점을 제공한다. 원 스텝 역전사 효소-PCR은 연결되지 않은 역전사 효소-PCR(예를 들어, 두 단계의 반응 사이에서 성분 또는 효소의 첨가를 위해 반응 튜브를 여는 등)에 비해 반응 혼합물 시약 및 핵산 산물의 조작(handling)이 덜 요구되며, 따라서 노동 강도가 적고, 요구되는 시간이 줄어든다. 원 스텝 역전사 효소-PCR은 또한, 시료를 적게 요구하며, 오염의 위험을 줄일 수 있다. 원-스텝 역전사 효소-PCR의 민감성 및 특이성은 주어진 시료 또는 병원성 RNA의 검출에 있어서 하나 내지 여러 개의 유전자의 발현 수준을 연구하는데 적합하다고 증명되었다. 일반적으로, 이러한 과정은 cDNA 합성을 시작하기 위해 유전자-특이적인 프라이머의 사용을 제한한다.One step reverse transcriptase-PCR offers several advantages over unlinked reverse transcriptase-PCR. One step reverse transcriptase-PCR is the handling of reaction mixture reagents and nucleic acid products compared to unlinked reverse transcriptase-PCR (e.g., opening a reaction tube for the addition of components or enzymes between two reactions). Are less demanding, thus less labor intensity and less time required. One step reverse transcriptase-PCR also requires less sample and can reduce the risk of contamination. The sensitivity and specificity of one-step reverse transcriptase-PCR has proven to be suitable for studying the expression level of one or several genes in the detection of a given sample or pathogenic RNA. In general, this process limits the use of gene-specific primers to initiate cDNA synthesis.
이들 역전사 효소-PCR 기법과 조합된 실시간 검출에 의한 PCR 반응의 동역학을 측정하는 능력은 높은 민감도를 갖는 RNA 카피 수를 정확하고 정밀하게 결정하도록 한다. 이는 하기 설명될 5' 형광 발생 뉴클레아제 어세이(Taq-Man) 또는 엔도뉴클레아제 어세이(CataCleave)와 같은, 형광 이중-표지된 혼성화 프로브 기법에 의한 증폭 과정 동안 PCR 산물의 형광 모니터링 및 측정을 통해 역전사 효소-PCR 산물을 검출함으로써 가능하다.The ability to measure the kinetics of PCR reactions by real-time detection in combination with these reverse transcriptase-PCR techniques allows for accurate and precise determination of RNA copy numbers with high sensitivity. This was followed by fluorescence monitoring of the PCR product during the amplification process by a fluorescent double-labeled hybridization probe technique, such as the 5 'fluorescence generating nuclease assay (Taq-Man) or the endonuclease assay (CataCleave), which will be described below. This is possible by detecting reverse transcriptase-PCR products through measurement.
실시간 방법은 상기 PCR 과정 동안 증폭을 모니터링하기 위해 개발되었다. 이들 방법은 일반적으로 새로 합성되는 DNA에 결합하는 형광 표지된 프로브 또는 두가닥의 DNA에 인터칼레이트(intercalate)될 때 형광 방출이 증가하는 다이(dye)를 사용한다.Real time methods were developed to monitor amplification during the PCR process. These methods generally use a fluorescently labeled probe that binds to newly synthesized DNA or a die that increases in fluorescence emission when intercalated to two strands of DNA.
CataCleave 프로브를 이용한 HBV 표적 핵산 서열의 실시간 PCRReal-Time PCR of HBV Target Nucleic Acid Sequences Using CataCleave Probes
상기 프로브는 일반적으로 표적이 없을 경우, 두개의 발색단 사이에서 형광 공명 에너지 이동(fluorescence resonance energy transfer: FRET)에 의해 공여체 방출이 소멸될 수 있도록 설계된다. 공여체 발색단(donor chromophore)은 여기 상태(excited state)에서, 발색단 쌍이 가까운 거리에 위치시에 수용체 발색단(acceptor chromophore)에 에너지를 전달한다. 이러한 전달은 항상 비-방사선으로, 쌍극자-쌍극자 결합(dipole-dipole coupling)을 통하여 일어난다. 발색단 사이의 거리를 충분히 증가시키는 모든 공정은 FRET 효율을 감소시켜서, 공여체 발색단 방출을 방사능적으로 검출할 수 있게 된다. 일반적인 수용체 발색단은 FAM, TAMRA, VIC, JOE, Cy3, Cy5, 및 Texas Red 등을 포함한다. 수용체 발색단은 공여체의 방출 스펙트럼와 여기 스펙트럼(excitation spectra)이 겹칠 수 있도록 선택된다. 예를 들어, 이러한 결합 쌍에는 FAM-TAMRA가 있다. 또한, 광범위한 공여체를 퀀치(quench)하는 비형광 수용체가 있을 수 있다. 이외에도 적합한 공여체-수용체 FRET 쌍의 다른 예들은 당업자에게 잘 알려져 있다.The probe is generally designed such that in the absence of a target, donor emission can be extinguished by fluorescence resonance energy transfer (FRET) between two chromophores. A donor chromophore delivers energy to an acceptor chromophore in an excited state when the pair of chromophores is located at close range. This transfer always occurs non-radially, through dipole-dipole coupling. Any process that sufficiently increases the distance between chromophores reduces the FRET efficiency, allowing radioactive detection of donor chromophore release. Common receptor chromophores include FAM, TAMRA, VIC, JOE, Cy3, Cy5, Texas Red and the like. Receptor chromophores are chosen such that the emission spectra of the donor and the excitation spectra can overlap. For example, this binding pair is FAM-TAMRA. There may also be nonfluorescent receptors that quench a wide range of donors. Other examples of suitable donor-receptor FRET pairs are well known to those skilled in the art.
PCR의 실시간 검출을 위해 사용될 수 있는 FRET 프로브의 공통적인 예는 분자 비콘 (molecular beacons)(예를 들어, 미국 특허 제5,925,517호), Taq-Man 프로브(예를 들어, 미국 특허 제5,210,015호 및 제5,487,972호), 및 CataCleave 프로브(예를 들어, 미국 특허 제5,763,181호)를 포함한다. 분자 비콘은 단일 가닥의 올리고뉴클레오티드로서, 비결합상태에서는 상기 프로브는 공여체와 수용체 발색단과 근접하여, 공여체 방출을 감소시킬 수 있는 이차 구조를 형성하게끔 고안되어 있다. 적절한 반응 온도에서, 비콘은 구조가 풀어져서, 특히 앰플리콘에 결합한다. 일단 풀리게 되면, 공여체와 수용체 발색단 사이의 거리가 증가하여, FRET이 바뀌게 되고, 특별한 기기를 이용하여 공여체 방출을 모니터할 수 있게 된다. Taq-Man 및 CataCleave 기법은, 이용되는 FRET 프로브가 절단되어, 공여체와 수용체 발색단이 FRET을 바꾸기에 충분할 정도로 떨어지게 된다는 점에서 분자 비콘과는 다르다.Common examples of FRET probes that can be used for real-time detection of PCR include molecular beacons (eg US Pat. No. 5,925,517), Taq-Man probes (eg US Pat. Nos. 5,210,015 and No. 5). 5,487,972), and CataCleave probes (eg, US Pat. No. 5,763,181). Molecular beacons are single-stranded oligonucleotides, in which the probe is designed to form a secondary structure that is close to the donor and acceptor chromophores, thereby reducing donor release. At the appropriate reaction temperature, the beacons are unstructured and in particular bind to amplicons. Once unwound, the distance between the donor and acceptor chromophores increases, resulting in a change in FRET and the ability to monitor donor release using a special instrument. Taq-Man and CataCleave techniques differ from molecular beacons in that the FRET probes used are cleaved, leaving the donor and acceptor chromophores sufficiently low to alter the FRET.
Taq-Man 기법은 5' 말단에 공여체 발색단으로 표지되고, 3' 말단에 수용체 발색단으로 표지된 단일 가닥 올리고뉴클레오티드 프로브를 이용한다. 증폭을 위해 이용되는 상기 DNA 폴리머라제는 5'->3' 엑소뉴클레아제 활성(exonuclease activity)을 가지고 있어야 한다. Taq-Man 프로브는 프라이머가 결합할 때 같이 앰플리콘의 하나의 가닥에 결합한다. DNA 폴리머라제가 프라이머를 신장시키는 동안, 폴리머라제는 결국 결합된 Taq-Man 프로브와 마주치게 될 것이다. 이때, 폴리머라제의 엑소뉴클레아제 활성이 5' 말단에서 시작하여 순차적으로 Taq-Man 프로브를 분해하게 될 것이다. 상기 프로브가 분해됨에 따라, 프로브를 포함하는 모노뉴클레오티드는 반응 완충액으로 나오게 된다. 공여체가 수용체로부터 확산됨에 따라, FRET은 바뀌게 된다. 공여체로부터의 방출은 프로브 절단을 확인하기 위하여 모니터된다. Taq-Man의 작용 때문에, 특별한 앰플리콘은 PCR의 매 싸이클마다 오직 한번씩 검출될 수 있다. Taq-Man 표적 부위를 통한 프라이머의 신장은 이중 가닥 산물을 생성하고, 앰플리콘이 다음 PCR 싸이클에서 변성되기 전까지 Taq-Man 프로브의 추가 결합을 막는다.The Taq-Man technique utilizes single stranded oligonucleotide probes labeled with a donor chromophore at the 5 'end and labeled with a receptor chromophore at the 3' end. The DNA polymerase used for amplification must have 5 '-> 3' exonuclease activity. Taq-Man probes bind to one strand of the amplicon as the primers bind. While the DNA polymerase stretches the primers, the polymerase will eventually encounter the bound Taq-Man probe. At this time, the exonuclease activity of the polymerase will sequentially degrade the Taq-Man probe starting at the 5 'end. As the probe is degraded, the mononucleotide containing the probe comes out of the reaction buffer. As the donor diffuses from the receptor, the FRET changes. Release from the donor is monitored to confirm probe cleavage. Because of the action of Taq-Man, a particular amplicon can only be detected once per cycle of PCR. Extension of the primer through the Taq-Man target site produces a double stranded product and prevents further binding of the Taq-Man probe until the amplicon is denatured in the next PCR cycle.
본 명세서에 참조로서 결합된 미국 특허 제5,763,181호의 내용은 또 다른 실시간 검출 방법(CataCleave라고 명명함)을 개시하고 있다. CataCleave 기법은 프로브의 절단이 폴리머라제 활성이 없는 2차 효소에 의해 수행된다는 점에서 Taq-Man과 다르다. CataCleave 프로브는, 예를 들어 제한 효소 또는 RNase와 같은 엔도뉴클레아제의 표적 분자 내에 서열을 가지고 있다. 일 구체예에서, CataCleave 프로브는 프로브의 5' 및 3' 말단은 DNA로, 절단 부위는 RNA로 구성되어 있는, 키메릭 구조를 가지고 있다. 상기 프로브의 DNA 서열 부분은, 양말단이나 또는 내부에 FRET 쌍으로 표지된다. PCR 반응은 RNA-DNA 이중가닥의 RNA 서열 부분을 특이적으로 절단할 수 있는 RNase H 효소를 포함한다. 절단후에, 프로브의 반쪽 모두는 반응 온도에서 표적 앰플리콘에서 해리되며, 반응 용액으로 분산된다. 공여체 및 수용체가 분리될수록, FRET은 Taq-Man 프로브와 같은 방법으로 바뀌게 되며, 공여체 방출은 모니터 될 수 있다. 절단 및 해리는 추가적인 CataCleave 결합을 위한 부위를 재생산하게 된다. 이러한 방법으로, 프라이머가 CataCleave 프로브 결합 부위를 통하여 신장될 때까지, 단일 앰플리콘이 표적으로서 또는 프로브 절단을 여러회 반복할 수 있게 해준다.The content of US Pat. No. 5,763,181, incorporated herein by reference, discloses another real-time detection method (named CataCleave). The CataCleave technique differs from Taq-Man in that the cleavage of the probe is performed by a secondary enzyme without polymerase activity. CataCleave probes have a sequence in the target molecule of an endonuclease such as, for example, a restriction enzyme or an RNase. In one embodiment, the CataCleave probe has a chimeric structure, wherein the 5 'and 3' ends of the probe are made of DNA and the cleavage site is made of RNA. The DNA sequence portion of the probe is labeled with a FRET pair at or inside the sock end. The PCR reaction includes an RNase H enzyme that can specifically cleave the RNA sequence portion of the RNA-DNA double strand. After cleavage, both halves of the probe dissociate in the target amplicon at the reaction temperature and disperse into the reaction solution. As donor and receptor are separated, FRET is changed in the same way as Taq-Man probe, and donor release can be monitored. Cleavage and dissociation will reproduce sites for further CataCleave binding. In this way, a single amplicon can be repeated multiple times as a target or probe cleavage until the primer is stretched through the CataCleave probe binding site.
HBV-특이적인 CataCleave 프로브의 표지Labeling of HBV-specific CataCleave Probes
용어, "프로브(probe)"는 예를 들어, 표적 핵산 서열과 같은 특이적인 핵산 서열의 상보적인 영역을 갖는 서열-특이적인 방법으로 혼성화되도록 고안된 특이적인 부분을 포함하는 폴리뉴클레오티드를 포함한다. 일 구체예에서, 상기 올리고뉴클레오티드 프로브는 15 내지 60개의 뉴클레오티드 범위이다. 더욱 바람직하게는, 상기 올리고뉴클레오티드 프로브는 18 내지 45개의 뉴클레오티드 범위이다. 본 발명의 올리고뉴클레오티드 프로브의 정확한 서열 및 길이는 상기 프로브가 결합하는 표적 폴리뉴클레오티드의 성질에 따라 부분적으로 달라진다. 결합 위치 및 길이는 특정한 구체예에서 적절한 어닐링 및 변성되는 특성을 이루기 위하여 다양할 수 있다. 이러한 고안 선택을 위한 지침은 Taq-man 어세이 또는 CataCleave를 개시하는 문헌, 미국 특허 제5,763,181호, 제6,787,304호, 및 제7,112,422호에서 발견될 수 있으며, 상기 내용은 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입된다.The term “probe” includes polynucleotides comprising specific moieties designed to hybridize in a sequence-specific manner having complementary regions of specific nucleic acid sequences, such as, for example, target nucleic acid sequences. In one embodiment, the oligonucleotide probe ranges from 15 to 60 nucleotides. More preferably, the oligonucleotide probe ranges from 18 to 45 nucleotides. The exact sequence and length of the oligonucleotide probes of the present invention will depend in part on the nature of the target polynucleotide to which the probe binds. Bonding locations and lengths may vary to achieve the desired annealing and denaturation properties in certain embodiments. Guidance for selecting such designs can be found in the literature, which discloses a Taq-man assay or CataCleave, US Pat. Nos. 5,763,181, 6,787,304, and 7,112,422, which are incorporated herein by reference in their entirety. do.
본 명세서에서 사용되는 용어, "표지(label)" 또는 "검출가능한 표지(detectable lebel)"는 공유 결합 또는 비공유 결합에 의해 프로브에 결합된 형광 색소 화합물을 포함하는 CataCleave 프로브의 임의의 표지를 의미할 수 있다.As used herein, the term "label" or "detectable lebel" shall mean any label of a CataCleave probe comprising a fluorescent dye compound bound to the probe by covalent or non-covalent bonds. Can be.
본 명세서에서 사용되는 용어, "형광 색소(fluorochrome)"는 방출되는 빛보다 더 짧은 파장의 빛에 의해 여기(excitation)되는 빛을 방출하는 형광 화합물을 의미한다. 용어, "형광 공여체(fluorescent donor 또는 or fluorescence donor)"는 본 발명에 개시된 어세이에서 측정되는 빛을 방출하는 형광 색소를 의미한다. 더욱 구체적으로, 형광 공여체는 형광 수용체(acceptor)에 의해 흡수되는 빛을 제공한다. 용어, "형광 수용체(fluorescent acceptor 또는 fluorescence acceptor)"는 형광 공여체로부터 방출되는 에너지를 흡수하는 제2 형광 색소 또는 퀀칭(quencing) 분자를 의미한다. 제2 형광 색소는 형광 공여체로부터 방출되는 에너지를 흡수하며, 형광 공여체에 의해 방출되는 빛보다 더 긴 파장의 빛을 방출한다. 퀀칭 분자는 형광 공여체에 의해 방출된 에너지를 흡수한다.As used herein, the term "fluorochrome" refers to a fluorescent compound that emits light that is excited by light of shorter wavelengths than emitted light. The term "fluorescent donor or or fluorescence donor" means a fluorescent dye that emits light as measured in the assays disclosed herein. More specifically, the fluorescent donor provides light absorbed by the fluorescent acceptor. The term “fluorescent acceptor or fluorescence acceptor” refers to a second fluorescent dye or quenching molecule that absorbs energy emitted from a fluorescent donor. The second fluorescent dye absorbs energy emitted from the fluorescent donor and emits light of a longer wavelength than the light emitted by the fluorescent donor. The quenching molecule absorbs the energy released by the fluorescent donor.
어떠한 발광 분자, 바람직하게는 형광 색소 및/또는 형광 퀀쳐(quencher)라도 본 발명의 실시에 사용될 수 있다. 상기 발광 분자는 예를 들어, Alexa Fluor 350, Alexa Fluor 430, Alexa Fluor 488, Alexa Fluor 532, Alexa Fluor 546, Alexa Fluor 568, Alexa Fluor 594, Alexa Fluor 633, Alexa Fluor 647, Alexa Fluor 660, Alexa Fluor 680, 7-디에틸아미노카우마린-3-카르복실산, 플루오레세인, Oregon Green 488, Oregon Green 514, 테트라메틸로다민, 로다민 X, 텍사스 레드 염료, QSY 7, QSY33, Dabcyl, BODIPY FL, BODIPY 630/650, BODIPY 6501665, BODIPY TMR-X, BODIPY TR-X, 디알킬아미노코우마린, Cy5.5, Cy5, Cy3.5, Cy3, DTPA(Eu3+)-AMCA 및 TTHA(Eu3+)AMCA를 포함하나, 이에 한정하지는 않는다. Any luminescent molecule, preferably a fluorescent dye and / or fluorescent quencher, can be used in the practice of the present invention. The light emitting molecule is, for example, Alexa Fluor 350, Alexa Fluor 430, Alexa Fluor 488, Alexa Fluor 532, Alexa Fluor 546, Alexa Fluor 568, Alexa Fluor 594, Alexa Fluor 633, Alexa Fluor 647, Alexa Fluor 660, Alexa Fluor 680, 7-diethylaminocowmarin-3-carboxylic acid, fluorescein, Oregon Green 488, Oregon Green 514, tetramethyltamine, rhodamine X, Texas red dye, QSY 7, QSY33, Dabcyl, BODIPY FL , BODIPY 630/650, BODIPY 6501665, BODIPY TMR-X, BODIPY TR-X, Dialkylaminocoumarin, Cy5.5, Cy5, Cy3.5, Cy3, DTPA (Eu3 +)-AMCA and TTHA (Eu3+AMCA includes, but is not limited to:
일 구체예에서, 상기 올리고뉴클레오티드 프로브의 3' 말단 뉴클레오티드는 차단되어 있거나 또는 핵산 폴리머라제에 의해 확장되지 못하도록 되어 있다. 이러한 차단은 상기 프로브의 말단 3' 지역에 리포터(reporter) 또는 퀀쳐 분자를 부착함으로서 편리하게 수행될 수 있다.In one embodiment, the 3 'terminal nucleotide of the oligonucleotide probe is blocked or prevented from expanding by nucleic acid polymerase. Such blocking can be conveniently performed by attaching a reporter or quencher molecule to the terminal 3 'region of the probe.
일 구체예에서, 리포터 분자는 연결 모이어티를 통해 상기 프로브의 3' 말단 또는 5' 말단의 끝에 부착을 위해 유래된 형광 유기 염료이다. 바람직하게는, 퀀쳐 분자는 본 발명의 구체예에 따라 형광 또는 형광이 아닐 수 있는, 유기 염료이다. 예를 들어, 본 발명의 바람직한 구체예에서, 상기 퀀쳐 분자는 비-형광이다. 일반적으로 퀀쳐 분자가 형광이거나 또는 비-방사성의 분해에 의해 리포터로부터 전달되는 에너지를 단순히 방출한다면, 상기 퀀쳐의 흡수 밴드는 상기 리포터 분자의 형광 방출의 흡수 밴드와.실질적으로 겹치게 될 것이다. 본 명세서에서, 여기된 리포터 분자로부터 흡수되지만, 방사성의 에너지를 방출시키지 않는 비-형광 퀀쳐 분자를 발색성 분자(chromogenic molecule)로 해석되어진다.In one embodiment, the reporter molecule is a fluorescent organic dye derived for attachment at the end of the 3 'end or 5' end of the probe via a linking moiety. Preferably, the quencher molecule is an organic dye, which may or may not be fluorescent according to embodiments of the invention. For example, in a preferred embodiment of the invention, the quencher molecule is non-fluorescent. In general, if the quencher molecule is fluorescence or simply emits energy delivered from the reporter by non-radioactive degradation, the absorption band of the quencher will substantially overlap with the absorption band of the fluorescence emission of the reporter molecule. In this specification, non-fluorescent quencher molecules that are absorbed from the excited reporter molecules but do not release radioactive energy are to be interpreted as chromogenic molecules.
리포터-퀀쳐 쌍은 예를 들어, 플루오레세인 및 로다민 염료를 포함하는 잔텐 염료(xanthene dye)들로부터 선택될 수 있다. 올리고뉴클레오티드의 결합을 위한 결합 부위로서 또는 결합 기능성(functionality)으로서 사용될 수 있는 페닐 모이어티 상에 치환기를 갖는, 이들 화합물의 다양한 적절한 형태를 널리 상업적으로 입수할 수 있다. 형광 화합물의 다른 그룹은 알파 또는 베타 위치에 아미노기를 갖는 나프틸아민이다. 상기 나프틸아미노 화합물은 1-디메틸아미노나프틸-5-술포네이트, 1-아닐리노-8-나프탈렌 술포네이트 및 2-p-토우리디닐-6-나프탈렌 술포네이트와 같은 화합물을 포함한다. 다른 염료는 3-페닐-7-이소시아나토코우마린, 9-이소티오시아나토아크리딘 및 아크리딘 오렌지과 같은 아크리딘; N-(p-(2-벤조옥사졸릴)페닐)말레이미드; 벤조옥사디아졸, 스틸벤(stilbene), 피렌(pyrene) 등을 포함한다.The reporter-quencher pair may be selected from xanthene dyes, including, for example, fluorescein and rhodamine dyes. Various suitable forms of these compounds are widely available commercially, having substituents on phenyl moieties that can be used as binding sites for binding oligonucleotides or as binding functionality. Another group of fluorescent compounds are naphthylamines having amino groups in the alpha or beta position. The naphthylamino compounds include compounds such as 1-dimethylaminonaphthyl-5-sulfonate, 1-anilino-8-naphthalene sulfonate and 2-p-touridinyl-6-naphthalene sulfonate. Other dyes include acridine such as 3-phenyl-7-isocyanatocomarin, 9-isothiocyanatoacridine and acridine orange; N- (p- (2-benzooxazolyl) phenyl) maleimide; Benzoxadiazole, stilbene, pyrene and the like.
일 구체예에서, 리포터 및 퀀쳐 분자는 플루오레세인 및 비-형광 퀀쳐 염료로부터 선택된다. In one embodiment, the reporter and quencher molecule are selected from fluorescein and non-fluorescent quencher dyes.
올리고뉴클레오티드의 5' 또는 3' 말단에 리포터 또는 퀀쳐 분자를 부착하는 다양한 링킹 모이어티(linking moiety) 및 방법론은 하기 참고 문헌에 예시되어 있다: Eckstein, editor, Oligonucleotide and Analogues: A Practical Approach (IRL Press, Oxford, 1991); Zuckerman et al., Nucleic Acid Research, 15: 5305-5321 (1987) (3' thiol group on oligonucleotide); Sharma et al., Nucleic Acid Research, 19: 3019 (1991) (3' sulfhydryl); Giusti et al., PCR Method and Applications, 2: 223-227 (1993) and Fung et al., 미국 특허 제4,757,141호 (5' phosphoamino group via Aminolink. II available from Applied Biosystems, Foster City, Calif.) Stabinsky, 미국 특허 제4,739,044호 (3' aminoalkylphosphoryl group); Agrawal et al., Tetrahedron Letters, 31: 1543-1546 (1990) (attachment via phosphoramidate linkages); Sproat et al., Nucleic Acid Research, 15: 4837 (1987) (5' mercapto group); Nelson et al., Nucleic Acid Research, 17: 7187-7194 (1989) (3' amino group) 등.Various linking moieties and methodologies for attaching reporter or quencher molecules to the 5 'or 3' end of an oligonucleotide are illustrated in the following references: Eckstein, editor, Oligonucleotide and Analogues: A Practical Approach (IRL Press) , Oxford, 1991); Zuckerman et al., Nucleic Acid Research, 15: 5305-5321 (1987) (3 'thiol group on oligonucleotide); Sharma et al., Nucleic Acid Research, 19: 3019 (1991) (3 'sulfhydryl); Giusti et al., PCR Method and Applications, 2: 223-227 (1993) and Fung et al., US Pat. No. 4,757,141 (5 'phosphoamino group via Aminolink. II available from Applied Biosystems, Foster City, Calif.) Stabinsky , US Pat. No. 4,739,044 (3 'aminoalkylphosphoryl group); Agrawal et al., Tetrahedron Letters, 31: 1543-1546 (1990) (attachment via phosphoramidate linkages); Sproat et al., Nucleic Acid Research, 15: 4837 (1987) (5 'mercapto group); Nelson et al., Nucleic Acid Research, 17: 7187-7194 (1989) (3 'amino group) and the like.
로다민 및 비-형광 퀀쳐 염료는 또한 고체상 합성의 시작 단계에서 올리고뉴클레오티드의 3' 말단에 편리하게 부착될 수 있다, 예를 들어, Woo et al., 미국 특허 제5,231,191호; 및 Hobbs, Jr., 미국 특허 제4,997,928호를 참조한다.Rhodamine and non-fluorescent quencher dyes may also be conveniently attached to the 3 'end of the oligonucleotide at the beginning of solid phase synthesis, see, for example, Woo et al., US Pat. No. 5,231,191; And Hobbs, Jr., US Pat. No. 4,997,928.
고체 지지체에의 HBV-특이적 CataCleave 프로브의 부착Attachment of HBV-specific CataCleave Probe to Solid Support
본 발명의 일 구체예에서, 올리고뉴클레오티드 프로브는 고체 지지체에 부착될 수 있다. 상이한 프로브들은 고체 지지체에 부착될 수 있고 시료 내의 상이한 표적 서열을 동시에 검출하는데 사용될 수 있다. 상이한 형광 파장을 갖는 리포터 분자는 상이한 프로브에 사용될 수 있고, 따라서 상이한 프로브에 대한 혼성화가 별개로 검출되는 것을 가능하게 한다. In one embodiment of the invention, the oligonucleotide probe can be attached to a solid support. Different probes can be attached to a solid support and used to detect different target sequences in a sample simultaneously. Reporter molecules with different fluorescence wavelengths can be used for different probes, thus allowing hybridization to different probes to be detected separately.
올리고뉴클레오티드 프로브의 고정을 위한 고체 지지체의 바람직한 형태의 예는 폴리스티렌, 아비딘 코팅된 폴리스티렌 비드 셀룰로즈, 나일론, 아크릴아미드 겔 및 활성화된 덱스트란, 통제된 공극 유리(controlled pore glass: CPG), 유리 플레이트 및 고 교차-결합(highly cross-linked) 폴리스티렌을 포함한다. 이러한 고체 지지체들은 그들의 화학적 안정성, 기능화(functionalization)의 용이함 및 잘 규정된 표면 면적 때문에 혼성화 및 진단 연구에서 바람직하다. 통제된 공극 유리 (500 Å, 1000 Å) 및 비-팽창 고 교차-결합 폴리스티렌 (1000 Å)과 같은 고체 지지체가 올리고뉴클레오티드 합성과의 그들의 친화성(compatibility) 때문에 특히 바람직하다.Examples of preferred forms of solid support for immobilization of oligonucleotide probes include polystyrene, avidin coated polystyrene bead cellulose, nylon, acrylamide gels and activated dextran, controlled pore glass (CPG), glass plates and Highly cross-linked polystyrene. Such solid supports are preferred in hybridization and diagnostic studies because of their chemical stability, ease of functionalization and well-defined surface area. Solid supports, such as controlled pore glass (500 mm 3, 1000 mm 3) and non-expanded high cross-linked polystyrene (1000 mm 3), are particularly preferred because of their compatibility with oligonucleotide synthesis.
올리고뉴클레오티드 프로브는 고체 지지체에 다양한 방식으로 부착될 수 있다. 예를 들면, 상기 프로브는 상기 프로브의 3' 또는 5' 말단 뉴클레오티드를 상기 고체 지지체에 부착하는 것에 의해 상기 고체 지지체에 부착될 수 있다. 그러나, 상기 프로브는 상기 프로브를 상기 고체 지지체로부터 거리를 두도록 하는 링커에 의해 상기 고체 지지체에 부착될 수 있다. 상기 링커는 가장 바람직하게는 30 원자 길이 이상, 더 바람직하게는 50 원자 길이 이상이다.Oligonucleotide probes can be attached to the solid support in a variety of ways. For example, the probe can be attached to the solid support by attaching a 3 'or 5' terminal nucleotide of the probe to the solid support. However, the probe may be attached to the solid support by a linker that distances the probe from the solid support. The linker is most preferably at least 30 atoms long, more preferably at least 50 atoms long.
고체 지지체에 고정된 프로브의 혼성화는 일반적으로 상기 프로브가 30 원자 이상, 더 바람직하게는 50 원자 이상에 의해 상기 고체 지지체로부터 분리되는 것을 필요로 한다. 이러한 분리를 성취하기 위해서, 링커는 일반적으로 상기 링커 및 3' 뉴클레오시드 사이에 위치한 스페이서(spacer)를 포함한다. 올리고뉴클레오티드 합성을 위해, 상기 링커 팔(arm)은 보통 염기성 시약으로 절단되어 올리고뉴클레오티드를 상기 고체 지지체로부터 자유롭게 할 수 있는 에스테르 결합에 의해 3' 뉴클레오시드의 3'-OH에 부착된다.Hybridization of probes immobilized on a solid support generally requires the probe to be separated from the solid support by at least 30 atoms, more preferably at least 50 atoms. To achieve this separation, the linker generally comprises a spacer located between the linker and the 3 ′ nucleoside. For oligonucleotide synthesis, the linker arm is usually cleaved with basic reagents and attached to the 3'-OH of the 3 'nucleoside by ester linkages that can free the oligonucleotide from the solid support.
올리고뉴클레오티드 프로브를 고체 지지체에 부착하는데 사용할 수 있는 다양한 종류의 링커가 당업계에 알려져 있다. 링커는 표적 서열이 고체 지지체에 부착된 프로브에 혼성화되는 것을 현저하게 방해하지 않는 임의의 화합물로 형성될 수 있다. 링커는 자동화된 합성에 의해 링커에 쉽게 첨가될 수 있는 동종중합체 올리고뉴클레오티드로 형성될 수 있다. 대안적으로, 기능화된 폴리에틸렌 글리콜과 같은 폴리머가 상기 링커로서 사용될 수 있다. 이러한 폴리머는 그들이 프로브의 표적 올리고뉴클레오티드에의 혼성화를 현저하게 방해하지 않기 때문에 동종중합체 올리고뉴클레오티드에 비해 바람직하다. 폴리에틸렌 글리콜은 그것이 상업적으로 구입 가능하고, 유기 및 수성 배지 모두에 용해 가능하고, 기능화하기 편리하고, 및 올리고뉴클레오티드 합성 및 합성-후 상태 하에서 완전히 안정하기 때문에 특히 바람직하다.Various kinds of linkers are known in the art that can be used to attach oligonucleotide probes to a solid support. The linker may be formed of any compound that does not significantly interfere with the hybridization of the target sequence to the probe attached to the solid support. The linker may be formed of homopolymer oligonucleotides that can be easily added to the linker by automated synthesis. Alternatively, polymers such as functionalized polyethylene glycols can be used as the linker. Such polymers are preferred over homopolymer oligonucleotides because they do not significantly interfere with the hybridization of the probe to the target oligonucleotide. Polyethylene glycol is particularly preferred because it is commercially available, soluble in both organic and aqueous media, convenient to functionalize, and completely stable under oligonucleotide synthesis and post-synthesis conditions.
고체 지지체, 링커 및 프로브 간의 결합은 높은 온도에서의 염기 조건 하에서 염기 보호기의 제거 동안 바람직하게는 절단되지 않는다. 바람직한 결합의 예는 카르바메이트 및 아미드 결합을 포함한다. 프로브의 고정(immobilization)은 당업계에 잘 알려져 있고, 업계의 통상의 기술자는 고정 조건을 결정할 수 있다.The bond between the solid support, the linker and the probe is preferably not cleaved during the removal of the base protecting group under base conditions at high temperature. Examples of preferred bonds include carbamate and amide bonds. Immobilization of probes is well known in the art and one skilled in the art can determine immobilization conditions.
본 방법의 일 구체예에 따르면, 혼성화 프로브는 고체 지지체 상에 고정된다. 올리고뉴클레오티드 프로브는 혼성화에 유리한 조건 하에서 핵산의 시료과 접촉된다. 비혼성화 상태에서는, 형광 표지는 퀀쳐(quencher)에 의해 억제된다. 표적과 혼성화되면, 형광 표지는 퀀쳐로부터 분리되어 형광을 발한다. According to one embodiment of the method, the hybridization probe is immobilized on a solid support. Oligonucleotide probes are contacted with a sample of nucleic acid under conditions favorable for hybridization. In the nonhybridized state, the fluorescent label is suppressed by the quencher. Upon hybridization with the target, the fluorescent label separates from the quencher and fluoresces.
또한 고체 지지체에의 혼성화 프로브의 고정은 프로브에 혼성화된 표적 서열을 시료로부터 쉽게 분리될 수 있게 한다. 그 후의 단계에서, 분리된 표적 서열을 고체 지지체에서 분리하여 연구자의 특별한 필요에 따라, 당업계에 잘 알려진 방법으로 가공(예를 들어, 정제, 증폭)될 수 있다.Immobilization of hybridization probes to a solid support also allows for easy separation of the target sequence hybridized to the probe from the sample. In subsequent steps, the isolated target sequence can be separated from the solid support and processed (eg, purified, amplified) by methods well known in the art, depending on the particular needs of the investigator.
CataCleave 프로브를 사용한 HBV 표적 핵산 서열의 실시간 검출.Real time detection of HBV target nucleic acid sequences using CataCleave probes.
상기 표지된 올리고뉴클레오티드 프로브는 시료 내에서 HBV 표적 핵산 서열의 실시간 검출을 위한 프로브로서 사용될 수 있다.The labeled oligonucleotide probe may be HBV in a sample. It can be used as a probe for real time detection of target nucleic acid sequences.
CataCleave 올리고뉴클레오티드 프로브는 먼저 선택된 HBV 표적 서열을 포함하는 PCR 엠플리콘 내에서 발견되는 서열과 상보적인 DNA 및 RNA 서열로 합성된다. 일 구체예에서, 상기 프로브는 FRET 쌍, 예를 들면 프로브의 한 쪽 말단은 플루오레세인 분자로 및 다른 말단은 비-형광 퀀쳐 분자로 표지된다. 따라서, 상기 프로브가 PCR 엠플리콘과 혼성화 되었을 때, RNase H 활성에 의해 절단될 수 있는 RNA:DNA 헤테로듀플렉스 형태가 형성된다.CataCleave oligonucleotide probes are first synthesized with DNA and RNA sequences complementary to those found in PCR amplicons containing the selected HBV target sequences. In one embodiment, the probe is labeled with a FRET pair, eg, one end of the probe is a fluorescein molecule and the other end is a non-fluorescent quencher molecule. Thus, when the probe is hybridized with a PCR amplicon, an RNA: DNA heteroduplex form is formed that can be cleaved by RNase H activity.
RNase H는 RNA-DNA 혼성체에서 RNA를 가수분해한다. 이 효소는 처음 소의 가슴샘에서 확인되었으나 그 후 다양한 생물에서 발견되었다. RNase H 활성은 진핵생물 및 박테리아에 편재하여(ubiquitous) 나타난다. 비록 RNase H가 다양한 분자량 및 핵 용해 활성의 단백질 패밀리로 구성되나, 기질 필요물은 다양한 동형(isotype) 간에 유사하게 나타난다. 예를 들면, 지금까지 연구된 대부분의 RNase H는 엔도뉴클레아제로서 기능을 하고 5' 포스페이트 및 3' 히드록실 말단을 갖는 절단 생산물을 생산하기 위해 2가 양이온(예를 들면, Mg2+, Mn2+)을 필요로 한다.RNase H hydrolyzes RNA in RNA-DNA hybrids. The enzyme was first identified in bovine mammary glands but has since been found in a variety of organisms. RNase H activity is ubiquitous in eukaryotes and bacteria. Although RNase H consists of a protein family of various molecular weights and nuclear lytic activity, substrate requirements appear similar between the various isotypes. For example, most of the RNase Hs studied so far function as endonucleases and produce divalent cations (eg, Mg 2+ , to produce cleavage products having 5 'phosphate and 3' hydroxyl ends). Mn 2+ ).
E.coli 유래의 RNase HI는 RNase H 패밀리 중 가장 잘 알려져 있다. RNase HI외에도, 2번째의 E.coli RNase H, RNase HII가 클로닝되고 특성이 확인되었다 (Itaya, M., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1990, 87, 8587-8591). RNase HI은 155개의 아미노산으로 이루어져 있는데 비해, 이는 213개의 아미노산으로 이루어져 있다. E. coli RNase HII는 E. coli RNase HI과 단지 17%의 상동성(homology)를 나타낸다. S. 티피무리움으로부터 클로닝된 RNase H는 E. coli RNase HI와 단지 11개의 위치에서 상이하고 155개의 아미노산으로 이루어져 있다 (Itaya, M. and Kondo K., 핵산s Res., 1991, 19, 4443-4449).RNase HI from E. coli is the best known of the RNase H family. In addition to RNase HI, a second E. coli RNase H, RNase HII was cloned and characterized (Itaya, M., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1990, 87, 8587-8591). RNase HI consists of 155 amino acids, compared to 213 amino acids. E. coli RNase HII shows only 17% homology with E. coli RNase HI. RNase H cloned from S. typhimurium differs from E. coli RNase HI in only 11 positions and consists of 155 amino acids (Itaya, M. and Kondo K., nucleic acids Res., 1991, 19, 4443 -4449).
RNase H 활성을 나타내는 단백질이 클로닝되고 여러 개의 바이러스, 다른 박테리아 및 효모로부터 정제되었다 (Wintersberger, U. Pharmac. Ther., 1990, 48, 259-280). 많은 경우에 있어서, RNase H 활성을 갖는 단백질들이 RNase H가 다른 효소, 보통 DNA 또는 RNA 폴리머라제의 아미노 또는 카르복시 말단에 융합된 융합 단백질로 나타난다. RNase H 도메인은 대장균 RNase HI과 높은 상동성이 있는 것으로 지속적으로 밝혀졌으나 다른 도메인이 실질적으로 다양하여, 융합 단백질의 분자량 및 다른 특성이 매우 다양하다.Proteins exhibiting RNase H activity were cloned and purified from several viruses, other bacteria and yeasts (Wintersberger, U. Pharmac. Ther., 1990, 48, 259-280). In many cases, proteins with RNase H activity appear as fusion proteins in which RNase H is fused to the amino or carboxy terminus of another enzyme, usually a DNA or RNA polymerase. The RNase H domain has been consistently found to be highly homologous to E. coli RNase HI, but the other domains are substantially diverse, resulting in very high molecular weight and other properties of the fusion protein.
고등 진핵 생물에서 RNase H의 2개 클래스는 분자량, 2가 양이온의 효과, 술프히드릴(sulfhydryl) 시약에 대한 감수성 및 면역학적 교차-반응성의 차이에 기초하여 정의되어 왔다(Busen et al., Eur. J. Biochem., 1977, 74, 203-208). RNase HI 효소는 68-90 kDa 범위의 분자량을 가지고, Mn2+ 또는 Mg2+에 의해 활성화되고 및 술프히드릴 시약에 무감수성인 것으로 보고되었다. 반대로, RNase H II 효소는 31-45 kDa 범위의 분자량을 갖고, Mg2+를 필요로하고, 술프히드릴 시약에 고감수성을 보이고, Mn2+에 의해 억제되는 것으로 보고되었다(Busen, W., and Hausen, P., Eur. J. Biochem., 1975, 52, 179-190; Kane, C. M., Biochemistry, 1988, 27, 3187-3196; Busen, W., J. Biol. Chem., 1982, 257, 7106-7108.).Two classes of RNase H in higher eukaryotes have been defined based on differences in molecular weight, the effects of divalent cations, sensitivity to sulfhydryl reagents and immunological cross-reactivity (Busen et al., Eur J. Biochem., 1977, 74, 203-208). RNase HI enzymes have a molecular weight in the range of 68-90 kDa, have been reported to be activated by Mn 2+ or Mg 2+ and are insensitive to sulfhydryl reagents. In contrast, RNase H II enzymes have a molecular weight in the range of 31-45 kDa, require Mg 2+ , show high sensitivity to sulfhydryl reagents, and have been reported to be inhibited by Mn 2+ (Busen, W. , and Hausen, P., Eur. J. Biochem., 1975, 52, 179-190; Kane, CM, Biochemistry, 1988, 27, 3187-3196; Busen, W., J. Biol. Chem., 1982, 257, 7106-7108.).
RNase HII 특성을 갖는 효소가 인간 태반으로부터 거의 균질하게 정제되었다 (Frank et al., 핵산s Res., 1994, 22, 5247-5254). 이 단백질은 약 33kDa의 분자량을 갖고 6.5-10의 pH 범위에서 활성화되고 최적 pH가 8.5-9인 것으로 보고된다. 상기 효소는 Mg2+를 필요로 하고 Mn2+및 n-에틸 말레이미드에 의해 억제되는 것으로 보고되었다. 절단 반응의 생성물은 3' 히드록실 및 5' 포스페이트 말단을 갖는다.Enzymes with RNase HII properties were purified almost homogeneously from the human placenta (Frank et al., Nucleic acids Res., 1994, 22, 5247-5254). This protein has a molecular weight of about 33 kDa, is activated in a pH range of 6.5-10 and is reported to have an optimal pH of 8.5-9. The enzyme requires Mg 2+ and has been reported to be inhibited by Mn 2+ and n-ethyl maleimide. The product of the cleavage reaction has 3 'hydroxyl and 5' phosphate ends.
일 구체예에 따르면, 실시간 핵산 증폭은 열안정성 핵산 폴리머라제, RNase H 활성, HBV 표적 폴리뉴클레오티드에 혼성화될 수 있는 PCR 증폭 프라이머 쌍, 및 표지된 CataCleave 올리고뉴클레오티드 프로브의 존재 하에 표적 폴리뉴클레오티드에서 수행된다. 실시간 PCR 반응 동안, RNase H에 의한 프로브의 절단은 형광 퀀쳐로부터 형광 공여체를 분리시켜 시료 내의 HBV 표적 DNA 서열의 실시간 검출에 따라 프로브의 형광이 실시간으로 증가하게 한다.According to one embodiment, real time nucleic acid amplification is performed on the target polynucleotide in the presence of thermostable nucleic acid polymerase, RNase H activity, a pair of PCR amplification primers that can hybridize to the HBV target polynucleotide, and a labeled CataCleave oligonucleotide probe. . During the real-time PCR reaction, cleavage of the probe by RNase H separates the fluorescent donor from the fluorescent quencher such that the fluorescence of the probe increases in real time following the real-time detection of the HBV target DNA sequence in the sample.
일 구체예에서, 실시간 핵산 증폭은 약 45회 이하의 PCR 증폭 싸이클에서 단일 표적 DNA 분자의 실시간 검출을 가능하게 한다.In one embodiment, real time nucleic acid amplification enables real time detection of a single target DNA molecule in up to about 45 PCR amplification cycles.
시료 중 HBV 유전자 서열의 실시간 검출의 예시Example of real-time detection of HBV gene sequence in a sample
먼저, 상기 방법은, 대상 시료로부터 총 DNA를 분리하는 단계를 포함한다. 일 구체예에 따른 검출 방법은 HBV에 감염되었을 것으로 예상되는 시료(sample)에 적용할 수 있다. 상기 시료는 예를 들어, 배양된 세포, 동물 또는 인간의 간세포, 혈액, 혈장, 혈청, 정액, 타액 또는 점액 등의 체액을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 상기 DNA의 분리는 당업계에 공지된 다양한 방법을 통해 이루어질 수 있다. 이에 대한 구체적인 방법은 Joseph Sambrook, et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y.(2001)에 개시되어 있으며, 이 문헌은 본 명세서에 참조로써 삽입된다.First, the method includes the step of separating total DNA from a subject sample. The detection method according to one embodiment may be applied to a sample that is expected to be infected with HBV. The sample includes, but is not limited to, bodily fluids such as cultured cells, animal or human liver cells, blood, plasma, serum, semen, saliva or mucus. Isolation of the DNA can be made through various methods known in the art. Specific methods for this are disclosed in Joseph Sambrook, et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual , Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY (2001), which is incorporated herein by reference.
다음으로, 상기 방법은 상기 분리된 총 DNA 및 관련된 반응 성분들을 혼합하여 실시간 PCR을 수행하는 단계를 포함한다.Next, the method includes mixing the separated total DNA and related reaction components to perform real time PCR.
일 구체예에 따르면, 온도 사이클링의 수행 및 결과물 특이적인 증폭된 산물의 실시간 검출을 위한 기기는 상업적으로 구입 가능하다. 상기 실시간 PCR 방법에 사용할 수 있는 기기로는 Applied Biosystems Incorporated 사의 실시간 PCR 기기 7900, 7500, 7300, Stratagene 사의 Mx3000p, BioRad 사의 Chromo 4 및 Roche Lightcycler 480 기기 등이 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다. 실시간 PCR을 수행하는 동안, 이들 기기는 검출가능한 표지로부터 방출 강도의 변화를 모니터링하여 상기 정보를 표적 주형이 테스트 시료에 존재하는지 여부를 결정하는데 분석될 수 있는 그래픽 및/또는 수치 정보로 변환한다.According to one embodiment, a device for performing temperature cycling and real-time detection of the resultant amplified product is commercially available. Devices that can be used in the real-time PCR method include, but are not limited to, Applied Biosystems Incorporated's real-time PCR devices 7900, 7500, 7300, Stratagene's Mx3000p, BioRad's Chromo 4 and Roche Lightcycler 480 devices. During the real-time PCR, these instruments monitor the change in emission intensity from the detectable label and convert the information into graphical and / or numerical information that can be analyzed to determine whether the target template is present in the test sample.
일 구체예에 따른 HBV의 검출 방법에 있어서, 실시간 PCR 반응은 당업계에 알려진 통상적인 조건으로 실시할 수 있으며, 예를 들어, 초기 변성(initial denaturation)을 95℃에서 10분 동안 수행한 후, 변성(denaturation, 95℃에서 10초), 어닐링 및 RNase HⅡ의 반응(55℃에서 10초) 및 신장(elongation, 72℃에서 30초)을 총 60회 실시하는 조건으로 수행할 수 있다. 상기 방법에 의해 검출할 수 있는 HBV는 상기한 바와 같다.In the method of detecting HBV according to one embodiment, the real-time PCR reaction can be carried out under conventional conditions known in the art, for example, after initial denaturation at 95 ° C. for 10 minutes, Denaturation (10 seconds at 95 ° C.), annealing and reaction of RNase HII (10 seconds at 55 ° C.) and elongation (elongation (30 seconds at 72 ° C.)) can be carried out under 60 conditions. HBV which can be detected by the said method is as above-mentioned.
마지막으로, 상기 실시간 PCR 결과로부터 HBV의 존재 유무를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.Finally, it may include the step of confirming the presence of HBV from the real-time PCR results.
상기 HBV의 존재 유무는 상기 실시간 PCR 과정에서 증폭된 PCR 산물의 프로브에 표지된 형광 표지 인자를 감지하여 나타나는 곡선으로부터, PCR 증폭 산물이 일정량 증폭되었을 때의 사이클 수인 Ct 값을 계산함으로써 확인할 수 있다. Ct 값은 예를 들어, 15 내지 50, 또는 20 내지 45인 경우에 상기 HBV 속의 바이러스가 존재한다고 판단할 수 있다. 한편, 상기 Ct 값의 계산은 상기 실시간 PCR 기기 내에 포함된 프로그램에 의해 자동으로 수행될 수 있다.The presence or absence of the HBV can be confirmed by calculating the C t value, which is the number of cycles when the PCR amplification product is amplified by a certain amount from the curve displayed by detecting the fluorescent labeling factor labeled on the probe of the PCR product amplified in the real-time PCR process. . The C t value may, for example, be determined to be present in the HBV virus when it is 15 to 50, or 20 to 45. Meanwhile, the calculation of the C t value may be automatically performed by a program included in the real time PCR device.
하기 실시예에서 사용된 효소 "Hot Start" RNase HII는 가역적으로 변형된 RNase HII이다. 상기 변형된 효소가 Tris 기반의 완충액과 함께 반응에서 사용되고, 온도를 95℃로 올리면, 상기 용액의 pH는 떨어지고, RNase H 활성은 회복된다. 이 방법은 역전사의 시작 이전에 반응 혼합물에서 RNase H를 포함하도록 한다. RNase HII 및 이에 대한 자세한 내용은 2010년 5월 25일에 제출된 미국 가출원 제61/347,984호에 개시되어 있으며, 이는 전체로 본 명세서에 참조로써 삽입된다.The enzyme "Hot Start" RNase HII used in the Examples below is a reversibly modified RNase HII. When the modified enzyme is used in the reaction with Tris based buffer and the temperature is raised to 95 ° C., the pH of the solution drops and RNase H activity is restored. This method allows for the inclusion of RNase H in the reaction mixture prior to the start of reverse transcription. RNase HII and details thereof are disclosed in US Provisional Application No. 61 / 347,984, filed May 25, 2010, which is incorporated herein by reference in its entirety.
표 1은 프라이며 및 프로브의 서열을 나타낸다.Table 1 shows the sequences of the pris and probes.
표 2는 도 1의 증폭 곡선을 기초로 한 Ct 값(PCR 증폭 산물이 일정량 증폭되었을 때의 사이클 수)를 나타낸다.Table 2 shows the Ct values (the number of cycles when PCR amplification products were amplified a certain amount) based on the amplification curve of FIG. 1.
표 3은 도 2의 증폭 곡선을 기초로 한 Ct 값(PCR 증폭 산물이 일정량 증폭되었을 때의 사이클 수)를 나타낸다.Table 3 shows the Ct values (number of cycles when the PCR amplification product was amplified by a certain amount) based on the amplification curve of FIG. 2.
일 구체예에 따른 HBV 검출 방법에 의하면, 적은 카피 수의 대상 시료만으로도 검출 결과를 실시간으로 신속하게 확인할 수 있다.According to the HBV detection method according to one embodiment, the detection result can be quickly confirmed in real time even with only a small number of target samples.
도 1은 HBV genotype A (subtype ADW2) 종을 대상으로 프라이머 세트 HBV-F5e(서열번호 1)/HBV-R9(서열번호 4)를 사용하여 실시간 PCR을 수행하여 얻은 CataCleaveTM (닫힌 원, 실선) 및 SYBR Green I (열린 원, 점선)의 증폭 곡선을 나타낸다.1 is a CataCleave (closed circle, solid line) obtained by real-time PCR using primer set HBV-F5e (SEQ ID NO: 1) / HBV-R9 (SEQ ID NO: 4) for HBV genotype A (subtype ADW2) species And amplification curves of SYBR Green I (open circle, dotted line).
도 2는 HBV genotype A (subtype ADW2) 종을 대상으로 프라이머 세트 HBV-F5d(서열번호 2)/HBV-R5b(서열번호 3)를 사용하여 실시간 PCR을 수행하여 얻은 CataCleaveTM (닫힌 원, 실선) 및 SYBR Green I (열린 원, 점선)의 증폭 곡선을 나타낸다.FIG. 2 shows CataCleave (closed circle, solid line) obtained by real-time PCR using primer set HBV-F5d (SEQ ID NO: 2) / HBV-R5b (SEQ ID NO: 3) for HBV genotype A (subtype ADW2) species And amplification curves of SYBR Green I (open circle, dotted line).
이하 하나 이상의 구체예를 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 하나 이상의 구체예를 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, one or more embodiments will be described in more detail with reference to Examples. However, these examples are provided to illustrate one or more embodiments illustratively and the scope of the present invention is not limited to these examples.
실시예 1: HBV의 실시간 검출을 위한 프라이머 및 프로브 제작Example 1: Preparation of primers and probes for real-time detection of HBV
HBV의 실시간 검출을 위해 사용하는 프라이머는 HBV genotype A(subtype ADW2) 종(GenBank accession number: AM282986.1, GI:109637932)의 게놈상의 표면 항원(surface antigen) 유전자 지역의 염기 서열을 확보한 후, Beacon Designer Software (Premier Biosoft International) 프로그램을 통해 실시간 PCR에 사용 가능한 프라이머 세트를 선별하였다. 상기 선별된 프라이머의 염기 서열을 다시 BLAST로 분석하여 HBV genotype A(subtype ADW2)의 표면 항원 유전자의 일부만을 증폭할 수 있는 프라이머 염기 서열임을 확인하였다.Primers used for the real-time detection of HBV are obtained after obtaining the nucleotide sequence of the surface antigen gene region on the genome of HBV genotype A (subtype ADW2) species (GenBank accession number: AM282986.1, GI: 109637932), Primer sets available for real-time PCR were selected through the Beacon Designer Software (Premier Biosoft International) program. The base sequence of the selected primers was again analyzed by BLAST to confirm that the primer base sequence was capable of amplifying only a part of the surface antigen gene of HBV genotype A (subtype ADW2).
프로브는 상기 PCR의 대상이 되는 주형에 특이적으로 결합할 수 있는 카타클리브 프로브(CataCleaveTM 프로브)를 제작하여 실시간 PCR에서 실시간으로 증가하는 PCR 산물의 양을 검출할 수 있도록 하였다. 상기 프로브는 PCR 과정 중, 프로브에서 발생되는 형광에 의해 PCR 산물의 양이 확인되므로, 기존의 PCR 산물을 확인하는 겔 전기 영동 방식에 비해 높은 민감도를 나타낸다. 상기 프로브는 상기 프라이머의 제작과 동일한 방법에 의해, 상기 프라이머 세트에 의해 증폭되는 주형인 HBV의 표면 항원 유전자의 염기 서열 내에서 선택되었으며, Texas 615로 5' 말단을 표지하였고, Iowa Black RQ-Sp로 3' 말단을 표지하였다. 상기 결정된 프라이머 및 프로브는 Integrated DNA Technologies 사에 의뢰하여 합성하였다.The probe was prepared by the catacleb probe (CataCleave TM probe) that can specifically bind to the template target of the PCR to detect the amount of the PCR product to increase in real time in real time PCR. Since the amount of the PCR product is confirmed by the fluorescence generated from the probe during the PCR process, the probe has a higher sensitivity than the gel electrophoresis method for identifying the conventional PCR product. The probe was selected in the nucleotide sequence of the surface antigen gene of HBV, a template amplified by the primer set, by the same method as the preparation of the primer, labeled 5 'end with Texas 615, Iowa Black RQ-Sp 3 'end was labeled. The determined primers and probes were synthesized by commissioning Integrated DNA Technologies.
한편, 본 실험에서 사용한 프라이머 및 프로브의 염기 서열을 표 1에 나타내었다.On the other hand, the base sequences of the primers and probes used in this experiment are shown in Table 1.
표 1
서열 번호 프라이머/프로브 이름 서열(5'-3')
1 HBV-F5e CTCGTGTTACAGGCGGGGTTTTTCTTGTTGAC
2 HBV-F5d CTCGTGTTACAGGCGGGGTTTTTCTTGTTGACAA
3 HBV-R5b AACGCCGCAGACACATCCAGCGA
4 HBV-R9 AAGAAGATGAGGCATAGCAGCAGGATGAAGAGGAA
5 HBV-P1 TEX615/TGGCCAAAATTCrGrCrArGTCCCCAACCTCCAAT/IAbRQSp
6 HBV-P2 TEX615/AAACGCCGrCrArGrACACATCCAGCGA/IAbRQSp
7 HBV-FX CTCGTGTTACAGGCGGGGTTTTTCTTGTTGACX1X2
Table 1
Sequence number Primer / Probe Name Sequence (5'-3 ')
One HBV-F5e CTCGTGTTACAGGCGGGGTTTTTCTTGTTGAC
2 HBV-F5d CTCGTGTTACAGGCGGGGTTTTTCTTGTTGACAA
3 HBV-R5b AACGCCGCAGACACATCCAGCGA
4 HBV-R9 AAGAAGATGAGGCATAGCAGCAGGATGAAGAGGAA
5 HBV-P1 TEX615 / TGGCCAAAATTCrGrCrArGTCCCCAACCTCCAAT / IAbRQSp
6 HBV-P2 TEX615 / AAACGCCGrCrArGrACACATCCAGCGA / IAbRQSp
7 HBV-FX CTCGTGTTACAGGCGGGGTTTTTCTTGTTGACX 1 X 2
상기 표 1에서, 서열번호 5 및 서열번호 6은 5' 및 3' 말단에 각각 검출가능한 표지를 가지고 있음을 나타내고, 소문자 "r"은 RNA 염기를 의미하며(즉 rG는 리보구아노신이다.), TEX615는 Texas Red 615을, IAbRQSp은 단파장 발산을 위한 Iowa BlackTM RQ-Sp을 나타낸다. 또한, 서열번호 7에서, X1은 존재하지 않거나 A이며, X2는 존재하지 않거나 A이다.In Table 1 above, SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6 indicate that they have detectable labels at the 5 'and 3' ends, respectively, and the lowercase "r" means RNA base (ie rG is riboguanosine). , TEX615 represents Texas Red 615, and IAbRQSp represents Iowa Black TM RQ-Sp for short wavelength emission. Further, in SEQ ID NO: 7, X 1 is absent or A and X 2 is absent or A.
실시예 2: 실시간 PCR을 이용한 HBV의 검출 방법Example 2 Detection of HBV Using Real-Time PCR
실시간 PCR 반응에서 주형으로 사용하기 위한 HBV의 총 DNA는 당업계에 공지된 방법에 따라 추출하였다. 본 실시예에서 모든 실시간 PCR 반응은 마스터 믹스 15 ㎕ 및 10 ㎕의 DNA를 혼합하여 수행하였다(총 반응 부피는 25 ㎕). 상기 마스터 믹스 1260 ㎕는 210 ㎕의 완충액(32 mM HEPES((4-(2-히드록시에틸)-1-(피페라진에탄술폰산)-KOH, pH 7.8, 100 mM 포타슘 아세테이트, 4 mM 마그네슘 아세테이트, 0.11 % 소혈청 알부민, 1% 디메틸술폭시드), 100 μM의 정방향 프라이머(서열번호 1 또는 서열번호 2) 6.3 ㎕, 100 μM의 역방향 프라이머(서열번호 3 또는 서열번호 4) 6.3 ㎕, 100 μM의 카타클리브 프로브(서열번호 5 또는 서열번호 6) 4.2 ㎕, dNTP 믹스(10 mM dGTP, dCTP, dATP, dTTP) 84 ㎕, 42 ㎕의 Platinum Taq DNA 중합효소(Invitrogen), 42 ㎕의 Pfu RNase HⅡ(Invitrogen) 및 865.2 ㎕의 증류수를 포함하였다.Total DNA of HBV for use as a template in a real time PCR reaction was extracted according to methods known in the art. All real-time PCR reactions in this example were performed by mixing 15 μl and 10 μl DNA of the master mix (total reaction volume 25 μl). 1260 μl of the master mix contained 210 μl of buffer (32 mM HEPES ((4- (2-hydroxyethyl) -1- (piperazinethanesulfonic acid) -KOH, pH 7.8, 100 mM potassium acetate, 4 mM magnesium acetate, 0.11% bovine serum albumin, 1% dimethylsulfoxide), 6.3 μl of 100 μM forward primer (SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2), 6.3 μl of 100 μM reverse primer (SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 4), 100 μM 4.2 μl of cataclybine probe (SEQ ID NO: 5 or SEQ ID NO: 6), 84 μl of dNTP mix (10 mM dGTP, dCTP, dATP, dTTP), 42 μl Platinum Taq DNA Polymerase (Invitrogen), 42 μl Pfu RNase HII ( Invitrogen) and 865.2 μl of distilled water.
상기 반응물은 ① 95℃에서 10초 동안 변성, ② 55℃에서 10초 동안 프라이머 및 카타클리브 프로브의 어닐링(annealing) 및 RNase HⅡ의 반응 및 ③ 72℃에서 30초 동안 신장(elongation) 반응을 60 회 반복하여 실시간 PCR 반응을 수행하였다. PCR 증폭은 LightCycler 480 Software v1.5.0을 사용하여 실시간으로 관찰하였다.The reactants are ① denatured at 95 ° C. for 10 seconds, ② annealing of primers and cataclibe probes at 55 ° C. for 10 seconds, and reaction of RNase HII and ③ elongation reactions at 72 ° C. for 30 seconds for 60 times. Repeatedly performed the real time PCR reaction. PCR amplification was observed in real time using LightCycler 480 Software v1.5.0.
실시예 3: HBV SE365의 검출 실험Example 3: Detection experiment of HBV SE365
HBV genotype A(subtype ADW2) 종을 대상으로, HBV-F5e(서열번호 1)의 정방향 프라이머, HBV-R9(서열번호 4)의 역방향 프라이머 세트 및 카타클리브 프로브(HBV-P2(서열번호 6))를 사용하여 실시간 PCR을 수행하였다. 상기 프라이머 세트 및 SYBR green을 사용한 실험을 비교 실험으로 하였다. 도 1은 상기 실시간 PCR 반응에 의한 증폭 곡선을 나타낸 결과이다. 또한, 하기 표 2는 도 1의 증폭 곡선으로부터 Ct값(PCR 증폭 산물이 일정량 증폭되었을 때의 사이클 수)을 계산하여 나타낸 결과이다. 상기 실험에서 주형의 초기 카피 수는 5,000,000개였다. 하기 결과는 상기 프라이머 세트 및 카타클리브 프로브를 이용하여 실시간 PCR 반응을 수행하였을 때, 5개의 카피만으로도 증폭이 가능함을 보여주었다. 비교 실험으로 SYBR green을 사용하여 증폭한 결과로 볼 때, 동일한 Ct 값을 얻기 위해서는 최소한 50개의 카피가 요구되었다. 한편, RNA 주형 대신 증류수를 첨가한 음성 대조군에서는 형광이 검출되지 않았다.For HBV genotype A (subtype ADW2) species, a forward primer of HBV-F5e (SEQ ID NO: 1), a reverse primer set of HBV-R9 (SEQ ID NO: 4), and a catacleb probe (HBV-P2 (SEQ ID NO: 6)) Real time PCR was performed. Experiments using the primer set and SYBR green were compared. 1 is a result showing an amplification curve by the real-time PCR reaction. In addition, Table 2 below shows the results obtained by calculating the C t value (the number of cycles when a certain amount of PCR amplification products is amplified) from the amplification curve of FIG. 1. The initial copy number of the template in this experiment was 5,000,000. The following results show that when a real-time PCR reaction was performed using the primer set and the cataclybe probe, only five copies could be amplified. As a result of amplification using SYBR green in a comparative experiment, at least 50 copies were required to obtain the same Ct value. On the other hand, no fluorescence was detected in the negative control group in which distilled water was added instead of the RNA template.
표 2
주형의 카피 수 SYBR HBV-F5e/HBV-R9HBV-P2
증류수 N N
5 46.51 39.59
50 37.00 39.76
500 34.49 35.55
5,000 29.15 31.12
50,000 25.62 27.53
500,000 22.43 24.46
5,000,000 18.32 20.43
TABLE 2
Number of copies of the template SYBR HBV-F5e / HBV-R9HBV-P2
Distilled water N N
5 46.51 39.59
50 37.00 39.76
500 34.49 35.55
5,000 29.15 31.12
50,000 25.62 27.53
500,000 22.43 24.46
5,000,000 18.32 20.43
실시예 4: 실시간 PCR을 사용한 HBV SE365의 검출 실험Example 4: Detection experiment of HBV SE365 using real time PCR
HBV genotype A(subtype ADW2) 종을 대상으로, HBV-F5d(서열번호 2)의 정방향 프라이머, HBV-R5b(서열번호 3)의 역방향 프라이머 세트 및 카타클리브 프로브(HBV-P1(서열번호 5))를 사용하여 실시간 PCR을 수행하였다. 상기 프라이머 세트 및 SYBR green을 사용한 실험을 비교 실험으로 하였다. 도 2는 상기 실시간 PCR 반응에 의한 증폭 곡선을 나타낸 결과이다. 또한, 하기 표 3은 도 2의 증폭 곡선으로부터 Ct값(PCR 증폭 산물이 일정량 증폭되었을 때의 사이클 수)을 계산하여 나타낸 결과이다. 상기 실험에서 주형의 초기 카피 수는 10,000,000개였다. 하기 결과는 상기 프라이머 세트 및 카타클리브 프로브를 이용하여 실시간 PCR 반응을 수행하였을 때, 10개의 카피만으로도 증폭이 가능함을 보여주었다. 본 실시예에서는, 실시예 3에서의 프라이머 및 프로브 세트를 사용하여 500 카피의 HBV 주형에서 검출하였을 때 정도의 Ct 값이 10 또는 100 카피일 때 나타났다. 한편, RNA 주형 대신 증류수를 첨가한 음성 대조군에서는 형광이 검출되지 않았다.For the HBV genotype A (subtype ADW2) species, a forward primer of HBV-F5d (SEQ ID NO: 2), a reverse primer set of HBV-R5b (SEQ ID NO: 3), and a catalytic probe (HBV-P1 (SEQ ID NO: 5)) Real time PCR was performed. Experiments using the primer set and SYBR green were compared. Figure 2 is a result showing the amplification curve by the real-time PCR reaction. In addition, Table 3 below shows the C from the amplification curve of FIG.tThe value (the number of cycles when the PCR amplification product was amplified by a certain amount) is calculated and shown. The initial copy number of the template in this experiment was 10,000,000. The following results show that when performing a real-time PCR reaction using the primer set and the cataclybe probe, only 10 copies can be amplified. In the present example, the Ct value of the degree when detected in 500 copies of the HBV template using the primer and probe set of Example 3 was It appeared at 10 or 100 copies. On the other hand, no fluorescence was detected in the negative control group in which distilled water was added instead of the RNA template.
표 3
주형의 카피 수 SYBR HBV-F5d/HBV-R5bHBV-P1
증류수 N N
10 37.94 37.55
100 35.53 35.09
1,000 30.84 30.63
10,000 27.59 27.10
100,000 24.00 23.56
1,000,000 20.55 20.10
10,000,000 17.05 16.69
TABLE 3
Number of copies of the template SYBR HBV-F5d / HBV-R5bHBV-P1
Distilled water N N
10 37.94 37.55
100 35.53 35.09
1,000 30.84 30.63
10,000 27.59 27.10
100,000 24.00 23.56
1,000,000 20.55 20.10
10,000,000 17.05 16.69
상기 실시예 1 내지 4의 결과로부터 상기 프라이머 세트 및 카타클리브 프로브를 이용하면, 기존의 방법에 비해 더 적은 양의 시료만으로도 HBV을 효율적으로 검출할 수 있어, 검체로부터 HBV를 검출하는데 시간과 노력을 절감할 수 있다는 사실을 알 수 있다.By using the primer set and the cataclibe probe from the results of Examples 1 to 4, HBV can be efficiently detected even with a smaller amount of samples compared to the conventional method, and it takes time and effort to detect HBV from the sample. You can see the savings.

Claims (20)

  1. 서열번호 1 및 서열번호 2로 이루어진 군으로부터 선택된 뉴클레오티드 서열을 갖는 제1 프라이머; 및 서열번호 3 및 서열번호 5로 이루어진 군으로부터 선택된 뉴클레오티드 서열을 갖는 제2 프라이머를 포함하는 HBV 검출용 키트.A first primer having a nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2; And a second primer having a nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 5.
  2. 제1항에 있어서, 상기 키트는 서열번호 5 및 서열번호 6으로 이루어진 군으로부터 선택된 뉴클레오티드 서열을 갖는 프로브를 더 포함하는 것인 키트.The kit of claim 1, wherein the kit further comprises a probe having a nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6.
  3. 제2항에 있어서, 상기 키트는 증폭 폴리머라아제 활성 및 RNase H 활성을 더 포함하는 것인 키트.The kit of claim 2, wherein the kit further comprises amplification polymerase activity and RNase H activity.
  4. 제1항에 있어서, 상기 키트는 역전사 효소 활성을 더 포함하는 것인 키트.The kit of claim 1, wherein the kit further comprises reverse transcriptase activity.
  5. 제2항에 있어서, 상기 프로브의 5' 말단은 FAM, VIC, TET, JOE, HEX, CY3, CY5, ROX, RED610, TEXAS RED, RED670, TYE563 및 NED로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나의 형광 표지 인자로 표지되며, 3' 말단은 6-TAMRA, BHQ-1,2,3, Iowa Black RQ-Sp 및 MGBNFQ (molecular grove binding non-fluorescence quencher)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나의 형광 억제 물질(Quencher)로 표지된 것인 키트.The fluorescent labeling agent of claim 2, wherein the 5 'end of the probe is selected from the group consisting of FAM, VIC, TET, JOE, HEX, CY3, CY5, ROX, RED610, TEXAS RED, RED670, TYE563 and NED. Is labeled with 6-TAMRA, BHQ-1,2,3, Iowa Black RQ-Sp and MGBNFQ (molecular grove binding non-fluorescence quencher), one fluorescence inhibitor selected from the group (Quencher) Kit labeled.
  6. 제1항에 있어서, 상기 키트는 dATP, dCTP, dGTP 및 dTTP를 포함하는 혼합물; DNA 중합 효소; RNase H Ⅱ; 및 완충 용액을 더 포함하는 것인 키트.The kit of claim 1, wherein the kit comprises a mixture comprising dATP, dCTP, dGTP and dTTP; DNA polymerase; RNase H II; And a buffer solution.
  7. 제1항에 있어서, 상기 키트는 우라실-N-글리코실라아제를 더 포함하는 것인 키트.The kit of claim 1, wherein the kit further comprises uracil-N-glycosylase.
  8. 제3항에 있어서, 상기 RNase H 활성은 열안정성 RNase H 활성 또는 핫 스타트(hot start) RNase H 활성인 것인 키트.The kit of claim 3, wherein the RNase H activity is thermostable RNase H activity or hot start RNase H activity.
  9. a) 폴리머라아제 활성, 절단 시약(cleaving agent), 및 디옥시뉴클레오시드 트리포스페이트의 존재 하에 표적 핵산과 제1 프라이머 올리고뉴클레오티드, 제2 프라이머 올리고뉴클레오티드, 및 제1 프로브 올리고뉴클레오티드를 반응시켜 HBV의 표적 핵산을 증폭시키는 단계로서, 상기 제1 프라이머 올리고뉴클레오티드 및 제2 올리고뉴클레오티드는 표적 핵산과 어닐링할 수 있으며, 제1 프로브 올리고뉴클레오티드는 분자 내에 DNA 서열 및 RNA 서열을 갖고, 제1 검출가능한 표지를 포함하며, 상기 프로브 올리고뉴클레오티드의 DNA 및 RNA 서열은 상기 표적 핵산과 실질적으로 상보적인 것으로, 제1 프로브 올리고뉴클레오티드의 RNA 서열은 상기 절단 시약에 의해 절단될 수 있고, 상기 프로브 내의 RNA 서열의 절단은 상기 표지로부터 검출가능한 신호를 방출하도록 하며, 상기 증폭은 상기 프로브 올리고뉴클레오티드 내의 RNA 서열이 상기 표적 핵산 내의 상보적인 서열과 RNA:DNA 헤테로듀플렉스를 형성하는 조건 하에서 수행되는 것인 단계; 및a) HBV by reacting a target nucleic acid with a first primer oligonucleotide, a second primer oligonucleotide, and a first probe oligonucleotide in the presence of polymerase activity, cleaving agent, and deoxynucleoside triphosphate Amplifying a target nucleic acid of said first primer oligonucleotide and said second oligonucleotide may anneal with said target nucleic acid, said first probe oligonucleotide having a DNA sequence and an RNA sequence in a molecule, said first detectable label Wherein the DNA and RNA sequences of the probe oligonucleotide are substantially complementary to the target nucleic acid, wherein the RNA sequence of the first probe oligonucleotide may be cleaved by the cleavage reagent and cleavage of the RNA sequence within the probe To emit a detectable signal from the label. Wherein the amplification is performed under conditions such that an RNA sequence in the probe oligonucleotide forms an RNA: DNA heteroduplex with a complementary sequence in the target nucleic acid; And
    b) 상기 제1 프로브 올리고뉴클레오티드 상의 제1 표지로부터 방출되는 신호의 증가를 검출하는 단계로서, 상기 신호의 증가는 시료 중에 HBV가 존재함을 나타내는 것인 단계를 포함하는 시료 중 HBV를 검출하는 방법.b) detecting an increase in the signal emitted from the first label on the first probe oligonucleotide, wherein the increase in the signal indicates the presence of HBV in the sample. .
  10. 제9항에 있어서, 상기 표적 핵산은 HBV RNA의 cDNA인 것인 방법.10. The method of claim 9, wherein the target nucleic acid is cDNA of HBV RNA.
  11. a) HBV의 존재를 확인하고자 하는 시료를 제공하는 단계;a) providing a sample to confirm the presence of HBV;
    b) 상기 HBV의 RNA를 추출하는 단계;b) extracting RNA of the HBV;
    c) 상기 RNA를 뉴클레오티드의 존재 하에 역전사효소 활성과 접촉시켜 상기 RNA와 상보적인 cDNA를 제조하는 단계;c) contacting said RNA with reverse transcriptase activity in the presence of nucleotides to produce cDNA complementary to said RNA;
    d) 폴리머라아제 활성, 절단 시약(cleaving agent), 및 디옥시뉴클레오시드 트리포스페이트의 존재 하에 상기 cDNA와 제1 프라이머 올리고뉴클레오티드, 제2 프라이머 올리고뉴클레오티드, 및 제1 프로브 올리고뉴클레오티드를 반응시켜 상기 cDNA를 증폭시키는 단계로서, 상기 제1 프라이머 올리고뉴클레오티드 및 제2 올리고뉴클레오티드는 상기 cDNA와 어닐링할 수 있으며, 제1 프로브 올리고뉴클레오티드는 분자 내에 DNA 서열 및 RNA 서열을 갖고, 제1 검출가능한 표지를 포함하며, 상기 프로브 올리고뉴클레오티드의 DNA 및 RNA 서열은 상기 cDNA와 실질적으로 상보적인 것으로, 제1 프로브 올리고뉴클레오티드의 RNA 서열은 상기 절단 시약에 의해 절단될 수 있고, 상기 프로브 내의 RNA 서열의 절단은 상기 표지로부터 검출가능한 신호를 방출하도록 하며, 상기 증폭은 상기 프로브 올리고뉴클레오티드 내의 RNA 서열이 상기 cDNA 내의 상보적인 서열과 RNA:DNA 헤테로듀플렉스를 형성하는 조건 하에서 수행되는 것인 단계; 및d) reacting the cDNA with a first primer oligonucleotide, a second primer oligonucleotide, and a first probe oligonucleotide in the presence of polymerase activity, cleaving agent, and deoxynucleoside triphosphate. amplifying the cDNA, wherein the first primer oligonucleotide and the second oligonucleotide can anneal with the cDNA, the first probe oligonucleotide having a DNA sequence and an RNA sequence in a molecule and comprising a first detectable label Wherein the DNA and RNA sequences of the probe oligonucleotides are substantially complementary to the cDNA, the RNA sequence of the first probe oligonucleotide can be cleaved by the cleavage reagent, and cleavage of the RNA sequence within the probe is performed on the label. Emit a detectable signal from the amplification The step is performed under conditions to form a hetero-duplex DNA;: the RNA sequence within the probe oligonucleotide sequence complementary to the RNA in the cDNA And
    e) 상기 제1 프로브 올리고뉴클레오티드 상의 제1 표지로부터 방출되는 신호의 증가를 검출하는 단계로서, 상기 신호의 증가는 시료 중에 HBV가 존재함을 나타내는 것인 단계를 포함하는 HBV의 검출 방법.e) detecting an increase in the signal emitted from the first label on the first probe oligonucleotide, wherein the increase in the signal indicates the presence of HBV in the sample.
  12. 제11항에 있어서, 상기 c) 및 d) 단계는 동시에 또는 순차적으로 수행되는 것인 방법.The method of claim 11, wherein steps c) and d) are performed simultaneously or sequentially.
  13. 제11항에 있어서, 상기 단계 d)의 반응 혼합물은 분자 내에 DNA 서열 및 RNA 서열을 갖고, 제2 검출가능한 표지를 포함하며, 상기 DNA 및 RNA 서열은 상기 cDNA와 실질적으로 상보적인 제2 프로브 올리고뉴클레오티드를 더 포함하는 것으로, 상기 제2 프로브 올리고뉴클레오티드는 제1 프로브 올리고뉴클레오티드와 서로 다른 뉴클레오티드 서열을 가지며, 제2 프로브 올리고뉴클레오티드의 RNA 서열은 상기 절단 시약에 의해 절단될 수 있으며; 단계 e)에서 상기 제2 프로브 올리고뉴클레오티드 상의 제2 표지로부터 방출되는 신호의 증가는 시료 중에 HBV가 존재함을 나타내는 것인 방법.12. The second probe oligo of claim 11, wherein the reaction mixture of step d) has a DNA sequence and an RNA sequence in a molecule and comprises a second detectable label, wherein the DNA and RNA sequence is substantially complementary to the cDNA. Further comprising a nucleotide, wherein the second probe oligonucleotide has a different nucleotide sequence from the first probe oligonucleotide, and the RNA sequence of the second probe oligonucleotide may be cleaved by the cleavage reagent; The increase in signal emitted from the second label on the second probe oligonucleotide in step e) indicates the presence of HBV in the sample.
  14. 제9항 또는 제11항에 있어서, 상기 방법은 하기 단계를 더 포함하는 것인 방법:The method of claim 9 or 11, wherein the method further comprises the following steps:
    제1 및 제2 표지로부터 신호의 방출 강도가 베이스라인 값 이상의 고정된 임계값에 도달하는 경우 임계 증폭반응 사이클 횟수를 결정하는 단계; 및Determining the number of critical amplification cycles when the emission intensity of the signal from the first and second labels reaches a fixed threshold above the baseline value; And
    시료 중 HBV에 대해 결정된 임계 증폭반응 사이클 횟수와 알려진 양의 HBV에 대해 결정된 레퍼런스(reference) 임계 증폭반응 사이클 횟수를 비교하여 시료 중 HBV의 양을 계산하는 단계. Calculating the amount of HBV in the sample by comparing the number of critical amplification cycles determined for the HBV in the sample with the number of reference critical amplification cycles determined for the known amount of HBV.
  15. 제9항 또는 제11항에 있어서, 상기 절단 시약은 RNase H, 캄차카 크랩 듀플렉스 특이적 엔도뉴클레아제(Kamchatka crab duplex specific nuclease), 엔도뉴클레아제, 및 닉킹(nicking) 엔도뉴클레아제로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.12. The group of claim 9 or 11, wherein said cleavage reagent consists of RNase H, Kamchatka crab duplex specific nuclease, endonucleases, and nicking endonucleases. Which is selected from.
  16. 제9항 또는 제11항에 있어서, 상기 제1 프로브 올리고뉴클레오티드 및 제2 프로브 올리고뉴클레오티드는 올리고뉴클레오티드 링커에 의해 서로 결합된 것으로, 상기 올리고뉴클레오티드 링커는 효소에 의해 절단될 수 있는 것인 방법.The method of claim 9 or 11, wherein the first probe oligonucleotide and the second probe oligonucleotide are bound to each other by an oligonucleotide linker, wherein the oligonucleotide linker can be cleaved by an enzyme.
  17. 제9항 또는 제11항에 있어서, 상기 제1 프라이머는 서열번호 7의 올리고뉴클레오티드를 포함하는 것인 방법.12. The method of claim 9 or 11, wherein the first primer comprises an oligonucleotide of SEQ ID NO: 7.
  18. 제9항 또는 제11항에 있어서, 상기 제1 프라이머는 서열번호 1 또는 서열번호 2의 올리고뉴클레오티드인 것인 방법.12. The method of claim 9 or 11, wherein the first primer is an oligonucleotide of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2.
  19. 제9항 또는 제11항에 있어서, 상기 제2 프라이머는 서열번호 3 또는 서열번호 4의 올리고뉴클레오티드인 것인 방법.12. The method of claim 9 or 11, wherein the second primer is an oligonucleotide of SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 4.
  20. 제9항 또는 제11항에 있어서, 상기 프로브는 서열번호 5 또는 서열번호 6의 올리고뉴클레오티드인 것인 방법.The method of claim 9 or 11, wherein the probe is an oligonucleotide of SEQ ID NO: 5 or SEQ ID NO: 6. 13.
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