WO2014025001A1 - 核酸配列の切断標識方法 - Google Patents

核酸配列の切断標識方法 Download PDF

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Definitions

  • two or more types of probe DNAs labeled with fluorescent dyes that emit fluorescent colors with different color tones are used, and they are simultaneously fluorescent. There is something that maps chromosomes.
  • the present invention when using the FISH method or the CISH method or the like, when observing the color of the fluorescence or coloring regardless of the relative position and angle between the fluorescence microscope and the target DNA.
  • Another object of the present invention is to provide a method for cleaving a target nucleic acid, which can prevent an uncut target DNA from being mistaken for being cleaved.
  • the second aspect in addition to the effects obtained in the first aspect, it can be determined more clearly whether the nucleic acid sequence is cleaved at the cleavage region or at other sites.
  • the “important part” refers to a part of a nucleic acid sequence that is determined to be important by a person who carries out the present invention.
  • the present invention when the present invention is applied to a cancer diagnosis method, It refers to a part of an important nucleic acid sequence (for example, kinase domain).
  • an important nucleic acid sequence for example, kinase domain.
  • at least one important part of the nucleic acid sequence is sufficient, and two or more important parts may be present in the nucleic acid sequence.
  • the present invention may be carried out with a person who implements the present invention more important as an important part of the present invention.
  • the hybridization solution used in the first step is composed of two or more labeled probes labeled with different identification factors, and includes a probe set that can hybridize to almost the entire sequence of the target nucleic acid. There is no particular limitation.
  • the yellow fluorescence of the mixing portion ⁇ can be observed together with the orange fluorescence and the green fluorescence. Therefore, by confirming them, it can be more reliably determined whether the target nucleic acid 1 is cleaved at the breakpoint 7 included in the cleavage region 2 or is cleaved elsewhere. (Embodiment 3)
  • the probe set 45 is configured in this manner, the same effect as in the case of the probe set 5 of Embodiment 1 can be obtained, and the labeled probe 45b has the same length as the target nucleic acid 1; Measure the intensity of fluorescence of the green fluorescent dye labeled on the green fluorescent dye of the target nucleic acid 1 when not cleaved, and the intensity of the green fluorescent dye of the target nucleic acid 1 when cleaved By comparing the intensity of fluorescence, the cleavage position of the target nucleic acid 1 can be estimated more accurately than in the case of the probe set 5 of Embodiment 1. (Embodiment 4)
  • RP11-984I21, RP11-62B19 and RP11-701P18 labeled with FITC as labeled probes, and then the conventional FISH method A fluorescent image was created by performing the same operation as described above.
  • RP11-984I21, RP11-62B19 and RP11-701P18 are identification numbers in the human male RP-11RP BAC library.

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Abstract

 【課題】従来のFISH法で用いられるプローブセットは、オレンジ色の蛍光色素で標識された標識プローブと緑色の蛍光色素で標識された標識プローブとがある程度離れて位置しているため、標的核酸が切断されていない場合であっても、蛍光顕微鏡と標的核酸との相対的な位置・角度によっては黄色の蛍光ではなく、オレンジ色と緑色の蛍光がそれぞれ観測され、標的核酸が切断されていると誤判断を生じさせてしまう可能性があるという課題があった。 【解決手段】異なる識別因子で標識された2つ以上の標識プローブ5a、5bからなり、標的核酸1のほぼ全配列とハイブリダイゼーションできるプローブセット5を含むハイブリダイゼーション液と、標的核酸とを接触させる工程と、識別因子を機能させてシグナルを出させる工程とからなる。 

Description

核酸配列の切断標識方法
本発明は、標的核酸が切断されているか否かを標識する核酸配列の切断標識方法に関する。
特定の塩基配列や遺伝子を可視的に位置づける方法として、fluorescence in situ hybridization(FISH法)およびChromogenic in situ Hybridization(CISH)法などが知られている。
FISH法とは、クローン化された遺伝子やDNA断片等を蛍光色素等で標識したプローブDNAを、スライドグラス上の染色体DNAとハイブリダイゼーションし、蛍光顕微鏡等を用いて、その分子雑種成部を蛍光シグナルとして直接染色体上に検出する方法である。FISH法は、従来のオートラジオグラフィー法と比較して、放射性物質を使用しないため、安全でかつ簡便で、しかも短時間で結果を得られるという点で優れている。また、CISH法とは、DABなどの色素(chromogen)を用いて、組織標本上でDNAやmRNAを検出する方法である。FISH法のように蛍光色素を用いていないので、蛍光顕微鏡下で行う必要がなく、光学顕微鏡下で観察できるという特徴がある。
上述したFISH法の応用例の1つとして、色調が異なる蛍光色(例えば、オレンジ色、緑色、黄色など)を発する蛍光色素で標識した2種類以上のプローブDNAを用い、それらを同時に蛍光させて染色体をマッピングするというものがある。
また、このようなFISH法の特徴を利用した癌組織の検出方法が提案されている(例えば、特許文献1および2参照)。これらの検出方法は、FISH法と他の検出方法とを組み合わせることにより、高精度で癌診断を行うというものや制癌剤治療の有効性を正確に判定するというものである。
さらに、FISH法を利用した癌の診断方法が研究・開発されている。具体的には、癌細胞において、相互転座(translocation)、挿入(insertion)、逆位(inversion)などによる染色体異常が観察されることが知られている。このような染色体異常は、DNAレベルでの遺伝子の分断とつなぎ合わせが起こり、通常は存在しない遺伝子(融合遺伝子)が形成されることにより生じると考えられている。そこで、FISH法を用いて、癌に特有の融合遺伝子を特定し、その融合遺伝子を検出することにより癌を診断するという方法がある。
ここで、FISH法の具体的な例として、ビオチンを標識とするFISH法(間接法)の概略を図19に示す。まず、ビオチン-dUTP(例えば、Roche Applied Science社製:ビオチン-1-dUTPなど)を用いてプローブDNAを標識して(S1)、ビオチン標識DNAを作製する。その後、そのビオチン標識DNAを熱変性させる(S2)。同時に、染色体標本についても熱変性させ、一本鎖DNAを調整しておく(S3)。
次に、一本鎖DNAとビオチン標識DNAとをハイブリダイゼーションさせ、それぞれのDNAを相補的に結合させる(S4)。そして得られたビオチン標識DNAと染色体DNAとの二本鎖を洗浄した後、ビオチンとの親和性の高いアビジン-FITC(例えば、Roche Applied Science社製:AP標識ストレプトアビジンなど)溶液で処理する(S5)。これを所定の洗浄液で洗浄した後染色体DNAを蛍光染色し、蛍光顕微鏡を用いてその染色体上の座位を蛍光シグナルとして観察する。このようにして、染色体上の分子雑種成部を蛍光シグナルとして直接染色体上に検出することができるのである。
ここで、2種類の蛍光色素で標識する場合におけるFISH法に用いられるプローブセットについて説明する。通常、FISH法が用いられる標的DNA101には、図20に示すように、その標的DNA101が切断される切断点が含まれる切断領域102と、例えば病態生理学的に重要な重要部103とが含まれている。そして、このような標的DNA101に対応するプローブセット105は、標的DNA101の切断領域102を挟むように位置するDNAとハイブリダイゼーションする2つの標識プローブ105a、105bで構成されている。標識プローブ105aはオレンジ色の蛍光色素で標識され、標識プローブ105bは緑色の蛍光色素で標識されている。なお、標的DNA101の長さは、通常、標識プローブ105a、105bの数倍(数百kb)以上ある。
このプローブセット105を用いて、標的DNA101が存在している環境下でFISH法を行い、蛍光顕微鏡を用いてその蛍光シグナルを観察すると、標的DNA101が切断されていない場合には、標的DNA101の切断領域102を挟むように位置するDNAが互いに近傍に位置することになる。すると、その標的DNA101の切断領域102を挟むように位置するDNAと結合した標識プローブ105a、105bも互いに近傍に位置することになる。その結果、切断されていない標的DNA101を蛍光顕微鏡で観察すると、オレンジ色の蛍光と緑色の蛍光とが重なった黄色の蛍光が観測されることになる。
一方、相互転座等により標的DNA101が切断されて2つの標的DNA片に分割されている場合には、それらの標的DNA片が互いに離れた場所に位置することが多いため、標的DNA101の近傍に位置するDNAと結合した標識プローブ105a、105bもある程度離れて位置することが多くなる。その結果、切断されている標的DNAを蛍光顕微鏡で観察すると、オレンジ色の蛍光と緑色の蛍光とが重なることはほとんど無く、それぞれの蛍光が別個に観測されることになるか、標的DNA片のいずれか一方が観測領域外に出てしまったり、標的DNA片のいずれか一方が欠損して消滅してしまうことにより、残りの標的DNA片の近傍に位置する標識プローブの蛍光のみが観測されることになる。
したがって、従来のFISH法を用いて、相互転座等により切断される可能性がある標的DNA101を観測すると、基本的には、オレンジ色の蛍光および緑色の蛍光またはこれらのいずれか一方と、黄色の蛍光とが観測されることになる。
以上、FISH法を例にとって説明したが、CISH法も同様である。
特開2004-157053 特表2002-542793
しかしながら、従来のFISH法で用いられるプローブセット105では、図20に示すように、標的DNA101の切断領域102を挟むように位置するDNAと標識プローブ105a、105bとがそれぞれ結合することになる。したがって、オレンジ色の蛍光色素と緑色の蛍光色素もある程度離れて位置することになるため、標的DNA101が切断されていない場合であっても、蛍光顕微鏡と標的DNA101との相対的な位置・角度によっては黄色の蛍光ではなく、オレンジ色と緑色の蛍光がそれぞれ観測されてしまうことがあるという問題があった。
その結果、蛍光顕微鏡で得られた蛍光を分析する際に、オレンジ色の蛍光、緑色の蛍光および黄色の蛍光が観測されるため、切断されていない標的DNA101が切断されているものと誤認されてしまう可能性があるという問題点があった。この問題については、標識プローブ105aと標識プローブ105bとの距離が大きくなるほど誤認される可能性が大きくなるという傾向がある。これは、CISH法の場合も同様に当てはまる。
また、従来のFISH法で用いられるプローブセット105では、標的DNA101が切断されているということは、オレンジ色の蛍光と緑色の蛍光が離れて位置することで判断されることになる。したがって、プローブセット105では、図20に示すように、標的DNA101が、切断領域102に含まれる切断点107で切断されているのか、切断領域102に含まれない切断点108で切断されているのかを判断することができないという問題点があった。
これは、例えば癌の診断としてFISH法が用いられる場合に大きな問題となる。すなわち、このようなプローブセット105を用いたFISH法を行って癌の診断をすると、病態生理学的に意義のある切断(例えば切断領域102に含まれる切断点107での切断に相当する。)によって切断された標的DNAの蛍光なのか、病態生理学的に意義の薄い切断(例えば切断領域102に含まれない切断点108での切断に相当する。)によって切断された標的DNAの蛍光なのかを判断できないことになる。その結果、癌の診断の結果として、本当は陰性であるのに、陽性であると誤判断されてしまうという問題点があった。
なお、市販されているプローブセットの説明書には、標的DNAが切断されていない場合でもオレンジ色の蛍光と緑色の蛍光が低い確率で観測されることがあるが、どの程度の割合で標的DNAが切断されているのかいないのかの判断については、各取扱者がその判定基準を確立するのが望ましいと記載されているものもある。
本発明は、上述した事情に鑑み、FISH法またはCISH法等を用いた際に、蛍光顕微鏡と標的DNAとの相対的な位置・角度によらず、その蛍光または発色の色を観察した際に、切断されていない標的DNAが切断されているものと誤認されるのを防止することができる標的核酸の切断標識方法を提供することを目的とする。
本発明の発明者は、この問題に関して鋭意研究を続けた結果、以下のような画期的な標的核酸の切断標識方法を見出した。
上記課題を解決する本発明の第1の態様は、少なくとも1つの切断点を含む切断領域を有する標的核酸配列が切断されているか否かを判別する核酸配列の切断標識方法であって、異なる識別因子で標識された2つ以上の標識プローブからなり、標的核酸のほぼ全配列とハイブリダイゼーションできるプローブセットを含むハイブリダイゼーション液と、標的核酸と、を接触させる工程と、識別因子を機能させてシグナルを出させる工程と、を有することを特徴とする核酸配列の切断標識方法である。
かかる第1の態様では、異なる識別因子で標識された2つ以上のプローブセットが標的核酸のほぼ全配列にハイブリダイゼーションすることになるので、標的核酸が切断されていない場合には、少なくとも2つの異なる識別因子の混ざった(重なった)シグナル(例えば、FISH法でオレンジ色と緑色の2色の蛍光色素を用いた場合には、黄色の蛍光)が観測されることになる。
一方、標的核酸が切断されて標的核酸片に分割されている場合には、例えば、少なくとも2つの異なる識別因子のまざったもの(例えば、FISH法でオレンジ色と緑色の2色の蛍光色素を用いた場合には、黄色の蛍光)と、いずれかの識別因子のシグナル(例えば、FISH法でオレンジ色と緑色の2色の蛍光色素を用いた場合には、オレンジ色の蛍光または緑色の蛍光のいずれか)の2色の蛍光が観測されることになるか、標的核酸片のいずれか一方が観測領域外に出てしまったり、標的核酸片のいずれか一方が欠損して消滅してしまうことにより、残りの標的核酸片の識別因子のシグナル(例えば、FISH法でオレンジ色と緑色の2色の蛍光色素を用いた場合には、オレンジ色の蛍光、緑色の蛍光または黄色の蛍光のいずれか)が観測されることになる。
なお、標的核酸が切断されていない場合に、フィルター等(画像処理技術を含む。)を通して黄色の蛍光を観測すると、黄色の蛍光の近傍にオレンジ色の蛍光および緑色の蛍光が観測される。
したがって、本発明の第1の態様を用いると、標的核酸が切断されていない場合には識別因子の混ざったシグナルが観測され、標的核酸が切断されている場合には、従来のFISH法とは異なり、識別因子の混ざったシグナルと識別因子のいずれかのシグナルの2つのシグナルが観測されるか、または識別因子のいずれか一方のシグナルまたは識別因子の混ざったシグナルが観測されることになるので、切断されていない標的核酸が切断されているものと誤認されるのを防止することができる。
また、プローブセットが標的核酸のほぼ全配列とハイブリダイゼーションすることになるので、切断されていない標的核酸の識別因子のシグナルの量(色、強度など)と、切断されている標的核酸の識別因子のシグナルの量を比較することにより、標的核酸の切断位置を推定することができる。
本発明の第2の態様は、標識プローブの少なくとも1つが前記核酸配列の切断領域にハイブリダイゼーションすることを特徴とする第1の態様に記載の核酸配列の切断標識方法にある。
かかる第2の態様では、前記第1の態様で得られる効果に加え、核酸配列が切断領域で切断されているのか、それ以外のところで切断されているのかをより明確に判断することができる。
本発明の第3の態様は、核酸配列は少なくとも1つの重要部をさらに有し、核酸配列の切断領域にハイブリダイゼーションする標識プローブと、切断領域に対して重要部を挟むように位置する核酸配列の部分にハイブリダイゼーションする標識プローブとが、異なる標識プローブであることを特徴とする第2の態様に記載の核酸配列の切断標識方法である。
かかる第3の態様では、核酸配列が重要部ではない切断点で切断されているのか、それ以外のところで切断されているのかを判断することができる。
本発明の第4の態様は、プローブセットが異なる識別因子が混ざった状態で標識された混合部を有することを特徴とする第1から3の態様のいずれかに記載の核酸配列の切断標識方法である。
かかる第4の態様では、標的核酸が切断されて標的核酸片に分割されている場合にプローブセットとハイブリダイゼーションさせると、少なくともいずれか一方の標的核酸片には、標識因子のいずれか一方のシグナルと共に、フィルター等を通すことにより、プローブセットの混合部からの識別因子の混ざった(重なった)シグナルも観測されることになる。一方、標識プローブによっては標的核酸以外の核酸とハイブリダイゼーションする可能性があるが、その核酸からはその標識プローブに結合された標識因子のシグナルしか観測されることはない。
したがって、本発明の第4の態様を用いることにより、標識プローブが標的核酸以外の核酸とハイブリダイゼーションする場合であっても、混合部からの識別因子の混ざったシグナルを確認することにより、そのシグナルが、標的核酸が切断されていることを示すものなのか、標的核酸以外の核酸を示すものなのかを判別することができるので、切断されていない標的核酸が切断されているものと誤認されるのをより確実に防止することができる。
本発明の第5の態様は、混合部が重要部の一部または全部とハイブリダイゼーションすることを特徴とする第4の態様のいずれかに記載の核酸配列の切断標識方法である。
かかる第5の態様では、核酸配列が切断領域に含まれる切断点で切断されているのか、それ以外のところで切断されているのかをより確実に判断することができる。
本発明の第6の態様は、同じ識別因子で標識された単独または複数の標識プローブが標的核酸のほぼ全配列とハイブリダイゼーションすることを特徴とする第1から5の態様のいずれかに記載の核酸配列の切断標識方法である。
かかる第6の態様では、同一の識別因子で標識されている部分に対応する部分で標的核酸が切断されることになるので、切断されていない標的核酸の識別因子のシグナルの量と、切断されている標的核酸の識別因子のシグナルの量を比較することにより、標的核酸の切断位置をより正確に推定することができる。
また、各識別因子の境界部分に対応する部分で標的核酸が切断されることは無いので、標的核酸が切断されていない場合には各識別因子の混ざったシグナルが観測され、標的核酸が切断されている場合には識別因子のいずれかのシグナルと各識別因子の混ざったシグナルとが観測されるか、またはそのいずれか一方のシグナルが観測されることになるので、切断されていない標的核酸が切断されているものと誤認されるのをより確実に防止することができる。
本発明の第7の態様は、異なる識別因子が異なる色の色素であり、識別因子を機能させてシグナルを出させる工程が色素に光を照射して発色させる工程であり、シグナルを検出する工程が発色を検出する工程であることを特徴とする第1から第6の態様のいずれかに記載の核酸配列の切断標識方法である。
かかる第6の態様では、従来のCISH法と同様の操作で核酸配列の切断標識方法を行うことができる。
本発明の第8の態様は、異なる識別因子が異なる蛍光色を発する蛍光色素であり、識別因子を機能させてシグナルを出させる工程が蛍光色素を蛍光させる工程であり、シグナルを検出する工程が蛍光を検出する工程であることを特徴とする第1から第6の態様のいずれかに記載の核酸配列の切断標識方法である。
かかる第8の態様では、従来のFISH法と同様の操作で核酸配列の切断標識方法を行うことができる。
本発明の第9の態様は、色素が修正マンセル修正表色系において2つの異なる色相の発色するものまたは蛍光色素が修正マンセル修正表色系において2つの異なる色相の蛍光色を発するものからなり、切断点が、異なる色相のうち、色相と修正マンセル色相環の中心点とを結ぶ直線と、2つの異なる色相を混色させた際の混色の色相と修正マンセル色相環の中心点とを結ぶ直線とがなす角の大きい方の色相の色素または蛍光色素で標識されている部分に対応する核酸配列にあることを特徴とする第7の態様または第8の態様に記載の核酸配列の切断標識方法である。
かかる第9の態様では、色相と修正マンセル色相環の中心点とを結ぶ直線と、2つの異なる色相を混色させた際の混色の色相と修正マンセル色相環の中心点とを結ぶ直線とがなす角(色相角)の大きい方の色相の色素または蛍光色素の方が、色相角の小さい方の色相の色素または蛍光色素の方よりも、その混色との違いをより容易に識別することができる。その結果、標的核酸が切断されていない場合には各識別因子の混ざったシグナルが観測され、標的核酸が切断されている場合には識別因子のいずれかのシグナルと各識別因子の混ざったシグナルが観測されることになるので、切断されていない標的核酸が切断されているものと誤認されるのをさらに確実に防止することができる。
なお、本発明において、「核酸」とは、デオキシリボ核酸(DNA)、リボ核酸(RNA)、ペプチド核酸(PNA)その他これらと同様の機能を有するものをいい、その配列およびその長さは特に限定されず、自然界に現に存在するものであっても、突然変異により生成されたもの(例えば融合遺伝子等)であってもよく、さらに人工的に作製されたものであってもよい。なお、核酸を人工的に合成する方法としては、例えば固相合成法などが挙げられる。
また、本発明において、「切断領域」とは、本発明を実施する者が切断点が含まれると想定する核酸配列の部分をいうが、切断点が未知の場合には標的核酸の全体をいう。
さらに、本発明において、「重要部」とは、本発明を実施する者が重要と判断する核酸配列の部分をいい、例えば癌の診断方法に本発明を実施する場合には、病態生理学的に重要な核酸配列の部分(例えばキナーゼドメイン等)をいう。なお、本発明において、核酸配列の重要部は少なくとも1つあればよく、2以上の複数の重要部が核酸配列に存在してもよい。重要部が核酸配列に複数存在する場合には、本発明を実施する者がより重要と思うものを本発明の重要部として、本発明を実施すればよい。
実施態様1に係るプローブセットの概念図である。 標的核酸が切断されている場合の概念図である。 標的核酸が切断されている場合において実施形態1に係るプローブセットをハイブリダイゼーションさせた際の概念図である。 実施形態1に係るプローブセットの概念図である。 実施形態1に係るプローブセットの概念図である。 標的核酸が切断されている場合において実施形態1に係るプローブセットをハイブリダイゼーションさせた際の概念図である。 実施形態1に係るプローブセットの概念図である。 実施形態2に係る標識プローブの概念図である。 実施形態2に係るプローブセットの概念図である。 標的核酸が切断されている場合において実施形態2に係るプローブセットをハイブリダイゼーションさせた際の概念図である。 実施形態3に係るプローブセットの概念図である。 実施形態3に係るプローブセットの概念図である。 実施形態4に係るプローブセットの概念図である。 実施形態4に係るプローブセットの概念図である。 実施形態4に係るプローブセットの概念図である。 他の実施形態に係るプローブセットの概念図である。 実施例の蛍光イメージ図である。 比較例の蛍光イメージ図である。 従来のFISH法の概略説明図である。 従来のプローブセットの概念図である。
本件発明に係る核酸配列の切断標識方法は、異なる識別因子で標識された2つ以上の標識プローブからなり、その標的核酸のほぼ全配列にハイブリダイゼーションできるプローブセットを含むハイブリダイゼーション液と、その標的核酸とを接触させる工程(第1の工程)と、その識別因子を機能させてシグナルを出させる工程(第2の工程)の2つの工程を含むものである。以下、それぞれの工程について詳述する。なお、これらの工程については、プローブセットの構成を除いて、従来のFISH法やCISH法と同様に行うことができる。
まず、第1の工程について説明する。この第1の工程で用いられるハイブリダイゼーション液は、異なる識別因子で標識された2つ以上の標識プローブからなり、標的核酸のほぼ全配列にハイブリダイゼーションできるプローブセットが含まれているものであれば、特に限定されない。
ここで、識別因子としては、例えば、FISH法で用いられる蛍光色素であっても、CISH法で用いられる色素であっても、その他何らかの刺激により光(紫外線、赤外線を含む。)を放射・透過(一部の波長を吸収することによるものを含む。)することができるものであれば特に限定されない。
また、標識プローブとしては、標的核酸にハイブリダイゼーションすることができ、かつ標識因子で標識されているものであれば、特に限定されない。例えば、標識因子で標識されているデオキシリボ核酸(DNA)、リボ核酸(RNA)、ペプチド核酸(PNA)その他これらと同様の機能を有するものであればよく、その配列およびその長さは特に限定されず、自然界に現に存在するものであっても、人工的に作製されたものであってもよい。
なお、標識因子で標識されているDNA等とは、識別因子が直接結合しているDNA等(直接法で結合したもの)であっても、識別因子がたんぱく質や抗体等(これらを何段階も重ねたものを含む。)を介して間接的に結合しているDNA等(間接法で結合したもの)であってもよい。
そして、標的核酸のほぼ全配列にハイブリダイゼーションできるプローブセットとは、プローブセットが標的核酸の全配列と完全にハイブリダイゼーションできるものだけではなく、標的核酸の全配列とハイブリダイゼーションできない部分があるものを含むものであって、以下に説明するプローブセットを含むものである。
したがって、このようなプローブセットが含まれているハイブリダイゼーション液であれば、例えばFISH法やCISH法などに用いられる市販のハイブリダイゼーション用の試薬に含まれている成分等その他の成分が含まれていてもよい。
以下に、本発明に用いられるプローブセットについて、2種類の蛍光色素を用いたFISH法を例にとって説明する。なお、CISH法についても同様に考えることができる。
(実施形態1)
図1に、少なくとも1つの切断点7が含まれる切断領域2と重要部3とを有する標的核酸1とハイブリダイゼーションした際のプローブセット5の概略図を示す。この図に示すように、本発明に用いられるプローブセット5は、標識プローブ5a、5bで構成されているが、従来のFISH法に用いられていたプローブセットとは異なり、標的核酸1の全配列とハイブリダイゼーションできるようになっている。そして、標識プローブ5aは蛍光色がオレンジ色の蛍光色素で標識されており、標識プローブ5bは蛍光色が緑色の蛍光色素で標識されている。
したがって、標的核酸1とプローブセット5とをハイブリダイゼーションさせた後、後述する第2の工程を行って蛍光色素を蛍光させると、各蛍光色素で標識された標識プローブ5a、5bが近傍に位置することになるので、標識プローブ5aのオレンジ色の蛍光と標識プローブ5bの緑色の蛍光とが重なって、黄色の蛍光が観測されることになる。ただし、その黄色の蛍光の近傍には、オレンジ色や緑色の蛍光が観測されることもある。
ここで、プローブセット5は、標的核酸1とハイブリダイゼーションできるように設計される。例えば、図1に示すように、プローブセット5は、標的核酸1とハイブリダイゼーションした際に、標的核酸1に対して重複する部分がないような2つの標識プローブ5a、5bから構成されるように設計される。
なお、標識プローブ5a、5bと対応する標的核酸1の配列との相補性は100%が好ましいが、標的核酸1と特異的に結合する機能を保持する限りにおいて、これに限定されるものではなく、標的核酸1の態様によっては、100%未満、例えば90%の相補性でもよい。また、標識プローブ5a、5bが類似した熱安定性を有するように、標識プローブ5a、5bのグリシン(G)/シトシン(C)含量が等しくなるようにした方が好ましい。これらの標識プローブ5a、5bは、市販されているものの組み合わせであっても、新たに作製したものであっても、固相合成法等によって人工的に作製されたものやそれらの組み合わせであってもよい。
次に、第2の工程について説明する。この第2の工程は、識別因子を機能させてシグナルを出させることができるものであれば特に限定されない。例えば、識別因子が蛍光色素である場合には、各蛍光色素が蛍光できるような波長の光を出すことができるレーザー装置などを用いて標識プローブ5a、5bの蛍光色素を蛍光させればよい。また、識別因子が色素である場合には、可視光を出すことができる装置などを用いてプローブセットの色素を発色させればよい。
そして、蛍光顕微鏡等を通して識別因子から得られたシグナルは目視で観測してもよいし、観測機器を用いて観測してもよい。観測機器としては、第2の工程により得られたシグナルを検出できるものであれば特に限定されない。例えば、識別因子が蛍光色素である場合には、従来のFISH法で用いられている市販の蛍光顕微鏡装置、すなわち光学装置、デジタル画像化ハードウェア、コンピュータハードウェアおよびコンピュータソフトウェアを用いて、蛍光を観測することができる。また、識別因子が色素である場合には、従来のCISH法で用いられている市販の光学顕微鏡装置、すなわち光学装置、デジタル画像化ハードウェア、コンピュータハードウェアおよびコンピュータソフトウェアを用いて、色を観測することができる。
ここで、標的核酸1が切断されていない場合と、切断されている場合で観測されるシグナルについて、第1の工程で説明したFISH法を例にとって説明する。
上述したように、標的核酸1が切断されていない場合には、オレンジ色の蛍光と緑色の蛍光とが混ざった黄色の蛍光が観察されることになる。
一方、例えば、相互転座等の影響により、図1に示す切断領域2に含まれる切断点7で標的核酸1が切断されると、図2に示すように、標的核酸片1A、1Bに分割される。そして、この状態で第1の工程を行うと、図3に示すように、各標的核酸片1A、1Bと、プローブセット5を切断点7で切断したようなプローブセット片5A、5Bとがそれぞれハイブリダイゼーションすることになる。このプローブセット片5Aはオレンジ色の蛍光色素と緑色の蛍光色素とで標識されており、プローブセット片5Bは緑色の蛍光色素でのみ標識されている。そして、これらの標的核酸片1A、1Bは互いに離れて位置することが多い。
その結果、このように標的核酸1が切断され、標的核酸片1A、1Bに分割されている場合では、プローブセット片5Aのオレンジ色の蛍光(および一部に少量の緑色の蛍光が重なった黄色の蛍光)と、プローブセット片5Bの緑色の蛍光とが観測されるか、標的核酸片1A、1Bのいずれか一方が観測領域外に出てしまったり、標的核酸片1A,1Bのいずれか一方が欠損して消滅してしまうことにより、一方の蛍光のみが観測されることになる。
したがって、従来のFISH法とは異なり、標的核酸1が切断されていない場合にはプローブセット5の黄色の蛍光のみが観測され、標的核酸1が切断されている場合にはプローブセット片5Aのオレンジの蛍光(および一部に少量の緑色の蛍光が重なった黄色の蛍光)とプローブセット片5Bの緑色の蛍光が観測されるか、またはそのいずれか一方のみの蛍光が観測されることになるので、切断されていない標的核酸1が切断されているものと誤認されるのを防止することができる。
また、プローブセット5は標的核酸1の全配列とハイブリダイゼーションすることができるので、切断されていない標的核酸1の蛍光の色およびその強度と、切断されている標的核酸片1A、1Bの蛍光の色およびその強度とを比較することにより、標的核酸1の切断点7を推定することができる。
なお、上述した効果は、図1に示すようなプローブセット5のように、プローブセットが、標的核酸1の切断領域2にハイブリダイゼーションする標識プローブ5bと、切断領域2に対して重要部3を挟むように位置する標的核酸1の部分にハイブリダイゼーションする標識プローブ5aが異なる標識プローブとからなるものの場合だけでなく、図4に示すようなプローブセット5’のように、標的核酸1の切断領域2にハイブリダイゼーションする標識プローブ5b’と、切断領域2に対して重要部3を挟むように位置する標的核酸1の部分にハイブリダイゼーションする標識プローブ5b’とが同一の標識プローブ(標識プローブ5bより長い標識プローブ)とからなるものの場合であっても同様に生ずることは明らかである。
さらに、この例では、上述したように、標的核酸1の切断領域2にハイブリダイゼーションする標識プローブ5b’と標識プローブ5a’とからなるプローブセット5’と、切断点7で切断された標的核酸1とをハイブリダイゼーションさせている。したがって、その後蛍光色素を蛍光させると、オレンジの蛍光(および一部に少量の緑色の蛍光が重なった黄色の蛍光)と緑色の蛍光とが観測されることになる(図4参照)。
一方、何らかの理由により、図5に示すように、切断領域2に含まれず、通常は切断されることがない切断点8で標的核酸1が切断されると、図6に示すように、標的核酸片1A’、1B’に分割される。そして、この状態で第1の工程を行うと、各標的核酸片1A’、1B’と、プローブセット5’を切断点8で切断したようなプローブセット片5A’、5B’とがそれぞれハイブリダイゼーションすることになる。そして、この状態で蛍光色素を蛍光させると、プローブセット片5A’のオレンジ色の蛍光と、プローブセット片5B’の緑色の蛍光(一部がオレンジ色の蛍光と緑色の蛍光が重なった黄色の蛍光)とが観測されることになる。
したがって、本実施形態での蛍光を観測することによって、標的核酸1が切断領域2に含まれる切断点7で切断されていのるか、切断領域2に含まれない切断点8で切断されているかについて判断することができる。
また、図7に示すように、図1に示したプローブセット5とは各標識プローブの配置が逆になるように、切断領域2と重要部3にハイブリダイゼーションする標識プローブ15bと、重要部3に対して切断領域2を挟むように位置する標的核酸1の部分にハイブリダイゼーションする標識プローブ15aとでプローブセット15を構成してもよい。
このようにプローブセット15を構成した場合に、切断点7で標的核酸1が切断されると、重要部3が含まれていない部分とハイブリダイゼーションした標識プローブのオレンジ色の蛍光(および一部に少量の緑色の蛍光が重なった黄色の蛍光)と、重要部3が含まれている部分とハイブリダイゼーションした標識プローブの緑色の蛍光が観測されることになる。
したがって、このようにプローブセット15を構成した場合には、緑色単色の蛍光を観測することにより、意味のある切断(例えば癌の診断方法に本発明を実施するときは、病態生理学的に意味がある切断)が生じたと判断することができる。
(実施形態2)
実施形態1では、プローブセット5を、図1に示すように標的核酸1に対して重複する部分がないような2つの標識プローブ5a、5bから構成されるように設計したが、図8に示すように、標的核酸1とハイブリダイゼーションした際に重複する混合部αができるような2つの標識プローブ25a、25bから構成されるように設計してもよい。このようなプローブセット25の混合部αは、図9に示すように、通常これらの蛍光色素が混ざった状態で標識されることになる。
そして、このプローブセット25を用いて、標的核酸1が切断されている場合に上述した第1の工程を行うと、図10に示すように、各標的核酸片1A、1Bと、プローブセット25を切断点7で切断したようなプローブセット片25A、25Bとがそれぞれハイブリダイゼーションすることになる。
すると、標的核酸1が切断され、標的核酸片1A、1Bに分割されている場合では、プローブセット片25Aのオレンジ色の蛍光と黄色の蛍光と緑色の蛍光とが重なった全体としてオレンジ色ないし一部に緑色の蛍光が重なった黄色の蛍光と、プローブセット片25Bの緑色の蛍光とが観測されるか、標的核酸片1A、1Bのいずれか一方が観測領域外に出てしまったり、標的核酸片1A,1Bのいずれか一方が欠損して消滅してしまうことにより、いずれか一方の蛍光のみが観測されることになる。
なお、実施形態2では、混合部αが重要部3に対応する場所に形成されるようにプローブセット25を構成しているので、オレンジ色の蛍光の隣りに混合部αに対応する黄色の蛍光が存在するかを確認することにより、標的核酸1が切断点7で切断されているのか、それ以外のところで切断されているのかをより確実に判断することができるので好ましい。ただし、実施形態2に係るプローブセットはこの構成に限定されるものではない。
また、フィルターや画像処理技術などを用いて、プローブセット片25Aをより詳細に観測すると、オレンジ色の蛍光および緑色の蛍光と共に、混合部αの黄色の蛍光を観測することができる。したがって、それらを確認することにより、標的核酸1が切断領域2に含まれる切断点7で切断されているのか、それ以外のところで切断されているのかをさらに確実に判断することができる。
(実施形態3)
実施形態1のプローブセット5は、標的核酸1の全配列と配列の長さが一致するような2つの標識プローブ5a、5bで構成したが、本発明に係るプローブセットはそれに限られない。例えば、図11に示すように、実施態様1の標識プローブ5aよりも長い核酸配列の標識プローブ35aと標識プローブ5bでプローブセット35を構成してもよい。このようなプローブセット35であっても、実施態様1のプローブセット5の場合と同様の効果が得られる。
また、図12に示すように、標的核酸1のほぼ全配列とハイブリダイゼーションできる標識プローブ45bと、標的核酸1の残りの部分46とハイブリダイゼーションする部分を有し、かつ実施形態1の標識プローブ5aよりも長い核酸配列の標識プローブ45aとでプローブセット45を構成してもよい。なお、標識プローブ45bは標的核酸1よりも長い核酸配列で構成してもよい。
このようにプローブセット45を構成しても実施態様1のプローブセット5の場合と同様の効果が得られ、かつ標識プローブ45bが標的核酸1と同程度の長さを持つことから、標識プローブ45bに標識された緑色の蛍光色素の蛍光の強度を測定し、切断されなかった場合の標的核酸1の緑色の蛍光色素の蛍光の強度と、切断された場合の標的核酸1の緑色の蛍光色素の蛍光の強度とを比較することにより、実施態様1のプローブセット5の場合よりもより正確に標的核酸1の切断位置を推定することができる。
(実施形態4)
実施態様1の核酸配列の全体とハイブリダイゼーションできるプローブセット5とは異なり、図13に示すように、切断領域2に対応する部分にハイブリダイゼーションできない領域56ができるように、標識プローブ5aと標識プローブ5bよりも短い配列の標識プローブ55bとでプローブセット55を構成してもよい。
このようなプローブセット55では、標的核酸1にハイブリダイゼーションさせた際に、標識プローブ5aと標識プローブ55bとの間に空間ができ、標的核酸1とハイブリダイゼーションできない領域56ができてしまうが、標的核酸1のほぼ全配列とハイブリダイゼーションできるので、実施形態1のプローブセット5の場合と同様の効果が得られる。
ハイブリダイゼーションできない領域56の長さは、本発明の効果が得られる範囲であれば限定されないが、100kb以下が好ましく、50kb以下がより好ましく、40kb以下、30kb以下、20kb以下と短くなるにつれてさらに好ましくなり、10kb以下が最も好ましい。ハイブリダイゼーションできない領域56が短くなるにつれて本発明の効果がより顕著になる。
また、切断点7が既知である標的核酸1について切断されているか否かを調べる際には、図13に示すように、切断点7の近傍に標的核酸1とハイブリダイゼーションできない領域56ができるように、標識プローブ5aと標識プローブ55bでプローブセット55を構成してもよい。
このようにプローブセット55を構成することにより、標的核酸1が切断されていない場合には、オレンジ色の蛍光と緑色の蛍光とが混ざった黄色の蛍光が観測されるが、切断されると、オレンジ色の蛍光と緑色の蛍光とがそれぞれ別個に観測されることになるので、切断されていない標的核酸1が切断されているものと誤認されるのをより確実に防止することができる。
なお、この例では、標識プローブ5aと標識プローブ55bとの間に空間ができるようにするために、プローブセット55をこのような構成としたが、図14に示すように、標的核酸1とハイブリダイゼーションさせた際に、標的核酸1の端部側に標的核酸1とハイブリダイゼーションできない領域66ができるように、標識プローブ5aよりも短い配列の標識プローブ65aと標識プローブ5bとでプローブセット65を構成してもよい。このようプローブセット65を構成しても実施形態1のプローブセット5の場合と同様の効果が得られる。
さらに、図15に示すように、実施態様1の標識プローブ5bの一部76が欠損しているような標識プローブ75bと標識プローブ5aでプローブセット75を構成してもよい。標識プローブ5bに標的核酸1以外の核酸とハイブリダイゼーションできる部分がある場合には、その部分を除いた標識プローブ75bと標識プローブ5aとでプローブセット75を構成することにより、標的核酸1以外の核酸配列からの蛍光を防止することができるので、切断されていない標的核酸1が切断されているものと誤認されるのをより確実に防止することができる。
(他の実施形態)
上述したプローブセットは、プローブセットを2つの標識プローブで構成するようにしたが、本発明に係るプローブセットの構成はこれに限定されず、より多くの標識プローブ、例えば、図16に示すように、3つの標識プローブ85a、85b、85cで構成してもよい。このようにプローブセット85を構成しても、実施形態1のプローブセット5の場合と同様の効果が得られる。
なお、この場合の各標識プローブ85a、85b、85cに結合される蛍光色素は、各標識プローブ85a、85b、85cごとに異なる蛍光を発する蛍光色素であってもよいし、例えば標識プローブ85bの蛍光色素が標識プローブ85aまたは標識プローブ85cのいずれかの蛍光色素と同じもの(プローブセット85全体では2色の蛍光色素)であってもよい。各標識プローブ85a、85b、85cごとに異なる蛍光を発する蛍光色素で標識したプローブセット85を用いると、各標識プローブ85a、85b、85cとハイブリダイゼーションする標的核酸1の位置関係がより明確になるので、実施形態1のプローブセット5の場合よりもより正確に標的核酸1の切断位置を推定することができる。
以上、他の実施態様について説明したが、本発明に係るプローブセットはこれに限られず、これらを組み合わせて構成したプローブセットも含まれる。
また、識別因子が修正マンセル修正表色系において2つの異なる色相の発色(例えば、オレンジ色と緑色)するものまたは蛍光色素が修正マンセル修正表色系において2つの異なる色相の蛍光色(例えば、オレンジ色と緑色)を発するものからなる場合には、標的核酸の切断点が、これらの異なる色相のうち、色相と修正マンセル色相環の中心点とを結ぶ直線と、これらの異なる色相を混色させた際の混色の色相(例えば、異なる色相がオレンジ色と緑色の場合には、黄色)と修正マンセル色相環の中心点とを結ぶ直線とがなす角(色相角)の大きい方の色相の色素(例えば、緑色)または蛍光色素(例えば、緑色)で標識されている部分に対応する核酸配列にあるようにプローブセットを設計する方が好ましい。
色相角が大きい方の色相色素(例えば、緑色)または蛍光色素(例えば、緑色)の方が、色相角の小さい方の色相の色素(例えば、オレンジ色)または蛍光色素(例えば、オレンジ色)の方よりも、その混色との違いをより容易に識別することができる。その結果、標的核酸が切断されていない場合には各識別因子の混ざったシグナルが観測され、標的核酸が切断されている場合には識別因子のいずれかのシグナルと各識別因子の混ざったシグナルが観測されることになるので、切断されていない標的核酸が切断されているものと誤認されるのをさらに確実に防止することができる。
ALK遺伝子の再構成を検出するために、標識プローブとして、FITCで標識したRP11-984I21、RP11-62B19およびTexRedで標識したRP11-701P18とを用いて、ハイブリダイゼーションを行った後、従来のFISH法と同様の操作をして、蛍光イメージを作成した。なお、RP11-984I21、RP11-62B19およびRP11-701P18はヒト男性RP-11 BACライブラリーでの識別番号である。
図17に実施例の蛍光イメージ図(陰性例)を示す。この図を見て分かるように、すべての蛍光について、オレンジ色と緑色とが重なって黄色の蛍光(黄色の蛍光の近傍には、オレンジ色や緑色の蛍光が観測されることがある。)が見えることが分かる。ここで、陰性とは相互転座等が起こっておらず、標的核酸が切断されていない状態をいい、陽性とは相互転座等が起こり、標的核酸が切断されている状態をいう。なお、FITCとTexRedを逆にして標識した標識プローブを用いた場合の結果も同様であった。
比較例
一方、ALK遺伝子の再構成を検出するために、識別プローブとしてLSI ALK Dual Colorを使い、ハイブリダイゼーションを行った後、実施例と同様に従来のFISH法と同様の操作をして、蛍光イメージを作成した。
図18に比較例の蛍光イメージ図(陰性例)を示す。この図を見て分かるように、一部の蛍光については、オレンジ色と緑色に分かれて見えていることが分かる。したがって、標的核酸が切断されているものが見えているとして、陽性と誤判断されてしまう可能性がある。これは、従来のプローブセットでは、オレンジ色の蛍光色素と緑色の蛍光色素とがある程度離れて位置しているため、標的核酸が切断されていない場合であっても、蛍光顕微鏡と標的核酸との相対的な位置・角度によって偶然オレンジ色の蛍光と緑色の蛍光が見えているものと考えられる。
以上説明したように、本発明を用いれば、切断されていない標的核酸が切断されているものと誤認されるのを防止することができる。
本発明は、従来のFISH法等が用いられていた診断方法(癌の診断方法を含む。)や、DNAやRNAの同定方法・特定方法の他、核酸の切断位置の推定方法などに用いることができる。
1,101標的核酸
1A,1B,1A’,1B’ 標的核酸片
2, 102 切断領域
3, 103 重要部
7,8,107,108 切断点
5,15,25,35,45,55,65,75,85,105 プローブセット
5A,5B,5A’,5B’,25A,25B プローブセット片
5a,5b,5a’,5b’,15a,15b,25a,25b,35a,45a,45b,55b,65a,75b,85a,85b,85c,105a,105b 標識プローブ
α 混合部

Claims (9)

  1. 少なくとも1つの切断点を含む切断領域を有する標的核酸配列が切断されているか否かを判別する核酸配列の切断標識方法であって、
    異なる識別因子で標識された2つ以上の標識プローブからなり、当該標的核酸のほぼ全配列とハイブリダイゼーションできるプローブセットを含むハイブリダイゼーション液と、当該標的核酸と、を接触させる工程と、
    当該識別因子を機能させてシグナルを出させる工程と、
    を有することを特徴とする核酸配列の切断標識方法。
  2. 前記標識プローブの少なくとも1つが前記核酸配列の切断領域にハイブリダイゼーションすることを特徴とする請求項1に記載の核酸配列の切断標識方法。
  3. 前記核酸配列は少なくとも1つの重要部をさらに有し、
    前記核酸配列の切断領域にハイブリダイゼーションする標識プローブと、
    前記切断領域に対して前記重要部を挟むように位置する前記核酸配列の部分にハイブリダイゼーションする標識プローブとが、異なる標識プローブであること
    を特徴とする請求項2に記載の核酸配列の切断標識方法。
  4. 前記プローブセットが異なる識別因子が混ざった状態で標識された混合部を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の核酸配列の切断標識方法。
  5. 前記混合部が前記重要部の一部または全部とハイブリダイゼーションすることを特徴とする請求項4に記載の核酸配列の切断標識方法。
  6. 同じ識別因子で標識された単独または複数の標識プローブが当該標的核酸のほぼ全配列とハイブリダイゼーションすることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の核酸配列の切断標識方法。
  7. 前記異なる識別因子が異なる色の色素であり、
    前記識別因子を機能させてシグナルを出させる工程が当該色素に光を照射して発色させる工程であり、
    当該シグナルを検出する工程が当該発色を検出する工程であること
    を特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の核酸配列の切断標識方法。
  8. 前記異なる識別因子が異なる蛍光色を発する蛍光色素であり、
    前記識別因子を機能させてシグナルを出させる工程が当該蛍光色素を蛍光させる工程であり、
    当該シグナルを検出する工程が当該蛍光を検出する工程であること
    を特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の核酸配列の切断標識方法。
  9. 前記色素が修正マンセル修正表色系において2つの異なる色相の発色するものまたは蛍光色素が修正マンセル修正表色系において2つの異なる色相の蛍光色を発するものからなり、
    前記切断点が、当該異なる色相のうち、当該色相と修正マンセル色相環の中心点とを結ぶ直線と、当該2つの異なる色相を混色させた際の当該混色の色相と修正マンセル色相環の中心点とを結ぶ直線とがなす角の大きい方の色相の色素または蛍光色素で標識されている部分に対応する核酸配列にあること
    を特徴とする請求項7または8に記載の核酸配列の切断標識方法。
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