WO2018061695A1 - マルチプレックスpcrに供するプライマーの設計方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for designing primers used for multiplex PCR.
- PCR method is widely used as a technique for efficiently and accurately performing gene analysis by amplifying only a necessary specific gene region and performing reading only in the base sequence.
- a method of selectively amplifying a plurality of gene regions by simultaneously supplying a plurality of types of primers to a certain PCR reaction system is called multiplex PCR.
- Multiplex PCR is a useful technique for noninvasive prenatal diagnosis because it efficiently amplifies multiple regions from a small amount of DNA.
- Patent Document 1 describes a method for designing primers used in multiplex PCR with respect to m amplification candidate regions arranged in the coordinate order on the same chromosome.
- m is an integer of 1 or more.
- a candidate primer corresponding to the first amplification candidate region X1 is selected from the base sequence of the DNA to be amplified.
- the candidate primer is selected from the melting temperature of the primer, the GC content, the length of the base sequence, the specificity of the base sequence, the hairpin structure, and the score representing difficulty in forming the primer / dimer.
- Tm melting temperature; Melting Temperature
- GC content length of the nucleotide sequence
- Tm melting temperature; Melting Temperature
- specific base sequence P 11 is the highest score indicating the superiority of the primer candidate
- P 12 is the second highest candidate
- P 12 is the nth candidate. Call it 1n .
- the n ′ primer candidates P 21 , P 22 ,..., P 2n ′ corresponding to the second amplification candidate region X 2 are also selected in the same manner as described above.
- primer candidates P m1 , P m2 ,..., P mk corresponding to the m-th amplification candidate region X m are selected.
- primers in different amplification candidate regions have complementary base sequences at unintended locations.
- Primers that have a low possibility of forming primer dimers between primers in different amplification candidate regions are primers that can be used in multiplex PCR.
- primer design conditions such as complementarity / specificity are very strict. Primers that can be used in multiplex PCR may not be employed for all amplification candidate regions for which primers to be subjected to multiplex PCR are to be designed.
- amplification target regions for which primers that can be used in multiplex PCR can be reduced, resulting in the following problems.
- the first problem is that an amplification target region that fails to be amplified by multiplex PCR is generated, and the number of regions necessary for analysis such as genotyping cannot be secured.
- the second problem is that even if the number of regions necessary for analysis such as genotyping can be ensured, high accuracy cannot be achieved.
- the present invention can secure the necessary number of regions even when direct multiplex PCR is performed on a small amount of DNA sample with low redundancy such as genomic DNA extracted from a single cell.
- Another object of the present invention is to provide a method for designing a primer for multiplex PCR that can achieve high accuracy.
- the present inventor has lost at least a part of the region to be amplified due to chromosomal deletion or DNA fragmentation.
- primer incompatibility may be manifested in an in vitro multiplex PCR experiment system. Even if the number of regions required for analysis such as genotyping can be ensured, as a cause that high accuracy cannot be achieved, if the mutation frequency of the mutation included in the amplification target region is not close to 0.5, the desired accuracy can be obtained. It has been found that more regions are needed to achieve.
- the present inventor assigns priorities to the amplification candidate regions and designs primers for PCR amplification of the amplification candidate regions according to the priorities.
- the range affected by partial deletion of chromosomes or DNA fragmentation is limited by ensuring a large distance between amplification candidate regions whose wiring ranks are changed, and amplification by multiplex PCR
- the priority is set such that the lower the number of primer candidates that can be designed in the amplification candidate region, the higher the priority.
- the present invention provides the following [1] to [6].
- [1] A primer design method for multiplex PCR, in which priorities are assigned to amplification candidate regions on the same chromosomal DNA, and primers for PCR amplification of the amplification candidate regions are designed according to the priorities.
- the above-mentioned priority order is given by a method of assigning priorities to amplification candidate regions on the same chromosomal DNA including the following steps, and a method for designing primers for multiplex PCR:
- the calculation means searches the amplification candidate area having the smallest coordinate value from the identification information and coordinate information of the amplification candidate area stored in the storage means, and attaches priority order information of the first priority to the amplification candidate area, A first priority setting step stored in the storage means;
- the calculation means searches the amplification candidate area having the maximum coordinate value from the identification information and the coordinate information of the amplification candidate area stored in the storage means, and attaches the priority information of the second highest priority to the amplification candidate area, A second priority setting step stored in the storage means; and From the identification information, the coordinate information, and the priority information of the amplification candidate area stored in the
- n is an integer that satisfies 3 ⁇ n
- k is an integer that satisfies 3 ⁇ k ⁇ n
- i and j are 1 ⁇ i ⁇ k ⁇ 1, 1 ⁇ j ⁇ k ⁇ 1, and i R i and r j are r min ⁇ r i ⁇ r max , r min ⁇ r j ⁇ r max , and r i ⁇ r j , where r min and r max are It is the minimum value and the maximum value of the coordinate values of the amplification candidate regions.
- a primer design method for multiplex PCR which prioritizes amplification candidate regions on the same chromosomal DNA and designs primers for PCR amplification of the amplification candidate regions according to the priority.
- the above-mentioned priority order is given by a method of assigning priorities to amplification candidate regions on the same chromosomal DNA including the following steps, and a method for designing primers for multiplex PCR: A step in which identification information and coordinate information of n amplification candidate regions on the same chromosomal DNA are input via the input means and stored in the storage means;
- the calculation means searches for the amplification candidate area having the maximum coordinate value from the identification information and coordinate information of the amplification candidate area stored in the storage means, and attaches priority order information of the first priority to the amplification candidate area, A first priority setting step stored in the storage means;
- the calculation means searches the amplification candidate area having the minimum coordinate value from the identification information and coordinate information of the amplification candidate area stored in the storage means, and attaches priority order information
- n is an integer that satisfies 3 ⁇ n
- k is an integer that satisfies 3 ⁇ k ⁇ n
- i and j are 1 ⁇ i ⁇ k ⁇ 1, 1 ⁇ j ⁇ k ⁇ 1, and i R i and r j are r min ⁇ r i ⁇ r max , r min ⁇ r j ⁇ r max , and r i ⁇ r j , where r min and r max are It is the minimum value and the maximum value of the coordinate values of the amplification candidate regions.
- a primer design method for multiplex PCR in which priorities are assigned to amplification candidate regions on the same chromosomal DNA, and primers for PCR amplification of the amplification candidate regions are designed according to the priorities.
- the above-mentioned priority order is given by a method for assigning priorities to amplification candidate regions on the same chromosomal DNA comprising the following steps, and a method for designing primers for multiplex PCR:
- the calculation means searches the amplification candidate area having the smallest coordinate value from the identification information and coordinate information of the amplification candidate area stored in the storage means, and attaches priority order information of the first priority to the amplification candidate area, A first priority setting step stored in the storage means; and
- the calculation means uses the identification information R k-1 and the coordinate value r k of the amplification candidate area whose priority is k ⁇ 1
- T r k ⁇ 1 + t
- T r k ⁇ 1 + t ⁇ r max
- an amplification candidate region having a coordinate value not less than r k ⁇ 1 + t and not more than r max and having no priority information is searched, and amplification candidates satisfying the condition are searched If there is an area, the amplification candidate area having the smallest coordinate value with a coordinate value of r k ⁇ 1 + t and having no priority information is given priority k and stored in the storage means;
- the amplification candidate region having the smallest coordinate value with the coordinate value equal to or greater than r min and which has not been prioritized is given a priority rank k, and stored in the storage means.
- n is an integer satisfying 3 ⁇ n
- k is an integer satisfying 2 ⁇ k ⁇ n
- t is a real number satisfying t>
- r min and r max is the minimum value and the maximum value of the coordinate values of the n amplification candidate regions, respectively.
- a primer design method for multiplex PCR in which priorities are assigned to amplification candidate regions on the same chromosomal DNA, and primers for PCR amplification of the amplification candidate regions are designed according to the priorities.
- the above-mentioned priority order is given by a method for assigning priorities to amplification candidate regions on the same chromosomal DNA comprising the following steps, and a method for designing primers for multiplex PCR: A step in which identification information and coordinate information of n amplification candidate regions on the same chromosomal DNA are input via the input means and stored in the storage means;
- the calculation means searches for the amplification candidate area having the maximum coordinate value from the identification information and coordinate information of the amplification candidate area stored in the storage means, and attaches priority order information of the first priority to the amplification candidate area, A first priority setting step stored in the storage means; and
- the calculation means uses the identification information R k-1 and the coordinate value r k of the amplification candidate area whose priority is k ⁇ 1 from
- the amplification candidate region having the smallest coordinate value with the coordinate value equal to or greater than r min and which has not been prioritized is given a priority rank k, and stored in the storage means.
- n is an integer satisfying 3 ⁇ n
- k is an integer satisfying 2 ⁇ k ⁇ n
- t is a real number satisfying t>
- r min and r max is the minimum value and the maximum value of the coordinate values of the n amplification candidate regions, respectively.
- a method for designing primers for multiplex PCR which gives priority to amplification candidate regions on the same chromosome, and designs primers for PCR amplification of the amplification candidate regions according to the priority
- the above-mentioned priority order is given by a method for assigning priorities to amplification candidate regions on the same chromosomal DNA comprising the following steps, and a method for designing primers for multiplex PCR: Identification information of n amplification candidate regions on the same chromosomal DNA and information on the number of candidate primers are input via the input means and stored in the storage means; and The calculation means searches the amplification candidate area having the kth smallest number of candidate primers from the amplification candidate area identification information and primer candidate number information stored in the storage means, and the amplification candidate area has the k-th priority.
- K-th priority order setting step for attaching priority order information and storing it in the storage means;
- n is an integer that satisfies n ⁇ 2
- k is an integer that satisfies 1 ⁇ k ⁇ n.
- a k-th priority setting step of calculating, searching for an amplification candidate region with the k-th smallest mutation frequency difference, adding priority level k-th priority information to the amplification candidate region, and storing the priority level information in the storage means; The k-th priority setting process is repeated from k 1
- the necessary number of regions can be ensured.
- the number of amplification target regions that fail PCR amplification under the influence of chromosome deletion or DNA fragmentation can be reduced, and the number of regions necessary for analysis such as genotyping can be secured. Can do.
- the number of amplification target regions that fail PCR amplification can be reduced by employing primers that can be used in more multiplex PCR with respect to amplification candidate regions with a small number of primer candidates, The number of areas required for analysis such as genotyping can be secured. Furthermore, according to the present invention, it is possible to achieve high accuracy with a smaller number of regions by increasing the ratio of the region in which the mutation frequency of the included mutation is close to 0.5 to the amplification target region.
- FIG. 1 is a conceptual diagram showing hardware used for setting priorities in the present invention.
- FIG. 2 is a flowchart showing the priority setting method according to the first aspect of the present invention.
- FIG. 3 is a flowchart showing another embodiment of the priority setting method according to the first aspect of the present invention.
- FIG. 4 is a flowchart showing the priority setting method according to the second aspect of the present invention.
- FIG. 5 is a flowchart showing another embodiment of the priority setting method according to the second aspect of the present invention.
- FIG. 6 is a conceptual diagram showing a conventional priority setting method. Priorities are given to the amplification candidate regions in order from the smallest coordinate.
- FIG. 7 is a conceptual diagram showing a priority setting method according to the first aspect of the present invention. Priority is given to the amplification candidate regions in a dichotomized manner. In order to amplify 5 out of 9 amplification candidate regions on the same chromosomal DNA, primers were designed for R01, R03, R05, R07, and R09.
- FIG. 8 is a conceptual diagram showing a priority setting method according to the second aspect of the present invention. Priorities are assigned to the amplification candidate regions based on the distance threshold. In order to amplify 5 out of 9 amplification candidate regions on the same chromosomal DNA, primers were designed for R01, R02, R05, R06, and R09.
- FIG. 9 is a conceptual diagram showing a conventional priority setting method. Priorities are given to the amplification candidate regions in order from the smallest coordinate. Of the nine candidate regions for amplification R01 to R09 on the same chromosomal DNA, two of R07 and R08 cannot be amplified.
- FIG. 10 is a conceptual diagram for explaining the priority setting method according to the third aspect of the present invention. Priorities are given to amplification candidate regions in order from the smallest number of primer candidates.
- FIG. 11 is a conceptual diagram showing a conventional priority setting method. Priorities are given to the amplification candidate regions in order from the smallest coordinate. When five candidate amplification regions out of nine are amplified and subjected to genotyping analysis, high analysis accuracy cannot be obtained.
- FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining the priority setting method according to the fourth aspect of the present invention. Priorities are given to the amplification candidate regions in order from the SNP mutation frequency close to 0.5. High amplification accuracy can be obtained by amplifying five amplification candidate regions out of nine and performing genotyping analysis.
- FIG. 13 is a flowchart for explaining a primer design method (1) for multiplex PCR.
- FIG. 14 is a flowchart for explaining a primer design method (2) for multiplex PCR. After setting the priority order of the amplification candidate regions, the target regions are selected in the order of priority, and primers are designed.
- FIG. 15 is a flowchart for explaining a primer design method (3) for use in the multiplex PCR of the present invention. After setting the priority order of the amplification candidate regions, the target region is selected, the base sequences of the primer candidates are designed, and then each step is performed in the order of priority to design the primers.
- FIG. 14 is a flowchart for explaining a primer design method (2) for multiplex PCR. After setting the priority order of the amplification candidate regions, the target regions are selected in the order of priority, and primers are designed.
- FIG. 15 is a flowchart for explaining a primer design method (3) for use in the multiplex PCR of the present invention. After setting the priority order of the amplification candidate regions, the target region is selected, the base sequences of the primer candidates are designed, and then each step is
- FIG. 16 is a flowchart for explaining a modification of the primer designing method (3) for use in the multiplex PCR of the present invention.
- the priority order of the amplification candidate region is set, and the subsequent steps are performed in the order of priority to design the primer.
- FIG. 17 is a diagram showing how priorities are assigned to amplification candidate regions in Comparative Example 1. Priorities were assigned to the amplification candidate regions in order from the smallest coordinate. Of the 10 candidate amplification regions for which primers were designed, X06, X07, and X08 are not amplified because of the lack of chromosomal DNA. Therefore, there is a possibility that the number of areas necessary for analysis may not be reached.
- FIG. 18 is a diagram illustrating how to assign priorities to amplification candidate regions in the first embodiment. Priority was given to the amplification candidate regions in a dichotomy. X06, X07, and X08 on the chromosomal DNA are deficient but have no effect because they are not included in the 10 candidate amplification regions for which primers were designed.
- FIG. 19 is a diagram illustrating how to assign priorities to amplification candidate regions in the second embodiment. Priorities were assigned to the amplification candidate regions based on the distance threshold. X06, X07, and X08 on the chromosomal DNA are deficient but have no effect because they are not included in the 10 candidate amplification regions for which primers were designed.
- a range represented by using “to” means a range including both ends described before and after “to” in the range.
- “A to B” for A and B represents a range including A and B.
- the amplification candidate region is a region on the genomic DNA, and refers to a candidate region that is PCR-amplified for purposes such as genotyping or chromosome number quantification.
- the apparatus (also referred to as “hardware” or “execution apparatus”) that executes the priority setting method according to the present invention will be described with reference to FIG.
- priorities are set by calculating means (CPU; Central Processing Unit) 11, storage means (memory) 12, auxiliary storage means (storage) 13, input means (keyboard) 14, and display.
- hardware including means (monitor) 16.
- the apparatus may further include auxiliary input means (mouse) 15 and output means (printer) 17.
- the input means (keyboard) 14 is a means for inputting instructions and data to the apparatus.
- the auxiliary input means (mouse) 15 is used in place of or together with the input means (keyboard) 14.
- the calculation means (CPU) 11 is a means for performing calculation processing.
- the storage means (memory) 12 is a means for storing the result of the arithmetic processing of the arithmetic means (CPU) 11 and storing the input from the input means (keyboard) 14.
- the auxiliary storage means (storage) 13 is a storage for storing an operating system, a program for determining the required number of loci, and the like. A part of the auxiliary storage means (storage) 13 can be used to expand the storage means (memory) 12 (virtual memory).
- the first aspect of the present invention provides a solution to the first problem that an amplification target region that fails to be amplified by multiplex PCR occurs and the number of regions necessary for analysis such as genotyping cannot be secured. It is to provide. Hereinafter, description will be made with reference to FIGS. 1, 2, and 3 as appropriate.
- a first aspect of the present invention is a primer for multiplex PCR, which prioritizes amplification candidate regions on the same chromosomal DNA and designs primers for PCR amplification of the amplification candidate regions according to the priority. This is the design method.
- the priorities are given by a method of assigning priorities to amplification candidate regions on the same chromosomal DNA including the following steps.
- the calculation means 11 searches for the amplification candidate area having the smallest coordinate value from the identification information and the coordinate information of the amplification candidate area stored in the storage means, and attaches priority order information having the first priority to the amplification candidate area.
- First priority order setting step (S12 in FIG. 2) stored in the storage means 12.
- the calculation means 11 searches the amplification candidate area having the maximum coordinate value from the identification information and coordinate information of the amplification candidate area stored in the storage means, and attaches priority order information of the second highest priority to the amplification candidate area.
- Second priority setting step (S13 in FIG. 2) stored in the storage means 12.
- the identification information of the amplification candidate region stored in the storage unit from the coordinate information and the priority information, the coordinate values priority is i-position r i DN is R i amplified candidates
- An amplification candidate region whose region and priority are jth, whose coordinate value is rj , and whose identification name is Rj , and between the amplification candidate region Ri and the amplification candidate region Rj , Is searched for an amplification candidate region R i and an amplification candidate region R j that satisfy the condition that there is at least one amplification candidate region that has not yet been prioritized.
- K-th priority setting step (S15 in FIG. 2).
- n is an integer that satisfies 3 ⁇ n
- k is an integer that satisfies 3 ⁇ k ⁇ n
- i and j are 1 ⁇ i ⁇ k ⁇ 1, 1 ⁇ j ⁇ k ⁇ 1, and i R i and r j are r min ⁇ r i ⁇ r max , r min ⁇ r j ⁇ r max , and r i ⁇ r j , where r min and r max are It is the minimum value and the maximum value of the coordinate values of the amplification candidate regions.
- how to assign the first and second priorities may be as follows.
- the computing means 11 searches the amplification candidate area having the maximum coordinate value from the identification information and coordinate information of the amplification candidate area stored in the storage means, and attaches priority order information of the first priority to the amplification candidate area.
- the calculation means 11 searches for the amplification candidate area having the smallest coordinate value from the identification information and coordinate information of the amplification candidate area stored in the storage means, and attaches priority order information of the second highest priority to the amplification candidate area.
- Second priority setting step (S13 ′ in FIG. 3) stored in the storage means 12.
- a first aspect of the present invention is a primer for multiplex PCR, which prioritizes amplification candidate regions on the same chromosomal DNA and designs primers for PCR amplification of the amplification candidate regions according to the priority.
- the design method includes an amplification candidate region selection step, a first priority setting step, a second priority setting step, and a kth priority setting step, and the kth priority setting step is k
- the amplification candidate region selection step is a step of selecting n amplification candidate regions on the same chromosomal DNA. Identification information and coordinate information of n amplification candidate regions are input (S11 in FIGS. 2 and 3).
- n is an integer satisfying n ⁇ 3.
- n is preferably 5 or more, more preferably 10 or more, still more preferably 50 or more, still more preferably 100 or more, and even more preferably 500 or more. If primers for multiplex PCR can be designed for more amplification candidate regions, it becomes easier to satisfy the required number of regions. It has already been described that even when priorities are given to all n amplification candidate regions, it is not always possible to design primers for multiplex PCR for all n amplification candidate regions. It is as follows.
- the first priority order setting step is a step of assigning the highest priority to one of the two candidate amplification regions, the amplification candidate region Rmin and the amplification candidate region Rmax (S12 in FIG. 2; FIG. 3). S12 ′). That is, the first priority is given to the amplification candidate region Rmin , or the first priority is given to the amplification candidate region Rmax .
- Second priority setting process In the second priority order setting step, among the two candidate amplification regions, ie, the candidate amplification region R min and the candidate amplification region R max , the second priority is given to the other one except the one given the first priority. It is a process (S13 in FIG. 2; S13 ′ in FIG. 3). That is, in the first priority setting step, when the first priority is given to the amplification candidate region Rmin , the second priority is given to the amplification candidate region Rmax , and the first priority setting is performed. in step, when attached to first place priority on amplification the candidate region R max becomes prioritizing 2-position amplification candidate region R min.
- ⁇ Kth priority order setting step> In the k-th priority setting step, when the priorities from the first to the (k ⁇ 1) th are already assigned, the amplification candidate regions R i and the priority j are assigned the priority i.
- the amplification candidate region having the coordinate value closest to the coordinate (r i + r j ) / 2 of the midpoint of the obtained amplification candidate region R j is given priority k (S14 to S16 in FIGS. 2 and 3).
- r i and r j are the coordinates of the amplification candidate region R i and the amplification candidate region R j , respectively.
- one set may be selected at random, but the smaller coordinate is given priority or the larger coordinate is given priority You may adopt a policy such as.
- R 1 is R min or R max given the first priority in the first priority setting step
- R 2 is given the second priority in the second priority setting step.
- k is an integer satisfying 3 ⁇ k ⁇ n. i and j are 1 ⁇ i ⁇ k ⁇ 1, 1 ⁇ j ⁇ k ⁇ 1, and i ⁇ j. r i and r j are r min ⁇ r i ⁇ r max , r min ⁇ r j ⁇ r max , and r i ⁇ r j .
- priority setting ends. Further, identification information and priority information of the amplification candidate region is output (S17 in FIGS. 2 and 3).
- the priority order for the amplification candidate region is set so that the priority order does not overlap.
- R06 which is the middle point between R05 and R07, was given the seventh priority.
- R04 corresponding to the midpoint between R03 and R05 was given priority 8th.
- 9 Since there are no amplification candidate regions that have not been ranked yet, ranking has been completed.
- the second aspect of the present invention is another solution to the first problem that there is an amplification target region that fails to be amplified by multiplex PCR, and the number of regions necessary for analysis such as genotyping cannot be secured. It provides a means.
- description will be given with reference to FIGS. 1, 4 and 5 as appropriate.
- a second aspect of the present invention is a primer for multiplex PCR, which prioritizes amplification candidate regions on the same chromosomal DNA and designs primers for PCR amplification of the amplification candidate regions according to the priority.
- This is the design method.
- the priorities are given by a method of assigning priorities to amplification candidate regions on the same chromosomal DNA comprising the following steps.
- the calculation means 11 searches for the amplification candidate area having the smallest coordinate value from the identification information and the coordinate information of the amplification candidate area stored in the storage means, and attaches priority order information having the first priority to the amplification candidate area.
- a first priority setting step (S22 in FIG. 4) stored in the storage unit 12.
- n is an integer satisfying 3 ⁇ n
- k is an integer satisfying 2 ⁇ k ⁇ n
- t is a real number satisfying t>
- r min and r max is the minimum value and the maximum value of the coordinate values of the n amplification candidate regions, respectively.
- the method of assigning the first priority may be as follows.
- the computing means 11 searches the amplification candidate area having the maximum coordinate value from the identification information and coordinate information of the amplification candidate area stored in the storage means, and attaches priority order information of the first priority to the amplification candidate area.
- a second aspect of the present invention is a primer for multiplex PCR, which prioritizes amplification candidate regions on the same chromosomal DNA and designs primers for PCR amplification of the amplification candidate regions according to the priority.
- the priorities are assigned by a method for assigning priorities.
- the amplification candidate region selection step is a step of selecting n amplification candidate regions on the same chromosomal DNA.
- n is an integer satisfying n ⁇ 3.
- n is preferably 5 or more, more preferably 10 or more, still more preferably 50 or more, still more preferably 100 or more, and even more preferably 500 or more. If primers for multiplex PCR can be designed for more amplification candidate regions, it becomes easier to satisfy the required number of regions. It has already been described that even when priorities are given to all n amplification candidate regions, it is not always possible to design primers for multiplex PCR for all n amplification candidate regions. It is as follows.
- an amplification candidate region having the minimum coordinate r min is defined as R min
- an amplification candidate region having the maximum coordinate r max is defined as R max .
- Identification information and coordinate information of n amplification candidate regions are input (S21 in FIGS. 4 and 5).
- the first priority setting step is present between the two amplification candidate region of the amplification candidate region R min and the amplification candidate region R max, amplification with coordinates r 1 satisfying r min ⁇ r 1 ⁇ r max the candidate region R 1 is a step of attaching a first priority (S22 in FIG. 4; S22 'in FIG. 5). That is, the amplification candidate region R min may be given the first priority, the amplification candidate region R max may be given the first priority, or both of the amplification candidate region R min and the amplification candidate region R max . Different amplification candidate regions may be given the first priority.
- ⁇ Kth priority order setting step> In the k-th priority setting step, when priorities from the first to the (k ⁇ 1) th are already assigned, the priority k is given to the amplification candidate regions satisfying the predetermined conditions (FIGS. 4 and 4). 5 of S23 to S28).
- t is a real number that satisfies t> 0, and may be referred to as a “threshold value” in the present invention.
- (1) -1 When there is an amplification candidate region that has not yet been prioritized
- (1) -2 When there is no amplification candidate region that has not yet been prioritized
- the priority ranking k is given to the amplification candidate region that has the smallest coordinate value with coordinates equal to or larger than (r k-1 + t) and has not yet been prioritized.
- t represents the distance between the amplifying candidate region R k priority (k-1) position of amplification the candidate region R k-1 and priority k position. The larger t is, the larger the distance between R k-1 and R k is, and usually the influence on each other is smaller.
- the priority ranking k is given to the amplification candidate region having the smallest coordinate value with the coordinate equal to or greater than r min and not yet prioritized.
- k is an integer satisfying 2 ⁇ k ⁇ n.
- t is a real number satisfying t> 0, and can be appropriately set according to the chromosomal DNA size or the coordinates of the amplification candidate region, but is preferably 100,000 or more, more preferably 1,000,000 or more, More preferably, it is 5,000,000 or more.
- priority setting ends.
- the priority order for the amplification candidate region is set so that the priority order does not overlap.
- a primer for use in multiplex PCR wherein priorities are assigned to amplification candidate regions on the same chromosome, and primers for PCR amplification of the amplification candidate regions are designed according to the priorities. It is a design method.
- the priorities are given by a method of assigning priorities to amplification candidate regions on the same chromosomal DNA including the following steps.
- the calculation means 11 searches the amplification candidate area having the kth smallest number of primer candidates from the amplification candidate area identification information and primer candidate number information stored in the storage means, and the amplification candidate area has priority k-th rank.
- n is an integer that satisfies n ⁇ 2
- k is an integer that satisfies 1 ⁇ k ⁇ n.
- a third aspect of the present invention is a primer for multiplex PCR, which prioritizes amplification candidate regions on the same chromosomal DNA and designs primers for PCR amplification of the amplification candidate regions according to the priority.
- priorities are set such that the lower the number of primer candidates that can be designed in the amplification candidate region, the higher the priority.
- the number of candidate primers is as shown in FIG. 9 or FIG.
- the candidate primer is the base sequence of the candidate primer created in “Preparation of candidate primer base sequence” in the method of designing primers and the like described later.
- a plurality of primer pairs for amplifying the amplification candidate region are created.
- priorities are given to the amplification candidate regions in order from the smallest coordinate as in the prior art. When priorities are given in the order of coordinates, complementarity conditions become more severe as the number of amplification candidate regions increases.
- FIG. 10 shows priorities of amplification candidate regions in order of increasing number of candidate primers according to the third aspect of the present invention. When priorities are given in ascending order of the number of candidate primers, the conditions for complementarity become more severe as the number of regions increases. -As a result of examining dimer formation, etc., primer pairs adopted as primers that can be used in multiplex PCR are not too few, and as a result, the possibility of successful amplification is higher than in the past.
- a fourth aspect of the present invention provides a solution to the problem that high accuracy cannot be achieved even if the number of regions necessary for analysis such as genotyping can be secured. To do. Hereinafter, description will be made with reference to FIG. 1 as appropriate.
- a fourth aspect of the present invention is a primer design method for multiplex PCR, in which priority is given to amplification candidate regions, and primers for PCR amplification of the amplification candidate regions are designed according to the priorities. .
- the priorities are assigned by a method of assigning priorities to amplification candidate regions on chromosomal DNA including the following steps.
- the mutation frequency difference of the amplification candidate region having the identification name R i and the mutation frequency VF i
- n is an integer that satisfies n ⁇ 2
- k is an integer that satisfies 1 ⁇ k ⁇ n.
- the priority is given higher as the mutation frequency of the mutation included in the amplification candidate region is closer to 0.5.
- a fourth aspect of the present invention is a primer design method for multiplex PCR, in which priority is given to amplification candidate regions, and primers for PCR amplification of the amplification candidate regions according to the priority are designed.
- the priorities are assigned such that the priority is higher as the mutation frequency of mutations included in the amplification candidate region is closer to 0.5.
- VNP of SNP Single Nucleotide Polymorphism; single nucleotide polymorphism.
- F. Variariant Frequency; mutation frequency
- ⁇ V. F. Absolute value of difference from mutation frequency 0.5
- FIG. 11 and FIG. Prioritize amplification candidate regions from R01 to R09 from 1st to 9th, create primers for the top 5 amplification candidate regions, perform amplification by multiplex PCR, SNP typing, and mother-child determination, When calculating the accuracy of mother-child determination, the example shown in FIG. 11 has higher accuracy and lower accuracy than the example shown in FIG.
- a primer for PCR amplification of the desired amplification candidate region is designed by the primer designing method used for multiplex PCR described below.
- B Primers for generating at least one base sequence of candidate primers for PCR amplification of the target region based on the base sequences of the neighboring regions at both ends of the target region on the genomic DNA.
- Candidate base sequence creation process For all the combinations for selecting two candidate primer base sequences from the candidate primer base sequences created in the candidate primer base sequence creating step, the comparison is made with respect to the two base sequences included in the combination.
- a local alignment step of obtaining a local alignment score by performing pairwise local alignment under the condition that the partial sequence to be included includes the 3 ′ end of the two base sequences.
- E Preliminarily including the 3 ′ ends of the two base sequences included in the combination for all the combinations for selecting the base sequences of the two candidate primers from the base sequences of the candidate primers selected in the first stage selection step.
- a global alignment process in which a global alignment score is obtained by performing pair-wise global alignment on a base sequence with a set sequence length.
- G Primer adopting step in which the candidate primer base sequence selected in both the first step selecting step and the second step selecting step is adopted as a primer base sequence for PCR amplification of the target region. .
- both the steps (c) and (d) and the steps (e) and (f) are optional. May be in the same order or simultaneously. That is, after performing the step (c) and the step (d), the step (e) and the step (f) may be performed, or the step (e) and the step (f) are performed. Thereafter, the step (c) and the step (d) may be performed. The step (c) and the step (d) may be performed in parallel with the step (e) and the step (f). You may go.
- step (e) and the step (c) are respectively The step e ′) and the following step (c ′) are preferable.
- step (E ′) The 3 ′ ends of the two base sequences included in the above combinations are selected for all combinations that select the base sequences of the two candidate primers from the base sequences of the candidate primers created in the primer candidate base sequence creating step.
- the said (e) process is the following (e ') process. It is preferable that (E ′) The 3 ′ ends of the two base sequences included in the above combinations are selected for all combinations that select the base sequences of the two candidate primers from the base sequences of the candidate primers created in the primer candidate base sequence creating step.
- B 1 Base sequences of candidate primers for PCR amplification of the first target region are determined based on the base sequences of the neighboring regions at both ends of the first target region on the genomic DNA, respectively, First step of creating candidate primer sequences, one by one.
- C 1 For all of the combinations for selecting two candidate primer sequences from the candidate primer sequences prepared in the first step of preparing the candidate primer sequences, the two candidate sequences included in the combination are selected.
- the first step of local alignment in which a local alignment score is obtained by performing pairwise local alignment under the condition that the partial sequence to be compared includes the 3 ′ end of the two base sequences.
- D 1 A first step selection first step of performing a first step selection of a base sequence of candidate primers for PCR amplification of the first target region based on the local alignment score.
- (E 1 ) 3 ′ end of two base sequences included in the above combinations for selecting all the base sequences of two candidate primers from the base sequences of candidate primers selected in the first step selection first step A first step of global alignment, in which a global alignment score is obtained by performing global alignment in a pairwise manner on a base sequence having a predetermined sequence length including (F 1 ) A second step selection first step of performing a second step selection of a primer candidate base sequence for PCR amplification of the first target region based on the global alignment score. (G 1 ) The base sequence of the primer candidate selected in both the first step selection first step and the second step selection first step is the base sequence of the primer for PCR amplification of the first target region.
- First step of primer adoption which is adopted as a sequence.
- B 2 base sequences of candidate primers for PCR amplification of the second target region based on the base sequences of the neighboring regions at both ends of the second target region on the genomic DNA, respectively, Second step of creating candidate primer sequences, one by one.
- the partial sequence to be compared includes the 3 ′ end of the two base sequences with respect to the two base sequences included in the combination.
- the second step of local alignment in which a local alignment score is obtained by performing pairwise local alignment under the above condition.
- D 2 First step selection second step of selecting the first step of the base sequence of candidate primers for PCR amplification of the second target region based on the local alignment score.
- (E 2 ) Combination of selecting the candidate primer base sequences from the primer candidate base sequences selected in the first step selection second step and the primer base sequences already employed and the base sequence of one primer candidate And for all combinations that select the base sequences of one already adopted primer, global alignment is performed in a pair-wise manner with respect to the base sequences having a preset sequence length including the 3 ′ ends of the two base sequences included in the combination.
- the second step of global alignment in which a global alignment score is obtained.
- (F 2 ) A second step selection second step of performing a second step selection of a primer candidate base sequence for PCR amplification of the second target region based on the global alignment score.
- (G 2 ) The base sequence of the primer for PCR amplification of the second target region using the base sequence of the candidate primer selected in both the first step selection second step and the second step selection second step 2nd step of primer adoption which is adopted as a sequence.
- both the steps (c 1 ) and (d 1 ) both the steps (c 1 ) and (d 1 )
- the steps (e 1 ) and (f 1 ) Both steps may be in any order or simultaneously. That is, after performing the step (c 1 ) and the step (d 1 ), the step (e 1 ) and the step (f 1 ) may be performed, or the step (e 1 ) and the step (f 1 ) After performing step (c 1 ) and step (d 1 ), step (c 1 ), step (d 1 ), step (e 1 ) and step (c 1 ) The step (f 1 ) may be performed in parallel.
- the (e 1) step and the (f 1) after step, when performing said (c 1) step and the (d 1) step, the (e 1) step and the (c 1) Step are preferably the following (e 1 ′) step and the following (c 1 ′) step, respectively.
- (E 1 ′) For all combinations for selecting the base sequences of the two candidate primers from the base sequences of the candidate primers created in the first step of creating the candidate primer base sequence, 3 of the two base sequences included in the combination 'First step of global alignment in which a global alignment score is obtained by performing pairwise global alignment on a base sequence having a predetermined sequence length including the end.
- All the combinations for selecting the base sequences of the two candidate primers from the base sequences of the candidate primers selected in the second step selection first step are compared with the two base sequences included in the combination.
- the first step of local alignment in which a local alignment score is obtained by performing pairwise local alignment under the condition that the partial sequence to be compared includes the 3 ′ end of the two base sequences.
- the a (c 1) step and the (d 1) step and the (e 1) step and the (f 1) step if performed in parallel, the above (e 1) step, following Preferably, the step (e 1 ′) is used.
- (E 1 ′) For all combinations for selecting the base sequences of the two candidate primers from the base sequences of the candidate primers created in the first step of creating the candidate primer base sequence, 3 of the two base sequences included in the combination 'First step of global alignment in which a global alignment score is obtained by performing pairwise global alignment on a base sequence having a predetermined sequence length including the end.
- both the steps (c 2 ) and (d 2 ) both the steps (c 2 ) and (d 2 )
- the steps (e 2 ) and (f 2 ) Both steps may be in any order or simultaneously. That is, after performing the step (c 2 ) and the step (d 2 ), the step (e 2 ) and the step (f 2 ) may be performed, or the step (e 2 ) and the step (f) 2 ) After performing the step, the step (c 2 ) and the step (d 2 ) may be performed, the step (c 2 ) and the step (d 2 ), the step (e 2 ) and the step and the (f 2) step may be performed in parallel.
- the (e 2 ) step and the (c 2 ) step are performed after the (e 2 ) step and the (f 2 ) step are performed.
- the (e 2 ) step and the (c 2 ) step are performed.
- (E 2 ′) A combination of selecting a primer candidate base sequence prepared from the primer candidate base sequence prepared in the second step of creating a primer candidate base sequence and a base sequence of two primer candidates from the already adopted primer base sequence and one primer candidate For all of the combinations for selecting the base sequence and the base sequence of one already adopted primer, pair-wise with respect to the base sequence having a predetermined sequence length including the 3 ′ end of the two base sequences included in the combination.
- the second step of global alignment in which global alignment is performed to obtain a global alignment score.
- the partial sequence to be compared includes the 3 ′ end of the two base sequences with respect to the two base sequences included in the combination.
- the second step of local alignment in which a local alignment score is obtained by performing pairwise local alignment under the above condition.
- step (e 2) step and the (d 2) step and the (e 2) step and the (f 2) process, if carried out concurrently, the above (e 2) step, the following The step (e 2 ′) is preferable.
- (E 2 ′) A combination of selecting a primer candidate base sequence prepared from the primer candidate base sequence prepared in the second step of creating a primer candidate base sequence and a base sequence of two primer candidates from the already adopted primer base sequence and one primer candidate For all of the combinations for selecting the base sequence and the base sequence of one already adopted primer, pair-wise with respect to the base sequence having a predetermined sequence length including the 3 ′ end of the two base sequences included in the combination The second step of global alignment, in which global alignment is performed to obtain a global alignment score.
- the base of the primer for PCR amplification of the third and subsequent target regions not yet selected from the three or more target regions, wherein the at least one target region includes three or more target regions When the arrangement is adopted, the steps from the step (a 2 ) to the step (g 2 ) are repeated for the third and subsequent target regions.
- the following steps are carried out after setting the priority order to the amplification candidate regions.
- priorities are set for the amplification candidate regions after (b-0) the plurality of primer candidate base sequence creation steps and (c-1) the first local alignment step, and (c -1) Steps after the first local alignment step are performed.
- B-0 base sequences of candidate primers for PCR amplification of each of the plurality of target regions based on the base sequences of the neighboring regions at both ends of each of the plurality of target regions on genomic DNA, A step of creating a plurality of candidate primer sequences each creating at least one each.
- a priority order is set, which is the order in which primers are designed in the amplification candidate region.
- (c-1) the first local alignment process and thereafter are performed.
- priorities may be set before (a-0) the target region multiple selection step.
- (C-1) Two candidate primers from the candidate nucleotide sequences for PCR amplification of the first target region having the highest priority among the candidate primer sequences prepared in the step of preparing a plurality of candidate primer sequences
- the pair-wise local comparison is performed on the condition that the partial sequence to be compared includes the 3 ′ end of the two base sequences with respect to the two base sequences included in the combination.
- a first local alignment step in which alignment is performed to determine a local alignment score
- (D-1) A first first-stage selection step of selecting a first stage of a candidate nucleotide sequence for PCR amplification of the first target region based on the local alignment score.
- (E-1) For all combinations for selecting the base sequences of two candidate primers from the base sequences of candidate primers selected in the first first stage selection step, 3 of the two base sequences included in the combination 'First global alignment step of obtaining a global alignment score by performing global alignment pairwise on a base sequence having a predetermined sequence length including the end.
- (F-1) A first second-stage selection step of performing second-stage selection of nucleotide sequences of candidate primers for PCR amplification of the first target region based on the global alignment score.
- (G-1) PCR amplification of the nucleotide sequence of the candidate primer selected in both the first first stage selection step and the first second stage selection step with the first target region 1st primer adoption process employ
- (C-2) Primer candidate base sequences for PCR amplification of the second target region with the second highest priority among the candidate primer base sequences created in the step of creating a plurality of candidate primer base sequences and those already adopted
- the combination of selecting two candidate primer sequences from the primer sequence and the combination of selecting one candidate primer sequence and one already adopted primer sequence are two combinations included in the combination.
- a second local alignment step of performing local alignment pairwise and obtaining a local alignment score under the condition that the partial sequence to be compared includes the 3 ′ end of the two base sequences. .
- (D-2) A second first-stage selection step of selecting a first stage of a candidate nucleotide sequence for PCR amplification of the second target region based on the local alignment score.
- (E-2) a combination of selecting a candidate primer base sequence from the primer candidate base sequence selected in the second first-stage selection step and the already adopted primer base sequence and one primer candidate For all of the combinations for selecting the base sequence and the base sequence of one already adopted primer, pair-wise with respect to the base sequence having a predetermined sequence length including the 3 ′ end of the two base sequences included in the combination
- the second global alignment process where global alignment is performed to obtain a global alignment score.
- (F-2) A second second-stage selection step of performing a second-stage selection of a base sequence of a candidate primer for PCR amplification of the second target region based on the global alignment score.
- (G-2) PCR amplification of the second target region using the nucleotide sequences of candidate primers selected in both the second first stage selection step and the second second stage selection step Second primer adoption step that is adopted as the base sequence of the primer.
- both the steps (c-1) and (d-1) the steps (e-1) and ( Both steps of step f-1) may be in any order or simultaneously. That is, after performing the step (c-1) and the step (d-1), the step (e-1) and the step (f-1) may be performed, or the step (e-1) The step (c-1) and the step (d-1) may be performed after the step and the step (f-1) are performed. Alternatively, the step (c-1) and the step (d-1) may be performed. The step, the step (e-1) and the step (f-1) may be performed in parallel.
- the steps (e-1) and the step (d-1) are performed after the step (e-1) and the step (f-1) are performed
- the steps (e-1) and The step (c-1) is preferably the following step (e′-1) and the following step (c′-1).
- E′-1) Two primers from the candidate primer base sequences for PCR amplification of the first target region with the highest priority among the candidate primer base sequences created in the step of creating a plurality of candidate primer base sequences. For all of the combinations for selecting candidate base sequences, a global alignment score is obtained by performing a pair-wise global alignment on a base sequence having a predetermined sequence length including the 3 ′ end of the two base sequences included in the combination.
- a first local alignment step of obtaining a local alignment score by performing pairwise local alignment under the condition that the partial sequence to be compared includes the 3 ′ end of the two base sequences.
- the steps (e-1 Step) is preferably the following step (e′-1).
- E′-1 Two primers from the candidate primer base sequences for PCR amplification of the first target region with the highest priority among the candidate primer base sequences created in the step of creating a plurality of candidate primer base sequences. For all of the combinations for selecting candidate base sequences, a global alignment score is obtained by performing a pair-wise global alignment on a base sequence having a predetermined sequence length including the 3 ′ end of the two base sequences included in the combination. The first global alignment process for
- both the steps (c-2) and (d-2) both the steps (c-2) and (d-2), the steps (e-2) and ( Both steps of step f-2) may be in any order or simultaneously. That is, after performing the step (c-2) and the step (d-2), the step (e-2) and the step (f-2) may be performed, or the step (e-2) After performing step (f-2) and step (f-2), step (c-2) and step (d-2) may be performed, step (c-1) and step (d-1) The step, the step (e-1) and the step (f-1) may be performed in parallel.
- the steps (e-2) and the step (d-2) are performed after the step (e-2) and the step (f-2) are performed
- the steps (e-2) and The step (c-2) is preferably the following step (e′-2) and the following step (c′-2).
- (E′-2) Among the candidate primer sequences generated in the above-mentioned candidate primer sequence multiple generation step, the candidate primer sequences for PCR amplification of the second target region with the second highest priority and already adopted All of the combinations for selecting the base sequences of two candidate primers from the base sequences of the primers and the combinations for selecting the base sequence of one candidate primer and the base sequence of one already adopted primer are included in the above combinations 2
- C′-2 Combination of selecting candidate primer base sequences from the candidate primer base sequences selected in the second second stage selection step and the already adopted primer base sequences and one candidate primer And all the combinations for selecting one of the primer sequences already adopted, the two partial sequences included in the combination are compared with the 3 'end of the two base sequences.
- a second local alignment step in which a local alignment score is obtained by performing pair-wise local alignment under the condition that
- the steps (e-2) Step) is preferably the following step (e′-2).
- step (E′-2) Among the candidate primer sequences generated in the above-mentioned candidate primer sequence multiple generation step, the candidate primer sequences for PCR amplification of the second target region with the second highest priority and already adopted All of the combinations for selecting the base sequences of two candidate primers from the base sequences of the primers and the combinations for selecting the base sequence of one candidate primer and the base sequence of one already adopted primer are included in the above combinations 2
- the at least one amplification candidate region includes three or more amplification candidate regions, three or more target regions are selected in the target region multiple selection step, and the primer candidate base sequence multiple generation step includes the 3 Adopting the base sequence of the primer for PCR amplification of the 3rd and subsequent target regions after the 3rd priority in the case of creating the candidate primer sequences for PCR amplification of each of the two or more target regions
- the steps from the second local alignment step to the second primer adoption step are repeated for the third and subsequent target regions.
- Design method (2) priority setting step S200
- priority setting step S200 priority setting step S200
- FIG. 14 it is shown as “priority setting”.
- the priority order of amplification candidate regions is set.
- target region selection step S101 (FIG. 13), the target region selection first step S201, the target region selection second step S211 (FIG. 14), and the multiple target region selection step S301 (FIGS. 15 and 16) are performed. Collectively, it may be simply referred to as “target region selection step”.
- the (a) target region selection step is a step of selecting target regions in order of priority from the amplification candidate regions for which the priority is set.
- target area selection first step is a step of selecting, as a first target region, an amplification candidate region having the highest priority from the amplification candidate regions set with priority.
- target region selection second step is a step of selecting, as a second target region, an amplification candidate region having the highest priority from among amplification candidate regions that have not been selected among amplification candidate regions for which priority is set. It is.
- amplification candidate regions are selected one by one in order of priority.
- the (a-0) target region multiple selection step is a step of selecting a plurality of target regions in descending order of priority from the amplification candidate regions for which priority is set.
- a plurality of amplification candidate regions are selected in order of priority. Preferably, all the amplification candidate regions for which priority is set are selected.
- primer candidate base sequence creation step S102 (FIG. 13), primer candidate base sequence creation first step S202, primer candidate base sequence creation second step S212 (FIG. 14), and primer candidate base sequence multiple creation step S302. (FIGS. 15 and 16) may be collectively referred to simply as “primer candidate base sequence creation”.
- the candidate primer base sequence creation step comprises the step of: Is a step of creating at least one each.
- Design method (2) Primer candidate base sequence creation first step S202 and primer candidate base sequence creation second step S212
- “primer candidate base sequence creation first” and “primer candidate base sequence creation second” are shown.
- primer candidate base sequence creation the base sequence of the candidate primer for PCR amplification of the first target region is determined from the first target region on the genomic DNA.
- the second candidate primer sequence creation step is for PCR amplification of the second target region
- at least one base sequence of candidate primers is prepared based on the base sequences of the neighboring regions at both ends of the second target region on the genomic DNA.
- a candidate candidate base sequence is created for one target region, a primer candidate is selected, and a primer is used, and the same process is repeated for the next target region.
- the step (b-0) of preparing a plurality of candidate primer sequences includes a plurality of candidate sequences for PCR amplification of each of a plurality of target regions. At least one each is created based on the base sequences of the neighboring regions at both ends of each target region.
- base sequences of primer candidates are created for all of a plurality of target regions, and selection and adoption are repeated in the subsequent steps.
- the adjacent areas at both ends of the target area collectively refer to areas outside the 5 ′ end of the target area and areas outside the 3 ′ end of the target area.
- the inside of the target area is not included in the neighboring area.
- the length of the neighboring region is not particularly limited, but is preferably not more than a length that can be extended by PCR, and more preferably not more than the upper limit of the length of the DNA fragment desired to be amplified. In particular, it is preferable that the length is easy for concentration selection and / or sequence reading. You may change suitably according to the kind etc. of the enzyme (DNA polymerase) used in PCR.
- the specific length of the neighboring region is preferably about 20 to 500 bases, more preferably about 20 to 300 bases, still more preferably about 20 to 200 bases, and still more preferably about 50 to 200 bases.
- Primer design parameters When preparing the nucleotide sequence of candidate primers, the length of the primer, the GC content (refers to the total molar percentage of guanine (G) and cytosine (C) in all nucleobases), melting temperature (two This is the temperature at which 50% of the stranded DNA is dissociated to become single-stranded DNA, and is derived from the melting temperature, sometimes referred to as “Tm value.” The unit is “° C.”), and sequence bias The points to be noted in general primer designing methods are the same.
- the primer length (number of nucleotides) is not particularly limited, but is preferably 15 mer to 45 mer, more preferably 20 mer to 45 mer, and still more preferably 20 mer to 30 mer. When the length of the primer is within this range, it is easy to design a primer excellent in specificity and amplification efficiency.
- the GC content of the primer is not particularly limited, but is preferably 40 mol% to 60 mol%, more preferably 45 mol% to 55 mol%. When the GC content is within this range, problems of specificity and a decrease in amplification efficiency due to higher order structures are unlikely to occur.
- the Tm value of the primer is not particularly limited, but is preferably in the range of 50 ° C to 65 ° C, more preferably in the range of 55 ° C to 65 ° C.
- the difference in the Tm values of the primers is preferably 5 ° C. or less, more preferably 3 ° C. or less in the primer pair and primer set.
- the Tm value is calculated using OLIGO Primer Analysis Software (Molecular Biology Insights) or Primer3 (http://www-genome.wi.mit.edu/ftp/distribut/software/etc.). be able to.
- Tm value (° C.) 2 (nA + nT) +4 (nC + nG)
- the method for calculating the Tm value is not limited to these, and the Tm value can be calculated by various conventionally known methods.
- the base sequence of the candidate primer is a sequence with no base bias overall. For example, it may be desirable to avoid partially GC rich sequences and partially AT rich sequences. It is also desirable to avoid T and / or C continuity (polypyrimidine) and A and / or G continuation (polypurine).
- 3' terminal base sequence avoids a GC rich sequence or an AT rich sequence.
- the 3 ′ terminal base is preferably G or C, but is not limited thereto.
- a specificity check step for evaluating the specificity of the primer candidate base sequence may be performed (FIG. Not shown).
- the specificity check is performed by performing local alignment between the base sequence of the chromosomal DNA and the base sequence of the primer candidate. If the local alignment score is less than a preset value, the base sequence of the primer candidate corresponds to the genomic DNA. It can be evaluated that the complementarity is low and the specificity is high.
- it is desirable that the local alignment is also performed on a complementary strand of chromosomal DNA. This is because the primer is single-stranded DNA, whereas chromosomal DNA is double-stranded.
- a complementary base sequence may be used instead of the primer candidate base sequence.
- a homology search may be performed on the genomic DNA base sequence database using the candidate primer base sequences as query sequences.
- a homology search tool for example, BLAST (Basic Local Alignment Search Tool: Blast) (Altschul, S. A., four others, “Basic Local Alignment Search Tool”, Journal of Molecular Biology, 1990, October, 215, pp. 403-410) and FASTA (Pearson, W. R., 1 other, “Improved tools for biological sequence comparison”, Bulletin of the National Academy of Sciences, National Academy of Sciences, 1988, 4 Month, Vol. 85, p.2444-2448).
- BLAST Basic Local Alignment Search Tool: Blast
- FASTA Pearson, W. R., 1 other, “Improved tools for biological sequence comparison”, Bulletin of the National Academy of Sciences, National Academy of Sciences, 1988, 4 Month, Vol. 85, p.2444-2448.
- the threshold values of the score and the local alignment score are not particularly limited, and can be appropriately set depending on the length of the base sequence of the candidate primer and / or the PCR conditions.
- nucleotide sequence of the candidate primer is complementary to the nucleotide sequence at an unexpected position on the chromosomal DNA and the specificity is low, when PCR is performed using the primer of the nucleotide sequence, Exclude artifacts because they may amplify artifacts.
- the local alignment step S103 (FIG. 1), the first local alignment step S203 and the second local alignment step S213 (FIG. 14), and the first local alignment step S303 and the second local alignment step S313 (FIG. 1). 15 and FIG. 16) may be simply referred to as “local alignment process”.
- the local alignment step includes the above combinations for all combinations for selecting two candidate primer base sequences from the candidate primer base sequences created in the candidate primer base sequence creating step. This is a step of obtaining a local alignment score by performing pairwise local alignment on the two contained base sequences under the condition that the partial sequence to be compared includes the 3 ′ end of the two base sequences.
- local alignment first step includes all combinations for selecting two primer candidate base sequences from the primer candidate base sequences created in the primer candidate base sequence creating first step. For the two base sequences included in the above combination, a local alignment score is obtained by performing pairwise local alignment under the condition that the partial sequence to be compared includes the 3 ′ end of the two base sequences.
- the second step of local alignment is the base of two candidate primers from the base sequence of the candidate primer created in the second step of creating the candidate primer base sequence and the base sequence of the primer already adopted Combination of sequence selection and one candidate primer
- the partial sequence to be compared is the 3 ′ end of the two base sequences compared to the two base sequences included in the combination. This is a step of obtaining a local alignment score by performing pairwise local alignment under the condition of including.
- Design method (3) first local alignment step S303 and second local alignment step S313) In FIG. 15 and FIG. 16, they are shown as “first local alignment” and “second local alignment”.
- the first local alignment step is the first highest priority among the candidate primer base sequences created in the multiple candidate primer base sequence creating step.
- the partial sequence to be compared with respect to the two base sequences included in the combination is the above And a local alignment score is obtained by performing pairwise local alignment under the condition that the 3 ′ ends of two base sequences are included, and (c-2) the second local alignment step is the above-mentioned primer candidate base Priority among the candidate primer sequences created in the multiple sequence creation process Base sequence of candidate primers for PCR amplification of second target region at position 2, combination of selecting base sequences of two primer candidates from base sequences of already adopted primers, base sequence of one primer candidate and 1
- the partial sequence to be compared contains the 3 ′ end of the two base sequences with respect to the two base sequences included in the combination.
- a step of performing local alignment in a pairwise manner to obtain a local alignment score is performed by performing pairwise local alignment under the condition that the 3 ′ ends of two base sequences are included.
- the combination of base sequences for performing local alignment may be a combination selected by allowing duplication or a combination selected without allowing duplication, but primer / dimer formation between primers of the same base sequence If sex has not yet been evaluated, a combination selected to allow duplication is preferred.
- the local alignment is an alignment performed on a partial sequence, and a portion having high complementarity can be locally examined.
- the local alignment is usually performed under the condition that “the partial sequence to be compared includes the 3 ′ end of the base sequence” unlike the local alignment performed on the base sequence.
- the partial sequences to be compared include the 3 ′ ends of both base sequences.
- the condition that “the partial sequence to be compared includes the 3 ′ end of the base sequence”, that is, “the partial sequence to be compared starts from the 3 ′ end of one sequence and 3 ′ of the other sequence”.
- the local alignment under the condition of “considering only the alignment that ends at the end”, an embodiment in which the partial sequences to be compared include the 3 ′ ends of both base sequences is preferable.
- the local alignment may insert a gap.
- Gap means base insertion and / or deletion (indel).
- a case where bases are complementary between base sequence pairs is regarded as a match (match), and a case where they are not complementary is regarded as a mismatch (mismatch).
- the alignment is performed so that a score is given to each of the match, mismatch, and indel, and the total score is maximized. What is necessary is just to set a score suitably.
- the score may be set as shown in Table 1 below. In Table 1, “-” represents a gap (insertion and / or deletion (indel)).
- dot matrix shown in Table 3 from the base sequences of SEQ ID NOS: 1 and 2. Specifically, the base sequence of SEQ ID NO: 1 is arranged from left to right in the 5 ′ to 3 ′ direction, the base sequence of SEQ ID NO: 2 is arranged from the bottom to the top, in the direction of 5 ′ to 3 ′, and bases Is entered in a grid that is complementary to obtain a dot matrix shown in Table 3.
- the alignment (pairwise alignment) can be obtained not only by the dot matrix method exemplified here but also by dynamic programming, word method, or other various methods.
- first stage selection process S104 (FIG. 13), the first stage selection first process S204 and the first stage selection second process S214 (FIG. 14), and the n first first stage selection process S304 and The second first stage selection step S314 (FIGS. 15 and 16) may be collectively referred to simply as “first stage selection step”.
- the first step selection step is a step of selecting the first step of the nucleotide sequence of candidate primers for PCR amplification of the target region based on the local alignment score. is there.
- first step selection first step is a first step of a base sequence of candidate primers for PCR amplification of the first target region based on the local alignment score
- first step selection second step is a step of selecting a first candidate nucleotide sequence for PCR amplification of the second target region based on the local alignment score. This is a step of selecting stages.
- Design method (3) first first stage selection step S304 and second first stage selection step S314) In FIG. 15 and FIG. 16, they are shown as “first first stage selection” and “second first stage selection”.
- the first first-stage selection step is to select candidate primers for PCR amplification of the first target region based on the local alignment score.
- D-2) a second first-stage selection step is for performing PCR amplification of the second target region based on the local alignment score. This is a step of selecting a first candidate base sequence of a primer candidate.
- a threshold value of the local alignment score (also referred to as “first threshold value”) is set in advance. If the local alignment score is less than the first threshold, it is determined that the combination of these two base sequences has low dimer formation, and the subsequent steps are performed. On the other hand, if the local alignment score is equal to or higher than the first threshold value, it is determined that the combination of these two base sequences has a high primer-dimer formation property, and the subsequent steps are not performed for the combination.
- the first threshold is not particularly limited and can be set as appropriate.
- the first threshold value may be set according to PCR conditions such as the amount of genomic DNA used as a template for the polymerase chain reaction.
- the first threshold is set to “+3” in the example shown in the “local alignment step”.
- the local alignment score is “+1” and less than the first threshold value “+3”
- the global alignment step S105 (FIG. 13), the first global alignment step S205 and the second global alignment step S215 (FIG. 14), and the first global alignment step S305 and the second global alignment step S315 (FIG. 13). 15 and FIG. 16) may be simply referred to as “global alignment process”.
- Design method (1) Global alignment step S105
- this is shown as “global alignment”.
- the global alignment step is included in the above combinations for all combinations for selecting the base sequences of the two candidate primers from the base sequences of the candidate primers selected in the first stage selection step.
- a global alignment score is obtained by performing pairwise global alignment on a base sequence having a predetermined sequence length including the 3 ′ ends of the two base sequences.
- Global alignment first step is for all combinations for selecting two candidate primer base sequences from the candidate primer base sequences selected in the first step selection first step.
- a step of obtaining a global alignment score by performing global alignment in a pair-wise manner on a base sequence having a predetermined sequence length including the 3 ′ end of two base sequences included in the above combination.
- the second alignment step includes a combination of selecting the candidate primer base sequences from the primer candidate base sequences selected in the first step selection second step and the primer sequences already employed and one primer candidate.
- Base sequence and base of one already adopted primer A step of obtaining a global alignment score by performing global alignment in a pair-wise manner with respect to a base sequence having a predetermined sequence length including the 3 ′ end of two base sequences included in the combination for all combinations for selecting columns. It is.
- the first global alignment step includes two candidate primer base sequences from the candidate primer base sequences selected in the first first stage selection step.
- the step of obtaining a global alignment score by performing global alignment in a pair-wise manner with respect to a base sequence having a predetermined sequence length including the 3 ′ end of two base sequences included in the above combination for all combinations to select Yes (e-2)
- the second global alignment step consists of the candidate primer base sequence selected in the second first-stage selection step and the base sequence of two candidate primers from the primer base sequence already employed.
- the global alignment score is the total of the primer candidates created in “Create Primer Candidate Base Sequence” (when the “Local Alignment Step” and “First Stage Selection Step” are performed first, the local alignment score is the first.
- the global alignment score is the total of the primer candidates created in “Create Primer Candidate Base Sequence” (when the “Local Alignment Step” and “First Stage Selection Step” are performed first, the local alignment score is the first.
- all of the candidate primers included in the combination are less than the threshold, all of the candidate primers included in the combination.
- all of the already employed primers only if there are already employed primers
- a primer is taken out, and a base sequence having a preset sequence length including the 3 ′ end is obtained by performing pair-wise global alignment.
- the combination of base sequences for performing global alignment may be a combination selected by allowing duplication, or a combination selected without allowing duplication, but primer / dimer formation between primers of the same base sequence If sex has not yet been evaluated, a combination selected to allow duplication is preferred.
- the global alignment is an alignment performed on the “entire sequence”, and the complementarity of the entire sequence can be examined.
- the “entire sequence” is the entire base sequence having a preset sequence length including the 3 ′ end of the base sequence of the candidate primer.
- a gap may be inserted in the global alignment.
- Gap means base insertion and / or deletion (indel).
- a case where the bases are complementary between the base sequence pairs is regarded as a match (match), and a case where the bases are not complementary is regarded as a mismatch (mismatch).
- the alignment is performed so that a score is given to each of the match, mismatch, and indel, and the total score is maximized. What is necessary is just to set a score suitably. For example, the score may be set as shown in Table 1 above. In Table 1, “-” represents a gap (insertion and / or deletion (indel)).
- the alignment (pairwise alignment) can be obtained by a dot matrix method, a dynamic programming method, a word method, or other various methods.
- the second stage selection process S106 (FIG. 13), the second stage selection first process S206 and the second stage selection second process S216 (FIG. 14), and the first second stage selection process S306 and the first stage
- the second stage selection process S316 (FIGS. 15 and 16) may be simply referred to as “second stage selection process”.
- the second stage selection step is a step of performing the second step selection of the base sequences of candidate primers for PCR amplification of the target region based on the global alignment score. is there.
- Second stage selection first step is the second step of the base sequence of candidate primers for PCR amplification of the first target region based on the global alignment score
- second step selection second step is a second step of selecting a second candidate nucleotide sequence for PCR amplification of the second target region based on the global alignment score. This is a process of selecting stages.
- the first second stage selection step is to select candidate primers for PCR amplification of the first target region based on the global alignment score.
- the second second stage selection step is for performing PCR amplification of the second target region based on the global alignment score. This is a step of selecting the second stage of the nucleotide sequence of the candidate primer.
- a global alignment score threshold (also referred to as “second threshold”) is set in advance. If the global alignment score is less than the second threshold, it is determined that the combination of these two base sequences has low dimer formation, and the subsequent steps are performed. On the other hand, if the global alignment score is greater than or equal to the second threshold value, it is determined that the combination of these two base sequences is highly dimer-forming, and the subsequent steps are not performed for that combination.
- the second threshold value is not particularly limited and can be set as appropriate. For example, the second threshold value may be set according to PCR conditions such as the amount of genomic DNA used as a template for the polymerase chain reaction.
- the base sequence of the preset base number including the 3 ′ end of the base sequence of each primer is pair-wise globally aligned.
- the global alignment score obtained in this way can be made less than the second threshold.
- the second threshold is set to “+3” in the example shown in the “global alignment step”.
- the global alignment score is “ ⁇ 3”, which is less than the second threshold value “+3”. Therefore, the combination of the base sequences of SEQ ID NOS: 1 and 2 has low primer-dimer formation properties. Judgment can be made.
- both the “global alignment process” and the “second stage selection process” are first performed, and the combination of the base sequences of the primers that have passed the “second stage selection process”
- the greater the number of target regions and the greater the number of primer candidate base sequences the greater the effect of reducing the amount of calculation, and the overall processing speed can be increased.
- ⁇ Amplification sequence length check process> For the combination of primer candidate base sequences determined to have low primer dimer formation in the “first stage selection process” and “second stage selection process”, the end of the primer candidate base sequence on the chromosomal DNA An amplification sequence length check step for calculating the distance between the parts and determining whether the distance is within a preset range may be performed (not shown). If the distance between the end portions of the base sequence is within a preset range, it can be determined that the combination of the base sequences of the candidate primers has a high possibility of appropriately amplifying the target region.
- the distance between the ends of the primer candidate base sequences is not particularly limited, and can be appropriately set depending on the PCR conditions such as the type of the enzyme (DNA polymerase).
- primer adoption step S107 (FIG. 13), primer adoption first step S207 and primer adoption second step S217 (FIG. 14), and first primer adoption step S307 and second primer adoption step S317 (FIG. 15 and FIG. 16) may be simply referred to as “primer adoption step”.
- the primer adoption step is for PCR amplification of the target region using the nucleotide sequence of the candidate primer selected in both the first step selection step and the second step selection step. This is a step employed as the base sequence of the primer.
- primer adoption first step is a step of selecting a candidate primer nucleotide sequence selected in both the first step selection first step and the second step selection first step. It is a step of adopting a first target region as a base sequence of a primer for PCR amplification
- primer adoption second step is the first step selection second step and the second step selection second step. In any of these, the selected primer candidate base sequence is used as a primer base sequence for PCR amplification of the second target region.
- Design method (3) first primer adoption step S307 and second primer adoption step S317)
- first primer adoption and “second primer adoption”.
- (g-1) the first primer adoption process was selected in both the first first stage selection process and the first second stage selection process.
- the base sequences of candidate primers selected in both the selection step and the second second stage selection step are employed as the base sequences of primers for PCR amplification of the second target region.
- the local alignment score obtained by performing pairwise local alignment for each primer candidate base sequence under the condition that the partial sequence to be compared includes the 3 ′ end of the base sequence is the first.
- the global alignment score obtained by performing global alignment on a pairwise basis for a base sequence having a preset number of bases including the 3 ′ end of each primer candidate base sequence is less than the second threshold value. Is used as a primer base sequence for amplifying the target region.
- the base sequence of the candidate primer shown in SEQ ID NO: 1 and the base sequence of the candidate primer shown in SEQ ID NO: 2 can be adopted as the base sequence of the primer for amplifying the target region.
- a primer may be designed for the amplification candidate region of the next priority.
- the design method (1) if a primer candidate base sequence for the amplification candidate region of the next priority is created in the primer candidate base sequence creation step S102, the process is performed from the local alignment step S103. If the primer candidate base sequence for the amplification candidate region of the next priority is not created, the amplification candidate region of the next priority has not been selected in the target region selection step S101, so the next in the target region selection step S101.
- a primer candidate base sequence for the amplification candidate region is created, and then the local alignment step S103 and subsequent steps are performed.
- the process repeats from the target area selection second step S211.
- the design method (3) and its modification since the candidate candidate base sequences for the amplification candidate regions already selected in the target region multiple selection step S301 are created in the primer candidate base sequence multiple creation step S302, the second local It repeats from alignment process S313.
- the feature points in the design of the primers and the like after prioritizing the amplification candidate regions are selected by selecting a plurality of specific target regions, searching for neighboring base sequences, and each of the extracted primer sets.
- the purpose is to obtain a primer group that includes the target region as an amplification target and does not become complementary to each other by confirming complementarity and selecting a base sequence with less complementarity.
- the feature point in confirming the complementarity of the base sequence of the primer is that the complementarity of the entire sequence is lowered by using local alignment, and the end of the base sequence of the primer is complemented by using global alignment. The point is to create a primer group so as to be low.
- Priorities 1 to 17 were assigned to the amplification candidate regions X01 to X17 in ascending order of SNV coordinates.
- the “priority” column of Table 8 shows the priority of each amplification candidate region.
- the “priority” column of Table 8 shows the priority of each amplification candidate region.
- X01 having the smallest SNV coordinate SNV coordinates: 20, 763, 642 was assigned the first priority.
- X17 having the maximum SNV coordinate (SNV coordinates: 111, 098, 226) was assigned the second priority.
- X12 SNV coordinates: 67, 800, 935) closest to the midpoint of X01 and X17 (coordinates: 65, 930, 934) was assigned the third priority.
- X09 (SNV coordinates: 46, 946, 157) closest to the midpoint of X01 and X12 (coordinates: 44, 282, 288.5) was given the fourth priority.
- X13 (SNV coordinates: 95, 858, 978) that is closest to the midpoint between X12 and X17 (coordinates: 89, 449, 580.5) was assigned the fifth priority.
- X11 (SNV coordinates: 53, 608, 479) closest to the midpoint between X09 and X12 (coordinates: 57, 373, 546) was assigned the sixth priority.
- X16 (SNV coordinates: 103, 397, 937) closest to the midpoint between X13 and X17 (coordinates: 103, 478, 602) was assigned the seventh priority.
- X10 (SNV coordinates: 52, 544, 805) closest to the midpoint between X09 and X11 (coordinates: 50, 277, 318) was assigned the eighth priority.
- X14 (SNV coordinates: 102, 366, 825) closest to the midpoint of X13 and X16 (coordinates: 99, 628, 457.5) was assigned the ninth priority.
- X15 (SNV coordinates: 103, 396, 716) closest to the midpoint between X14 and X16 (coordinates: 102, 882, 381) was assigned a priority of 10th.
- X05 (SNV coordinates: 36, 385, 031) closest to the midpoint between X01 and X09 (coordinates: 33,854, 899.5) was assigned the 11th priority.
- X04 (SNV coordinates: 27, 845, 654) closest to the midpoint between X01 and X05 (coordinates: 28, 574, 336.5) was assigned a priority of 12th.
- X08 (SNV coordinates: 36, 886, 469) closest to the midpoint of X05 and X09 (coordinates: 41, 665, 594) was assigned the 13th priority.
- X02 (SNV coordinates: 24, 798, 120) closest to the midpoint between X01 and X04 (coordinates: 44, 282, 288.5) was assigned 14th priority.
- X06 (SNV coordinates: 36, 743, 177) closest to the midpoint between X05 and X08 (coordinates: 36, 635, 750) was assigned 15th priority.
- X03 (SNV coordinates: 25, 265, 103) closest to the midpoint between X02 and X04 (coordinates: 26, 321, 887) was assigned the 16th priority.
- X07 (SNV coordinates: 36, 801, 415) closest to the midpoint between X06 and X08 (coordinates: 36, 814, 823) was assigned 17th priority.
- Primers and primer pairs for amplifying the amplification candidate regions by multiplex PCR were designed in order from the amplification candidate region having the highest priority. As a result, it was possible to design primers to be used for multiplex PCR for the amplification candidate regions with the first to the tenth priorities.
- the “primer” column in Table 10 shows the name, base sequence and sequence number of the primer constituting each primer pair.
- FIG. 18 shows the physical arrangement of the amplification candidate regions on the chromosomal DNA and the priority order of each amplification candidate region. However, the distance between each area
- X05 having a coordinate value of 32,845,654 or more obtained by adding 5,000,000 to the SNV coordinate of X04 and having the smallest coordinate value among the amplification candidate regions that have not yet been prioritized (SNV coordinate: 36, 385, 031) was given 3rd priority.
- X09 SNV coordinates: SNV coordinates having the smallest coordinate value among the amplification candidate areas that have 41,385,031 or more coordinates obtained by adding 5,000,000 to the SNV coordinates of X05 and that have not yet been prioritized. 46, 946, 157) was given 4th priority.
- X10 SNV coordinate: having the smallest coordinate value among the amplification candidate regions that have 51,946,157 or more obtained by adding 5,000,000 to the SN09 coordinate of X09 and that have not yet been prioritized. 52,544,805) was given the 5th priority.
- X12 SNV coordinates: SNV coordinates: having the smallest coordinate value among the amplification candidate areas which have 57,544,805 or more coordinates obtained by adding 5,000,000 to the SNV coordinates of X10 and which have not yet been prioritized. 67, 800, 935).
- X13 SNV coordinates: SNV coordinates: having the smallest coordinate value among the amplification candidate areas that have 72,800,935 or more obtained by adding 5,000,000 to the SNV coordinates of X12 and have not yet been prioritized. 95, 858, 978).
- X14 SNV coordinates: SNV coordinates: the smallest coordinate value among the amplification candidate areas that have coordinates of 100,858,978 or more obtained by adding 5,000,000 to the SNV coordinates of X13 and that have not yet been prioritized. 102, 366, 825) was given the 8th priority.
- X17 SNV coordinates: SNV coordinates: the smallest coordinate value of amplification candidate areas having 107,366,825 or more obtained by adding 5,000,000 to the SNV coordinates of X14 and not yet prioritized. 111, 098, 226) was given the 9th priority. Since there is no amplification candidate region that has 116,098,226 or more coordinates obtained by adding 5,000,000 to the SNV coordinate of X17, and has not yet been prioritized, the prioritization has not yet been achieved.
- X02 SNV coordinates: 24, 798, 120 having the smallest coordinate value among the amplification candidate regions was given the priority ranking of 10.
- X06 SNV coordinate: SNV coordinate: having the smallest coordinate value among the amplification candidate regions that have 29,798,120 or more obtained by adding 5,000,000 to the SNV coordinate of X02 and that have not yet been prioritized. 36, 743, 177) was given 11th priority.
- X11 SNV coordinate: having the smallest coordinate value among the amplification candidate regions that have 41,743,177 or more obtained by adding 5,000,000 to the SNV coordinate of X06 and that have not yet been prioritized. 53, 608, 479) was given 12th priority.
- X15 SNV coordinates: SNV coordinates: the smallest coordinate value among the amplification candidate areas that have coordinates of 58,608,479 or more obtained by adding 5,000,000 to the SNV coordinates of X11 and that have not yet been prioritized. 103, 396, 716) was given the 13th priority. Since there is no amplification candidate region that has a coordinate of 108,396,716 or more obtained by adding 5,000,000 to the SNV coordinate of X15 and has not yet been prioritized, it has not yet been prioritized. X03 (SNV coordinates: 25, 265, 103) having the smallest coordinate value among the amplification candidate regions was given the 14th priority.
- X07 SNV coordinate: SNV coordinate: having the smallest coordinate value among the amplification candidate regions not yet assigned priority, having coordinates of 30,265,103 or more obtained by adding 5,000,000 to the SNV coordinate of X03 36, 801, 415) was given 15th priority.
- X16 SNV coordinate: having the smallest coordinate value among the amplification candidate regions that have 41,801,415 or more coordinates obtained by adding 5,000,000 to the SN07 coordinate of X07 and that have not yet been prioritized. 103, 397, 937) was given the 16th priority.
- Primers and primer pairs for amplifying the amplification candidate regions by multiplex PCR were designed in order from the amplification candidate region having the highest priority. As a result, it was possible to design primers to be used for multiplex PCR for the amplification candidate regions with the first to the tenth priorities.
- the “primer” column of Table 11 shows the name, base sequence and sequence number of the primer constituting each primer pair.
- FIG. 19 shows the physical arrangement of the amplification candidate regions on the chromosomal DNA and the priority order of each amplification candidate region. However, the distance between each area
- Example 1 ⁇ Effects of Examples 1 and 2>
- the purpose was to design primers and primer pairs to be subjected to multiplex PCR for all 17 candidate amplification regions. As a result of examining the primer specificity and primer-dimer formation properties, etc. Primers and primer pairs could only be designed for 10 candidate amplification regions.
- the purpose of Example 1 and Example 2 was also to design primers and primer pairs to be subjected to multiplex PCR for all of the 17 candidate amplification regions. However, primer specificity and primer-dimer formation properties, etc. As a result, it was possible to design primers and primer pairs for 10 candidate amplification regions.
- the number of regions from which the SNV base sequence information can be obtained is the number of primers and primer While the set is further reduced from 10 places where the set could be designed to 7 places, the first and second embodiments are not affected by the loss of X06 to X08.
- the number of regions necessary for the analysis cannot be ensured due to the lack of X06 to X08, whereas in Examples 1 and 2, X06 to X08 are missing. Depending on this, there is no possibility that the number of areas necessary for the analysis cannot be secured.
- amplification candidate regions 99 regions Y01 to Y99 including SNP (Single Nucleotide Polymorphism) were selected from the region on human chromosome 13.
- SNP coordinates are GRCh37. Coordinates based on p13 (Genome Resource Consortium, human genome assembly data, Release 37, Patch 13; GenBank Accession no. CM000675.1). A method of assigning priorities to each amplification candidate region will be described later.
- ⁇ Comparative example 2> ⁇ Priority setting ⁇ Priorities 1 to 99 were assigned to the amplification candidate regions Y01 to Y99 in ascending order of SNP coordinates. The priority of each amplification candidate region is shown in the “priority” column of Table 12, Table 13, and Table 14.
- maternal / child determination is performed using n SNP loci having mutation frequencies p 1 , p 2 , p 3 ,..., Pn using cells that are surely derived from the mother and isolated cells that are suspected to be derived from the child.
- M the average number of SNP loci with different genotypes among others, and the SNP loci with different genotypes in the mother and child
- G the average number of If
- F and G are given by the following equations. However, ignore the effects of allele dropouts and allele dropins.
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Abstract
同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付け、上記優先順位に従って上記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法であって、上記優先順位を付ける方法に特徴を有する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法が提供される。
Description
本発明は、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法に関する。
近年発達してきたDNAシーケンサ等により遺伝子解析が手軽に行えるようになっている。しかし、ゲノムの総塩基長は一般に膨大であり、一方でシーケンサのリード能力には制約がある。そこで、必要な特定の遺伝子領域のみを増幅し、その塩基配列に限定してリードを行うことで、効率的かつ精度よく遺伝子解析を行う技術としてPCR法が普及している。特に、ある1つのPCR反応系に複数種類のプライマーを同時に供給することで、複数の遺伝子領域を選択的に増幅する手法をマルチプレックスPCRと称する。
マルチプレックスPCRは少量のDNAから複数の領域を効率よく増幅することから、非侵襲的な出生前診断を行うために有用な技術である。
マルチプレックスPCRは少量のDNAから複数の領域を効率よく増幅することから、非侵襲的な出生前診断を行うために有用な技術である。
特許文献1には、同一染色体上に座標順に配置されたm個の増幅候補領域に対して、マルチプレックスPCRにおいて使用するプライマーの設計方法が記載されている。ここで、mは1以上の整数である。
まず、増幅の対象となるDNAの塩基配列から1つめの増幅候補領域X1に対応するプライマー候補を選び出す。このとき、プライマー候補は、プライマーの融解温度、GC含量、塩基配列の長さ、塩基配列の特異性、ヘアピン構造およびプライマー・ダイマーの形成のしにくさをあらわすスコアから選び出されるものとする。Tm(融解温度;Melting Temperature)、GC含量、および塩基配列の長さが、あらかじめ定めた範囲内に収まっている、増幅候補領域X1に対応するn個のプライマー候補のうち、塩基配列の特異性、ヘアピン構造及びプライマー・ダイマーの形成のしにくさから算出した、プライマー候補の優位性を示すスコアが最も高いものをP11、2番目に高い候補をP12、そしてn番目の候補をP1nと呼ぶことにする。2つめの増幅候補領域X2に対応するn’個のプライマー候補P21,P22,・・・,P2n’も、上記と同様に選び出す。すべての増幅候補領域について同様の操作を繰り返し、m番目の増幅候補領域Xmに対応するk個のプライマー候補Pm1,Pm2,・・・,Pmkを選び出す。
次に、選び出されたプライマー候補の中から反応に最適なプライマーの組み合わせを選び出すために、異なる増幅候補領域のプライマー同士が意図しない場所で相補的な塩基配列を持っていないか調べる。異なる増幅候補領域のプライマー同士でプライマー・ダイマーを形成する可能性が低いプライマーが、マルチプレックスPCRで使用可能なプライマーとなる。
まず、増幅の対象となるDNAの塩基配列から1つめの増幅候補領域X1に対応するプライマー候補を選び出す。このとき、プライマー候補は、プライマーの融解温度、GC含量、塩基配列の長さ、塩基配列の特異性、ヘアピン構造およびプライマー・ダイマーの形成のしにくさをあらわすスコアから選び出されるものとする。Tm(融解温度;Melting Temperature)、GC含量、および塩基配列の長さが、あらかじめ定めた範囲内に収まっている、増幅候補領域X1に対応するn個のプライマー候補のうち、塩基配列の特異性、ヘアピン構造及びプライマー・ダイマーの形成のしにくさから算出した、プライマー候補の優位性を示すスコアが最も高いものをP11、2番目に高い候補をP12、そしてn番目の候補をP1nと呼ぶことにする。2つめの増幅候補領域X2に対応するn’個のプライマー候補P21,P22,・・・,P2n’も、上記と同様に選び出す。すべての増幅候補領域について同様の操作を繰り返し、m番目の増幅候補領域Xmに対応するk個のプライマー候補Pm1,Pm2,・・・,Pmkを選び出す。
次に、選び出されたプライマー候補の中から反応に最適なプライマーの組み合わせを選び出すために、異なる増幅候補領域のプライマー同士が意図しない場所で相補的な塩基配列を持っていないか調べる。異なる増幅候補領域のプライマー同士でプライマー・ダイマーを形成する可能性が低いプライマーが、マルチプレックスPCRで使用可能なプライマーとなる。
ところが、単一細胞から抽出したゲノムDNAのような冗長性が低い少量DNAサンプルに対する直接的なマルチプレックスPCRを行う際には、相補性/特異性などのプライマー設計の条件が非常に厳しいため、マルチプレックスPCRに供するプライマーを設計しようとする増幅候補領域の全てに対して、マルチプレックスPCRで使用可能なプライマーを採用することができない場合がある。
その結果、マルチプレックスPCRで使用可能なプライマーを採用することができた増幅候補領域(以下「増幅対象領域」という場合がある。)の数が少なくなり、以下のような問題が生じている。
ひとつ目は、マルチプレックスPCRによる増幅に失敗する増幅対象領域が生じてしまい、ジェノタイピング等の解析に必要な領域数を確保することができないという問題である。
ふたつ目は、ジェノタイピング等の解析に必要な領域数を確保することができても、高い精度を達成できないという問題である。
ひとつ目は、マルチプレックスPCRによる増幅に失敗する増幅対象領域が生じてしまい、ジェノタイピング等の解析に必要な領域数を確保することができないという問題である。
ふたつ目は、ジェノタイピング等の解析に必要な領域数を確保することができても、高い精度を達成できないという問題である。
そこで、本発明は、単一細胞から抽出したゲノムDNAのような冗長性が低い少量DNAサンプルに対する直接的なマルチプレックスPCRを行った場合であっても、必要な領域数を確保することができる、または、高い精度を達成することができる、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法を提供することを課題とする。
本発明者は、考察の末に、マルチプレックスPCRによる増幅に失敗する増幅対象領域が生じる原因として、染色体欠損またはDNA断片化などにより、増幅しようとする領域の少なくとも一部が存在しなくなっている場合があること、また、マルチプレックスPCRで使用可能なプライマーとしてin silicoで採用されたプライマーであっても、in vitroのマルチプレックスPCR実験系ではプライマー不適合が顕在化する場合があること、さらに、ジェノタイピング等の解析に必要な領域数を確保することができても、高い精度を達成できない原因として、増幅対象領域に含まれる変異の変異頻度が0.5に近くないと、所望の精度を達成するためにより多くの領域数を必要とすることを知見した。
本発明者は、上記課題を解決すべくさらに検討を重ねた結果、増幅候補領域に対して優先順位を付け、優先順位に従って増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法において、有線順位が前後する増幅候補領域の間の距離を大きく確保することにより、染色体の一部欠損またはDNA断片化等の影響が及ぶ範囲を限定し、マルチプレックスPCRによる増幅に失敗する増幅対象領域の数を減らせること、また、優先順位を、増幅候補領域において設計することができるプライマー候補の数が少ないほど優先順位が高くなるように付けることにより、マルチプレックスPCRで使用可能なプライマーとして採用されるプライマーの数を増やし、マルチプレックスPCRによる増幅に失敗する増幅対象領域の数を減らせること、さらに、優先順位を、増幅候補領域に含まれる変異の変異頻度が0.5に近いほど優先順位が高くなるように付けることにより、より少ない領域数で所望の精度を達成することができることを知得し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は以下の[1]~[6]を提供する。
[1] 同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付け、上記優先順位に従って上記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法であって、
上記優先順位は、以下の工程を含む同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法:
同一染色体DNA上のn箇所の増幅候補領域の識別情報および座標情報が入力手段を介して入力され、記憶手段に記憶される工程;
演算手段が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最小の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位1位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第1の優先順位設定工程;
演算手段が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最大の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位2位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第2の優先順位設定工程;ならびに、
演算手段が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報、座標情報および優先順位情報から、優先順位がi位であり座標値がriであり識別名がRiである増幅候補領域および優先順位がj位であり座標値がrjであり識別名がRjである増幅候補領域であって、上記増幅候補領域Riおよび上記増幅候補領域Rjの間には、優先順位が付けられた増幅候補領域は存在しないが、少なくとも1箇所のまだ優先順位が付けられていない増幅候補領域が存在するという条件を満たす増幅候補領域Riおよび増幅候補領域Rjを検索し、次いで、上記増幅候補領域Riおよび上記増幅候補領域Rjの中点の座標値ri-jをri-j=(ri+rj)/2により算出し、さらに、上記中点の座標値ri-jに最も近い座標値を持つ増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位k位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する工程検索されたに優先順位k位を付け、記憶手段に記憶する、第kの優先順位設定工程;
上記優先順位k位を付ける工程を、k=3からnまで繰り返す。
ただし、nは3≦nを満たす整数であり、kは3≦k≦nを満たす整数であり、iおよびjは、1≦i≦k-1、1≦j≦k-1、かつ、i≠jであり、riおよびrjはrmin≦ri≦rmax、rmin≦rj≦rmax、かつ、ri≠rjであり、rminおよびrmaxは、それぞれ、上記n個の増幅候補領域の座標値の最小値および最大値である。
[2] 同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付け、上記優先順位に従って上記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法であって、
上記優先順位は、以下の工程を含む同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法:
同一染色体DNA上のn個の増幅候補領域の識別情報および座標情報が入力手段を介して入力され、記憶手段に記憶される工程;
演算手段が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最大の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位1位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第1の優先順位設定工程;
演算手段が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最小の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位2位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第2の優先順位設定工程;ならびに、
演算手段が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報、座標情報および優先順位情報から、優先順位がi位であり座標値がriであり識別名がRiである増幅候補領域および優先順位がj位であり座標値がrjであり識別名がRjである増幅候補領域であって、上記増幅候補領域Riおよび上記増幅候補領域Rjの間には、優先順位が付けられた増幅候補領域は存在しないが、少なくとも1箇所のまだ優先順位が付けられていない増幅候補領域が存在するという条件を満たす増幅候補領域Riおよび増幅候補領域Rjを検索し、次いで、上記増幅候補領域Riおよび上記増幅候補領域Rjの中点の座標値ri-jをri-j=(ri+rj)/2により算出し、さらに、上記中点の座標値ri-jに最も近い座標値を持つ増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位k位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する工程検索されたに優先順位k位を付け、記憶手段に記憶する、第kの優先順位設定工程;
上記第kの優先順位設定工程を、k=3からnまで繰り返す。
ただし、nは3≦nを満たす整数であり、kは3≦k≦nを満たす整数であり、iおよびjは、1≦i≦k-1、1≦j≦k-1、かつ、i≠jであり、riおよびrjはrmin≦ri≦rmax、rmin≦rj≦rmax、かつ、ri≠rjであり、rminおよびrmaxは、それぞれ、上記n個の増幅候補領域の座標値の最小値および最大値である。
[3] 同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付け、上記優先順位に従って上記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法であって、
上記優先順位は、以下の工程を備える同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法:
同一染色体DNA上のn個の増幅候補領域の識別情報および座標情報が入力手段を介して入力され、記憶手段に記憶される工程;
演算手段が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最小の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位1位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第1の優先順位設定工程;ならびに、
演算手段が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報、座標情報および優先順位情報から、優先順位がk-1位である増幅候補領域の識別名Rk-1および座標値rk-1を検索して、T=rk-1+tを算出し、
T=rk-1+t≦rmaxであるとき、rk-1+t以上rmax以下の座標値を持ち、優先順位情報が付けられていない増幅候補領域を検索し、その条件を満たす増幅候補領域が存在すれば、座標値がrk-1+t以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位情報が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け、記憶手段に記憶し、
T=rk-1+t≦rmaxであるとき、rk-1+t以上rmax以下の座標値を持ち、優先順位情報が付けられていない増幅候補領域を検索し、その条件を満たす増幅候補領域が存在しなければ、座標値がrmin以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位情報が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け、記憶手段に記憶し、
T=rk-1+t>rmaxであるとき、座標値がrmin以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け、記憶手段に記憶する、第kの優先順位設定工程;
上記第kの優先順位設定工程を、k=2からnまで繰り返す。
ただし、nは3≦nを満たす整数であり、kは2≦k≦nを満たす整数であり、tはt>0を満たす実数であり、rk-1≠rkであり、rminおよびrmaxは、それぞれ、上記n個の増幅候補領域の座標値の最小値および最大値である。
[4] 同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付け、上記優先順位に従って上記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法であって、
上記優先順位は、以下の工程を備える同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法:
同一染色体DNA上のn個の増幅候補領域の識別情報および座標情報が入力手段を介して入力され、記憶手段に記憶される工程;
演算手段が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最大の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位1位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第1の優先順位設定工程;ならびに、
演算手段が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報、座標情報および優先順位情報から、優先順位がk-1位である増幅候補領域の識別名Rk-1および座標値rk-1を検索し、T=rk-1+tを算出し、
T=rk-1+t≦rmaxであるとき、rk-1+t以上rmax以下の座標値を持ち、優先順位情報が付けられていない増幅候補領域を検索し、その条件を満たす増幅候補領域が存在すれば、座標値がrk-1+t以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位情報が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け、記憶手段に記憶し、
T=rk-1+t≦rmaxであるとき、rk-1+t以上rmax以下の座標値を持ち、優先順位情報が付けられていない増幅候補領域を検索し、その条件を満たす増幅候補領域が存在しなければ、座標値がrmin以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位情報が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け、記憶手段に記憶し、
T=rk-1+t>rmaxであるとき、座標値がrmin以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け、記憶手段に記憶する、第kの優先順位設定工程;
上記第kの優先順位設定工程を、k=2からnまで繰り返す。
ただし、nは3≦nを満たす整数であり、kは2≦k≦nを満たす整数であり、tはt>0を満たす実数であり、rk-1≠rkであり、rminおよびrmaxは、それぞれ、上記n個の増幅候補領域の座標値の最小値および最大値である。
[5] 同一染色体上の増幅候補領域に対して優先順位を付け、上記優先順位に従って上記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法であって、
上記優先順位は、以下の工程を備える同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法:
同一染色体DNA上のn個の増幅候補領域の識別情報およびプライマー候補数情報が入力手段を介して入力され、記憶手段に記憶される工程;および、
演算手段が記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報およびプライマー候補数情報から、プライマー候補数の数がk番目に少ない増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位k位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第kの優先順位設定工程;
上記第kの優先順位設定工程を、k=1からnまで繰り返す。
ただし、nはn≧2を満たす整数であり、kは1≦k≦nを満たす整数である。
[6] 増幅候補領域に対して優先順位を付け、上記優先順位に従って上記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法であって、
上記優先順位は、以下の工程を備える増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法:
染色体DNA上のn個の増幅候補領域の識別情報および変異頻度情報が入力手段を介して入力され、記憶手段に記憶される工程;ならびに、
演算手段が記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報および変異頻度情報から、識別名Riおよび変異頻度VFiを持つ増幅候補領域の変異頻度差=|0.5-VFi|を算出し、変異頻度差がk番目に小さい増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位k位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第kの優先順位設定工程;
上記第kの優先順位設定工程を、k=1からnまで繰り返す。
ただし、nはn≧2を満たす整数であり、kは1≦k≦nを満たす整数である。
[1] 同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付け、上記優先順位に従って上記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法であって、
上記優先順位は、以下の工程を含む同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法:
同一染色体DNA上のn箇所の増幅候補領域の識別情報および座標情報が入力手段を介して入力され、記憶手段に記憶される工程;
演算手段が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最小の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位1位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第1の優先順位設定工程;
演算手段が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最大の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位2位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第2の優先順位設定工程;ならびに、
演算手段が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報、座標情報および優先順位情報から、優先順位がi位であり座標値がriであり識別名がRiである増幅候補領域および優先順位がj位であり座標値がrjであり識別名がRjである増幅候補領域であって、上記増幅候補領域Riおよび上記増幅候補領域Rjの間には、優先順位が付けられた増幅候補領域は存在しないが、少なくとも1箇所のまだ優先順位が付けられていない増幅候補領域が存在するという条件を満たす増幅候補領域Riおよび増幅候補領域Rjを検索し、次いで、上記増幅候補領域Riおよび上記増幅候補領域Rjの中点の座標値ri-jをri-j=(ri+rj)/2により算出し、さらに、上記中点の座標値ri-jに最も近い座標値を持つ増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位k位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する工程検索されたに優先順位k位を付け、記憶手段に記憶する、第kの優先順位設定工程;
上記優先順位k位を付ける工程を、k=3からnまで繰り返す。
ただし、nは3≦nを満たす整数であり、kは3≦k≦nを満たす整数であり、iおよびjは、1≦i≦k-1、1≦j≦k-1、かつ、i≠jであり、riおよびrjはrmin≦ri≦rmax、rmin≦rj≦rmax、かつ、ri≠rjであり、rminおよびrmaxは、それぞれ、上記n個の増幅候補領域の座標値の最小値および最大値である。
[2] 同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付け、上記優先順位に従って上記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法であって、
上記優先順位は、以下の工程を含む同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法:
同一染色体DNA上のn個の増幅候補領域の識別情報および座標情報が入力手段を介して入力され、記憶手段に記憶される工程;
演算手段が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最大の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位1位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第1の優先順位設定工程;
演算手段が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最小の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位2位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第2の優先順位設定工程;ならびに、
演算手段が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報、座標情報および優先順位情報から、優先順位がi位であり座標値がriであり識別名がRiである増幅候補領域および優先順位がj位であり座標値がrjであり識別名がRjである増幅候補領域であって、上記増幅候補領域Riおよび上記増幅候補領域Rjの間には、優先順位が付けられた増幅候補領域は存在しないが、少なくとも1箇所のまだ優先順位が付けられていない増幅候補領域が存在するという条件を満たす増幅候補領域Riおよび増幅候補領域Rjを検索し、次いで、上記増幅候補領域Riおよび上記増幅候補領域Rjの中点の座標値ri-jをri-j=(ri+rj)/2により算出し、さらに、上記中点の座標値ri-jに最も近い座標値を持つ増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位k位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する工程検索されたに優先順位k位を付け、記憶手段に記憶する、第kの優先順位設定工程;
上記第kの優先順位設定工程を、k=3からnまで繰り返す。
ただし、nは3≦nを満たす整数であり、kは3≦k≦nを満たす整数であり、iおよびjは、1≦i≦k-1、1≦j≦k-1、かつ、i≠jであり、riおよびrjはrmin≦ri≦rmax、rmin≦rj≦rmax、かつ、ri≠rjであり、rminおよびrmaxは、それぞれ、上記n個の増幅候補領域の座標値の最小値および最大値である。
[3] 同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付け、上記優先順位に従って上記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法であって、
上記優先順位は、以下の工程を備える同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法:
同一染色体DNA上のn個の増幅候補領域の識別情報および座標情報が入力手段を介して入力され、記憶手段に記憶される工程;
演算手段が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最小の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位1位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第1の優先順位設定工程;ならびに、
演算手段が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報、座標情報および優先順位情報から、優先順位がk-1位である増幅候補領域の識別名Rk-1および座標値rk-1を検索して、T=rk-1+tを算出し、
T=rk-1+t≦rmaxであるとき、rk-1+t以上rmax以下の座標値を持ち、優先順位情報が付けられていない増幅候補領域を検索し、その条件を満たす増幅候補領域が存在すれば、座標値がrk-1+t以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位情報が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け、記憶手段に記憶し、
T=rk-1+t≦rmaxであるとき、rk-1+t以上rmax以下の座標値を持ち、優先順位情報が付けられていない増幅候補領域を検索し、その条件を満たす増幅候補領域が存在しなければ、座標値がrmin以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位情報が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け、記憶手段に記憶し、
T=rk-1+t>rmaxであるとき、座標値がrmin以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け、記憶手段に記憶する、第kの優先順位設定工程;
上記第kの優先順位設定工程を、k=2からnまで繰り返す。
ただし、nは3≦nを満たす整数であり、kは2≦k≦nを満たす整数であり、tはt>0を満たす実数であり、rk-1≠rkであり、rminおよびrmaxは、それぞれ、上記n個の増幅候補領域の座標値の最小値および最大値である。
[4] 同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付け、上記優先順位に従って上記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法であって、
上記優先順位は、以下の工程を備える同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法:
同一染色体DNA上のn個の増幅候補領域の識別情報および座標情報が入力手段を介して入力され、記憶手段に記憶される工程;
演算手段が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最大の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位1位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第1の優先順位設定工程;ならびに、
演算手段が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報、座標情報および優先順位情報から、優先順位がk-1位である増幅候補領域の識別名Rk-1および座標値rk-1を検索し、T=rk-1+tを算出し、
T=rk-1+t≦rmaxであるとき、rk-1+t以上rmax以下の座標値を持ち、優先順位情報が付けられていない増幅候補領域を検索し、その条件を満たす増幅候補領域が存在すれば、座標値がrk-1+t以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位情報が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け、記憶手段に記憶し、
T=rk-1+t≦rmaxであるとき、rk-1+t以上rmax以下の座標値を持ち、優先順位情報が付けられていない増幅候補領域を検索し、その条件を満たす増幅候補領域が存在しなければ、座標値がrmin以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位情報が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け、記憶手段に記憶し、
T=rk-1+t>rmaxであるとき、座標値がrmin以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け、記憶手段に記憶する、第kの優先順位設定工程;
上記第kの優先順位設定工程を、k=2からnまで繰り返す。
ただし、nは3≦nを満たす整数であり、kは2≦k≦nを満たす整数であり、tはt>0を満たす実数であり、rk-1≠rkであり、rminおよびrmaxは、それぞれ、上記n個の増幅候補領域の座標値の最小値および最大値である。
[5] 同一染色体上の増幅候補領域に対して優先順位を付け、上記優先順位に従って上記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法であって、
上記優先順位は、以下の工程を備える同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法:
同一染色体DNA上のn個の増幅候補領域の識別情報およびプライマー候補数情報が入力手段を介して入力され、記憶手段に記憶される工程;および、
演算手段が記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報およびプライマー候補数情報から、プライマー候補数の数がk番目に少ない増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位k位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第kの優先順位設定工程;
上記第kの優先順位設定工程を、k=1からnまで繰り返す。
ただし、nはn≧2を満たす整数であり、kは1≦k≦nを満たす整数である。
[6] 増幅候補領域に対して優先順位を付け、上記優先順位に従って上記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法であって、
上記優先順位は、以下の工程を備える増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法:
染色体DNA上のn個の増幅候補領域の識別情報および変異頻度情報が入力手段を介して入力され、記憶手段に記憶される工程;ならびに、
演算手段が記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報および変異頻度情報から、識別名Riおよび変異頻度VFiを持つ増幅候補領域の変異頻度差=|0.5-VFi|を算出し、変異頻度差がk番目に小さい増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位k位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第kの優先順位設定工程;
上記第kの優先順位設定工程を、k=1からnまで繰り返す。
ただし、nはn≧2を満たす整数であり、kは1≦k≦nを満たす整数である。
本発明によれば、単一細胞から抽出したゲノムDNAのような冗長性が低い少量DNAサンプルに対する直接的なマルチプレックスPCRを行った場合であっても、必要な領域数を確保することができる、または、高い精度を達成することができる、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法を提供することができる。
また、本発明によれば、染色体欠損またはDNA断片化等の影響を受けてPCR増幅に失敗する増幅対象領域の数を減らすことができ、ジェノタイピング等の解析に必要な領域数を確保することができる。
また、本発明によれば、プライマー候補の少ない増幅候補領域に対して、より多くのマルチプレックスPCRで使用可能なプライマーを採用してPCR増幅に失敗する増幅対象領域の数を減らすことができ、ジェノタイピング等の解析に必要な領域数を確保することができる。
さらに、本発明によれば、含まれる変異の変異頻度が0.5に近い領域の増幅対象領域に占める割合を高めることにより、より少ない領域数で高い精度を達成することができる。
また、本発明によれば、染色体欠損またはDNA断片化等の影響を受けてPCR増幅に失敗する増幅対象領域の数を減らすことができ、ジェノタイピング等の解析に必要な領域数を確保することができる。
また、本発明によれば、プライマー候補の少ない増幅候補領域に対して、より多くのマルチプレックスPCRで使用可能なプライマーを採用してPCR増幅に失敗する増幅対象領域の数を減らすことができ、ジェノタイピング等の解析に必要な領域数を確保することができる。
さらに、本発明によれば、含まれる変異の変異頻度が0.5に近い領域の増幅対象領域に占める割合を高めることにより、より少ない領域数で高い精度を達成することができる。
本発明において、「~」を用いて表される範囲は、その範囲に「~」の前後に記載された両端を含む範囲を意味する。例えば、AおよびBについて「A~B」はAおよびBを含む範囲を表す。
また、本発明において、増幅候補領域は、ゲノムDNA上の領域であって、ジェノタイピングまたは染色体数定量などの目的のためにPCR増幅する候補の領域をいうものとする。
また、本発明において、増幅候補領域は、ゲノムDNA上の領域であって、ジェノタイピングまたは染色体数定量などの目的のためにPCR増幅する候補の領域をいうものとする。
本明細書において用いる主要な略語およびその意味は以下のとおりである。
DNA・・・デオキシリボ核酸(Deoxyribonucleic acid)
PCR・・・ポリメラーゼ連鎖反応(Polymerase Chain Reaction)
SNP・・・一塩基多型(Single Nucleotide Polymorphism)
SNPs・・・SNPの複数形
SNV・・・一塩基変異(Single Nucleotide Variant)、SNPの上位概念
V.F.・・・変異頻度(Variant Frequency)
ΔV.F.・・・変異頻度差(変異頻度0.5との差の絶対値)
in silico・・・「コンピュータを用いて」という意味(バイオインフォマティクス)
in vitro・・・in silicoに対して、「ウェットな実験によって」という意味(バイオインフォマティクス)
DNA・・・デオキシリボ核酸(Deoxyribonucleic acid)
PCR・・・ポリメラーゼ連鎖反応(Polymerase Chain Reaction)
SNP・・・一塩基多型(Single Nucleotide Polymorphism)
SNPs・・・SNPの複数形
SNV・・・一塩基変異(Single Nucleotide Variant)、SNPの上位概念
V.F.・・・変異頻度(Variant Frequency)
ΔV.F.・・・変異頻度差(変異頻度0.5との差の絶対値)
in silico・・・「コンピュータを用いて」という意味(バイオインフォマティクス)
in vitro・・・in silicoに対して、「ウェットな実験によって」という意味(バイオインフォマティクス)
[ハードウェア(実行装置)]
本発明における優先順位の設定方法を実行する装置(「ハードウェア」または「実行装置」ともいう。)について、図1を参照しながら説明する。
本発明において、優先順位の設定は、演算手段(CPU;Central Processing Unit,中央演算処理装置)11、記憶手段(メモリ)12、補助記憶手段(ストレージ)13、入力手段(キーボード)14、および表示手段(モニタ)16を備えるハードウェア(装置)によって行われる。この装置は、さらに、補助入力手段(マウス)15、および出力手段(プリンタ)17等を備えていてもよい。
それぞれの手段について説明する。
入力手段(キーボード)14は、装置に指示およびデータ等を入力する手段である。補助入力手段(マウス)15は、入力手段(キーボード)14に代えて、またはそれとともに、用いられる。
演算手段(CPU)11は、演算処理を行う手段である。
記憶手段(メモリ)12は、演算手段(CPU)11の演算処理の結果を記憶したり、入力手段(キーボード)14からの入力を記憶したりする手段である。
補助記憶手段(ストレージ)13は、オペレーティングシステム、必要ローカス数を決定するためのプログラムなどを保存するストレージである。補助記憶手段(ストレージ)13は、その一部を記憶手段(メモリ)12を拡張するために用いることもできる(仮想メモリ)。
本発明における優先順位の設定方法を実行する装置(「ハードウェア」または「実行装置」ともいう。)について、図1を参照しながら説明する。
本発明において、優先順位の設定は、演算手段(CPU;Central Processing Unit,中央演算処理装置)11、記憶手段(メモリ)12、補助記憶手段(ストレージ)13、入力手段(キーボード)14、および表示手段(モニタ)16を備えるハードウェア(装置)によって行われる。この装置は、さらに、補助入力手段(マウス)15、および出力手段(プリンタ)17等を備えていてもよい。
それぞれの手段について説明する。
入力手段(キーボード)14は、装置に指示およびデータ等を入力する手段である。補助入力手段(マウス)15は、入力手段(キーボード)14に代えて、またはそれとともに、用いられる。
演算手段(CPU)11は、演算処理を行う手段である。
記憶手段(メモリ)12は、演算手段(CPU)11の演算処理の結果を記憶したり、入力手段(キーボード)14からの入力を記憶したりする手段である。
補助記憶手段(ストレージ)13は、オペレーティングシステム、必要ローカス数を決定するためのプログラムなどを保存するストレージである。補助記憶手段(ストレージ)13は、その一部を記憶手段(メモリ)12を拡張するために用いることもできる(仮想メモリ)。
[1.本発明の第一の態様]
本発明の第一の態様は、マルチプレックスPCRによる増幅に失敗する増幅対象領域が生じてしまい、ジェノタイピング等の解析に必要な領域数を確保することができないというひとつ目の問題に対する解決手段を提供するものである。以下では、図1、図2および図3を適宜参照しながら説明する。
本発明の第一の態様は、マルチプレックスPCRによる増幅に失敗する増幅対象領域が生じてしまい、ジェノタイピング等の解析に必要な領域数を確保することができないというひとつ目の問題に対する解決手段を提供するものである。以下では、図1、図2および図3を適宜参照しながら説明する。
本発明の第一の態様は、同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付け、上記優先順位に従って上記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法である。
上記優先順位は、以下の工程を含む同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる。
上記優先順位は、以下の工程を含む同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる。
同一染色体DNA上のn箇所の増幅候補領域の識別情報および座標情報が入力手段14を介して入力され、記憶手段12に記憶される工程(図2のS11)。
演算手段11が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最小の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位1位の優先順位情報を付け、記憶手段12に記憶する、第1の優先順位設定工程(図2のS12)。
演算手段11が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最小の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位1位の優先順位情報を付け、記憶手段12に記憶する、第1の優先順位設定工程(図2のS12)。
演算手段11が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最大の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位2位の優先順位情報を付け、記憶手段12に記憶する、第2の優先順位設定工程(図2のS13)。
演算手段11が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報、座標情報および優先順位情報から、優先順位がi位であり座標値がriであり識別名がRiである増幅候補領域および優先順位がj位であり座標値がrjであり識別名がRjである増幅候補領域であって、上記増幅候補領域Riおよび上記増幅候補領域Rjの間には、優先順位が付けられた増幅候補領域は存在しないが、少なくとも1箇所のまだ優先順位が付けられていない増幅候補領域が存在するという条件を満たす増幅候補領域Riおよび増幅候補領域Rjを検索し、次いで、上記増幅候補領域Riおよび上記増幅候補領域Rjの中点の座標値ri-jをri-j=(ri+rj)/2により算出し、さらに、上記中点の座標値ri-jに最も近い座標値を持つ増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位k位の優先順位情報を付け、記憶手段12に記憶する工程検索されたに優先順位k位を付け、記憶手段12に記憶する、第kの優先順位設定工程(図2のS15)。
上記優先順位k位を付ける工程を、k=3からnまで繰り返す(図2のS14およびS16)。
ただし、nは3≦nを満たす整数であり、kは3≦k≦nを満たす整数であり、iおよびjは、1≦i≦k-1、1≦j≦k-1、かつ、i≠jであり、riおよびrjはrmin≦ri≦rmax、rmin≦rj≦rmax、かつ、ri≠rjであり、rminおよびrmaxは、それぞれ、上記n個の増幅候補領域の座標値の最小値および最大値である。
または、図3に示すように、優先順位1位および2位の付け方は次のようにしてもよい。
演算手段11が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最大の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位1位の優先順位情報を付け、記憶手段12に記憶する、第1の優先順位設定工程(図3のS12’)。
演算手段11が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最小の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位2位の優先順位情報を付け、記憶手段12に記憶する、第2の優先順位設定工程(図3のS13’)。
本発明の第一の態様は、同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付け、上記優先順位に従って上記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法において、増幅候補領域選択工程と、第1の優先順位設定工程と、第2の優先順位設定工程と、第kの優先順位設定工程とを備え、第kの優先順位設定工程はk=3からk=nまで逐次繰り返される優先順位を付ける方法によって、上記優先順位を付けることを特徴とする。
〈増幅候補領域選択工程〉
増幅候補領域選択工程は、同一染色体DNA上のn個の増幅候補領域を選択する工程である。増幅候補領域n個の識別情報および座標情報を入力する(図2および図3のS11)。
ここで、nはn≧3を満たす整数である。
nは、好ましくは5以上であり、より好ましくは10以上であり、さらに好ましくは50以上であり、いっそう好ましく100以上であり、よりいっそう好ましくは500以上である。より多くの増幅候補領域に対してマルチプレックスPCRに供するプライマーを設計することができれば、必要領域数を満たすことがより容易となる。
なお、n個の増幅候補領域の全てに対して優先順位を付けたとしても、n箇所全ての増幅候補領域に対してマルチプレックスPCRに供するプライマーを設計できるとは限らないことは、既に記載したとおりである。
増幅候補領域選択工程は、同一染色体DNA上のn個の増幅候補領域を選択する工程である。増幅候補領域n個の識別情報および座標情報を入力する(図2および図3のS11)。
ここで、nはn≧3を満たす整数である。
nは、好ましくは5以上であり、より好ましくは10以上であり、さらに好ましくは50以上であり、いっそう好ましく100以上であり、よりいっそう好ましくは500以上である。より多くの増幅候補領域に対してマルチプレックスPCRに供するプライマーを設計することができれば、必要領域数を満たすことがより容易となる。
なお、n個の増幅候補領域の全てに対して優先順位を付けたとしても、n箇所全ての増幅候補領域に対してマルチプレックスPCRに供するプライマーを設計できるとは限らないことは、既に記載したとおりである。
〈第1の優先順位設定工程/第2の優先順位設定工程〉
上記n個の増幅候補領域において、最小の座標rminを持つ増幅候補領域をRminとし、最大の座標rmaxを持つ増幅候補領域をRmaxとする。
上記n個の増幅候補領域において、最小の座標rminを持つ増幅候補領域をRminとし、最大の座標rmaxを持つ増幅候補領域をRmaxとする。
《第1の優先順位設定工程》
第1の優先順位設定工程は、上記増幅候補領域Rminおよび上記増幅候補領域Rmaxの2つの増幅候補領域のうち、一方に優先順位1位を付ける工程である(図2のS12;図3のS12’)。
すなわち、増幅候補領域Rminに優先順位1位をつけるか、または、増幅候補領域Rmaxに優先順位1位を付けることとなる。
第1の優先順位設定工程は、上記増幅候補領域Rminおよび上記増幅候補領域Rmaxの2つの増幅候補領域のうち、一方に優先順位1位を付ける工程である(図2のS12;図3のS12’)。
すなわち、増幅候補領域Rminに優先順位1位をつけるか、または、増幅候補領域Rmaxに優先順位1位を付けることとなる。
《第2の優先順位設定工程》
第2の優先順位設定工程は、上記増幅候補領域Rminおよび上記増幅候補領域Rmaxの2つの増幅候補領域のうち、上記優先順位1位を付けた一方を除く他方に優先順位2位を付ける工程である(図2のS13;図3のS13’)。
すなわち、上記第1の優先順位設定工程において、増幅候補領域Rminに優先順位1位をつけたときは、増幅候補領域Rmaxに優先順位2位を付けることとなり、上記第1の優先順位設定工程において、増幅候補領域Rmaxに優先順位1位を付けたときは、増幅候補領域Rminに優先順位2位を付けることとなる。
第2の優先順位設定工程は、上記増幅候補領域Rminおよび上記増幅候補領域Rmaxの2つの増幅候補領域のうち、上記優先順位1位を付けた一方を除く他方に優先順位2位を付ける工程である(図2のS13;図3のS13’)。
すなわち、上記第1の優先順位設定工程において、増幅候補領域Rminに優先順位1位をつけたときは、増幅候補領域Rmaxに優先順位2位を付けることとなり、上記第1の優先順位設定工程において、増幅候補領域Rmaxに優先順位1位を付けたときは、増幅候補領域Rminに優先順位2位を付けることとなる。
〈第kの優先順位設定工程〉
第kの優先順位設定工程では、既に1位から(k-1)位までの優先順位が付けられた場合において、優先順位i位が付けられた増幅候補領域Riおよび優先順位j位が付けられた増幅候補領域Rjの中点の座標(ri+rj)/2に最も近い座標値を持つ増幅候補領域に優先順位k位を付ける(図2および図3のS14~S16)。ここで、riおよびrjは、それぞれ、増幅候補領域Riおよび増幅候補領域Rjの座標である。
第kの優先順位設定工程では、既に1位から(k-1)位までの優先順位が付けられた場合において、優先順位i位が付けられた増幅候補領域Riおよび優先順位j位が付けられた増幅候補領域Rjの中点の座標(ri+rj)/2に最も近い座標値を持つ増幅候補領域に優先順位k位を付ける(図2および図3のS14~S16)。ここで、riおよびrjは、それぞれ、増幅候補領域Riおよび増幅候補領域Rjの座標である。
増幅候補領域Riおよび増幅候補領域Rjの組合せが2組以上存在する場合は、無作為に1組を選択してもよいが、座標が小さい方を優先する、または座標が大きい方を優先する等のポリシーを採用してもよい。
座標(ri+rj)/2に最も近い座標値を持つ増幅候補領域が2箇所存在する場合は、無作為に1箇所を選択してもよいが、座標が小さい方を優先する、または座標が大きい方を優先する等のポリシーを採用してもよい。
なお、上記増幅候補領域Riおよび上記増幅候補領域Rjの間には、優先順位が付けられた増幅候補領域は存在しないが、少なくとも1箇所のまだ優先順位が付けられていない増幅候補領域が存在する。また、R1は上記第1の優先順位設定工程において優先順位1位が付けられたRminまたはRmaxであり、R2は上記第2の優先順位設定工程において優先順位2位が付けられたRminまたはRmaxである。
kは3≦k≦nを満たす整数である。
iおよびjは、1≦i≦k-1、1≦j≦k-1、かつ、i≠jである。
riおよびrjはrmin≦ri≦rmax、rmin≦rj≦rmax、かつ、ri≠rjである。
iおよびjは、1≦i≦k-1、1≦j≦k-1、かつ、i≠jである。
riおよびrjはrmin≦ri≦rmax、rmin≦rj≦rmax、かつ、ri≠rjである。
第kの優先順位設定工程は、k=3からk=nまで逐次繰り返す(図2および図3のS14~S16)。
優先順位を付けることができる増幅候補領域が無くなったところで、優先順位の設定を終了する。
さらに、増幅候補領域の識別情報および優先順位情報を出力する(図2および図3のS17)。
優先順位を付けることができる増幅候補領域が無くなったところで、優先順位の設定を終了する。
さらに、増幅候補領域の識別情報および優先順位情報を出力する(図2および図3のS17)。
なお、増幅候補領域に対する優先順位の設定は、優先順位に重複が生じないように行う。
〈図7に基づく説明〉
図7を参照しながら具体的に説明する。
図7は、簡単のため、同一染色体DNA上の増幅候補領域R01~R09の9箇所の増幅候補領域が、左から右に座標が大きくなる順で等間隔に並べられている。
(1)座標が最も小さいR01に優先順位1位を付けた。
(2)座標が最も大きいR09に優先順位2位を付けた。
(3)R01とR09の中点に該当するR05に優先順位3位を付けた。
(4)R01とR05の中点に該当するR03に優先順位4位を付けた。
(5)R05とR09の中点に該当するR07に優先順位5位を付けた。
(6)R01とR03の中点に該当するR02に優先順位6位を付けた。
(7)R05とR07の中点に該当するR06に優先順位7位を付けた。
(8)R03とR05の中点に該当するR04に優先順位8位を付けた。
(9)まだ順位を付けていない増幅候補領域がなくなったため、順位付けを終了した。
図7を参照しながら具体的に説明する。
図7は、簡単のため、同一染色体DNA上の増幅候補領域R01~R09の9箇所の増幅候補領域が、左から右に座標が大きくなる順で等間隔に並べられている。
(1)座標が最も小さいR01に優先順位1位を付けた。
(2)座標が最も大きいR09に優先順位2位を付けた。
(3)R01とR09の中点に該当するR05に優先順位3位を付けた。
(4)R01とR05の中点に該当するR03に優先順位4位を付けた。
(5)R05とR09の中点に該当するR07に優先順位5位を付けた。
(6)R01とR03の中点に該当するR02に優先順位6位を付けた。
(7)R05とR07の中点に該当するR06に優先順位7位を付けた。
(8)R03とR05の中点に該当するR04に優先順位8位を付けた。
(9)まだ順位を付けていない増幅候補領域がなくなったため、順位付けを終了した。
〈本発明の第一態様の有利な効果〉
図6および図7を対比しながら説明する。
図6および図7では、R01~R09の増幅候補領域に1位から9位までの優先順位を付ける。
優先順位を付けた増幅候補領域のうち、優先順位に従って5箇所の増幅候補領域を増幅するためのプライマーを作製する。
実際の染色体DNAでは、R02、R03、およびR04が欠損している。
そのため、図6では、プライマーを作製し、増幅しようとしていた増幅候補領域のうち、3箇所(R02、R03、およびR04)の増幅に失敗する。増幅できる増幅候補領域は必要領域数に満たない可能性が大きい。
しかし、図7では、プライマーを作製し、増幅しようとしていた増幅候補領域のうち、1箇所(R03)の増幅に失敗するだけである。増幅できる増幅候補領域は必要領域数を満たす可能性が大きい。
図6および図7を対比しながら説明する。
図6および図7では、R01~R09の増幅候補領域に1位から9位までの優先順位を付ける。
優先順位を付けた増幅候補領域のうち、優先順位に従って5箇所の増幅候補領域を増幅するためのプライマーを作製する。
実際の染色体DNAでは、R02、R03、およびR04が欠損している。
そのため、図6では、プライマーを作製し、増幅しようとしていた増幅候補領域のうち、3箇所(R02、R03、およびR04)の増幅に失敗する。増幅できる増幅候補領域は必要領域数に満たない可能性が大きい。
しかし、図7では、プライマーを作製し、増幅しようとしていた増幅候補領域のうち、1箇所(R03)の増幅に失敗するだけである。増幅できる増幅候補領域は必要領域数を満たす可能性が大きい。
[2.本発明の第二の態様]
本発明の第二の態様は、マルチプレックスPCRによる増幅に失敗する増幅対象領域が生じてしまい、ジェノタイピング等の解析に必要な領域数を確保することができないというひとつ目の問題に対する別の解決手段を提供するものである。以下では、図1、図4および図5を適宜参照しながら説明する。
本発明の第二の態様は、マルチプレックスPCRによる増幅に失敗する増幅対象領域が生じてしまい、ジェノタイピング等の解析に必要な領域数を確保することができないというひとつ目の問題に対する別の解決手段を提供するものである。以下では、図1、図4および図5を適宜参照しながら説明する。
本発明の第二の態様は、同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付け、上記優先順位に従って上記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法である。
上記優先順位は、以下の工程を備える同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる。
上記優先順位は、以下の工程を備える同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる。
同一染色体DNA上のn個の増幅候補領域の識別情報および座標情報が入力手段14を介して入力され、記憶手段12に記憶される工程(図4のS21)。
演算手段11が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最小の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位1位の優先順位情報を付け、記憶手段12に記憶する、第1の優先順位設定工程(図4のS22)。
演算手段11が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報、座標情報および優先順位情報から、優先順位がk-1位である増幅候補領域の識別名Rk-1および座標値rk-1を検索し、T=rk-1+tを算出し(図4のS24)、
T=rk-1+t≦rmaxであるとき、rk-1+t以上rmax以下の座標値を持ち、優先順位情報が付けられていない増幅候補領域を検索し、その条件を満たす増幅候補領域が存在すれば、座標値がrk-1+t以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位情報が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け(図4のS25およびS26)、記憶手段12に記憶し、
T=rk-1+t≦rmaxであるとき、rk-1+t以上rmax以下の座標値を持ち、優先順位情報が付けられていない増幅候補領域を検索し、その条件を満たす増幅候補領域が存在しなければ、座標値がrmin以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位情報が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け(図4のS25およびS27)、記憶手段12に記憶し、
T=rk-1+t>rmaxであるとき、座標値がrmin以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け(図4のS25およびS27)、記憶手段12に記憶する、第kの優先順位設定工程。
T=rk-1+t≦rmaxであるとき、rk-1+t以上rmax以下の座標値を持ち、優先順位情報が付けられていない増幅候補領域を検索し、その条件を満たす増幅候補領域が存在すれば、座標値がrk-1+t以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位情報が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け(図4のS25およびS26)、記憶手段12に記憶し、
T=rk-1+t≦rmaxであるとき、rk-1+t以上rmax以下の座標値を持ち、優先順位情報が付けられていない増幅候補領域を検索し、その条件を満たす増幅候補領域が存在しなければ、座標値がrmin以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位情報が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け(図4のS25およびS27)、記憶手段12に記憶し、
T=rk-1+t>rmaxであるとき、座標値がrmin以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け(図4のS25およびS27)、記憶手段12に記憶する、第kの優先順位設定工程。
上記第kの優先順位設定工程を、k=2からnまで繰り返す(図4のS23~S28)。
ただし、nは3≦nを満たす整数であり、kは2≦k≦nを満たす整数であり、tはt>0を満たす実数であり、rk-1≠rkであり、rminおよびrmaxは、それぞれ、上記n個の増幅候補領域の座標値の最小値および最大値である。
または、図5に示すように、優先順位1位の付け方は次のようにしてもよい。
演算手段11が、記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最大の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位1位の優先順位情報を付け、記憶手段12に記憶する、第1の優先順位設定工程(図5のS22’)。
本発明の第二の態様は、同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付け、上記優先順位に従って上記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法において、増幅候補領域選択工程と、第1の優先順位設定工程と、第kの優先順位設定工程とを備え、第kの優先順位設定工程はk=2からk=nまで逐次繰り返される優先順位を付ける方法によって、上記優先順位を付けることを特徴とする。
〈増幅候補領域選択工程〉
増幅候補領域選択工程は、同一染色体DNA上のn個の増幅候補領域を選択する工程である。
ここで、nはn≧3を満たす整数である。
nは、好ましくは5以上であり、より好ましくは10以上であり、さらに好ましくは50以上であり、いっそう好ましく100以上であり、よりいっそう好ましくは500以上である。より多くの増幅候補領域に対してマルチプレックスPCRに供するプライマーを設計することができれば、必要領域数を満たすことがより容易となる。
なお、n個の増幅候補領域の全てに対して優先順位を付けたとしても、n箇所全ての増幅候補領域に対してマルチプレックスPCRに供するプライマーを設計できるとは限らないことは、既に記載したとおりである。
増幅候補領域選択工程は、同一染色体DNA上のn個の増幅候補領域を選択する工程である。
ここで、nはn≧3を満たす整数である。
nは、好ましくは5以上であり、より好ましくは10以上であり、さらに好ましくは50以上であり、いっそう好ましく100以上であり、よりいっそう好ましくは500以上である。より多くの増幅候補領域に対してマルチプレックスPCRに供するプライマーを設計することができれば、必要領域数を満たすことがより容易となる。
なお、n個の増幅候補領域の全てに対して優先順位を付けたとしても、n箇所全ての増幅候補領域に対してマルチプレックスPCRに供するプライマーを設計できるとは限らないことは、既に記載したとおりである。
〈第1の優先順位設定工程〉
上記n個の増幅候補領域において、最小の座標rminを持つ増幅候補領域をRminとし、最大の座標rmaxを持つ増幅候補領域をRmaxとする。増幅候補領域n個の識別情報および座標情報を入力する(図4および図5のS21)。
上記n個の増幅候補領域において、最小の座標rminを持つ増幅候補領域をRminとし、最大の座標rmaxを持つ増幅候補領域をRmaxとする。増幅候補領域n個の識別情報および座標情報を入力する(図4および図5のS21)。
第1の優先順位設定工程は、上記増幅候補領域Rminおよび上記増幅候補領域Rmaxの2つの増幅候補領域の間に存在し、rmin≦r1≦rmaxを満たす座標r1を持つ増幅候補領域R1に優先順位1位を付ける工程である(図4のS22;図5のS22’)。
すなわち、増幅候補領域Rminに優先順位1位をつけてもよいし、増幅候補領域Rmaxに優先順位1位を付けてもよいし、増幅候補領域Rminおよび増幅候補領域Rmaxのいずれとも異なる増幅候補領域に優先順位1位を付けてもよい。
R1の座標r1は、rmin≦r1≦rmaxを満たす限り、特に限定されないが、好ましくはr1=rminまたはr1=rmaxであり、より好ましくはr1=rminである。
すなわち、増幅候補領域Rminに優先順位1位をつけてもよいし、増幅候補領域Rmaxに優先順位1位を付けてもよいし、増幅候補領域Rminおよび増幅候補領域Rmaxのいずれとも異なる増幅候補領域に優先順位1位を付けてもよい。
R1の座標r1は、rmin≦r1≦rmaxを満たす限り、特に限定されないが、好ましくはr1=rminまたはr1=rmaxであり、より好ましくはr1=rminである。
〈第kの優先順位設定工程〉
第kの優先順位設定工程では、既に1位から(k-1)位までの優先順位が付けられた場合において、所定の条件を満たす増幅候補領域に優先順位k位を付ける(図4および図5のS23~S28)。
上記所定の条件を満たす増幅候補領域は、以下のようにして決定される。
優先順位(k-1)位が付けられた増幅候補領域Rk-1の座標をrk-1とし、それに閾値tを足した値「T=rk-1+t」を考える。ここで、tはt>0を満たす実数であり、本発明において「閾値」という場合がある。
増幅候補領域の座標の最大値はrmaxであることから、次の(1)および(2)の2つの場合に分けられる。
(1)T=rk-1+t≦rmaxである場合
(2)T=rk-1+t>rmaxである場合
第kの優先順位設定工程では、既に1位から(k-1)位までの優先順位が付けられた場合において、所定の条件を満たす増幅候補領域に優先順位k位を付ける(図4および図5のS23~S28)。
上記所定の条件を満たす増幅候補領域は、以下のようにして決定される。
優先順位(k-1)位が付けられた増幅候補領域Rk-1の座標をrk-1とし、それに閾値tを足した値「T=rk-1+t」を考える。ここで、tはt>0を満たす実数であり、本発明において「閾値」という場合がある。
増幅候補領域の座標の最大値はrmaxであることから、次の(1)および(2)の2つの場合に分けられる。
(1)T=rk-1+t≦rmaxである場合
(2)T=rk-1+t>rmaxである場合
さらに、上記(1)の場合は、座標rk-1+tとrmaxの間にまだ優先順位が付けられていない増幅候補領域が存在するか否かにより、次の(1)-1および(1)-2の2つの場合に分けられる。
(1)-1 まだ優先順位が付けられていない増幅候補領域が存在する場合
(1)-2 まだ優先順位が付けられていない増幅候補領域が存在しない場合
(1)-1 まだ優先順位が付けられていない増幅候補領域が存在する場合
(1)-2 まだ優先順位が付けられていない増幅候補領域が存在しない場合
上記(1)-1に該当する場合は、座標が(rk-1+t)以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付ける。
この場合においては、tは優先順位(k-1)位の増幅候補領域Rk-1と優先順位k位の増幅候補領域Rkとの間の距離を表す。tが大きいほど、Rk-1とRkとの間の距離も大きくなり、通常、互いに及ぼす影響は小さくなる。
この場合においては、tは優先順位(k-1)位の増幅候補領域Rk-1と優先順位k位の増幅候補領域Rkとの間の距離を表す。tが大きいほど、Rk-1とRkとの間の距離も大きくなり、通常、互いに及ぼす影響は小さくなる。
上記(1)-2または上記(2)に該当する場合は、座標がrmin以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付ける。
kは2≦k≦nを満たす整数である。
tはt>0を満たす実数であり、染色体DNAサイズ、または増幅候補領域の座標などに応じて適宜設定することができるが、好ましくは100,000以上、より好ましくは1,000,000以上、さらに好ましくは5,000,000以上である。
tはt>0を満たす実数であり、染色体DNAサイズ、または増幅候補領域の座標などに応じて適宜設定することができるが、好ましくは100,000以上、より好ましくは1,000,000以上、さらに好ましくは5,000,000以上である。
第kの優先順位設定工程は、k=2からk=nまで逐次繰り返す。
優先順位を付けることができる増幅候補領域が無くなったところで、優先順位の設定を終了する。
優先順位を付けることができる増幅候補領域が無くなったところで、優先順位の設定を終了する。
なお、増幅候補領域に対する優先順位の設定は、優先順位に重複が生じないように行う。
〈図8に基づく説明〉
図8を参照しながら具体的に説明する。
図8は、簡単のため、同一染色体DNA上の増幅候補領域R01~R09の9箇所の増幅候補領域が、左から右に座標が大きくなる順で等間隔に並べられている。この間隔を1,000,000(塩基対)とし、閾値tを4,000,000とする。
(1)座標が最も小さいR01に優先順位1位を付けた。
(2)R01の座標に4,000,000をプラスした座標に該当するR05に優先順位2位を付けた。
(3)R05の座標に4,000,000をプラスした座標に該当するR09に優先順位3位を付けた。
(4)R09の座標に4,000,000をプラスした座標に該当する増幅候補領域は存在しないため、R01の座標以上で最も小さい座標を持ち、まだ優先順位を付けていない増幅候補領域であるR02に優先順位4位を付けた。
(5)R02の座標に4,000,000をプラスした座標に該当するR06に優先順位5位を付けた。
(6)R06の座標に4,000,000をプラスした座標に該当する増幅候補領域は存在しないため、R01の座標以上で最も小さい座標を持ち、まだ優先順位を付けていない増幅候補領域であるR03に優先順位6位を付けた。
(7)R03の座標に4,000,000をプラスした座標に該当するR07に優先順位7位を付けた。
(8)R07の座標に4,000,000をプラスした座標に該当する増幅候補領域は存在しないため、R01の座標以上で最も小さい座標を持ち、まだ優先順位を付けていない増幅候補領域であるR04に優先順位8位を付けた。
(9)R04の座標に4,000,000をプラスした座標に該当するR08に優先順位9位を付けた。
(10)まだ順位を付けていない増幅候補領域がなくなったため、順位付けを終了した。
図8を参照しながら具体的に説明する。
図8は、簡単のため、同一染色体DNA上の増幅候補領域R01~R09の9箇所の増幅候補領域が、左から右に座標が大きくなる順で等間隔に並べられている。この間隔を1,000,000(塩基対)とし、閾値tを4,000,000とする。
(1)座標が最も小さいR01に優先順位1位を付けた。
(2)R01の座標に4,000,000をプラスした座標に該当するR05に優先順位2位を付けた。
(3)R05の座標に4,000,000をプラスした座標に該当するR09に優先順位3位を付けた。
(4)R09の座標に4,000,000をプラスした座標に該当する増幅候補領域は存在しないため、R01の座標以上で最も小さい座標を持ち、まだ優先順位を付けていない増幅候補領域であるR02に優先順位4位を付けた。
(5)R02の座標に4,000,000をプラスした座標に該当するR06に優先順位5位を付けた。
(6)R06の座標に4,000,000をプラスした座標に該当する増幅候補領域は存在しないため、R01の座標以上で最も小さい座標を持ち、まだ優先順位を付けていない増幅候補領域であるR03に優先順位6位を付けた。
(7)R03の座標に4,000,000をプラスした座標に該当するR07に優先順位7位を付けた。
(8)R07の座標に4,000,000をプラスした座標に該当する増幅候補領域は存在しないため、R01の座標以上で最も小さい座標を持ち、まだ優先順位を付けていない増幅候補領域であるR04に優先順位8位を付けた。
(9)R04の座標に4,000,000をプラスした座標に該当するR08に優先順位9位を付けた。
(10)まだ順位を付けていない増幅候補領域がなくなったため、順位付けを終了した。
〈本発明の第二態様の有利な効果〉
図6および図8を対比しながら説明する。
図6および図8では、R01~R09の増幅候補領域に1位から9位までの優先順位を付ける。
優先順位を付けた増幅候補領域のうち、優先順位に従って5箇所の増幅候補領域を増幅するためのプライマーを作製する。
実際の染色体DNAでは、R02、R03、およびR04が欠損している。
そのため、図6では、プライマーを作製し、増幅しようとしていた増幅候補領域のうち、3箇所(R02、R03、およびR04)の増幅に失敗する。増幅できる増幅候補領域は必要領域数に満たない可能性が大きい。
しかし、図8では、プライマーを作製し、増幅しようとしていた増幅候補領域のうち、1箇所(R02)の増幅に失敗するだけである。増幅できる増幅候補領域は必要領域数を満たす可能性が大きい。
図6および図8を対比しながら説明する。
図6および図8では、R01~R09の増幅候補領域に1位から9位までの優先順位を付ける。
優先順位を付けた増幅候補領域のうち、優先順位に従って5箇所の増幅候補領域を増幅するためのプライマーを作製する。
実際の染色体DNAでは、R02、R03、およびR04が欠損している。
そのため、図6では、プライマーを作製し、増幅しようとしていた増幅候補領域のうち、3箇所(R02、R03、およびR04)の増幅に失敗する。増幅できる増幅候補領域は必要領域数に満たない可能性が大きい。
しかし、図8では、プライマーを作製し、増幅しようとしていた増幅候補領域のうち、1箇所(R02)の増幅に失敗するだけである。増幅できる増幅候補領域は必要領域数を満たす可能性が大きい。
[3.本発明の第三の態様]
本発明の第三の態様は、マルチプレックスPCRによる増幅に失敗する増幅対象領域が生じてしまい、ジェノタイピング等の解析に必要な領域数を確保することができないというひとつ目の問題に対するさらに別の解決手段を提供するものである。以下では、図1を適宜参照しながら説明する。
本発明の第三の態様は、マルチプレックスPCRによる増幅に失敗する増幅対象領域が生じてしまい、ジェノタイピング等の解析に必要な領域数を確保することができないというひとつ目の問題に対するさらに別の解決手段を提供するものである。以下では、図1を適宜参照しながら説明する。
本発明の第三の態様は、同一染色体上の増幅候補領域に対して優先順位を付け、上記優先順位に従って上記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法である。
上記優先順位は、以下の工程を含む同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる。
上記優先順位は、以下の工程を含む同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる。
同一染色体DNA上のn個の増幅候補領域の識別情報およびプライマー候補数情報が入力手段14を介して入力され、記憶手段12に記憶される工程。
演算手段11が記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報およびプライマー候補数情報から、プライマー候補数の数がk番目に少ない増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位k位の優先順位情報を付け、記憶手段12に記憶する、第kの優先順位設定工程。
上記第kの優先順位設定工程を、k=1からnまで繰り返す。ただし、nはn≧2を満たす整数であり、kは1≦k≦nを満たす整数である。
これにより、上記増幅候補領域において設計することができるプライマー候補の数が少ないほど上記優先順位が高くなるように付けられる。
本発明の第三の態様は、同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付け、上記優先順位に従って上記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法において、上記増幅候補領域において設計することができるプライマー候補の数が少ないほど上記優先順位が高くなるように、優先順位を付けることを特徴とする。
図9および図10を参照しながら説明する。
R01からR09までの各増幅候補領域について、プライマー候補数は図9または図10に示すとおりである。なおプライマー候補は、後述するプライマー等の設計をする方法の「プライマー候補塩基配列作成」において作成されたプライマー候補の塩基配列である。一般に、1つの増幅候補領域に対しては、その増幅候補領域を増幅するためのプライマーペアは、複数ペア作成される。
図9は、従来どおり、座標が小さい方から順に増幅候補領域に優先順位を付けたものである。座標順に優先順位を付けた場合、増幅候補領域数が増加するにつれて相補性の条件が厳しくなるため、もともと候補数の少ないR07およびR08では、他の増幅候補領域を増幅するためのプライマーとのプライマー・ダイマー形成性などを検討した結果、マルチプレックスPCRに使用可能なプライマーとして採用されるプライマーペアが少なくなり過ぎてしまい、その結果、増幅失敗の可能性が高くなる。
図10は、本発明の第三態様に従って、プライマー候補数が少ない順に増幅候補領域に優先順位を付けたものである。プライマー候補数の少ない順に優先順位を付けた場合、領域数が増加するにつれて相補性の条件が厳しくなるが、もともとの候補数が多いため、他の増幅候補領域を増幅するためのプライマーとのプライマー・ダイマー形成性などを検討した結果、マルチプレックスPCRに使用可能なプライマーとして採用されるプライマーペアが少なくなり過ぎず、その結果、従来よりも増幅成功の可能性が高くなる。
R01からR09までの各増幅候補領域について、プライマー候補数は図9または図10に示すとおりである。なおプライマー候補は、後述するプライマー等の設計をする方法の「プライマー候補塩基配列作成」において作成されたプライマー候補の塩基配列である。一般に、1つの増幅候補領域に対しては、その増幅候補領域を増幅するためのプライマーペアは、複数ペア作成される。
図9は、従来どおり、座標が小さい方から順に増幅候補領域に優先順位を付けたものである。座標順に優先順位を付けた場合、増幅候補領域数が増加するにつれて相補性の条件が厳しくなるため、もともと候補数の少ないR07およびR08では、他の増幅候補領域を増幅するためのプライマーとのプライマー・ダイマー形成性などを検討した結果、マルチプレックスPCRに使用可能なプライマーとして採用されるプライマーペアが少なくなり過ぎてしまい、その結果、増幅失敗の可能性が高くなる。
図10は、本発明の第三態様に従って、プライマー候補数が少ない順に増幅候補領域に優先順位を付けたものである。プライマー候補数の少ない順に優先順位を付けた場合、領域数が増加するにつれて相補性の条件が厳しくなるが、もともとの候補数が多いため、他の増幅候補領域を増幅するためのプライマーとのプライマー・ダイマー形成性などを検討した結果、マルチプレックスPCRに使用可能なプライマーとして採用されるプライマーペアが少なくなり過ぎず、その結果、従来よりも増幅成功の可能性が高くなる。
[4]本発明の第四の態様
本発明の第四の態様は、ジェノタイピング等の解析に必要な領域数を確保することができても、高い精度を達成できないという問題に対する解決手段を提供するものである。以下では、図1を適宜参照しながら説明する。
本発明の第四の態様は、ジェノタイピング等の解析に必要な領域数を確保することができても、高い精度を達成できないという問題に対する解決手段を提供するものである。以下では、図1を適宜参照しながら説明する。
本発明の第四の態様は、増幅候補領域に対して優先順位を付け、上記優先順位に従って上記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法である。
上記優先順位は、以下の工程を含む染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる。
上記優先順位は、以下の工程を含む染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる。
染色体DNA上のn個の増幅候補領域の識別情報および変異頻度情報が入力手段14を介して入力され、記憶手段12に記憶される工程。
演算手段11が記憶手段に記憶された上記増幅候補領域の識別情報および変異頻度情報から、識別名Riおよび変異頻度VFiを持つ増幅候補領域の変異頻度差=|0.5-VFi|を算出し、変異頻度差がk番目に小さい増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位k位の優先順位情報を付け、記憶手段12に記憶する、第kの優先順位設定工程。
上記第kの優先順位設定工程を、k=1からnまで繰り返す。ただし、nはn≧2を満たす整数であり、kは1≦k≦nを満たす整数である。
これにより、上記増幅候補領域に含まれる変異の変異頻度が0.5に近いほど上記優先順位が高くなるように付けられる。
本発明の第四の態様は、増幅候補領域に対して優先順位を付け、上記優先順位に従って上記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法において、上記増幅候補領域に含まれる変異の変異頻度が0.5に近いほど上記優先順位が高くなるように、上記優先順位を付けることを特徴とする。
図11および図12を参照しながら説明する。
R01からR09までの各増幅候補領域について、SNP(Single Nucleotide Polymorphism;一塩基多型)のV.F.(Variant Frequency;変異頻度)およびΔV.F.(変異頻度0.5との差の絶対値)は図11および図12に示すとおりである。
R01からR09までの増幅候補領域に優先順位を1位から9位まで付け、上位5箇所の増幅候補領域に対してプライマーを作製し、マルチプレックスPCRによる増幅、SNPタイピング、および母子判定を行い、母子判定の確度を算出すると、図11に示される例の方が図12に示される例よりも、確度が大きく、精度が悪い。図11に示される例で確度を小さくし、精度を改善するためには、SNP座位数、すなわち増幅候補領域数を増やす必要がある。特に、単一細胞から抽出した、微量で冗長性が無いゲノムDNAなどでは、マルチプレックスPCRによって同時に増幅する領域数または座位数を増やすことが難しい場合があることから、より少ない領域数または座位数でより高い精度を達成することが求められている。
R01からR09までの各増幅候補領域について、SNP(Single Nucleotide Polymorphism;一塩基多型)のV.F.(Variant Frequency;変異頻度)およびΔV.F.(変異頻度0.5との差の絶対値)は図11および図12に示すとおりである。
R01からR09までの増幅候補領域に優先順位を1位から9位まで付け、上位5箇所の増幅候補領域に対してプライマーを作製し、マルチプレックスPCRによる増幅、SNPタイピング、および母子判定を行い、母子判定の確度を算出すると、図11に示される例の方が図12に示される例よりも、確度が大きく、精度が悪い。図11に示される例で確度を小さくし、精度を改善するためには、SNP座位数、すなわち増幅候補領域数を増やす必要がある。特に、単一細胞から抽出した、微量で冗長性が無いゲノムDNAなどでは、マルチプレックスPCRによって同時に増幅する領域数または座位数を増やすことが難しい場合があることから、より少ない領域数または座位数でより高い精度を達成することが求められている。
[マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法]
増幅候補領域にプライマーを設計する順序である優先順位を設定した後は、以下に説明するマルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法によって、所望の増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する。
増幅候補領域にプライマーを設計する順序である優先順位を設定した後は、以下に説明するマルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法によって、所望の増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する。
〈マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法(1)〉
本発明のマルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法(1)(以下、単に「設計方法(1)」という場合がある。)では、増幅候補領域に優先順位を設定した後、以下の工程を行う。
本発明のマルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法(1)(以下、単に「設計方法(1)」という場合がある。)では、増幅候補領域に優先順位を設定した後、以下の工程を行う。
(a)優先順位が設定された増幅候補領域から優先順位の順に対象領域を選択する、対象領域選択工程。
(b)上記対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列を、ゲノムDNA上における上記対象領域の両端のそれぞれの近傍領域の塩基配列に基づいて、それぞれ、少なくとも1つずつ作成する、プライマー候補塩基配列作成工程。
(c)上記プライマー候補塩基配列作成工程において作成されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行ってローカルアラインメント・スコアを求める、ローカルアラインメント工程。
(d)上記ローカルアラインメント・スコアに基づいて、上記対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第一段階の選抜を行う、第一段階選抜工程。
(e)上記第一段階選抜工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、グローバルアラインメント工程。
(f)上記グローバルアラインメント・スコアに基づいて、上記対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第二段階の選抜を行う、第二段階選抜工程。
(g)上記第一段階選抜工程および上記第二段階選抜工程のいずれにおいても選抜されたプライマー候補の塩基配列を、上記対象領域をPCR増幅するためのプライマーの塩基配列として採用する、プライマー採用工程。
(b)上記対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列を、ゲノムDNA上における上記対象領域の両端のそれぞれの近傍領域の塩基配列に基づいて、それぞれ、少なくとも1つずつ作成する、プライマー候補塩基配列作成工程。
(c)上記プライマー候補塩基配列作成工程において作成されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行ってローカルアラインメント・スコアを求める、ローカルアラインメント工程。
(d)上記ローカルアラインメント・スコアに基づいて、上記対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第一段階の選抜を行う、第一段階選抜工程。
(e)上記第一段階選抜工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、グローバルアラインメント工程。
(f)上記グローバルアラインメント・スコアに基づいて、上記対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第二段階の選抜を行う、第二段階選抜工程。
(g)上記第一段階選抜工程および上記第二段階選抜工程のいずれにおいても選抜されたプライマー候補の塩基配列を、上記対象領域をPCR増幅するためのプライマーの塩基配列として採用する、プライマー採用工程。
ただし、上記(a)工程~上記(g)工程のうち、上記(c)工程および上記(d)工程の両工程と、上記(e)工程および上記(f)工程の両工程とは、任意の順序または同時であってもよい。すなわち、上記(c)工程および上記(d)工程を行った後、上記(e)工程および上記(f)工程を行ってもよいし、上記(e)工程および上記(f)工程を行った後、上記(c)工程および上記(d)工程を行ってもよいし、上記(c)工程および上記(d)工程と、上記(e)工程および上記(f)工程とを、並行して行ってもよい。
上記(e)工程および上記(f)工程を行った後、上記(c)工程および上記(d)工程を行う場合には、上記(e)工程および上記(c)工程は、それぞれ、下記(e’)工程および下記(c’)工程とすることが好ましい。
(e’)上記プライマー候補塩基配列作成工程において作成されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、グローバルアラインメント工程。
(c’)上記第二段階選抜工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行ってローカルアラインメント・スコアを求める、ローカルアラインメント工程。
(e’)上記プライマー候補塩基配列作成工程において作成されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、グローバルアラインメント工程。
(c’)上記第二段階選抜工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行ってローカルアラインメント・スコアを求める、ローカルアラインメント工程。
また、上記(c)工程および上記(d)工程と、上記(e)工程および上記(f)工程とを、並行して行う場合には、上記(e)工程は、下記(e’)工程とすることが好ましい。
(e’)上記プライマー候補塩基配列作成工程において作成されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、グローバルアラインメント工程。
(e’)上記プライマー候補塩基配列作成工程において作成されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、グローバルアラインメント工程。
〈マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法(2)〉
本発明のマルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法(2)(以下、単に「設計方法(2)」という場合がある。)では、増幅候補領域に優先順位を設定した後、以下の工程を行う。
本発明のマルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法(2)(以下、単に「設計方法(2)」という場合がある。)では、増幅候補領域に優先順位を設定した後、以下の工程を行う。
(a1)優先順位が設定された増幅候補領域から優先順位が最も高い増幅候補領域を第1の対象領域として選択する、対象領域選択第1工程。
(b1)上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列を、ゲノムDNA上における上記第1の対象領域の両端のそれぞれの近傍領域の塩基配列に基づいて、それぞれ、少なくとも1つずつ作成する、プライマー候補塩基配列作成第1工程。
(c1)上記プライマー候補塩基配列作成第1工程において作成されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行ってローカルアラインメント・スコアを求める、ローカルアラインメント第1工程。
(d1)上記ローカルアラインメント・スコアに基づいて、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第一段階の選抜を行う、第一段階選抜第1工程。
(e1)上記第一段階選抜第1工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、グローバルアラインメント第1工程。
(f1)上記グローバルアラインメント・スコアに基づいて、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第二段階の選抜を行う、第二段階選抜第1工程。
(g1)上記第一段階選抜第1工程および上記第二段階選抜第1工程のいずれにおいても選抜されたプライマー候補の塩基配列を、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマーの塩基配列として採用する、プライマー採用第1工程。
(b1)上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列を、ゲノムDNA上における上記第1の対象領域の両端のそれぞれの近傍領域の塩基配列に基づいて、それぞれ、少なくとも1つずつ作成する、プライマー候補塩基配列作成第1工程。
(c1)上記プライマー候補塩基配列作成第1工程において作成されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行ってローカルアラインメント・スコアを求める、ローカルアラインメント第1工程。
(d1)上記ローカルアラインメント・スコアに基づいて、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第一段階の選抜を行う、第一段階選抜第1工程。
(e1)上記第一段階選抜第1工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、グローバルアラインメント第1工程。
(f1)上記グローバルアラインメント・スコアに基づいて、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第二段階の選抜を行う、第二段階選抜第1工程。
(g1)上記第一段階選抜第1工程および上記第二段階選抜第1工程のいずれにおいても選抜されたプライマー候補の塩基配列を、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマーの塩基配列として採用する、プライマー採用第1工程。
(a2)優先順位が設定された増幅候補領域のうちまだ選択されていない増幅候補領域から優先順位が最も高い増幅候補領域を第2の対象領域として選択する、対象領域選択第2工程。
(b2)上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列を、ゲノムDNA上における上記第2の対象領域の両端のそれぞれの近傍領域の塩基配列に基づいて、それぞれ、少なくとも1つずつ作成する、プライマー候補塩基配列作成第2工程。
(c2)上記プライマー候補塩基配列作成第2工程において作成されたプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行ってローカルアラインメント・スコアを求める、ローカルアラインメント第2工程。
(d2)上記ローカルアラインメント・スコアに基づいて、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第一段階の選抜を行う、第一段階選抜第2工程。
(e2)上記第一段階選抜第2工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、グローバルアラインメント第2工程。
(f2)上記グローバルアラインメント・スコアに基づいて、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第二段階の選抜を行う、第二段階選抜第2工程。
(g2)上記第一段階選抜第2工程および上記第二段階選抜第2工程のいずれにおいても選抜されたプライマー候補の塩基配列を、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマーの塩基配列として採用する、プライマー採用第2工程。
(b2)上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列を、ゲノムDNA上における上記第2の対象領域の両端のそれぞれの近傍領域の塩基配列に基づいて、それぞれ、少なくとも1つずつ作成する、プライマー候補塩基配列作成第2工程。
(c2)上記プライマー候補塩基配列作成第2工程において作成されたプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行ってローカルアラインメント・スコアを求める、ローカルアラインメント第2工程。
(d2)上記ローカルアラインメント・スコアに基づいて、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第一段階の選抜を行う、第一段階選抜第2工程。
(e2)上記第一段階選抜第2工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、グローバルアラインメント第2工程。
(f2)上記グローバルアラインメント・スコアに基づいて、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第二段階の選抜を行う、第二段階選抜第2工程。
(g2)上記第一段階選抜第2工程および上記第二段階選抜第2工程のいずれにおいても選抜されたプライマー候補の塩基配列を、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマーの塩基配列として採用する、プライマー採用第2工程。
ただし、上記(a1)工程~上記(g1)工程のうち、上記(c1)工程および上記(d1)工程の両工程と、上記(e1)工程および上記(f1)工程の両工程とは、任意の順序または同時であってもよい。すなわち、上記(c1)工程および上記(d1)工程を行った後、上記(e1)工程および上記(f1)工程を行ってもよいし、上記(e1)工程および上記(f1)工程を行った後、上記(c1)工程および上記(d1)工程を行ってもよいし、上記(c1)工程および上記(d1)工程と、上記(e1)工程および上記(f1)工程とを、並行して行ってもよい。
上記(e1)工程および上記(f1)工程を行った後、上記(c1)工程および上記(d1)工程を行う場合には、上記(e1)工程および上記(c1)工程は、それぞれ、下記(e1’)工程および下記(c1’)工程とすることが好ましい。
(e1’)上記プライマー候補塩基配列作成第1工程において作成されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、グローバルアラインメント第1工程。
(c1’)上記第二段階選抜第1工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行ってローカルアラインメント・スコアを求める、ローカルアラインメント第1工程。
(e1’)上記プライマー候補塩基配列作成第1工程において作成されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、グローバルアラインメント第1工程。
(c1’)上記第二段階選抜第1工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行ってローカルアラインメント・スコアを求める、ローカルアラインメント第1工程。
また、上記(c1)工程および上記(d1)工程と、上記(e1)工程および上記(f1)工程とを、並行して行う場合には、上記(e1)工程は、下記(e1’)工程とすることが好ましい。
(e1’)上記プライマー候補塩基配列作成第1工程において作成されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、グローバルアラインメント第1工程。
(e1’)上記プライマー候補塩基配列作成第1工程において作成されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、グローバルアラインメント第1工程。
ただし、上記(a2)工程~上記(g2)工程のうち、上記(c2)工程および上記(d2)工程の両工程と、上記(e2)工程および上記(f2)工程の両工程とは、任意の順序または同時であってもよい。すなわち、上記(c2)工程および上記(d2)工程を行った後、上記(e2)工程および上記(f2)工程を行ってもよいし、上記(e2)工程および上記(f2)工程を行った後、上記(c2)工程および上記(d2)工程を行ってもよいし、上記(c2)工程および上記(d2)工程と、上記(e2)工程および上記(f2)工程とを、並行して行ってもよい。
上記(e2)工程および上記(f2)工程を行った後、上記(c2)工程および上記(d2)工程を行う場合には、上記(e2)工程および上記(c2)工程は、それぞれ、下記(e2’)工程および下記(c2’)工程とすることが好ましい。
(e2’)上記プライマー候補塩基配列作成第2工程において作成されたプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、グローバルアラインメント第2工程。
(c2’)上記第二段階選抜第2工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行ってローカルアラインメント・スコアを求める、ローカルアラインメント第2工程。
(e2’)上記プライマー候補塩基配列作成第2工程において作成されたプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、グローバルアラインメント第2工程。
(c2’)上記第二段階選抜第2工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行ってローカルアラインメント・スコアを求める、ローカルアラインメント第2工程。
また、上記(c2)工程および上記(d2)工程と、上記(e2)工程および上記(f2)工程とを、並行して行う場合には、上記(e2)工程は、下記(e2’)工程とすることが好ましい。
(e2’)上記プライマー候補塩基配列作成第2工程において作成されたプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、グローバルアラインメント第2工程。
(e2’)上記プライマー候補塩基配列作成第2工程において作成されたプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、グローバルアラインメント第2工程。
さらに、上記少なくとも1つの目的領域が3つ以上の目的領域を含む場合であって、上記3つ以上の目的領域からまだ選択されていない第3以降の対象領域をPCR増幅するためのプライマーの塩基配列を採用するときは、上記第3以降の対象領域について、上記(a2)工程~上記(g2)工程までの各工程を繰り返す。
〈マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法(3)〉
本発明のマルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法(3)(以下、単に「設計方法(3)」という場合がある。)では、増幅候補領域に優先順位を設定した後、以下の工程を行い、その変形例では、(b-0)プライマー候補塩基配列複数作成工程の後、かつ、(c-1)第1のローカルアラインメント工程の前に、増幅候補領域に優先順位を設定し、(c-1)第1のローカルアラインメント工程以降の工程を行う。
本発明のマルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法(3)(以下、単に「設計方法(3)」という場合がある。)では、増幅候補領域に優先順位を設定した後、以下の工程を行い、その変形例では、(b-0)プライマー候補塩基配列複数作成工程の後、かつ、(c-1)第1のローカルアラインメント工程の前に、増幅候補領域に優先順位を設定し、(c-1)第1のローカルアラインメント工程以降の工程を行う。
(a-0)優先順位が設定された増幅候補領域から優先順位が高い順に複数の対象領域を選択する、対象領域複数選択工程。
(b-0)上記複数の対象領域のそれぞれをPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列を、ゲノムDNA上における上記複数の対象領域のそれぞれの両端のそれぞれの近傍領域の塩基配列に基づいて、それぞれ、少なくとも1つずつ作成するプライマー候補塩基配列複数作成工程。
(b-0)上記複数の対象領域のそれぞれをPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列を、ゲノムDNA上における上記複数の対象領域のそれぞれの両端のそれぞれの近傍領域の塩基配列に基づいて、それぞれ、少なくとも1つずつ作成するプライマー候補塩基配列複数作成工程。
(b-0)プライマー候補塩基配列複数作成工程の後、増幅候補領域にプライマーを設計する順序である優先順位を設定する。設定後、(c-1)第1のローカルアラインメント工程以降を行う。
なお、(b-0)プライマー候補塩基配列複数作成工程の後に代えて、(a-0)対象領域複数選択工程の前に、優先順位を設定してもよい。
なお、(b-0)プライマー候補塩基配列複数作成工程の後に代えて、(a-0)対象領域複数選択工程の前に、優先順位を設定してもよい。
(c-1)上記プライマー候補塩基配列複数作成工程において作成されたプライマー候補の塩基配列のうち優先順位が最も高い第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行ってローカルアラインメント・スコアを求める、第1のローカルアラインメント工程。
(d-1)上記ローカルアラインメント・スコアに基づいて、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第一段階の選抜を行う、第1の第一段階選抜工程。
(e-1)上記第1の第一段階選抜工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択するすべての組合せについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、第1のグローバルアラインメント工程。
(f-1)上記グローバルアラインメント・スコアに基づいて、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第二段階の選抜を行う、第1の第二段階選抜工程。
(g-1)上記第1の第一段階選抜工程および上記第1の第二段階選抜工程のいずれにおいても選抜されたプライマー候補の塩基配列を、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマーの塩基配列として採用する、第1のプライマー採用工程。
(d-1)上記ローカルアラインメント・スコアに基づいて、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第一段階の選抜を行う、第1の第一段階選抜工程。
(e-1)上記第1の第一段階選抜工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択するすべての組合せについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、第1のグローバルアラインメント工程。
(f-1)上記グローバルアラインメント・スコアに基づいて、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第二段階の選抜を行う、第1の第二段階選抜工程。
(g-1)上記第1の第一段階選抜工程および上記第1の第二段階選抜工程のいずれにおいても選抜されたプライマー候補の塩基配列を、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマーの塩基配列として採用する、第1のプライマー採用工程。
(c-2)上記プライマー候補塩基配列複数作成工程において作成されたプライマー候補の塩基配列のうち優先順位2位の第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行って、ローカルアラインメント・スコアを求める、第2のローカルアラインメント工程。
(d-2)上記ローカルアラインメント・スコアに基づいて、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第一段階の選抜を行う、第2の第一段階選抜工程。
(e-2)上記第2の第一段階選抜工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行って、グローバルアラインメント・スコアを求める、第2のグローバルアラインメント工程。
(f-2)上記グローバルアラインメント・スコアに基づいて、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第二段階の選抜を行う、第2の第二段階選抜工程。
(g-2)上記第2の第一段階選抜工程および上記第2の第二段階選抜工程のいずれにおいても選抜されたプライマー候補の塩基配列を、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマーの塩基配列として採用する、第2のプライマー採用工程。
(d-2)上記ローカルアラインメント・スコアに基づいて、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第一段階の選抜を行う、第2の第一段階選抜工程。
(e-2)上記第2の第一段階選抜工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行って、グローバルアラインメント・スコアを求める、第2のグローバルアラインメント工程。
(f-2)上記グローバルアラインメント・スコアに基づいて、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第二段階の選抜を行う、第2の第二段階選抜工程。
(g-2)上記第2の第一段階選抜工程および上記第2の第二段階選抜工程のいずれにおいても選抜されたプライマー候補の塩基配列を、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマーの塩基配列として採用する、第2のプライマー採用工程。
ただし、上記(c-1)工程~上記(g-1)工程のうち、上記(c-1)工程および上記(d-1)工程の両工程と、上記(e-1)工程および上記(f-1)工程の両工程とは、任意の順序または同時であってもよい。すなわち、上記(c-1)工程および上記(d-1)工程を行った後、上記(e-1)工程および上記(f-1)工程を行ってもよいし、上記(e-1)工程および上記(f-1)工程を行った後、上記(c-1)工程および上記(d-1)工程を行ってもよいし、上記(c-1)工程および上記(d-1)工程と、上記(e-1)工程および上記(f-1)工程とを、並行して行ってもよい。
上記(e-1)工程および上記(f-1)工程を行った後、上記(c-1)工程および上記(d-1)工程を行う場合には、上記(e-1)工程および上記(c-1)工程は、それぞれ、下記(e’-1)工程および下記(c’-1)工程とすることが好ましい。
(e’-1)上記プライマー候補塩基配列複数作成工程において作成されたプライマー候補の塩基配列のうち優先順位が最も高い第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、第1のグローバルアラインメント工程。
(c’-1)上記第1の第二段階選抜工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択するすべての組合せについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行ってローカルアラインメント・スコアを求める、第1のローカルアラインメント工程。
(e’-1)上記プライマー候補塩基配列複数作成工程において作成されたプライマー候補の塩基配列のうち優先順位が最も高い第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、第1のグローバルアラインメント工程。
(c’-1)上記第1の第二段階選抜工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択するすべての組合せについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行ってローカルアラインメント・スコアを求める、第1のローカルアラインメント工程。
また、上記(c-1)工程および上記(d-1)工程と、上記(e-1)工程および上記(f-1)工程とを、並行して行う場合には、上記(e-1)工程は、下記(e’-1)工程とすることが好ましい。
(e’-1)上記プライマー候補塩基配列複数作成工程において作成されたプライマー候補の塩基配列のうち優先順位が最も高い第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、第1のグローバルアラインメント工程。
(e’-1)上記プライマー候補塩基配列複数作成工程において作成されたプライマー候補の塩基配列のうち優先順位が最も高い第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める、第1のグローバルアラインメント工程。
ただし、上記(c-2)工程~上記(g-2)工程のうち、上記(c-2)工程および上記(d-2)工程の両工程と、上記(e-2)工程および上記(f-2)工程の両工程とは、任意の順序または同時であってもよい。すなわち、上記(c-2)工程および上記(d-2)工程を行った後、上記(e-2)工程および上記(f-2)工程を行ってもよいし、上記(e-2)工程および上記(f-2)工程を行った後、上記(c-2)工程および上記(d-2)工程を行ってもよいし、上記(c-1)工程および上記(d-1)工程と、上記(e-1)工程および上記(f-1)工程とを、並行して行ってもよい。
上記(e-2)工程および上記(f-2)工程を行った後、上記(c-2)工程および上記(d-2)工程を行う場合には、上記(e-2)工程および上記(c-2)工程は、それぞれ、下記(e’-2)工程および下記(c’-2)工程とすることが好ましい。
(e’-2)上記プライマー候補塩基配列複数作成工程において作成されたプライマー候補の塩基配列のうち優先順位2位の第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行って、グローバルアラインメント・スコアを求める、第2のグローバルアラインメント工程。
(c’-2)上記第2の第二段階選抜工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行って、ローカルアラインメント・スコアを求める、第2のローカルアラインメント工程。
(e’-2)上記プライマー候補塩基配列複数作成工程において作成されたプライマー候補の塩基配列のうち優先順位2位の第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行って、グローバルアラインメント・スコアを求める、第2のグローバルアラインメント工程。
(c’-2)上記第2の第二段階選抜工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行って、ローカルアラインメント・スコアを求める、第2のローカルアラインメント工程。
また、上記(c-2)工程および上記(d-2)工程と、上記(e-2)工程および上記(f-2)工程とを、並行して行う場合には、上記(e-2)工程は、下記(e’-2)工程とすることが好ましい。
(e’-2)上記プライマー候補塩基配列複数作成工程において作成されたプライマー候補の塩基配列のうち優先順位2位の第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行って、グローバルアラインメント・スコアを求める、第2のグローバルアラインメント工程。
(e’-2)上記プライマー候補塩基配列複数作成工程において作成されたプライマー候補の塩基配列のうち優先順位2位の第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行って、グローバルアラインメント・スコアを求める、第2のグローバルアラインメント工程。
さらに、上記少なくとも1つの増幅候補領域が3つ以上の増幅候補領域を含み、上記対象領域複数選択工程において3つ以上の対象領域を選択し、かつ、上記プライマー候補塩基配列複数作成工程において上記3つ以上の対象領域のそれぞれをPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列を作成した場合であって、優先順位3位以降の第3以降の対象領域をPCR増幅するためのプライマーの塩基配列を採用するときは、上記第3以降の対象領域について、上記第2のローカルアラインメント工程から上記第2のプライマー採用工程までの各工程を繰り返す。
〈各工程の説明〉
本発明のマルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法(1)~(3)について、各工程を説明する。
本発明のマルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法(1)~(3)について、各工程を説明する。
《優先順位の設定工程》
(設計方法(1): 優先順位の設定工程S100)
図13において「優先順位の設定」として示す。
本発明の優先順位の設定方法に従って、増幅候補領域の優先順位を設定する。
(設計方法(1): 優先順位の設定工程S100)
図13において「優先順位の設定」として示す。
本発明の優先順位の設定方法に従って、増幅候補領域の優先順位を設定する。
(設計方法(2): 優先順位の設定工程S200)
図14において「優先順位の設定」として示す。
本発明の優先順位の設定方法に従って、増幅候補領域の優先順位を設定する。
図14において「優先順位の設定」として示す。
本発明の優先順位の設定方法に従って、増幅候補領域の優先順位を設定する。
(設計方法(3): 優先順位の設定工程S300)
図15および図16において「優先順位の設定」として示す。
本発明の優先順位の設定方法に従って、増幅候補領域の優先順位を設定する。
図15および図16において「優先順位の設定」として示す。
本発明の優先順位の設定方法に従って、増幅候補領域の優先順位を設定する。
《対象領域選択工程》
本明細書において、対象領域選択工程S101(図13)、対象領域選択第1工程S201および対象領域選択第2工程S211(図14)、ならびに複数対象領域選択工程S301(図15および図16)を総称して、単に「対象領域選択工程」という場合がある。
本明細書において、対象領域選択工程S101(図13)、対象領域選択第1工程S201および対象領域選択第2工程S211(図14)、ならびに複数対象領域選択工程S301(図15および図16)を総称して、単に「対象領域選択工程」という場合がある。
(設計方法(1): 対象領域選択工程S101)
図13において「対象領域選択」として示す。
設計方法(1)において、(a)対象領域選択工程は、優先順位が設定された増幅候補領域から優先順位の順に対象領域を選択する工程である。
図13において「対象領域選択」として示す。
設計方法(1)において、(a)対象領域選択工程は、優先順位が設定された増幅候補領域から優先順位の順に対象領域を選択する工程である。
(設計方法(2): 対象領域選択第1工程S201および対象領域選択第2工程S211)
図14において、「対象領域選択第1」および「対象領域選択第2」として示す。
設計方法(2)において、(a1)対象領域選択第1工程は、優先順位が設定された増幅候補領域から優先順位が最も高い増幅候補領域を第1の対象領域として選択する工程であり、(a2)対象領域選択第2工程は、優先順位が設定された増幅候補領域のうちまだ選択されていない増幅候補領域から優先順位が最も高い増幅候補領域を第2の対象領域として選択する工程である。
設計方法(2)では、増幅候補領域を優先順位の順に1つずつ選択する。
図14において、「対象領域選択第1」および「対象領域選択第2」として示す。
設計方法(2)において、(a1)対象領域選択第1工程は、優先順位が設定された増幅候補領域から優先順位が最も高い増幅候補領域を第1の対象領域として選択する工程であり、(a2)対象領域選択第2工程は、優先順位が設定された増幅候補領域のうちまだ選択されていない増幅候補領域から優先順位が最も高い増幅候補領域を第2の対象領域として選択する工程である。
設計方法(2)では、増幅候補領域を優先順位の順に1つずつ選択する。
(設計方法(3): 対象領域複数選択工程S301)
図15および図16において、「対象領域複数選択」として示す。
設計方法(3)およびその変形例において、(a-0)対象領域複数選択工程は、優先順位が設定された増幅候補領域から優先順位が高い順に複数の対象領域を選択する工程である。
設計方法(3)およびその変形例では、増幅候補領域を優先順位の順に複数個選択する。好ましくは、優先順位が設定された全ての増幅候補領域を選択する。
図15および図16において、「対象領域複数選択」として示す。
設計方法(3)およびその変形例において、(a-0)対象領域複数選択工程は、優先順位が設定された増幅候補領域から優先順位が高い順に複数の対象領域を選択する工程である。
設計方法(3)およびその変形例では、増幅候補領域を優先順位の順に複数個選択する。好ましくは、優先順位が設定された全ての増幅候補領域を選択する。
《プライマー候補塩基配列作成工程》
本明細書において、プライマー候補塩基配列作成工程S102(図13)、プライマー候補塩基配列作成第1工程S202およびプライマー候補塩基配列作成第2工程S212(図14)、ならびにプライマー候補塩基配列複数作成工程S302(図15および図16)を総称して、単に「プライマー候補塩基配列作成」という場合がある。
本明細書において、プライマー候補塩基配列作成工程S102(図13)、プライマー候補塩基配列作成第1工程S202およびプライマー候補塩基配列作成第2工程S212(図14)、ならびにプライマー候補塩基配列複数作成工程S302(図15および図16)を総称して、単に「プライマー候補塩基配列作成」という場合がある。
(設計方法(1): プライマー候補塩基配列作成工程S102)
図13において「プライマー候補塩基配列作成」として示す。
設計方法(1)において、(b)プライマー候補塩基配列作成工程は、対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列を、ゲノムDNA上における上記対象領域の両端のそれぞれの近傍領域の塩基配列に基づいて、それぞれ、少なくとも1つずつ作成する工程である。
図13において「プライマー候補塩基配列作成」として示す。
設計方法(1)において、(b)プライマー候補塩基配列作成工程は、対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列を、ゲノムDNA上における上記対象領域の両端のそれぞれの近傍領域の塩基配列に基づいて、それぞれ、少なくとも1つずつ作成する工程である。
(設計方法(2): プライマー候補塩基配列作成第1工程S202およびプライマー候補塩基配列作成第2工程S212)
図14において「プライマー候補塩基配列作成第1」および「プライマー候補塩基配列作成第2」として示す。
設計方法(2)において、(b1)プライマー候補塩基配列作成第1工程は、第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列を、ゲノムDNA上における上記第1の対象領域の両端のそれぞれの近傍領域の塩基配列に基づいて、それぞれ、少なくとも1つずつ作成する工程であり、(b2)プライマー候補塩基配列作成第2工程は、第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列を、ゲノムDNA上における上記第2の対象領域の両端のそれぞれの近傍領域の塩基配列に基づいて、それぞれ、少なくとも1つずつ作成する工程である。
設計方法(2)では1つの対象領域について、プライマー候補の塩基配列の作成、プライマー候補の選抜、およびプライマーの採用を行い、次の1つの対象領域について、同様の工程を繰り返す。
図14において「プライマー候補塩基配列作成第1」および「プライマー候補塩基配列作成第2」として示す。
設計方法(2)において、(b1)プライマー候補塩基配列作成第1工程は、第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列を、ゲノムDNA上における上記第1の対象領域の両端のそれぞれの近傍領域の塩基配列に基づいて、それぞれ、少なくとも1つずつ作成する工程であり、(b2)プライマー候補塩基配列作成第2工程は、第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列を、ゲノムDNA上における上記第2の対象領域の両端のそれぞれの近傍領域の塩基配列に基づいて、それぞれ、少なくとも1つずつ作成する工程である。
設計方法(2)では1つの対象領域について、プライマー候補の塩基配列の作成、プライマー候補の選抜、およびプライマーの採用を行い、次の1つの対象領域について、同様の工程を繰り返す。
(設計方法(3): プライマー候補塩基配列複数作成工程S302)
図15および図16において「プライマー候補塩基配列複数作成」として示す。
設計方法(3)およびその変形例において、(b-0)プライマー候補塩基配列複数作成工程は、複数の対象領域のそれぞれをPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列を、ゲノムDNA上における上記複数の対象領域のそれぞれの両端のそれぞれの近傍領域の塩基配列に基づいて、それぞれ、少なくとも1つずつ作成する。
設計方法(3)およびその変形例では、複数の対象領域のすべてについて、プライマー候補の塩基配列を作成し、以降の工程で選抜および採用を繰り返す。
図15および図16において「プライマー候補塩基配列複数作成」として示す。
設計方法(3)およびその変形例において、(b-0)プライマー候補塩基配列複数作成工程は、複数の対象領域のそれぞれをPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列を、ゲノムDNA上における上記複数の対象領域のそれぞれの両端のそれぞれの近傍領域の塩基配列に基づいて、それぞれ、少なくとも1つずつ作成する。
設計方法(3)およびその変形例では、複数の対象領域のすべてについて、プライマー候補の塩基配列を作成し、以降の工程で選抜および採用を繰り返す。
(近傍領域)
対象領域の両端のそれぞれの近傍領域とは、対象領域の5’端から外側の領域、および対象領域の3’端から外側の領域を総称していう。対象領域の内側は近傍領域には含まない。
近傍領域の長さは特に限定されないが、PCRによって伸張可能な長さ以下であることが好ましく、増幅を所望するDNAフラグメント長の上限以下であることがより好ましい。特に、濃縮選択および/またはシーケンスリードがかかりやすい長さであることが好ましい。PCRにおいて用いる酵素(DNAポリメラーゼ)の種類等によって、適宜変更してもよい。具体的な近傍領域の長さは、好ましくは20~500塩基程度、より好ましくは20~300塩基程度、さらに好ましくは20~200塩基程度、いっそう好ましくは50~200塩基程度である。
対象領域の両端のそれぞれの近傍領域とは、対象領域の5’端から外側の領域、および対象領域の3’端から外側の領域を総称していう。対象領域の内側は近傍領域には含まない。
近傍領域の長さは特に限定されないが、PCRによって伸張可能な長さ以下であることが好ましく、増幅を所望するDNAフラグメント長の上限以下であることがより好ましい。特に、濃縮選択および/またはシーケンスリードがかかりやすい長さであることが好ましい。PCRにおいて用いる酵素(DNAポリメラーゼ)の種類等によって、適宜変更してもよい。具体的な近傍領域の長さは、好ましくは20~500塩基程度、より好ましくは20~300塩基程度、さらに好ましくは20~200塩基程度、いっそう好ましくは50~200塩基程度である。
(プライマーの設計パラメータ)
また、プライマー候補の塩基配列を作成する際には、プライマーの長さ、GC含量(全核酸塩基中のグアニン(G)およびシトシン(C)の合計モル百分率をいう。)、融解温度(2本鎖DNAの50%が解離して1本鎖DNAになる温度をいう。また、Melting Temperatureに由来し、「Tm値」という場合もある。単位は「℃」である。)、および配列の偏りなど、一般的なプライマーの設計方法において留意する点は同じである。
また、プライマー候補の塩基配列を作成する際には、プライマーの長さ、GC含量(全核酸塩基中のグアニン(G)およびシトシン(C)の合計モル百分率をいう。)、融解温度(2本鎖DNAの50%が解離して1本鎖DNAになる温度をいう。また、Melting Temperatureに由来し、「Tm値」という場合もある。単位は「℃」である。)、および配列の偏りなど、一般的なプライマーの設計方法において留意する点は同じである。
・プライマーの長さ
プライマーの長さ(ヌクレオチド数)は、特に限定されないが、好ましくは15mer~45mer、より好ましくは20mer~45mer、さらに好ましくは20mer~30merである。プライマーの長さがこの範囲内であると、特異性および増幅効率に優れるプライマーを設計しやすい。
プライマーの長さ(ヌクレオチド数)は、特に限定されないが、好ましくは15mer~45mer、より好ましくは20mer~45mer、さらに好ましくは20mer~30merである。プライマーの長さがこの範囲内であると、特異性および増幅効率に優れるプライマーを設計しやすい。
・プライマーのGC含量
プライマーのGC含量は、特に限定されないが、好ましくは40モル%~60モル%、より好ましくは45モル%~55モル%である。GC含量がこの範囲内であると、高次構造に起因する特異性および増幅効率の低下の問題が生じにくい。
プライマーのGC含量は、特に限定されないが、好ましくは40モル%~60モル%、より好ましくは45モル%~55モル%である。GC含量がこの範囲内であると、高次構造に起因する特異性および増幅効率の低下の問題が生じにくい。
・プライマーのTm値
プライマーのTm値は、特に限定されないが、好ましくは50℃~65℃の範囲内、より好ましくは55℃~65℃の範囲内である。
プライマーのTm値の差は、プライマーペアおよびプライマーセットにおいて、好ましくは5℃以下、より好ましくは3℃以下とする。
Tm値は、OLIGO Primer Analysis Software(Molecular Biology Insights社製)、または、Primer3(http://www-genome.wi.mit.edu/ftp/distribution/software/)等のソフトウエアを用いて計算することができる。
また、プライマーの塩基配列中のA、T、GおよびCの数(それぞれ、nA、nT、nGおよびnCとする)から、下記式によって計算により求めることもできる。
Tm値(℃)=2(nA+nT)+4(nC+nG)
Tm値の算出方法はこれらに限定されず、従来公知の種々の方法によってTm値を算出することができる。
プライマーのTm値は、特に限定されないが、好ましくは50℃~65℃の範囲内、より好ましくは55℃~65℃の範囲内である。
プライマーのTm値の差は、プライマーペアおよびプライマーセットにおいて、好ましくは5℃以下、より好ましくは3℃以下とする。
Tm値は、OLIGO Primer Analysis Software(Molecular Biology Insights社製)、または、Primer3(http://www-genome.wi.mit.edu/ftp/distribution/software/)等のソフトウエアを用いて計算することができる。
また、プライマーの塩基配列中のA、T、GおよびCの数(それぞれ、nA、nT、nGおよびnCとする)から、下記式によって計算により求めることもできる。
Tm値(℃)=2(nA+nT)+4(nC+nG)
Tm値の算出方法はこれらに限定されず、従来公知の種々の方法によってTm値を算出することができる。
・プライマーの塩基の偏り
プライマー候補の塩基配列は、全体的に塩基の偏りがない配列にすることが好ましい。例えば、部分的にGCリッチな配列および部分的にATリッチな配列を避けることが望ましい。
また、Tおよび/またはCの連続(ポリピリミジン)、ならびにAおよび/またはGの連続(ポリプリン)も避けることが望ましい。
プライマー候補の塩基配列は、全体的に塩基の偏りがない配列にすることが好ましい。例えば、部分的にGCリッチな配列および部分的にATリッチな配列を避けることが望ましい。
また、Tおよび/またはCの連続(ポリピリミジン)、ならびにAおよび/またはGの連続(ポリプリン)も避けることが望ましい。
・プライマーの3’末端
さらに、3’末端塩基配列が、GCリッチな配列またはATリッチな配列を避けることが好ましい。3’末端塩基はGまたはCが好ましいが、これらに限定はされない。
さらに、3’末端塩基配列が、GCリッチな配列またはATリッチな配列を避けることが好ましい。3’末端塩基はGまたはCが好ましいが、これらに限定はされない。
《特異性チェック工程》
「プライマー候補塩基配列作成」において作成した各プライマー候補の塩基配列の染色体DNAに対する配列相補性に基づいて、プライマー候補の塩基配列の特異性を評価する特異性チェック工程を実施してもよい(図示せず)。
特異性のチェックは、染色体DNAの塩基配列とプライマー候補の塩基配列とのローカルアラインメントを行い、ローカルアラインメント・スコアが予め設定した値未満である場合には、そのプライマー候補の塩基配列はゲノムDNAに対する相補性が低く、特異性が高いと評価することができる。ここで、ローカルアラインメントは、染色体DNAの相補鎖についても行うことが望ましい。プライマーが1本鎖DNAであるのに対して、染色体DNAは2本鎖だからである。また、プライマー候補の塩基配列の代わりに、これと相補的な塩基配列を用いてもよい。
「プライマー候補塩基配列作成」において作成した各プライマー候補の塩基配列の染色体DNAに対する配列相補性に基づいて、プライマー候補の塩基配列の特異性を評価する特異性チェック工程を実施してもよい(図示せず)。
特異性のチェックは、染色体DNAの塩基配列とプライマー候補の塩基配列とのローカルアラインメントを行い、ローカルアラインメント・スコアが予め設定した値未満である場合には、そのプライマー候補の塩基配列はゲノムDNAに対する相補性が低く、特異性が高いと評価することができる。ここで、ローカルアラインメントは、染色体DNAの相補鎖についても行うことが望ましい。プライマーが1本鎖DNAであるのに対して、染色体DNAは2本鎖だからである。また、プライマー候補の塩基配列の代わりに、これと相補的な塩基配列を用いてもよい。
また、プライマー候補の塩基配列をクエリー配列として、ゲノムDNA塩基配列データベースに対して相同性検索をしてもよい。相同性検索ツールとしては、例えば、BLAST(Basic Local Alignment Search Tool:ブラスト)(Altschul, S. A.、外4名、“Basic Local Alignment Search Tool”、Journal of Molecular Biology、1990年、10月、第215巻、p.403-410)およびFASTA(ファストエー)(Pearson, W. R.、外1名、“Improved tools for biological sequence comparison”、米国科学アカデミー紀要、米国科学アカデミー、1988年、4月、第85巻、p.2444-2448)等が挙げられる。相同性検索を行った結果として、ローカルアラインメントを得ることができる。
スコア、およびローカルアラインメント・スコアの閾値は、いずれも、特に限定されず、プライマー候補の塩基配列の長さ、および/またはPCR条件等によって、適宜設定することができる。相同性検索ツールを使用する場合には、その相同性検索ツールの既定値を使ってもよい。
例えば、スコアとして、マッチ(相補塩基)=+1、ミスマッチ(非相補塩基)=-1、インデル(挿入および/または欠失)=-3を採用し、閾値を+15に設定すること等が考えられる。
例えば、スコアとして、マッチ(相補塩基)=+1、ミスマッチ(非相補塩基)=-1、インデル(挿入および/または欠失)=-3を採用し、閾値を+15に設定すること等が考えられる。
プライマー候補の塩基配列が染色体DNA上の想定外の位置の塩基配列と相補性を有し、特異性が低い場合には、その塩基配列のプライマーを用いてPCRを行った際に、対象領域ではなくアーティファクトを増幅する場合があるため、除外する。
《ローカルアラインメント工程》
本明細書において、ローカルアラインメント工程S103(図1)、ローカルアラインメント第1工程S203およびローカルアラインメント第2工程S213(図14)、ならびに第1のローカルアラインメント工程S303および第2のローカルアラインメント工程S313(図15および図16)を総称して、単に「ローカルアラインメント工程」という場合がある。
本明細書において、ローカルアラインメント工程S103(図1)、ローカルアラインメント第1工程S203およびローカルアラインメント第2工程S213(図14)、ならびに第1のローカルアラインメント工程S303および第2のローカルアラインメント工程S313(図15および図16)を総称して、単に「ローカルアラインメント工程」という場合がある。
(設計方法(1): ローカルアラインメント工程S103)
図13において「ローカルアラインメント」として示す。
設計方法(1)において、(c)ローカルアラインメント工程は、上記プライマー候補塩基配列作成工程において作成されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行ってローカルアラインメント・スコアを求める工程である。
図13において「ローカルアラインメント」として示す。
設計方法(1)において、(c)ローカルアラインメント工程は、上記プライマー候補塩基配列作成工程において作成されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行ってローカルアラインメント・スコアを求める工程である。
(設計方法(2): ローカルアラインメント第1工程S203およびローカルアラインメント第2工程S213)
図14において「ローカルアラインメント第1」および「ローカルアラインメント第2」として示す。
設計方法(2)において、(c1)ローカルアラインメント第1工程は、上記プライマー候補塩基配列作成第1工程において作成されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行ってローカルアラインメント・スコアを求める工程であり、(c2)ローカルアラインメント第2工程は、上記プライマー候補塩基配列作成第2工程において作成されたプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行ってローカルアラインメント・スコアを求める工程である。
図14において「ローカルアラインメント第1」および「ローカルアラインメント第2」として示す。
設計方法(2)において、(c1)ローカルアラインメント第1工程は、上記プライマー候補塩基配列作成第1工程において作成されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行ってローカルアラインメント・スコアを求める工程であり、(c2)ローカルアラインメント第2工程は、上記プライマー候補塩基配列作成第2工程において作成されたプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行ってローカルアラインメント・スコアを求める工程である。
(設計方法(3): 第1のローカルアラインメント工程S303および第2のローカルアラインメント工程S313)
図15および図16において「第1のローカルアラインメント」および「第2のローカルアラインメント」として示す。
設計方法(3)およびその変形例において、(c-1)第1のローカルアラインメント工程は、上記プライマー候補塩基配列複数作成工程において作成されたプライマー候補の塩基配列のうち優先順位が最も高い第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行ってローカルアラインメント・スコアを求める工程であり、(c-2)第2のローカルアラインメント工程は、上記プライマー候補塩基配列複数作成工程において作成されたプライマー候補の塩基配列のうち優先順位2位の第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行って、ローカルアラインメント・スコアを求める工程である。
図15および図16において「第1のローカルアラインメント」および「第2のローカルアラインメント」として示す。
設計方法(3)およびその変形例において、(c-1)第1のローカルアラインメント工程は、上記プライマー候補塩基配列複数作成工程において作成されたプライマー候補の塩基配列のうち優先順位が最も高い第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行ってローカルアラインメント・スコアを求める工程であり、(c-2)第2のローカルアラインメント工程は、上記プライマー候補塩基配列複数作成工程において作成されたプライマー候補の塩基配列のうち優先順位2位の第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列に対して、その比較する部分配列が上記2つの塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズにローカルアラインメントを行って、ローカルアラインメント・スコアを求める工程である。
(ローカルアラインメントの方法)
ローカルアラインメントを行う塩基配列の組合せは、重複を許して選択した組合せであってもよいし、重複を許さず選択した組合せであってもよいが、同一塩基配列のプライマー間でのプライマー・ダイマー形成性をまだ評価していない場合には、重複を許して選択した組合せが好ましい。
組合せの総数は、ローカルアラインメントを行う塩基配列の総数をx個として、重複を許して選択した場合は、「xH2=x+1C2=(x+1)!/2(x-1)!」通りであり、重複を許さず選択した場合は、「xC2=x(x-1)/2」通りである。
ローカルアラインメントを行う塩基配列の組合せは、重複を許して選択した組合せであってもよいし、重複を許さず選択した組合せであってもよいが、同一塩基配列のプライマー間でのプライマー・ダイマー形成性をまだ評価していない場合には、重複を許して選択した組合せが好ましい。
組合せの総数は、ローカルアラインメントを行う塩基配列の総数をx個として、重複を許して選択した場合は、「xH2=x+1C2=(x+1)!/2(x-1)!」通りであり、重複を許さず選択した場合は、「xC2=x(x-1)/2」通りである。
ローカルアラインメントは、部分配列に対して行うアラインメントであり、相補性の高い部分を局所的に調べることができる。
ただし、本発明においては、通常、塩基配列に対して行われているローカルアラインメントとは異なり、「比較する部分配列が塩基配列の3’末端を含む」という条件の下で、ローカルアラインメントを行うこととして、比較する部分配列が両方の塩基配列の3’末端を含むようにした。
さらに、本発明においては、「比較する部分配列が、塩基配列の3’末端を含む」という条件、すなわち、「比較する部分配列が、一方の配列の3’末端から始まり他方の配列の3’末端で終わるアラインメントのみを考慮する」という条件、の下でローカルアラインメントを行うこととして、比較する部分配列が両方の塩基配列の3’末端を含むようにする態様が好ましい。
なお、ローカルアラインメントは、ギャップを挿入してもよい。ギャップは塩基の挿入および/または欠失(インデル)を意味する。
また、ローカルアラインメントは、塩基配列ペア間で塩基が相補的である場合を一致(マッチ)とし、相補的でない場合を不一致(ミスマッチ)とする。
アラインメントは、マッチ、ミスマッチおよびインデルのそれぞれにスコアを与え、合計スコアが最大となるように行う。スコアは適宜設定すればよい。例えば、下記表1のようにスコアを設定してもよい。なお、表1中「-」はギャップ(挿入および/または欠失(インデル))を表す。
ただし、本発明においては、通常、塩基配列に対して行われているローカルアラインメントとは異なり、「比較する部分配列が塩基配列の3’末端を含む」という条件の下で、ローカルアラインメントを行うこととして、比較する部分配列が両方の塩基配列の3’末端を含むようにした。
さらに、本発明においては、「比較する部分配列が、塩基配列の3’末端を含む」という条件、すなわち、「比較する部分配列が、一方の配列の3’末端から始まり他方の配列の3’末端で終わるアラインメントのみを考慮する」という条件、の下でローカルアラインメントを行うこととして、比較する部分配列が両方の塩基配列の3’末端を含むようにする態様が好ましい。
なお、ローカルアラインメントは、ギャップを挿入してもよい。ギャップは塩基の挿入および/または欠失(インデル)を意味する。
また、ローカルアラインメントは、塩基配列ペア間で塩基が相補的である場合を一致(マッチ)とし、相補的でない場合を不一致(ミスマッチ)とする。
アラインメントは、マッチ、ミスマッチおよびインデルのそれぞれにスコアを与え、合計スコアが最大となるように行う。スコアは適宜設定すればよい。例えば、下記表1のようにスコアを設定してもよい。なお、表1中「-」はギャップ(挿入および/または欠失(インデル))を表す。
例えば、以下の表2に示す配列番号1および2の塩基配列について、ローカルアラインメントを行うことを考える。ここで、スコアは表1に示すとおりとする。
配列番号1および2の塩基配列から、表3に示すドット行列(ドットマトリクス)を作成する。具体的には、配列番号1の塩基配列を左から右へ、5’から3’の向きで並べ、配列番号2の塩基配列を下から上へ、5’から3’の向きで並べ、塩基が相補的であるグリッドに「・」を記入して、表3に示すドットマトリクスを得る。
表3に示すドットマトリクスから、以下の表4に示す、部分配列のアラインメント(ペアワイズアラインメント)を得る(表3の斜線部分参照)。なお、表4中、マッチを「|」で、ミスマッチを「:」で、それぞれ示す。
この(ペアワイズ)アラインメントには、マッチが9か所あり、ミスマッチが8か所あり、インデル(ギャップ)はない。
したがって、この(ペアワイズ)アラインメントに基づくローカルアラインメント・スコアは、(+1)×9+(-1)×8+(-1)×0=+1となる。
なお、アラインメント(ペアワイズアラインメント)は、ここに例示したドットマトリクス法のみならず、動的計画法、ワード法、またはその他種々の方法により得ることができる。
したがって、この(ペアワイズ)アラインメントに基づくローカルアラインメント・スコアは、(+1)×9+(-1)×8+(-1)×0=+1となる。
なお、アラインメント(ペアワイズアラインメント)は、ここに例示したドットマトリクス法のみならず、動的計画法、ワード法、またはその他種々の方法により得ることができる。
《第一段階選抜工程》
本明細書において、第一段階選抜工程S104(図13)、第一段階選抜第1工程S204および第一段階選抜第2工程S214(図14)、ならびn第1の第一段階選抜工程S304および第2の第一段階選抜工程S314(図15および図16)を総称して、単に「第一段階選抜工程」という場合がある。
本明細書において、第一段階選抜工程S104(図13)、第一段階選抜第1工程S204および第一段階選抜第2工程S214(図14)、ならびn第1の第一段階選抜工程S304および第2の第一段階選抜工程S314(図15および図16)を総称して、単に「第一段階選抜工程」という場合がある。
(設計方法(1): 第一段階選抜工程S104)
図13において「第一段階選抜」として示す。
設計方法(1)において、(d)第一段階選抜工程は、上記ローカルアラインメント・スコアに基づいて、上記対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第一段階の選抜を行う工程である。
図13において「第一段階選抜」として示す。
設計方法(1)において、(d)第一段階選抜工程は、上記ローカルアラインメント・スコアに基づいて、上記対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第一段階の選抜を行う工程である。
(設計方法(2): 第一段階選抜第1工程S204および第一段階選抜第2工程S214)
図14において「第一段階選抜第1」および「第一段階選抜第2」として示す。
設計方法(2)において、(d1)第一段階選抜第1工程は、上記ローカルアラインメント・スコアに基づいて、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第一段階の選抜を行う工程であり、(d2)第一段階選抜第2工程は、上記ローカルアラインメント・スコアに基づいて、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第一段階の選抜を行う工程である。
図14において「第一段階選抜第1」および「第一段階選抜第2」として示す。
設計方法(2)において、(d1)第一段階選抜第1工程は、上記ローカルアラインメント・スコアに基づいて、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第一段階の選抜を行う工程であり、(d2)第一段階選抜第2工程は、上記ローカルアラインメント・スコアに基づいて、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第一段階の選抜を行う工程である。
(設計方法(3): 第1の第一段階選抜工程S304および第2の第一段階選抜工程S314)
図15および図16において「第1の第一段階選抜」および「第2の第一段階選抜」として示す。
設計方法(3)およびその変形例において、(d-1)第1の第一段階選抜工程は、上記ローカルアラインメント・スコアに基づいて、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第一段階の選抜を行う工程であり、(d-2)第2の第一段階選抜工程は、上記ローカルアラインメント・スコアに基づいて、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第一段階の選抜を行う工程である。
図15および図16において「第1の第一段階選抜」および「第2の第一段階選抜」として示す。
設計方法(3)およびその変形例において、(d-1)第1の第一段階選抜工程は、上記ローカルアラインメント・スコアに基づいて、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第一段階の選抜を行う工程であり、(d-2)第2の第一段階選抜工程は、上記ローカルアラインメント・スコアに基づいて、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第一段階の選抜を行う工程である。
(第1段階選抜の方法)
ローカルアラインメント・スコアの閾値(「第1の閾値」ともいう。)を予め設定しておく。
ローカルアラインメント・スコアが第1の閾値未満であれば、これらの2つの塩基配列の組合せはダイマー形成性が低いと判断し、以降の工程を行う。
一方、ローカルアラインメント・スコアが第1の閾値以上であれば、これらの2つの塩基配列の組合せはプライマー・ダイマー形成性が高いと判断し、その組合せについては以降の工程を行わない。
第1の閾値は、特に限定されず、適宜設定することができる。例えば、ポリメラーゼ連鎖反応の鋳型となるゲノムDNAの量などのPCR条件によって、第1の閾値を設定してもよい。
ローカルアラインメント・スコアの閾値(「第1の閾値」ともいう。)を予め設定しておく。
ローカルアラインメント・スコアが第1の閾値未満であれば、これらの2つの塩基配列の組合せはダイマー形成性が低いと判断し、以降の工程を行う。
一方、ローカルアラインメント・スコアが第1の閾値以上であれば、これらの2つの塩基配列の組合せはプライマー・ダイマー形成性が高いと判断し、その組合せについては以降の工程を行わない。
第1の閾値は、特に限定されず、適宜設定することができる。例えば、ポリメラーゼ連鎖反応の鋳型となるゲノムDNAの量などのPCR条件によって、第1の閾値を設定してもよい。
ここで、上記「ローカルアラインメント工程」に示した例において、第1の閾値を「+3」に設定した場合を考える。
上の例では、ローカルアラインメント・スコアは「+1」であり、第1の閾値である「+3」未満であったから、配列番号1および2の塩基配列の組合せはプライマー・ダイマー形成性が低いと判断することができる。
上の例では、ローカルアラインメント・スコアは「+1」であり、第1の閾値である「+3」未満であったから、配列番号1および2の塩基配列の組合せはプライマー・ダイマー形成性が低いと判断することができる。
なお、本工程は、ローカルアラインメント工程S103、ローカルアラインメント第1工程S203、ローカルアラインメント第2工程S213、第1のローカルアラインメント工程S303、または第2のローカルアラインメント工程S313においてローカルアラインメント・スコアを算出したすべての組合せに対して行う。
《グローバルアラインメント工程》
本明細書において、グローバルアラインメント工程S105(図13)、グローバルアラインメント第1工程S205およびグローバルアラインメント第2工程S215(図14)、ならびに第1のグローバルアラインメント工程S305および第2のグローバルアラインメント工程S315(図15および図16)を総称して、単に「グローバルアラインメント工程」という場合がある。
本明細書において、グローバルアラインメント工程S105(図13)、グローバルアラインメント第1工程S205およびグローバルアラインメント第2工程S215(図14)、ならびに第1のグローバルアラインメント工程S305および第2のグローバルアラインメント工程S315(図15および図16)を総称して、単に「グローバルアラインメント工程」という場合がある。
(設計方法(1): グローバルアラインメント工程S105)
図13において「グローバルアラインメント」として示す。
設計方法(1)において、(e)グローバルアラインメント工程は、上記第一段階選抜工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める工程である。
図13において「グローバルアラインメント」として示す。
設計方法(1)において、(e)グローバルアラインメント工程は、上記第一段階選抜工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める工程である。
(設計方法(2): グローバルアラインメント第1工程S205およびグローバルアラインメント第2工程S215)
図14において「グローバルアラインメント第1」および「グローバルアラインメント第2」として示す。
設計方法(2)において、(e1)グローバルアラインメント第1工程は、上記第一段階選抜第1工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める工程であり、(e2)グローバルアラインメント第2工程は、上記第一段階選抜第2工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める工程である。
図14において「グローバルアラインメント第1」および「グローバルアラインメント第2」として示す。
設計方法(2)において、(e1)グローバルアラインメント第1工程は、上記第一段階選抜第1工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める工程であり、(e2)グローバルアラインメント第2工程は、上記第一段階選抜第2工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める工程である。
(設計方法(3): 第1のグローバルアラインメント工程S305および第2のグローバルアラインメント工程S315)
図15および図16において「第1のグローバルアラインメント」および「第2のグローバルアラインメント」として示す。
設計方法(3)およびその変形例において、(e-1)第1のグローバルアラインメント工程は、上記第1の第一段階選抜工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択するすべての組合せについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める工程であり、(e-2)第2のグローバルアラインメント工程は、上記第2の第一段階選抜工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行って、グローバルアラインメント・スコアを求める工程である。
図15および図16において「第1のグローバルアラインメント」および「第2のグローバルアラインメント」として示す。
設計方法(3)およびその変形例において、(e-1)第1のグローバルアラインメント工程は、上記第1の第一段階選抜工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択するすべての組合せについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行ってグローバルアラインメント・スコアを求める工程であり、(e-2)第2のグローバルアラインメント工程は、上記第2の第一段階選抜工程において選抜されたプライマー候補の塩基配列および既に採用されたプライマーの塩基配列から2つのプライマー候補の塩基配列を選択する組合せおよび1つのプライマー候補の塩基配列および1つの既に採用されたプライマーの塩基配列を選択する組合せのすべてについて、上記組合せに含まれる2つの塩基配列の3’末端を含む予め設定した配列長の塩基配列に対して、ペアワイズにグローバルアラインメントを行って、グローバルアラインメント・スコアを求める工程である。
(グローバルアラインメントの方法)
グローバルアラインメント・スコアは、「プライマー候補塩基配列作成」で作成したプライマー候補の全部(「ローカルアラインメント工程」および「第1段階選抜工程」を先に行った場合において、ローカルアラインメント・スコアが第1の閾値未満であるプライマー候補の組合せがあるときは、その組合せに含まれるプライマー候補の全部。)および既に採用したプライマーの全部(既に採用したプライマーが存在する場合に限る。)からなる群から2つのプライマーを取り出して、3’末端を含む、予め設定した配列長の塩基配列について、ペアワイズにグローバルアラインメントを行って、求める。
グローバルアラインメント・スコアは、「プライマー候補塩基配列作成」で作成したプライマー候補の全部(「ローカルアラインメント工程」および「第1段階選抜工程」を先に行った場合において、ローカルアラインメント・スコアが第1の閾値未満であるプライマー候補の組合せがあるときは、その組合せに含まれるプライマー候補の全部。)および既に採用したプライマーの全部(既に採用したプライマーが存在する場合に限る。)からなる群から2つのプライマーを取り出して、3’末端を含む、予め設定した配列長の塩基配列について、ペアワイズにグローバルアラインメントを行って、求める。
グローバルアラインメントを行う塩基配列の組合せは、重複を許して選択した組合せであってもよいし、重複を許さず選択した組合せであってもよいが、同一塩基配列のプライマー間でのプライマー・ダイマー形成性をまだ評価していない場合には、重複を許して選択した組合せが好ましい。
組合せの総数は、グローバルアラインメントを行う塩基配列の総数をx個として、重複を許して選択した場合は、「xH2=x+1C2=(x+1)!/2(x-1)!」通りであり、重複を許さず選択した場合は、「xC2=x(x-1)/2」通りである。
組合せの総数は、グローバルアラインメントを行う塩基配列の総数をx個として、重複を許して選択した場合は、「xH2=x+1C2=(x+1)!/2(x-1)!」通りであり、重複を許さず選択した場合は、「xC2=x(x-1)/2」通りである。
グローバルアラインメントは、「配列全体」に対して行うアラインメントであり、配列全体の相補性を調べることができる。
ただし、ここで、「配列全体」は、プライマー候補の塩基配列の3’末端を含む、予め設定した配列長の塩基配列の全体である。
なお、グローバルアラインメントは、ギャップを挿入してもよい。ギャップは塩基の挿入および/または欠失(インデル)を意味する。
また、グローバルアラインメントは、塩基配列ペア間で塩基が相補的である場合を一致(マッチ)とし、相補的でない場合を不一致(ミスマッチ)とする。
アラインメントは、マッチ、ミスマッチおよびインデルのそれぞれにスコアを与え、合計スコアが最大となるように行う。スコアは適宜設定すればよい。例えば、上記表1のようにスコアを設定してもよい。なお、表1中「-」はギャップ(挿入および/または欠失(インデル))を表す。
ただし、ここで、「配列全体」は、プライマー候補の塩基配列の3’末端を含む、予め設定した配列長の塩基配列の全体である。
なお、グローバルアラインメントは、ギャップを挿入してもよい。ギャップは塩基の挿入および/または欠失(インデル)を意味する。
また、グローバルアラインメントは、塩基配列ペア間で塩基が相補的である場合を一致(マッチ)とし、相補的でない場合を不一致(ミスマッチ)とする。
アラインメントは、マッチ、ミスマッチおよびインデルのそれぞれにスコアを与え、合計スコアが最大となるように行う。スコアは適宜設定すればよい。例えば、上記表1のようにスコアを設定してもよい。なお、表1中「-」はギャップ(挿入および/または欠失(インデル))を表す。
例えば、以下の表5に示す配列番号1および2の塩基配列について、それぞれの3’末端の3塩基(大文字箇所)についてグローバルアラインメントを行うことを考える。ここで、スコアは表1に示すとおりとする。
スコアが最大となるように、配列番号1の塩基配列の3’末端の3塩基(大文字箇所)および配列番号2の3’末端の3塩基(大文字箇所)の塩基配列についてグローバルアラインメントを行うと、以下の表6に示すアラインメント(ペアワイズアラインメント)を得ることができる。なお、表6中、ミスマッチを「:」で示す。
この(ペアワイズ)アラインメントには、ミスマッチが3か所あり、マッチおよびインデル(ギャップ)はいずれもない。
したがって、この(ペアワイズ)アラインメントに基づくグローバルアラインメント・スコアは、(+1)×0+(-1)×3+(-1)×0=-3となる。
なお、アラインメント(ペアワイズアラインメント)は、ドットマトリクス法、動的計画法、ワード法、またはその他種々の方法により得ることができる。
したがって、この(ペアワイズ)アラインメントに基づくグローバルアラインメント・スコアは、(+1)×0+(-1)×3+(-1)×0=-3となる。
なお、アラインメント(ペアワイズアラインメント)は、ドットマトリクス法、動的計画法、ワード法、またはその他種々の方法により得ることができる。
《第二段階選抜工程》
本明細書において、第二段階選抜工程S106(図13)、第二段階選抜第1工程S206および第二段階選抜第2工程S216(図14)、ならびに第1の第二段階選抜工程S306および第2の第二段階選抜工程S316(図15および図16)を総称して、単に「第二段階選抜工程」という場合がある。
本明細書において、第二段階選抜工程S106(図13)、第二段階選抜第1工程S206および第二段階選抜第2工程S216(図14)、ならびに第1の第二段階選抜工程S306および第2の第二段階選抜工程S316(図15および図16)を総称して、単に「第二段階選抜工程」という場合がある。
(設計方法(1): 第二段階選抜工程S106)
図13において「第二段階選抜」として示す。
設計方法(1)において、(f)第二段階選抜工程は、上記グローバルアラインメント・スコアに基づいて、上記対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第二段階の選抜を行う工程である。
図13において「第二段階選抜」として示す。
設計方法(1)において、(f)第二段階選抜工程は、上記グローバルアラインメント・スコアに基づいて、上記対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第二段階の選抜を行う工程である。
(設計方法(2): 第二段階選抜第1工程S206および第二段階選抜第2工程S216)
図14において「第二段階選抜第1」および「第二段階選抜第2」として示す。
設計方法(2)において、(f1)第二段階選抜第1工程は、上記グローバルアラインメント・スコアに基づいて、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第二段階の選抜を行う工程であり、(f2)第二段階選抜第2工程は、上記グローバルアラインメント・スコアに基づいて、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第二段階の選抜を行う工程である。
図14において「第二段階選抜第1」および「第二段階選抜第2」として示す。
設計方法(2)において、(f1)第二段階選抜第1工程は、上記グローバルアラインメント・スコアに基づいて、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第二段階の選抜を行う工程であり、(f2)第二段階選抜第2工程は、上記グローバルアラインメント・スコアに基づいて、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第二段階の選抜を行う工程である。
(設計方法(3): 第1の第二段階選抜工程S306および第2の第二段階選抜工程S316)
図15および図16において「第1の第二段階選抜」および「第2の第二段階選抜」として示す。
設計方法(3)およびその変形例において、(f-1)第1の第二段階選抜工程は、上記グローバルアラインメント・スコアに基づいて、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第二段階の選抜を行う工程であり、(f-2)第2の第二段階選抜工程は、上記グローバルアラインメント・スコアに基づいて、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第二段階の選抜を行う工程である。
図15および図16において「第1の第二段階選抜」および「第2の第二段階選抜」として示す。
設計方法(3)およびその変形例において、(f-1)第1の第二段階選抜工程は、上記グローバルアラインメント・スコアに基づいて、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第二段階の選抜を行う工程であり、(f-2)第2の第二段階選抜工程は、上記グローバルアラインメント・スコアに基づいて、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマー候補の塩基配列の第二段階の選抜を行う工程である。
(第二段階選抜の方法)
グローバルアラインメント・スコアの閾値(「第2の閾値」ともいう。)を予め設定しておく。
グローバルアラインメント・スコアが第2の閾値未満であれば、これらの2つの塩基配列の組合せはダイマー形成性が低いと判断し、以降の工程を行う。
一方、グローバルアラインメント・スコアが第2の閾値以上であれば、これらの2つの塩基配列の組合せはダイマー形成性が高いと判断し、その組合せについては以降の工程を行わない。
第2の閾値は、特に限定されず、適宜設定することができる。例えば、ポリメラーゼ連鎖反応の鋳型となるゲノムDNAの量などのPCR条件によって、第2の閾値を設定してもよい。
グローバルアラインメント・スコアの閾値(「第2の閾値」ともいう。)を予め設定しておく。
グローバルアラインメント・スコアが第2の閾値未満であれば、これらの2つの塩基配列の組合せはダイマー形成性が低いと判断し、以降の工程を行う。
一方、グローバルアラインメント・スコアが第2の閾値以上であれば、これらの2つの塩基配列の組合せはダイマー形成性が高いと判断し、その組合せについては以降の工程を行わない。
第2の閾値は、特に限定されず、適宜設定することができる。例えば、ポリメラーゼ連鎖反応の鋳型となるゲノムDNAの量などのPCR条件によって、第2の閾値を設定してもよい。
なお、プライマーの3’末端から数塩基の塩基配列を同一塩基配列とすることによって、それぞれのプライマーの塩基配列の3’末端を含む予め設定した塩基数の塩基配列について、ペアワイズにグローバルアラインメントを行って求めたグローバルアラインメント・スコアを第2の閾値未満とすることができる。
ここで、上記「グローバルアラインメント工程」に示した例において、第2の閾値を「+3」に設定した場合を考える。
上の例では、グローバルアラインメント・スコアは「-3」であり、第2の閾値である「+3」未満であったから、配列番号1および2の塩基配列の組合せはプライマー・ダイマー形成性が低いと判断することができる。
上の例では、グローバルアラインメント・スコアは「-3」であり、第2の閾値である「+3」未満であったから、配列番号1および2の塩基配列の組合せはプライマー・ダイマー形成性が低いと判断することができる。
なお、本工程は、グローバルアラインメント工程S105、グローバルアラインメント第1工程S205、グローバルアラインメント第2工程S215、第1のグローバルアラインメント工程S305、または第2のグローバルアラインメント工程S315においてグローバルアラインメント・スコアを算出したすべての組合せに対して行う。
また、計算量を低減させるため、「グローバルアラインメント工程」および「第2段階選抜工程」の両工程を先に実施して、「第2段階選抜工程」を通過したプライマーの塩基配列の組合せに対して、「ローカルアラインメント工程」および「第1段階選抜工程」の両工程を実施することが好ましい。特に、対象領域の数が増加するほど、プライマー候補の塩基配列数が増加するほど、計算量を低減させる効果が大きく、全体の処理の高速化を図ることができる。
これは、「グローバルアラインメント工程」では「予め設定した配列長」という短い長さの塩基配列についてグローバルアラインメントを行うので、3’末端を含むという条件下で塩基配列全体から相補性が高い部分配列を見つけるローカルアラインメント・スコアよりも計算量が少なく、高速に処理できるからである。なお、通常知られているアルゴリズムでは、同じ長さの配列に対するアラインメントであれば、ローカルアラインメントよりもグローバルアラインメントの方が高速であることが知られている。
《増幅配列長チェック工程》
「第1段階選抜工程」および「第2段階選抜工程」においてプライマー・ダイマー形成性が低いと判断されたプライマー候補の塩基配列の組合せに対して、染色体DNA上でのプライマー候補の塩基配列の端部間の距離を計算し、その距離が予め設定した範囲内であるか否かを判断する増幅配列長チェック工程を実施してもよい(図示せず)。
塩基配列の端部間の距離が予め設定した範囲内であれば、そのプライマー候補の塩基配列の組合せは、対象領域を適切に増幅できる可能性が高いと判断することができる。プライマー候補の塩基配列の端部間の距離は、特に限定されず、酵素(DNAポリメラーゼ)の種類等のPCR条件によって、適宜設定することができる。例えば、100~200塩基(対)の範囲内、120~180塩基(対)の範囲内、140~180塩基(対)の範囲内、140~160塩基(対)の範囲内、160~180塩基(対)の範囲内など、様々な範囲に設定することができる。
「第1段階選抜工程」および「第2段階選抜工程」においてプライマー・ダイマー形成性が低いと判断されたプライマー候補の塩基配列の組合せに対して、染色体DNA上でのプライマー候補の塩基配列の端部間の距離を計算し、その距離が予め設定した範囲内であるか否かを判断する増幅配列長チェック工程を実施してもよい(図示せず)。
塩基配列の端部間の距離が予め設定した範囲内であれば、そのプライマー候補の塩基配列の組合せは、対象領域を適切に増幅できる可能性が高いと判断することができる。プライマー候補の塩基配列の端部間の距離は、特に限定されず、酵素(DNAポリメラーゼ)の種類等のPCR条件によって、適宜設定することができる。例えば、100~200塩基(対)の範囲内、120~180塩基(対)の範囲内、140~180塩基(対)の範囲内、140~160塩基(対)の範囲内、160~180塩基(対)の範囲内など、様々な範囲に設定することができる。
《プライマー採用工程》
本明細書において、プライマー採用工程S107(図13)、プライマー採用第1工程S207およびプライマー採用第2工程S217(図14)、ならびに第1のプライマー採用工程S307および第2のプライマー採用工程S317(図15および図16)を総称して、単に「プライマー採用工程」という場合がある。
本明細書において、プライマー採用工程S107(図13)、プライマー採用第1工程S207およびプライマー採用第2工程S217(図14)、ならびに第1のプライマー採用工程S307および第2のプライマー採用工程S317(図15および図16)を総称して、単に「プライマー採用工程」という場合がある。
(設計方法(1): プライマー採用工程S107)
図13において「プライマー採用」として示す。
設計方法(1)において、(g)プライマー採用工程は、上記第一段階選抜工程および上記第二段階選抜工程のいずれにおいても選抜されたプライマー候補の塩基配列を、上記対象領域をPCR増幅するためのプライマーの塩基配列として採用する工程である。
図13において「プライマー採用」として示す。
設計方法(1)において、(g)プライマー採用工程は、上記第一段階選抜工程および上記第二段階選抜工程のいずれにおいても選抜されたプライマー候補の塩基配列を、上記対象領域をPCR増幅するためのプライマーの塩基配列として採用する工程である。
(設計方法(2): プライマー採用第1工程S207およびプライマー採用第2工程S217)
図14において「プライマー採用第1」および「プライマー採用第2」として示す。
設計方法(2)において、(g1)プライマー採用第1工程は、上記第一段階選抜第1工程および上記第二段階選抜第1工程のいずれにおいても選抜されたプライマー候補の塩基配列を、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマーの塩基配列として採用する工程であり、(g2)プライマー採用第2工程は、上記第一段階選抜第2工程および上記第二段階選抜第2工程のいずれにおいても選抜されたプライマー候補の塩基配列を、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマーの塩基配列として採用する工程である。
図14において「プライマー採用第1」および「プライマー採用第2」として示す。
設計方法(2)において、(g1)プライマー採用第1工程は、上記第一段階選抜第1工程および上記第二段階選抜第1工程のいずれにおいても選抜されたプライマー候補の塩基配列を、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマーの塩基配列として採用する工程であり、(g2)プライマー採用第2工程は、上記第一段階選抜第2工程および上記第二段階選抜第2工程のいずれにおいても選抜されたプライマー候補の塩基配列を、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマーの塩基配列として採用する工程である。
(設計方法(3): 第1のプライマー採用工程S307および第2のプライマー採用工程S317)
図15および図16において「第1のプライマー採用」および「第2のプライマー採用」として示す。
設計方法(3)およびその変形例において、(g-1)第1のプライマー採用工程は、上記第1の第一段階選抜工程および上記第1の第二段階選抜工程のいずれにおいても選抜されたプライマー候補の塩基配列を、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマーの塩基配列として採用する工程であり、(g-2)第2のプライマー採用工程は、上記第2の第一段階選抜工程および上記第2の第二段階選抜工程のいずれにおいても選抜されたプライマー候補の塩基配列を、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマーの塩基配列として採用する工程である。
図15および図16において「第1のプライマー採用」および「第2のプライマー採用」として示す。
設計方法(3)およびその変形例において、(g-1)第1のプライマー採用工程は、上記第1の第一段階選抜工程および上記第1の第二段階選抜工程のいずれにおいても選抜されたプライマー候補の塩基配列を、上記第1の対象領域をPCR増幅するためのプライマーの塩基配列として採用する工程であり、(g-2)第2のプライマー採用工程は、上記第2の第一段階選抜工程および上記第2の第二段階選抜工程のいずれにおいても選抜されたプライマー候補の塩基配列を、上記第2の対象領域をPCR増幅するためのプライマーの塩基配列として採用する工程である。
(プライマー採用の方法)
プライマー採用工程では、それぞれのプライマー候補の塩基配列について、比較する部分配列がその塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズでローカルアラインメントを行って求めたローカルアラインメント・スコアが第1の閾値未満であり、かつ、それぞれのプライマー候補の塩基配列の3’末端を含む予め設定した塩基数の塩基配列について、ペアワイズでグローバルアラインメントを行って求めたグローバルアラインメント・スコアが第2の閾値未満であるプライマー候補の塩基配列を、対象領域を増幅するためのプライマーの塩基配列として採用する。
プライマー採用工程では、それぞれのプライマー候補の塩基配列について、比較する部分配列がその塩基配列の3’末端を含むという条件の下に、ペアワイズでローカルアラインメントを行って求めたローカルアラインメント・スコアが第1の閾値未満であり、かつ、それぞれのプライマー候補の塩基配列の3’末端を含む予め設定した塩基数の塩基配列について、ペアワイズでグローバルアラインメントを行って求めたグローバルアラインメント・スコアが第2の閾値未満であるプライマー候補の塩基配列を、対象領域を増幅するためのプライマーの塩基配列として採用する。
例えば、表7に示す配列番号1および2の塩基配列について、対象領域を増幅するためのプライマーの塩基配列として採用することを考える。
既に記載したように、ローカルアラインメント・スコアは「+1」であるから、第1の閾値である「+3」未満であり、また、グローバルアラインメント・スコアは「-3」であるから、第2の閾値である「+3」未満である。
したがって、配列番号1で示されるプライマー候補の塩基配列および配列番号2で示されるプライマー候補の塩基配列を、対象領域を増幅するためのプライマーの塩基配列として採用することができる。
したがって、配列番号1で示されるプライマー候補の塩基配列および配列番号2で示されるプライマー候補の塩基配列を、対象領域を増幅するためのプライマーの塩基配列として採用することができる。
《他の増幅候補領域のプライマー設計》
1つの増幅候補領域に対してプライマーを採用した後、さらに次の優先順位の増幅候補領域に対してプライマーを設計してもよい。
設計方法(1)においては、プライマー候補塩基配列作成工程S102において、次の優先順位の増幅候補領域に対するプライマー候補の塩基配列が作成されていれば、ローカルアラインメント工程S103から行う。次の優先順位の増幅候補領域に対するプライマー候補の塩基配列が作成されていなければ、対象領域選択工程S101において次の優先順位の増幅候補領域が選択されていなかったので、対象領域選択工程S101において次の優先順位の増幅候補領域を選択し、プライマー候補塩基配列作成工程S102において、その増幅候補領域に対するプライマー候補の塩基配列を作成した後、ローカルアラインメント工程S103以降を行う。
設計方法(2)においては、対象領域選択第2工程S211から繰り返す。
設計方法(3)およびその変形例において、既に対象領域複数選択工程S301において選択した増幅候補領域に対するプライマー候補の塩基配列がプライマー候補塩基配列複数作成工程S302において作成されているため、第2のローカルアラインメント工程S313から繰り返す。
1つの増幅候補領域に対してプライマーを採用した後、さらに次の優先順位の増幅候補領域に対してプライマーを設計してもよい。
設計方法(1)においては、プライマー候補塩基配列作成工程S102において、次の優先順位の増幅候補領域に対するプライマー候補の塩基配列が作成されていれば、ローカルアラインメント工程S103から行う。次の優先順位の増幅候補領域に対するプライマー候補の塩基配列が作成されていなければ、対象領域選択工程S101において次の優先順位の増幅候補領域が選択されていなかったので、対象領域選択工程S101において次の優先順位の増幅候補領域を選択し、プライマー候補塩基配列作成工程S102において、その増幅候補領域に対するプライマー候補の塩基配列を作成した後、ローカルアラインメント工程S103以降を行う。
設計方法(2)においては、対象領域選択第2工程S211から繰り返す。
設計方法(3)およびその変形例において、既に対象領域複数選択工程S301において選択した増幅候補領域に対するプライマー候補の塩基配列がプライマー候補塩基配列複数作成工程S302において作成されているため、第2のローカルアラインメント工程S313から繰り返す。
《プライマー等の設計における特徴点》
増幅候補領域に優先順位を付けた後のプライマー等の設計における特徴点は、概していえば、複数の特定の対象領域を選択し、近傍の塩基配列を検索し、抽出済プライマーセットの各々との相補性を確認し、相補性の少ない塩基配列を選択することによって、対象領域を増幅対象に含み、かつ互いに相補的にならないプライマー群を得ることにある。
プライマーの塩基配列の相補性の確認における特徴点は、ローカルアラインメントを用いて配列全体の相補性が低くなるように、かつ、プライマーの塩基配列の端部に対して、グローバルアラインメントを用いて相補性が低くなるようにプライマー群を作成する点にある。
増幅候補領域に優先順位を付けた後のプライマー等の設計における特徴点は、概していえば、複数の特定の対象領域を選択し、近傍の塩基配列を検索し、抽出済プライマーセットの各々との相補性を確認し、相補性の少ない塩基配列を選択することによって、対象領域を増幅対象に含み、かつ互いに相補的にならないプライマー群を得ることにある。
プライマーの塩基配列の相補性の確認における特徴点は、ローカルアラインメントを用いて配列全体の相補性が低くなるように、かつ、プライマーの塩基配列の端部に対して、グローバルアラインメントを用いて相補性が低くなるようにプライマー群を作成する点にある。
以下に、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[比較例1/実施例1/実施例2]
〈増幅候補領域の選択〉
増幅候補領域として、ヒト13番染色体上の領域からSNV(Single Nucleotide Variant;一塩基変異)を含む17個所の領域X01~X17を選択した。
以下の表8に、増幅候補領域の存在する染色体およびSNV座標と、比較例1、実施例1、および実施例2において付けた各増幅候補領域の優先順位を示す。ここで、SNV座標はGRCh37.p13(Genome Resource Consortium, human genome assembly data, Release 37, Patch 13; GenBank Accession no. CM000675.1)に基づく座標である。なお、各増幅候補領域の優先順位の付け方については、後述する。
〈増幅候補領域の選択〉
増幅候補領域として、ヒト13番染色体上の領域からSNV(Single Nucleotide Variant;一塩基変異)を含む17個所の領域X01~X17を選択した。
以下の表8に、増幅候補領域の存在する染色体およびSNV座標と、比較例1、実施例1、および実施例2において付けた各増幅候補領域の優先順位を示す。ここで、SNV座標はGRCh37.p13(Genome Resource Consortium, human genome assembly data, Release 37, Patch 13; GenBank Accession no. CM000675.1)に基づく座標である。なお、各増幅候補領域の優先順位の付け方については、後述する。
〈比較例1〉
《優先順位の設定》
X01~X17の各増幅候補領域に対して、SNV座標が小さい順に、それぞれ、優先順位1位~17位を付けた。
表8の「優先順位」欄に各増幅候補領域の優先順位を示す。
《優先順位の設定》
X01~X17の各増幅候補領域に対して、SNV座標が小さい順に、それぞれ、優先順位1位~17位を付けた。
表8の「優先順位」欄に各増幅候補領域の優先順位を示す。
《プライマーおよびプライマーペアの設計》
優先順位が高い増幅候補領域から順に、その増幅候補領域をマルチプレックスPCRによって増幅するためのプライマーおよびプライマーペアを設計した。
その結果、優先順位1番目から10番目までの増幅候補領域に対して、マルチプレックスPCRに供するプライマーを設計することができた。
表9の「プライマー」欄に各プライマーペアを構成するプライマーの名称、塩基配列および配列番号を示す。
また、図17に、染色体DNA上の増幅候補領域の物理的配置および各増幅候補領域の優先順位を示す。ただし、図中の各領域間の距離は実際の染色体DNA上の距離を反映していない。
優先順位が高い増幅候補領域から順に、その増幅候補領域をマルチプレックスPCRによって増幅するためのプライマーおよびプライマーペアを設計した。
その結果、優先順位1番目から10番目までの増幅候補領域に対して、マルチプレックスPCRに供するプライマーを設計することができた。
表9の「プライマー」欄に各プライマーペアを構成するプライマーの名称、塩基配列および配列番号を示す。
また、図17に、染色体DNA上の増幅候補領域の物理的配置および各増幅候補領域の優先順位を示す。ただし、図中の各領域間の距離は実際の染色体DNA上の距離を反映していない。
〈実施例1〉
《優先順位の設定》
X01~X17の増幅候補領域に対して、以下のとおり優先順位を付けた。
表8の「優先順位」欄に各増幅候補領域の優先順位を示す。
SNV座標が最小のX01(SNV座標:20,763,642)に優先順位1位を付けた。
SNV座標が最大のX17(SNV座標:111,098,226)に優先順位2位を付けた。
X01とX17の中点(座標:65,930,934)に最も近いX12(SNV座標:67,800,935)に優先順位3位を付けた。
X01とX12の中点(座標:44,282,288.5)に最も近いX09(SNV座標:46,946,157)に優先順位4位を付けた。
X12とX17の中点(座標:89,449,580.5)に最も近いX13(SNV座標:95,858,978)に優先順位5位を付けた。
X09とX12の中点(座標:57,373,546)に最も近いX11(SNV座標:53,608,479)に優先順位6位を付けた。
X13とX17の中点(座標:103,478,602)に最も近いX16(SNV座標:103,397,937)に優先順位7位を付けた。
X09とX11の中点(座標:50,277,318)に最も近いX10(SNV座標:52,544,805)に優先順位8位を付けた。
X13とX16の中点(座標:99,628,457.5)に最も近いX14(SNV座標:102,366,825)に優先順位9位を付けた。
X14とX16の中点(座標:102,882,381)に最も近いX15(SNV座標:103,396,716)に優先順位10位を付けた。
X01とX09の中点(座標:33,854,899.5)に最も近いX05(SNV座標:36,385,031)に優先順位11位を付けた。
X01とX05の中点(座標:28,574,336.5)に最も近いX04(SNV座標:27,845,654)に優先順位12位を付けた。
X05とX09の中点(座標:41,665,594)に最も近いX08(SNV座標:36,886,469)に優先順位13位を付けた。
X01とX04の中点(座標:44,282,288.5)に最も近いX02(SNV座標:24,798,120)に優先順位14位を付けた。
X05とX08の中点(座標:36,635,750)に最も近いX06(SNV座標:36,743,177)に優先順位15位を付けた。
X02とX04の中点(座標:26,321,887)に最も近いX03(SNV座標:25,265,103)に優先順位16位を付けた。
X06とX08の中点(座標:36,814,823)に最も近いX07(SNV座標:36,801,415)に優先順位17位を付けた。
《優先順位の設定》
X01~X17の増幅候補領域に対して、以下のとおり優先順位を付けた。
表8の「優先順位」欄に各増幅候補領域の優先順位を示す。
SNV座標が最小のX01(SNV座標:20,763,642)に優先順位1位を付けた。
SNV座標が最大のX17(SNV座標:111,098,226)に優先順位2位を付けた。
X01とX17の中点(座標:65,930,934)に最も近いX12(SNV座標:67,800,935)に優先順位3位を付けた。
X01とX12の中点(座標:44,282,288.5)に最も近いX09(SNV座標:46,946,157)に優先順位4位を付けた。
X12とX17の中点(座標:89,449,580.5)に最も近いX13(SNV座標:95,858,978)に優先順位5位を付けた。
X09とX12の中点(座標:57,373,546)に最も近いX11(SNV座標:53,608,479)に優先順位6位を付けた。
X13とX17の中点(座標:103,478,602)に最も近いX16(SNV座標:103,397,937)に優先順位7位を付けた。
X09とX11の中点(座標:50,277,318)に最も近いX10(SNV座標:52,544,805)に優先順位8位を付けた。
X13とX16の中点(座標:99,628,457.5)に最も近いX14(SNV座標:102,366,825)に優先順位9位を付けた。
X14とX16の中点(座標:102,882,381)に最も近いX15(SNV座標:103,396,716)に優先順位10位を付けた。
X01とX09の中点(座標:33,854,899.5)に最も近いX05(SNV座標:36,385,031)に優先順位11位を付けた。
X01とX05の中点(座標:28,574,336.5)に最も近いX04(SNV座標:27,845,654)に優先順位12位を付けた。
X05とX09の中点(座標:41,665,594)に最も近いX08(SNV座標:36,886,469)に優先順位13位を付けた。
X01とX04の中点(座標:44,282,288.5)に最も近いX02(SNV座標:24,798,120)に優先順位14位を付けた。
X05とX08の中点(座標:36,635,750)に最も近いX06(SNV座標:36,743,177)に優先順位15位を付けた。
X02とX04の中点(座標:26,321,887)に最も近いX03(SNV座標:25,265,103)に優先順位16位を付けた。
X06とX08の中点(座標:36,814,823)に最も近いX07(SNV座標:36,801,415)に優先順位17位を付けた。
《プライマーおよびプライマーセットの設計》
優先順位が高い増幅候補領域から順に、その増幅候補領域をマルチプレックスPCRによって増幅するためのプライマーおよびプライマーペアを設計した。
その結果、優先順位1番目から10番目までの増幅候補領域に対して、マルチプレックスPCRに供するプライマーを設計することができた。
表10の「プライマー」欄に各プライマーペアを構成するプライマーの名称、塩基配列および配列番号を示す。
また、図18に、染色体DNA上の増幅候補領域の物理的配置および各増幅候補領域の優先順位を示す。ただし、図中の各領域間の距離は実際の染色体DNA上の距離を反映していない。
優先順位が高い増幅候補領域から順に、その増幅候補領域をマルチプレックスPCRによって増幅するためのプライマーおよびプライマーペアを設計した。
その結果、優先順位1番目から10番目までの増幅候補領域に対して、マルチプレックスPCRに供するプライマーを設計することができた。
表10の「プライマー」欄に各プライマーペアを構成するプライマーの名称、塩基配列および配列番号を示す。
また、図18に、染色体DNA上の増幅候補領域の物理的配置および各増幅候補領域の優先順位を示す。ただし、図中の各領域間の距離は実際の染色体DNA上の距離を反映していない。
〈実施例2〉
《優先順位の設定》
X01~X17の増幅候補領域に対して、以下のとおり優先順位を付けた。
表10の「優先順位」欄に各増幅候補領域の優先順位を示す。
X01(SNV座標:20,763,642)に優先順位1位を付けた。
X01のSNV座標に5,000,000をプラスした25,763,642以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX04(SNV座標:27,845,654)に優先順位2位を付けた。
X04のSNV座標に5,000,000をプラスした32,845,654以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX05(SNV座標:36,385,031)に優先順位3位を付けた。
X05のSNV座標に5,000,000をプラスした41,385,031以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX09(SNV座標:46,946,157)に優先順位4位を付けた。
X09のSNV座標に5,000,000をプラスした51,946,157以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX10(SNV座標:52,544,805)に優先順位5位を付けた。
X10のSNV座標に5,000,000をプラスした57,544,805以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX12(SNV座標:67,800,935)に優先順位6位を付けた。
X12のSNV座標に5,000,000をプラスした72,800,935以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX13(SNV座標:95,858,978)に優先順位7位を付けた。
X13のSNV座標に5,000,000をプラスした100,858,978以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX14(SNV座標:102,366,825)に優先順位8位を付けた。
X14のSNV座標に5,000,000をプラスした107,366,825以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX17(SNV座標:111,098,226)に優先順位9位を付けた。
X17のSNV座標に5,000,000をプラスした116,098,226以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域が存在しないため、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX02(SNV座標:24,798,120)に優先順位10位を付けた。
X02のSNV座標に5,000,000をプラスした29,798,120以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX06(SNV座標:36,743,177)に優先順位11位を付けた。
X06のSNV座標に5,000,000をプラスした41,743,177以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX11(SNV座標:53,608,479)に優先順位12位を付けた。
X11のSNV座標に5,000,000をプラスした58,608,479以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX15(SNV座標:103,396,716)に優先順位13位を付けた。
X15のSNV座標に5,000,000をプラスした108,396,716以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域が存在しないため、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX03(SNV座標:25,265,103)に優先順位14位を付けた。
X03のSNV座標に5,000,000をプラスした30,265,103以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX07(SNV座標:36,801,415)に優先順位15位を付けた。
X07のSNV座標に5,000,000をプラスした41,801,415以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX16(SNV座標:103,397,937)に優先順位16位を付けた。
X16のSNV座標に5,000,000をプラスした108,397,937以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域が存在しないため、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX08(SNV座標:36,886,469)に優先順位17位を付けた。
《優先順位の設定》
X01~X17の増幅候補領域に対して、以下のとおり優先順位を付けた。
表10の「優先順位」欄に各増幅候補領域の優先順位を示す。
X01(SNV座標:20,763,642)に優先順位1位を付けた。
X01のSNV座標に5,000,000をプラスした25,763,642以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX04(SNV座標:27,845,654)に優先順位2位を付けた。
X04のSNV座標に5,000,000をプラスした32,845,654以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX05(SNV座標:36,385,031)に優先順位3位を付けた。
X05のSNV座標に5,000,000をプラスした41,385,031以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX09(SNV座標:46,946,157)に優先順位4位を付けた。
X09のSNV座標に5,000,000をプラスした51,946,157以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX10(SNV座標:52,544,805)に優先順位5位を付けた。
X10のSNV座標に5,000,000をプラスした57,544,805以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX12(SNV座標:67,800,935)に優先順位6位を付けた。
X12のSNV座標に5,000,000をプラスした72,800,935以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX13(SNV座標:95,858,978)に優先順位7位を付けた。
X13のSNV座標に5,000,000をプラスした100,858,978以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX14(SNV座標:102,366,825)に優先順位8位を付けた。
X14のSNV座標に5,000,000をプラスした107,366,825以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX17(SNV座標:111,098,226)に優先順位9位を付けた。
X17のSNV座標に5,000,000をプラスした116,098,226以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域が存在しないため、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX02(SNV座標:24,798,120)に優先順位10位を付けた。
X02のSNV座標に5,000,000をプラスした29,798,120以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX06(SNV座標:36,743,177)に優先順位11位を付けた。
X06のSNV座標に5,000,000をプラスした41,743,177以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX11(SNV座標:53,608,479)に優先順位12位を付けた。
X11のSNV座標に5,000,000をプラスした58,608,479以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX15(SNV座標:103,396,716)に優先順位13位を付けた。
X15のSNV座標に5,000,000をプラスした108,396,716以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域が存在しないため、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX03(SNV座標:25,265,103)に優先順位14位を付けた。
X03のSNV座標に5,000,000をプラスした30,265,103以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX07(SNV座標:36,801,415)に優先順位15位を付けた。
X07のSNV座標に5,000,000をプラスした41,801,415以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX16(SNV座標:103,397,937)に優先順位16位を付けた。
X16のSNV座標に5,000,000をプラスした108,397,937以上の座標を持ち、かつ、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域が存在しないため、まだ優先順位がつけられていない増幅候補領域のうち最も小さい座標値を持つX08(SNV座標:36,886,469)に優先順位17位を付けた。
《プライマーおよびプライマーセットの設計》
優先順位が高い増幅候補領域から順に、その増幅候補領域をマルチプレックスPCRによって増幅するためのプライマーおよびプライマーペアを設計した。
その結果、優先順位1番目から10番目までの増幅候補領域に対して、マルチプレックスPCRに供するプライマーを設計することができた。
表11の「プライマー」欄に各プライマーペアを構成するプライマーの名称、塩基配列および配列番号を示す。
また、図19に、染色体DNA上の増幅候補領域の物理的配置および各増幅候補領域の優先順位を示す。ただし、図中の各領域間の距離は実際の染色体DNA上の距離を反映していない。
優先順位が高い増幅候補領域から順に、その増幅候補領域をマルチプレックスPCRによって増幅するためのプライマーおよびプライマーペアを設計した。
その結果、優先順位1番目から10番目までの増幅候補領域に対して、マルチプレックスPCRに供するプライマーを設計することができた。
表11の「プライマー」欄に各プライマーペアを構成するプライマーの名称、塩基配列および配列番号を示す。
また、図19に、染色体DNA上の増幅候補領域の物理的配置および各増幅候補領域の優先順位を示す。ただし、図中の各領域間の距離は実際の染色体DNA上の距離を反映していない。
〈実施例1、2の効果〉
比較例1では、17個所の増幅候補領域のすべてに対してマルチプレックスPCRに供するプライマーおよびプライマーペアを設計することを目的としたが、プライマーの特異性およびプライマー・ダイマー形成性などを検討した結果、10箇所の増幅候補領域に対してプライマーおよびプライマーペアを設計できるにとどまった。
実施例1および実施例2でも、17個所の増幅候補領域のすべてに対してマルチプレックスPCRに供するプライマーおよびプライマーペアを設計することを目的としたが、プライマーの特異性およびプライマー・ダイマー形成性などを検討した結果、10箇所の増幅候補領域に対してプライマーおよびプライマーペアを設計できるにとどまった。
鋳型DNAが増幅候補領域X06~X08を欠損している場合には、これらの領域を増幅することができないことから、比較例1では、SNVの塩基配列情報を得られる領域数が、プライマーおよびプライマーセットを設計することができた10箇所から7箇所へと、さらに減ってしまうのに対し、実施例1および実施例2では、X06~X08が欠損したことによる影響を受けない。
その結果、比較例1では、X06~X08が欠損していることによって、解析に必要な領域数を確保できない可能性が生じるに対し、実施例1および実施例2では、X06~X08が欠損していることによっては、解析に必要な領域数を確保できない可能性が生じない。
比較例1では、17個所の増幅候補領域のすべてに対してマルチプレックスPCRに供するプライマーおよびプライマーペアを設計することを目的としたが、プライマーの特異性およびプライマー・ダイマー形成性などを検討した結果、10箇所の増幅候補領域に対してプライマーおよびプライマーペアを設計できるにとどまった。
実施例1および実施例2でも、17個所の増幅候補領域のすべてに対してマルチプレックスPCRに供するプライマーおよびプライマーペアを設計することを目的としたが、プライマーの特異性およびプライマー・ダイマー形成性などを検討した結果、10箇所の増幅候補領域に対してプライマーおよびプライマーペアを設計できるにとどまった。
鋳型DNAが増幅候補領域X06~X08を欠損している場合には、これらの領域を増幅することができないことから、比較例1では、SNVの塩基配列情報を得られる領域数が、プライマーおよびプライマーセットを設計することができた10箇所から7箇所へと、さらに減ってしまうのに対し、実施例1および実施例2では、X06~X08が欠損したことによる影響を受けない。
その結果、比較例1では、X06~X08が欠損していることによって、解析に必要な領域数を確保できない可能性が生じるに対し、実施例1および実施例2では、X06~X08が欠損していることによっては、解析に必要な領域数を確保できない可能性が生じない。
[比較例2/実施例3]
増幅候補領域として、ヒト13番染色体上の領域からSNP(Single Nucleotide Polymorphism;一塩基多型)を含む99個所の領域Y01~Y99を選択した。
以下の表12、表13、および表14に、増幅候補領域の存在する染色体、SNP座標、変異頻度(V.F.;Variant Frequency)、および変異頻度差(ΔV.F:変異頻度0.5との差の絶対値)と、比較例2および実施例3において付けた各増幅候補領域の優先順位を示す。ここで、SNP座標はGRCh37.p13(Genome Resource Consortium, human genome assembly data, Release 37, Patch 13; GenBank Accession no. CM000675.1)に基づく座標である。なお、各増幅候補領域の優先順位の付け方については、後述する。
増幅候補領域として、ヒト13番染色体上の領域からSNP(Single Nucleotide Polymorphism;一塩基多型)を含む99個所の領域Y01~Y99を選択した。
以下の表12、表13、および表14に、増幅候補領域の存在する染色体、SNP座標、変異頻度(V.F.;Variant Frequency)、および変異頻度差(ΔV.F:変異頻度0.5との差の絶対値)と、比較例2および実施例3において付けた各増幅候補領域の優先順位を示す。ここで、SNP座標はGRCh37.p13(Genome Resource Consortium, human genome assembly data, Release 37, Patch 13; GenBank Accession no. CM000675.1)に基づく座標である。なお、各増幅候補領域の優先順位の付け方については、後述する。
〈比較例2〉
《優先順位の設定》
Y01~Y99の各増幅候補領域に対して、SNP座標が小さい順に、それぞれ、優先順位1位~99位を付けた。
表12、表13、および表14の「優先順位」欄に各増幅候補領域の優先順位を示す。
《優先順位の設定》
Y01~Y99の各増幅候補領域に対して、SNP座標が小さい順に、それぞれ、優先順位1位~99位を付けた。
表12、表13、および表14の「優先順位」欄に各増幅候補領域の優先順位を示す。
《プライマーおよびプライマーペアの設計》
優先順位が高い増幅候補領域から順に、その増幅候補領域をマルチプレックスPCRによって増幅するためのプライマーおよびプライマーペアを設計した。
その結果、優先順位1番目から60番目までの増幅候補領域に対して、マルチプレックスPCRに供するプライマーを設計することができた。
設計したプライマーおよびプライマーペアのうち、10対のプライマーペアについて、表14の「プライマー」欄に各プライマーペアを構成するプライマーの名称、塩基配列および配列番号を示す。
優先順位が高い増幅候補領域から順に、その増幅候補領域をマルチプレックスPCRによって増幅するためのプライマーおよびプライマーペアを設計した。
その結果、優先順位1番目から60番目までの増幅候補領域に対して、マルチプレックスPCRに供するプライマーを設計することができた。
設計したプライマーおよびプライマーペアのうち、10対のプライマーペアについて、表14の「プライマー」欄に各プライマーペアを構成するプライマーの名称、塩基配列および配列番号を示す。
〈実施例3〉
《優先順位の設定》
Y01~Y99の各増幅候補領域に対して、各SNPのΔV.F.が小さい順、すなわち、変異頻度V.F.が0.5に近い順に、それぞれ、優先順位1位~99位を付けた。
表12、表13、および表14の「優先順位」欄に各増幅候補領域の優先順位を示す。
《優先順位の設定》
Y01~Y99の各増幅候補領域に対して、各SNPのΔV.F.が小さい順、すなわち、変異頻度V.F.が0.5に近い順に、それぞれ、優先順位1位~99位を付けた。
表12、表13、および表14の「優先順位」欄に各増幅候補領域の優先順位を示す。
《プライマーおよびプライマーペアの設計》
優先順位が高い増幅候補領域から順に、その増幅候補領域をマルチプレックスPCRによって増幅するためのプライマーおよびプライマーペアを設計した。
その結果、優先順位1番目から60番目までの増幅候補領域に対して、マルチプレックスPCRに供するプライマーを設計することができた。
設計したプライマーおよびプライマーペアのうち、10対のプライマーペアについて、表16の「プライマー」欄に各プライマーペアを構成するプライマーの名称、塩基配列および配列番号を示す。
優先順位が高い増幅候補領域から順に、その増幅候補領域をマルチプレックスPCRによって増幅するためのプライマーおよびプライマーペアを設計した。
その結果、優先順位1番目から60番目までの増幅候補領域に対して、マルチプレックスPCRに供するプライマーを設計することができた。
設計したプライマーおよびプライマーペアのうち、10対のプライマーペアについて、表16の「プライマー」欄に各プライマーペアを構成するプライマーの名称、塩基配列および配列番号を示す。
〈実施例3の効果〉
妊婦(母親)口腔から採取した妊婦(母親)由来の細胞と、妊婦(母親)の血液から採取した胎児(子)由来の有核赤血球細胞を用いて、表12~14に示す第13番染色体上の99箇所のSNP座位のうち、マルチプレックスPCRに供するプライマーを設計することができた60箇所のSNP座位を対象にジェノタイピングを行い、母子判定を行い、その確度を求めた。
比較例2の方法に従ってプライマーおよびプライマーセットを設計した場合、および実施例3の方法に従ってプライマーおよびプライマーセットを設計した場合のいずれも、母子関係が肯定されたが、比較例2の場合の母子判定の確度は約13.2%であり、誤差が大きく、精度が悪かったが、実施例3の場合の母子判定の確度は約4.5%であり、誤差が小さく、精度が良かった。
妊婦(母親)口腔から採取した妊婦(母親)由来の細胞と、妊婦(母親)の血液から採取した胎児(子)由来の有核赤血球細胞を用いて、表12~14に示す第13番染色体上の99箇所のSNP座位のうち、マルチプレックスPCRに供するプライマーを設計することができた60箇所のSNP座位を対象にジェノタイピングを行い、母子判定を行い、その確度を求めた。
比較例2の方法に従ってプライマーおよびプライマーセットを設計した場合、および実施例3の方法に従ってプライマーおよびプライマーセットを設計した場合のいずれも、母子関係が肯定されたが、比較例2の場合の母子判定の確度は約13.2%であり、誤差が大きく、精度が悪かったが、実施例3の場合の母子判定の確度は約4.5%であり、誤差が小さく、精度が良かった。
なお、母子判定は、母親由来が確実な細胞と子由来が疑われる単離した細胞を用いて、変異頻度p1,p2,p3,・・・,pnであるn個のSNP座位を用いてSNP解析を行った場合の、ジェノタイプが異なるSNP座位の数をM、他人同士でのジェノタイプが異なるSNP座位の平均的な数をF、および母子でのジェノタイプが異なるSNP座位の平均的な数をGとして、
|M-F|>|M-G| であれば、子由来が疑われる単離した細胞は子に由来すると判定し、
|M-F|<|M-G| であれば、子由来が疑われる単離した細胞はコンタミした他人に由来すると判定する。
|M-F|>|M-G| であれば、子由来が疑われる単離した細胞は子に由来すると判定し、
|M-F|<|M-G| であれば、子由来が疑われる単離した細胞はコンタミした他人に由来すると判定する。
11 演算手段(CPU)
12 記憶手段(メモリ)
13 補助記憶手段(ストレージ)
14 入力手段(キーボード)
15 補助入力手段(マウス)
16 表示手段(モニタ)
17 出力手段(プリンタ)
12 記憶手段(メモリ)
13 補助記憶手段(ストレージ)
14 入力手段(キーボード)
15 補助入力手段(マウス)
16 表示手段(モニタ)
17 出力手段(プリンタ)
Claims (6)
- 同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付け、前記優先順位に従って前記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法であって、
前記優先順位は、以下の工程を含む同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法:
同一染色体DNA上のn箇所の増幅候補領域の識別情報および座標情報が入力手段を介して入力され、記憶手段に記憶される工程;
演算手段が、記憶手段に記憶された前記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最小の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位1位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第1の優先順位設定工程;
演算手段が、記憶手段に記憶された前記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最大の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位2位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第2の優先順位設定工程;ならびに、
演算手段が、記憶手段に記憶された前記増幅候補領域の識別情報、座標情報および優先順位情報から、優先順位がi位であり座標値がriであり識別名がRiである増幅候補領域および優先順位がj位であり座標値がrjであり識別名がRjである増幅候補領域であって、前記増幅候補領域Riおよび前記増幅候補領域Rjの間には、優先順位が付けられた増幅候補領域は存在しないが、少なくとも1箇所のまだ優先順位が付けられていない増幅候補領域が存在するという条件を満たす増幅候補領域Riおよび増幅候補領域Rjを検索し、次いで、前記増幅候補領域Riおよび前記増幅候補領域Rjの中点の座標値ri-jをri-j=(ri+rj)/2により算出し、さらに、前記中点の座標値ri-jに最も近い座標値を持つ増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位k位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する工程検索されたに優先順位k位を付け、記憶手段に記憶する、第kの優先順位設定工程;
を含み、
前記優先順位k位を付ける工程を、k=3からnまで繰り返す。
ただし、nは3≦nを満たす整数であり、kは3≦k≦nを満たす整数であり、iおよびjは、1≦i≦k-1、1≦j≦k-1、かつ、i≠jであり、riおよびrjはrmin≦ri≦rmax、rmin≦rj≦rmax、かつ、ri≠rjであり、rminおよびrmaxは、それぞれ、前記n個の増幅候補領域の座標値の最小値および最大値である。 - 同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付け、前記優先順位に従って前記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法であって、
前記優先順位は、以下の工程を含む同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法:
同一染色体DNA上のn個の増幅候補領域の識別情報および座標情報が入力手段を介して入力され、記憶手段に記憶される工程;
演算手段が、記憶手段に記憶された前記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最大の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位1位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第1の優先順位設定工程;
演算手段が、記憶手段に記憶された前記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最小の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位2位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第2の優先順位設定工程;ならびに、
演算手段が、記憶手段に記憶された前記増幅候補領域の識別情報、座標情報および優先順位情報から、優先順位がi位であり座標値がriであり識別名がRiである増幅候補領域および優先順位がj位であり座標値がrjであり識別名がRjである増幅候補領域であって、前記増幅候補領域Riおよび前記増幅候補領域Rjの間には、優先順位が付けられた増幅候補領域は存在しないが、少なくとも1箇所のまだ優先順位が付けられていない増幅候補領域が存在するという条件を満たす増幅候補領域Riおよび増幅候補領域Rjを検索し、次いで、前記増幅候補領域Riおよび前記増幅候補領域Rjの中点の座標値ri-jをri-j=(ri+rj)/2により算出し、さらに、前記中点の座標値ri-jに最も近い座標値を持つ増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位k位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する工程検索されたに優先順位k位を付け、記憶手段に記憶する、第kの優先順位設定工程;
前記第kの優先順位設定工程を、k=3からnまで繰り返す。
ただし、nは3≦nを満たす整数であり、kは3≦k≦nを満たす整数であり、iおよびjは、1≦i≦k-1、1≦j≦k-1、かつ、i≠jであり、riおよびrjはrmin≦ri≦rmax、rmin≦rj≦rmax、かつ、ri≠rjであり、rminおよびrmaxは、それぞれ、前記n個の増幅候補領域の座標値の最小値および最大値である。 - 同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付け、前記優先順位に従って前記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法であって、
前記優先順位は、以下の工程を備える同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法:
同一染色体DNA上のn個の増幅候補領域の識別情報および座標情報が入力手段を介して入力され、記憶手段に記憶される工程;
演算手段が、記憶手段に記憶された前記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最小の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位1位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第1の優先順位設定工程;ならびに、
演算手段が、記憶手段に記憶された前記増幅候補領域の識別情報、座標情報および優先順位情報から、優先順位がk-1位である増幅候補領域の識別名Rk-1および座標値rk-1を検索し、T=rk-1+tを算出し、
T=rk-1+t≦rmaxであるとき、rk-1+t以上rmax以下の座標値を持ち、優先順位情報が付けられていない増幅候補領域を検索し、その条件を満たす増幅候補領域が存在すれば、座標値がrk-1+t以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位情報が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け、記憶手段に記憶し、
T=rk-1+t≦rmaxであるとき、rk-1+t以上rmax以下の座標値を持ち、優先順位情報が付けられていない増幅候補領域を検索し、その条件を満たす増幅候補領域が存在しなければ、座標値がrmin以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位情報が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け、記憶手段に記憶し、
T=rk-1+t>rmaxであるとき、座標値がrmin以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け、記憶手段に記憶する、第kの優先順位設定工程;
前記第kの優先順位設定工程を、k=2からnまで繰り返す。
ただし、nは3≦nを満たす整数であり、kは2≦k≦nを満たす整数であり、tはt>0を満たす実数であり、rk-1≠rkであり、rminおよびrmaxは、それぞれ、前記n個の増幅候補領域の座標値の最小値および最大値である。 - 同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付け、前記優先順位に従って前記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法であって、
前記優先順位は、以下の工程を備える同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法:
同一染色体DNA上のn個の増幅候補領域の識別情報および座標情報が入力手段を介して入力され、記憶手段に記憶される工程;
演算手段が、記憶手段に記憶された前記増幅候補領域の識別情報および座標情報から、座標値が最大の増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位1位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第1の優先順位設定工程;ならびに、
演算手段が、記憶手段に記憶された前記増幅候補領域の識別情報、座標情報および優先順位情報から、優先順位がk-1位である増幅候補領域の識別名Rk-1および座標値rk-1を検索して、T=rk-1+tを算出し、
T=rk-1+t≦rmaxであるとき、rk-1+t以上rmax以下の座標値を持ち、優先順位情報が付けられていない増幅候補領域を検索し、その条件を満たす増幅候補領域が存在すれば、座標値がrk-1+t以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位情報が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け、記憶手段に記憶し、
T=rk-1+t≦rmaxであるとき、rk-1+t以上rmax以下の座標値を持ち、優先順位情報が付けられていない増幅候補領域を検索し、その条件を満たす増幅候補領域が存在しなければ、座標値がrmin以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位情報が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け、記憶手段に記憶し、
T=rk-1+t>rmaxであるとき、座標値がrmin以上で最も小さい座標値を持つ、まだ優先順位が付けられていない増幅候補領域に優先順位k位を付け、記憶手段に記憶する、第kの優先順位設定工程;
前記第kの優先順位設定工程を、k=2からnまで繰り返す。
ただし、nは3≦nを満たす整数であり、kは2≦k≦nを満たす整数であり、tはt>0を満たす実数であり、rk-1≠rkであり、rminおよびrmaxは、それぞれ、前記n個の増幅候補領域の座標値の最小値および最大値である。 - 同一染色体上の増幅候補領域に対して優先順位を付け、前記優先順位に従って前記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法であって、
前記優先順位は、以下の工程を備える同一染色体DNA上の増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法:
同一染色体DNA上のn個の増幅候補領域の識別情報およびプライマー候補数情報が入力手段を介して入力され、記憶手段に記憶される工程;および、
演算手段が記憶手段に記憶された前記増幅候補領域の識別情報およびプライマー候補数情報から、プライマー候補数の数がk番目に少ない増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位k位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第kの優先順位設定工程;
前記第kの優先順位設定工程を、k=1からnまで繰り返す。
ただし、nはn≧2を満たす整数であり、kは1≦k≦nを満たす整数である。 - 増幅候補領域に対して優先順位を付け、前記優先順位に従って前記増幅候補領域をPCR増幅するためのプライマーを設計する、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法であって、
前記優先順位は、以下の工程を備える増幅候補領域に対して優先順位を付ける方法によって付けられる、マルチプレックスPCRに供するプライマーの設計方法:
染色体DNA上のn個の増幅候補領域の識別情報および変異頻度情報が入力手段を介して入力され、記憶手段に記憶される工程;ならびに、
演算手段が記憶手段に記憶された前記増幅候補領域の識別情報および変異頻度情報から、識別名Riおよび変異頻度VFiを持つ増幅候補領域の変異頻度差=|0.5-VFi|を算出し、変異頻度差がk番目に小さい増幅候補領域を検索し、その増幅候補領域に優先順位k位の優先順位情報を付け、記憶手段に記憶する、第kの優先順位設定工程;
前記第kの優先順位設定工程を、k=1からnまで繰り返す。
ただし、nはn≧2を満たす整数であり、kは1≦k≦nを満たす整数である。
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