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JP2003505038A - Methods for determining hybridization specificity and sensitivity of oligonucleotides - Google Patents

Methods for determining hybridization specificity and sensitivity of oligonucleotides

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Publication number
JP2003505038A
JP2003505038A JP2001511221A JP2001511221A JP2003505038A JP 2003505038 A JP2003505038 A JP 2003505038A JP 2001511221 A JP2001511221 A JP 2001511221A JP 2001511221 A JP2001511221 A JP 2001511221A JP 2003505038 A JP2003505038 A JP 2003505038A
Authority
JP
Japan
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polynucleotide
sample
probe
target
different
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001511221A
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Japanese (ja)
Inventor
バーチャード,ジュルジャ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rosetta Inpharmatics LLC
Original Assignee
Rosetta Inpharmatics LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rosetta Inpharmatics LLC filed Critical Rosetta Inpharmatics LLC
Publication of JP2003505038A publication Critical patent/JP2003505038A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6811Selection methods for production or design of target specific oligonucleotides or binding molecules

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明は、1またはそれ以上の異なるプローブを評価し、特定の標的に対する感受性及び特異性が最適化されたプローブを選択するために使用し得る物質及び方法を提供する。特に好ましい実施形態において、本発明の方法及び組成物を使用して、異なるヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチドプローブを評価することができる。それによって、本方法及び組成物は、使用者が、例えば、特定の標的ポリヌクレオチド分子に対する感受性及び/または特異性が最適化された特定のヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチドプローブを選択することを可能とする。特に好ましい実施形態において、本方法及び組成物を使用して、マイクロアレイ上等の複数のプローブを同時に評価することができる。本発明の方法に従って評価されるプローブを選択して、ゲノムのポリヌクレオチド(例えばゲノムDNA)及びゲノム転写産物(例えばmRNA)またはこれに由来するcDNA配列、並びに特殊な転写産物、一塩基多型等の種々のポリヌクレオチドを含む種々の分子を検出するために使用することができる。   (57) [Summary] The present invention provides materials and methods that can be used to evaluate one or more different probes and to select probes that are optimized for sensitivity and specificity to a particular target. In a particularly preferred embodiment, the methods and compositions of the present invention can be used to evaluate polynucleotide probes having different nucleotide sequences. Thereby, the methods and compositions allow a user to select, for example, a polynucleotide probe having a particular nucleotide sequence that has been optimized for sensitivity and / or specificity to a particular target polynucleotide molecule. I do. In a particularly preferred embodiment, the methods and compositions can be used to evaluate multiple probes, such as on a microarray, simultaneously. The probes to be evaluated according to the method of the present invention are selected to select genomic polynucleotides (eg, genomic DNA) and genomic transcripts (eg, mRNA) or cDNA sequences derived therefrom, as well as special transcripts, single nucleotide polymorphisms, and the like. Can be used to detect a variety of molecules, including a variety of polynucleotides.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】1. 発明の分野 本発明の分野は、例えば、核酸マイクロアレイ上の、核酸ハイブリダイゼーシ
ョンによる、ゲノム配列、ゲノム転写配列(例えば、細胞から得られるmRNA及び
/又はそれから誘導されるcDNA配列)のコピー数及び一塩基多型(SNP)を含むポリ
ヌクレオチド配列の検出及び報告の分野に関する。特に、本発明は、ポリヌクレ
オチド配列、特にオリゴヌクレオチド配列の同定及び/又は選択のための方法に
関し、特定の目的の標的ポリヌクレオチド配列に対して感受性でありかつ特異的
であるハイブリダイゼーションプローブ(例えば、核酸マイクロアレイ上のもの)
として、これらを用いることができる。
1. Field of the Invention The field of the invention is that of genomic sequences, eg, by nucleic acid hybridization, on nucleic acid microarrays, genomic transcribed sequences (eg, mRNA obtained from cells and / or cDNA sequences derived therefrom). It relates to the field of detection and reporting of polynucleotide sequences including copy number and single nucleotide polymorphisms (SNPs). In particular, the present invention relates to methods for the identification and / or selection of polynucleotide sequences, particularly oligonucleotide sequences, which hybridization probes are sensitive and specific to a target polynucleotide sequence of particular interest (e.g. , On a nucleic acid microarray)
Can be used as

【0002】2. 発明の背景 過去十年以内に、いくつかの技術により、任意の時間に多数の遺伝子転写産物
の発現レベルをモニターすることが可能になった(例えば、Schenaら、1995、Sci
ence 270: 467-470; Lockhartら、1996、Nature Biotechnology 14: 1675-1680;
Blanchardら、1996、Nature Biotechnology 14: 1649; Ashbyら、米国特許第5,
569,588号、1996年10月29日発行を参照されたい)。例えば、cDNA転写産物のマイ
クロアレイを調製するための技術は公知である(例えば、DeRisiら、1996、Natur
e Genetics 14: 457-460; Shalonら、1996、Genome Res. 6: 689-645;及びSchen
aら、1995、Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 93: 10539-11286を参照されたい)
。あるいは、in situでの合成のためにフォトリソグラフィー技術を用いて表面
上の規定の位置での、規定の配列に相補的な数千のオリゴヌクレオチドを含む高
密度アレイが、例えば、Fodorら、1991、Science 251: 767-773; Peaseら、1994
、Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 91: 5022-5026; Lockhartら、1996、Nature
Biotechnology 14: 1675;米国特許第5,578,832号;同第5,556,752号;及び同第5
,510,270号に記載されている。オリゴヌクレオチド合成のためのインクジェット
技術を用いるアレイの作製方法も、当業界で公知である(例えば、Blanchard,国
際特許公開WO 98/41531号、1998年9月24日公開;Blanchardら、1996、Biosensor
s and Bioelectronics 11: 687-690; Blanchard、1998、Synthetic DNA Arrays
in Genetic Engineering, Vol. 20, J.K.Setlow(編)、Plenum Press, New York,
111-123頁を参照されたい)。
2. Background of the Invention Within the last decade, several techniques have made it possible to monitor the expression levels of multiple gene transcripts at any time (eg Schena et al., 1995, Sci.
ence 270: 467-470; Lockhart et al., 1996, Nature Biotechnology 14: 1675-1680;
Blanchard et al., 1996, Nature Biotechnology 14: 1649; Ashby et al., U.S. Pat.
569,588, issued October 29, 1996). For example, techniques for preparing microarrays of cDNA transcripts are known (eg DeRisi et al., 1996, Natur.
e Genetics 14: 457-460; Shalon et al., 1996, Genome Res. 6: 689-645; and Schen.
a et al., 1995, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 10539-11286).
. Alternatively, high density arrays containing thousands of oligonucleotides complementary to defined sequences at defined positions on the surface using photolithographic techniques for in situ synthesis have been described, for example, by Fodor et al., 1991. , Science 251: 767-773; Pease et al., 1994.
, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 5022-5026; Lockhart et al., 1996, Nature.
Biotechnology 14: 1675; US Pat. Nos. 5,578,832; 5,556,752; and 5
, 510,270. Methods for making arrays using inkjet technology for oligonucleotide synthesis are also known in the art (eg, Blanchard, International Patent Publication WO 98/41531, published September 24, 1998; Blanchard et al., 1996, Biosensor.
s and Bioelectronics 11: 687-690; Blanchard, 1998, Synthetic DNA Arrays.
in Genetic Engineering, Vol. 20, JK Setlow (ed.), Plenum Press, New York,
See pages 111-123).

【0003】 この技術の用途としては、例えば、種々の生理学的状態、特に病的状態でアッ
プレギュレート又はダウンレギュレートされる遺伝子の同定が挙げられる。転写
産物アレイのためのさらなる使用例としては、シグナル伝達経路のメンバーの分
析、及び種々の薬物の標的の同定が挙げられる。例えば、Friend及びHartwell、
国際特許公開WO 98/38329号(1998年9月3日公開);Stoughton、米国特許出願第09
/099,722号(1998年6月19日出願);Stoughton及びFriend、米国特許出願第09/074
,983号(1998年5月8日出願);Friend及びStoughton、米国特許仮出願第60/084,74
2号(1998年5月8日出願)、同第60/090,004号(1998年6月19日出願)、及び同第60/0
90,046号(1998年6月19日出願)を参照されたい。
Applications of this technology include, for example, the identification of genes that are upregulated or downregulated in various physiological conditions, particularly pathological conditions. Further examples of uses for transcript arrays include analysis of members of the signaling pathway and identification of targets for various drugs. For example, Friend and Hartwell,
International Patent Publication WO 98/38329 (Published September 3, 1998); Stoughton, US Patent Application No. 09
/ 099,722 (filed June 19, 1998); Stoughton and Friend, US patent application No. 09/074
, 983 (filed May 8, 1998); Friend and Stoughton, US Provisional Application No. 60 / 084,74
No. 2 (filed May 8, 1998), No. 60 / 090,004 (filed June 19, 1998), and No. 60/0
See No. 90,046 (filed June 19, 1998).

【0004】 オリゴヌクレオチド配列は、マイクロアレイ上のプローブとして、及び核酸ハ
イブリダイゼーションを行う他の用途に特に有用である。任意の所望のDNA配列
を用いて、当業界で公知の技術(例えば、Froehlerら、1986、Nucleic Acid Res.
14: 5399-5407; McBrideら、1983、Tetrahedron Lett. 24: 246-248を参照され
たい)により、このオリゴヌクレオチドをカスタム合成することができる。さら
に、その熱力学的特性(例えば、相補的及び/又は部分的に相補的な配列に対す
る自由結合エネルギー)が少なくとも部分的に予想し得るオリゴヌクレオチドは
十分に小さい。しかし、そのサイズが小さいため、オリゴヌクレオチドプローブ
はしばしば、ユニークではないゲノム配列と一致し、結果として、サンプル中の
2種以上のポリヌクレオチド配列にハイブリダイズし得る。例えば、特定のオリ
ゴヌクレオチドプローブはサンプル中の目的の特定のmRNA転写産物にハイブリダ
イズするだけでなく、他の相同体、類似体、スプライス変異体又はサンプル中で
しばしばより豊富に存在することもあるその転写産物とあまり関連しない配列に
でさえハイブリダイズし得る。そのような「交差ハイブリダイゼーション」の結
果として、多くのオリゴヌクレオチドプローブは特異性の欠如を反映する偽陽性
の測定値をもたらし得る。逆に、オリゴヌクレオチドプローブはまた、目的の標
的ポリヌクレオチド配列に予想(例えば、予想されるハイブリダイゼーション結
合エネルギー)より弱くハイブリダイズし得る。そのようなプローブは、感受性
の欠如を反映する偽陰性のハイブリダイゼーション測定値をもたらし得る。
Oligonucleotide sequences are particularly useful as probes on microarrays and for other applications involving nucleic acid hybridization. Using any desired DNA sequence, techniques known in the art (e.g., Froehler et al., 1986, Nucleic Acid Res.
14: 5399-5407; McBride et al., 1983, Tetrahedron Lett. 24: 246-248), this oligonucleotide can be custom synthesized. Moreover, oligonucleotides whose thermodynamic properties (eg, free binding energies for complementary and / or partially complementary sequences) can be at least partially predicted are small enough. However, due to their small size, oligonucleotide probes often match non-unique genomic sequences, resulting in
It can hybridize to more than one polynucleotide sequence. For example, a particular oligonucleotide probe may not only hybridize to a particular mRNA transcript of interest in a sample, but may also be more abundant in other homologs, analogs, splice variants or samples. Even sequences that are less related to the transcript can hybridize. As a result of such "cross-hybridization," many oligonucleotide probes can give false-positive measurements that reflect a lack of specificity. Conversely, the oligonucleotide probe may also hybridize to the target polynucleotide sequence of interest weaker than expected (eg, expected hybridization binding energy). Such probes can yield false negative hybridization measurements that reflect a lack of sensitivity.

【0005】 これらの制限の結果として、目的の標的ポリヌクレオチド配列(例えば、目的
の特定のmRNA配列)から生じるシグナルと、他のポリヌクレオチド配列との交差
ハイブリダイゼーションから生じるシグナルとを経験的に識別するためには、現
在のマイクロアレイは、標的配列とマッチし、故意にミスマッチする複数のプロ
ーブ対を必要とする。現在では、in situで合成されたマイクロアレイチップは
、報告された遺伝子又は遺伝子領域当たり、20個以上のオリゴヌクレオチドプロ
ーブ対を必要とする(Lockhartら、上掲)。しかし、多数のプローブを用いない限
り、そのようなマッチ-ミスマッチスキームは、あまり関連しない配列から交差
ハイブリダイゼーションをスクリーニングできるのみである。特に、真のハイブ
リダイゼーションと、密接に関連する配列(例えば、密接に関連する相同体及び
スプライス変異体)に対する交差ハイブリダイゼーションとを識別するそのよう
なマッチ-ミスマッチスキームの能力は、典型的には制限されるか、又は極めて
弱い。さらに、マイクロアレイの「報告密度」(すなわち、表面積のユニット当
たりに検出される遺伝子数)は、例えば、ポリヌクレオチドプローブが蓄えられ
る密度並びに遺伝子当たりに必要とされるポリヌクレオチドプローブ数によって
制限される。従って、マイクロアレイチップ上に蓄えられるポリヌクレオチドプ
ローブ数は、マイクロアレイを製造するのに用いられる技術によって制限される
。高い空間密度のプローブを有するオリゴヌクレオチドマイクロアレイの製造の
ための上記のフォトリソグラフィー技術は合成するのに費用が高いため、大きな
設備投資を必要とする。対照的に、上記のインクジェット技法を用いて製造され
るオリゴヌクレオチドマイクロアレイは、チップの設計及びチップ当たりで非常
に安価であり、より迅速に製造できる。従って、細胞中の遺伝子転写産物の検出
にはそのようなマイクロアレイが一般的には好ましい。しかし、そのようなイン
クジェット技術により製造されるマイクロアレイチップは、限られたプローブ密
度を有するものであり、その密度はフォトリソグラフィー法により製造されるチ
ップのプローブ密度の一部のみである。従って、当業界で現在公知のマイクロア
レイは冗長なプローブ数(例えば、20個)を使用し、限られたプローブ密度を有す
る必要があるため、単一のマイクロアレイチップ上で効率的に検出し得る遺伝子
転写産物の数は、高価なフォトリソグラフアレイを用いる場合、約10,000個の遺
伝子転写産物であり、安価なインクジェットアレイを用いる場合、約750〜2,500
個の遺伝子転写産物のみに制限される。
As a result of these limitations, empirically discriminate between signals resulting from a target polynucleotide sequence of interest (eg, a particular mRNA sequence of interest) and signals resulting from cross-hybridization with other polynucleotide sequences. In order to do so, current microarrays require multiple probe pairs that match the target sequence and intentionally mismatch. Currently, in situ synthesized microarray chips require more than 20 oligonucleotide probe pairs per reported gene or gene region (Lockhart et al., Supra). However, unless a large number of probes are used, such a match-mismatch scheme can only screen cross-hybridizations from less related sequences. In particular, the ability of such match-mismatch schemes to distinguish between true hybridization and cross-hybridization for closely related sequences (e.g., closely related homologs and splice variants) is typically Limited or extremely weak. Furthermore, the "reported density" of a microarray (ie, the number of genes detected per unit of surface area) is limited, for example, by the density at which the polynucleotide probes are stored as well as the number of polynucleotide probes required per gene. Therefore, the number of polynucleotide probes that can be stored on a microarray chip is limited by the technology used to fabricate the microarray. The above photolithography techniques for the fabrication of oligonucleotide microarrays with high spatial density probes require large capital investment due to the high cost of synthesis. In contrast, oligonucleotide microarrays manufactured using the inkjet technique described above are very cheap per chip design and per chip and can be manufactured more quickly. Therefore, such microarrays are generally preferred for the detection of gene transcripts in cells. However, the microarray chip manufactured by such an inkjet technique has a limited probe density, and the density is only a part of the probe density of the chip manufactured by the photolithography method. Therefore, microarrays presently known in the art use redundant probe numbers (e.g., 20) and need to have a limited probe density, so genes that can be efficiently detected on a single microarray chip. The number of transcripts is about 10,000 gene transcripts when using an expensive photolithographic array, and about 750 to 2,500 when using an inexpensive inkjet array.
Limited to individual gene transcripts.

【0006】 従って、標的ポリヌクレオチド配列のための高感受性のかつ特異的なプローブ
として用いることができる特定のオリゴヌクレオチド配列を同定する方法が必要
とされる。特に、サンプル中の他のポリヌクレオチド配列にほとんど交差ハイブ
リダイズしないか、又は全く交差ハイブリダイズせずに、特定の遺伝子又は遺伝
子転写産物などの目的の特定の配列にハイブリダイズする特定の配列を同定する
ことができる方法が必要とされる。また、目的の個々の遺伝子を検出するために
より少ないポリヌクレオチドプローブ配列を必要とせず、従って当業界で現在入
手可能なマイクロアレイよりも多くの目的の遺伝子を検出するためのポリヌクレ
オチドプローブ配列を含む核酸アレイを設計する方法も必要とされる。
Therefore, there is a need for a method of identifying specific oligonucleotide sequences that can be used as sensitive and specific probes for target polynucleotide sequences. In particular, it identifies a particular sequence that hybridizes to a particular sequence of interest, such as a particular gene or gene transcript, with little or no cross-hybridization to other polynucleotide sequences in the sample. A method that can do is needed. Also, less nucleic acid probe sequences are needed to detect individual genes of interest, and thus nucleic acids containing polynucleotide probe sequences for detecting more genes of interest than are currently available in the art microarrays. A method of designing the array is also needed.

【0007】 本明細書の参考文献の考察又は引用は、そのような参考文献が本発明にとって
先行技術であることを容認するものとして解釈されるべきではない。
Any discussion or citation of a reference herein shall not be construed as an admission that such reference is prior art to the present invention.

【0008】3. 発明の概要 本発明は、第1のタイプの分子(本明細書ではプローブ分子と呼ぶ)の、第2のタ
イプの分子(本明細書では標的分子と呼ぶ)に対する結合特性を評価するのに用い
ることができる組成物及び方法を提供する。特に、本発明の方法及び組成物は、
プローブが特定の標的に結合するときの感受性及び特異性を評価するのに用いる
ことができる。
3. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention describes the binding properties of a first type of molecule (referred to herein as a probe molecule) to a second type of molecule (referred to herein as a target molecule). Provided are compositions and methods that can be used to evaluate. In particular, the methods and compositions of the present invention include
It can be used to assess the sensitivity and specificity of a probe for binding to a particular target.

【0009】 本明細書で用いる用語、「プローブの感受性」とは、特定の結合条件下でプロ
ーブに結合する特定の標的の絶対量又はレベル(すなわち、特定の標的の分子数)
を指すと理解される。特定の結合条件下でプローブと結合する特定の標的の量又
はレベルは、本明細書においては、特定の結合条件下でのプローブとの特異的結
合の量又はレベルをも指す。
As used herein, the term “probe sensitivity” refers to the absolute amount or level of a particular target that binds to the probe under particular binding conditions (ie, the number of molecules of the particular target).
Is understood to mean. The amount or level of a particular target that binds to a probe under particular binding conditions also refers herein to the amount or level of specific binding to a probe under particular binding conditions.

【0010】 本明細書で用いる用語、「プローブの特異性」とは、特定の結合条件下でのプ
ローブとの非特異的結合の量又はレベルに対する、同じ結合条件下でプローブと
結合する特定の標的の量又はレベル(すなわち、特定の標的の分子数)を指すと理
解される。本明細書で用いる用語、「非特異的結合」とは、特定の結合条件下で
プローブと結合する特定の標的の分子以外の分子の量(すなわち、特定の標的の
分子ではない分子の数)を指すと理解される。
As used herein, the term “probe specificity” refers to the specific amount that binds a probe under the same binding conditions, relative to the amount or level of non-specific binding to the probe under specific binding conditions. It is understood to refer to the amount or level of target (ie the number of molecules of a particular target). As used herein, the term "non-specific binding" refers to the amount of molecules other than the specific target molecule that bind to the probe under specific binding conditions (i.e., the number of molecules that are not the specific target molecule). Is understood to mean.

【0011】 本発明の方法は、プローブの分子に結合する第1のサンプル中の分子の量又は
数と、同じプローブの分子に結合する第2のサンプル中の分子の量又は数とを比
較することを含む。本明細書において「特異的結合サンプル」と呼ぶ第1のサン
プルは、一般的には使用者にとって目的とする標的である特定の標的の分子を含
むのが好ましい。好ましくは、特異的結合サンプル中の特定の標的の分子は、実
質的に純粋である(例えば、少なくとも75%純粋、好ましくは少なくとも90%純
粋、より好ましくは少なくとも95%純粋、さらに好ましくは99%純粋)。
The method of the invention compares the amount or number of molecules in a first sample that bind to a molecule of a probe with the amount or number of molecules in a second sample that bind to a molecule of the same probe. Including that. The first sample, referred to herein as the "specifically bound sample," preferably comprises a molecule of a particular target, which is generally the target of interest to the user. Preferably, the specific target molecule in the specific binding sample is substantially pure (e.g., at least 75% pure, preferably at least 90% pure, more preferably at least 95% pure, even more preferably 99%. pure).

【0012】 本明細書において「非特異的結合サンプル」と呼ぶ第2のサンプルは、目的の
特定の標的以外の複数の異なる(すなわち、非同一)標的の分子を含む。複数の異
なる標的の分子は、プローブを意図する実際のサンプル中の分子と同じタイプの
ものであり、ほぼ同じ存在量であるのが好ましい。
A second sample, referred to herein as a “non-specific binding sample”, contains a plurality of different (ie, non-identical) targeting molecules other than the particular target of interest. Preferably, the plurality of different target molecules are of the same type and have about the same abundance as the molecules in the actual sample for which the probe is intended.

【0013】 本発明は、少なくとも部分的には、特定のプローブを意図する実際のサンプル
中の競合する分子と同じタイプのものであり、ほぼ同じ存在量である競合分子の
識別可能な結合サンプルを供給することによって、特定のプローブの分子に対す
る非特異的結合の意味のある測定値が得られるという知見に基づくものである。
そのような結合サンプルは、例えば、本明細書の以下の部分に記載される本発明
の方法に従って容易に取得することができ、特異的結合サンプルから得た特異的
結合の測定値と容易に比較し得る非特異的結合の実際の測定値を取得するための
本発明の方法において非特異的結合サンプルとして用いることができる。実際に
、本発明の方法では、特異的及び非特異的結合レベルを同時に測定する。特異的
及び非特異的結合サンプルは物理的に分離されている必要はないが、特異的結合
サンプルから得られる分子の結合と、非特異的結合サンプルから得られる分子の
結合とを識別することができるように互いに識別されることだけが必要である。
例えば、好ましい実施形態においては、特異的及び非特異的結合サンプルを、例
えば、異なる波長で蛍光を発する蛍光標識を用いて、異なるように標識する。
The present invention provides, at least in part, a discriminatively bound sample of a competing molecule that is of the same type and has about the same abundance as the competing molecule in the actual sample intended for the particular probe. It is based on the finding that by providing a meaningful measure of non-specific binding of a particular probe to a molecule.
Such bound samples can be readily obtained, for example, according to the methods of the invention described herein below, and can be readily compared to specific binding measurements obtained from specific binding samples. It can be used as a non-specific binding sample in the method of the invention for obtaining an actual measurement of possible non-specific binding. Indeed, the method of the present invention simultaneously measures specific and non-specific binding levels. Although the specific and non-specific binding samples need not be physically separated, it is possible to distinguish between the binding of molecules obtained from the specific binding sample and the binding of molecules obtained from the non-specific binding sample. It only needs to be identified from each other so that they can.
For example, in a preferred embodiment, specific and non-specifically bound samples are differentially labeled, eg, with fluorescent labels that fluoresce at different wavelengths.

【0014】 本発明の方法は、多数の異なるプローブを評価するのに特に有用である。例え
ば、本発明の方法を用いて、複数の異なるプローブの各々に結合する第1のサン
プル(すなわち、特異的結合サンプル)に由来する分子の量又は数を、複数の異な
るプローブの各々に結合する第2のサンプル(すなわち、非特異的結合サンプル)
に由来する分子の数又は量と比較することにより、複数の異なるプローブを評価
することができる。好ましい実施形態においては、本発明の方法を用いて、プロ
ーブアレイ中の複数の異なるプローブを評価する。このアレイは、複数の異なる
プローブの分子が固定された固相(もしくは、特定の実施形態においては、半固
相)支持体又は表面を含む。最も好ましくは、このアレイは、特定のプローブの
同一性を支持体又は表面上のその位置から決定することができるような支持体又
は表面上の特異的で既知の位置に各々の異なるプローブが位置する位置的にアク
セス可能なアレイなどの、アクセス可能なアレイである。
The method of the present invention is particularly useful for evaluating a large number of different probes. For example, using the methods of the invention, the amount or number of molecules from a first sample (i.e., a specific binding sample) that binds to each of a plurality of different probes is bound to a plurality of different probes. Second sample (i.e. non-specifically bound sample)
Multiple different probes can be evaluated by comparison with the number or amount of molecules derived from. In a preferred embodiment, the method of the invention is used to evaluate a plurality of different probes in a probe array. The array comprises a solid phase (or, in certain embodiments, a semi-solid phase) support or surface on which a plurality of different probe molecules are immobilized. Most preferably, the array positions each different probe at a specific, known location on the support or surface such that the identity of a particular probe can be determined from its location on the support or surface. Accessible array, such as a locally accessible array.

【0015】 本発明の組成物及び方法を用いて評価できるプローブ及び標的分子は、任意の
タイプのものであってよいが、互いに特異的に結合し得るタイプ又はクラスの分
子であるのが好ましい。例えば、特定の実施形態においては、プローブは特定の
抗体(好ましくはモノクローナル抗体)の分子であってよく、また標的分子はタン
パク質などの抗体が特異的に結合し得る分子であってよい。しかし、本発明の組
成物及び方法は、ポリヌクレオチドプローブが特定の標的ポリヌクレオチド(す
なわち、特定のヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチド分子)にハイブリダ
イズするときの感受性及び特異性を試験するために、異なるポリヌクレオチドプ
ローブのハイブリダイゼーション特性を評価するのに特に有用である。従って、
本発明の好ましい実施形態において、プローブ及び標的分子は共に、ポリヌクレ
オチド分子である。
The probes and target molecules that can be evaluated using the compositions and methods of the present invention can be of any type, but are preferably of the type or class capable of specifically binding to each other. For example, in certain embodiments, the probe may be a molecule of a particular antibody (preferably a monoclonal antibody) and the target molecule may be a molecule to which an antibody such as a protein can specifically bind. However, the compositions and methods of the present invention differ to test the sensitivity and specificity of a polynucleotide probe when hybridizing to a particular target polynucleotide (i.e., a polynucleotide molecule having a particular nucleotide sequence). It is particularly useful for assessing the hybridization properties of polynucleotide probes. Therefore,
In a preferred embodiment of the invention, the probe and target molecule are both polynucleotide molecules.

【0016】 そのような好ましい実施形態において、プローブの感受性とは、特定のハイブ
リダイゼーション条件下でプローブとハイブリダイズする特定の標的ポリヌクレ
オチドの絶対量(すなわち、特定のヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチド
分子数)を指すと理解される。また、特定のハイブリダイゼーション条件下でプ
ローブとハイブリダイズする特定の標的ポリヌクレオチドの量を、本明細書にお
いては特定のハイブリダイゼーション条件下でのプローブとの特異的ハイブリダ
イゼーションの量と呼ぶ。
In such preferred embodiments, the sensitivity of the probe is the absolute amount of a particular target polynucleotide that hybridizes with the probe under particular hybridization conditions (ie, the number of polynucleotide molecules having a particular nucleotide sequence). ) Is understood. Also, the amount of a specific target polynucleotide that hybridizes with a probe under specific hybridization conditions is referred to herein as the amount of specific hybridization with a probe under specific hybridization conditions.

【0017】 本発明の好ましい実施形態において用いられる用語としての「プローブの特異
性」とは、特定のハイブリダイゼーション条件下でのプローブに対する交差ハイ
ブリダイゼーションの量と比較するか、又はこれに対する、同じ条件下でプロー
ブにハイブリダイズする特定の標的ポリヌクレオチドの量(すなわち、特定のヌ
クレオチド配列を有するポリヌクレオチド分子の数)を指すと理解される。
The term “probe specificity” as used in a preferred embodiment of the present invention, refers to the amount of cross-hybridization to a probe under specific hybridization conditions, or to the same conditions. It is understood below to refer to the amount of a particular target polynucleotide that hybridizes to a probe (ie the number of polynucleotide molecules having a particular nucleotide sequence).

【0018】 本明細書で用いられる用語としての「交差ハイブリダイゼーション」又は「非
特異的ハイブリダイゼーション」とは、特定のハイブリダイゼーション条件下で
プローブとハイブリダイズする特定の標的ポリヌクレオチド以外のポリヌクレオ
チドの量(すなわち、特定の標的ポリヌクレオチドのヌクレオチド配列とは異な
るヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチド分子の数)を指すと理解される。
“Cross-hybridization” or “non-specific hybridization” as the term is used herein refers to a polynucleotide other than a specific target polynucleotide that hybridizes with a probe under specific hybridization conditions. It is understood to refer to an amount (ie, the number of polynucleotide molecules having a nucleotide sequence that differs from the nucleotide sequence of a particular target polynucleotide).

【0019】 特に好ましい実施形態において、本発明の方法は、ポリヌクレオチドプローブ
の分子とハイブリダイズする第1のサンプルに由来するポリヌクレオチド分子の
数又は量を、ポリヌクレオチドプローブの分子とハイブリダイズする第2のサン
プルに由来するポリヌクレオチド分子の数又は量と比較することを含む。第1の
サンプルは、特定の標的ポリヌクレオチドの分子(すなわち、特定の配列を有す
るポリヌクレオチド分子)を含む「特異的ハイブリダイゼーションサンプル」で
ある。このポリヌクレオチド配列は、例えば、細胞又は生物の特定の遺伝子又は
遺伝子転写産物の配列であってよい。第2のサンプルは、複数の異なる(すなわち
、非同一)ポリヌクレオチド分子を含む「非特異的ハイブリダイゼーションサン
プル」であり、各々の異なるポリヌクレオチド分子は、異なるヌクレオチド配列
を有する。特に、第2のサンプル又は非特異的ハイブリダイゼーションサンプル
は、第1のサンプル又は特異的ハイブリダイゼーションサンプル中の特定の標的
ポリヌクレオチドのヌクレオチド配列とは異なるヌクレオチド配列を有するポリ
ヌクレオチド分子を含むべきである。例えば、第1のサンプル又は特異的ハイブ
リダイゼーションサンプル中の特定の標的ポリヌクレオチドの配列がある細胞又
は生物の特定の遺伝子又は遺伝子転写産物の配列である実施形態においては、第
2の非特異的ハイブリダイゼーションサンプル中のポリヌクレオチド分子のヌク
レオチド配列は、該細胞又は生物の他の遺伝子又は遺伝子転写産物を示す配列を
含むのが好ましい。
In a particularly preferred embodiment, the method of the invention comprises determining the number or amount of polynucleotide molecules from the first sample that hybridize with the molecules of the polynucleotide probe to the molecules of the polynucleotide probe that hybridize. Comparing the number or amount of polynucleotide molecules from two samples. The first sample is a "specific hybridization sample" containing molecules of a particular target polynucleotide (ie, polynucleotide molecules having a particular sequence). The polynucleotide sequence may be, for example, the sequence of a particular gene or gene transcript of a cell or organism. The second sample is a "non-specific hybridization sample" that contains a plurality of different (ie, non-identical) polynucleotide molecules, each different polynucleotide molecule having a different nucleotide sequence. In particular, the second sample or non-specific hybridization sample should include a polynucleotide molecule having a nucleotide sequence that differs from the nucleotide sequence of the particular target polynucleotide in the first sample or specific hybridization sample. . For example, in an embodiment in which the sequence of the particular target polynucleotide in the first sample or the specific hybridization sample is the sequence of a particular gene or gene transcript of a cell or organism,
The nucleotide sequence of the polynucleotide molecule in the non-specific hybridization sample of 2 preferably comprises sequences indicative of other genes or gene transcripts of the cell or organism.

【0020】 例えば、本発明は、第1のサンプル(すなわち、特異的ハイブリダイゼーション
サンプル)が特定の標的ヌクレオチド配列を有する分子の実質的に純粋である(す
なわち、少なくとも75%純粋、好ましくは少なくとも90%純粋、より好ましくは
少なくとも95%又は99%純粋である)サンプルであり、第2のサンプル(すなわち
、非特異的ハイブリダイゼーションサンプル)が複数の異なるポリヌクレオチド
分子を含み、各々の異なるポリヌクレオチド分子は、異なるヌクレオチド配列を
有する第2のサンプルである第1の好ましい実施形態を提供する。この第1の好ま
しい実施形態の特に好ましい態様においては、標的ポリヌクレオチド分子はある
細胞又は生物の遺伝子又は遺伝子転写産物(例えば、mRNA又はcDNA分子)であり、
非特異的ハイブリダイゼーションサンプルは該細胞又は生物の「欠失変異体」(
すなわち、標的ポリヌクレオチドに対応する遺伝子又は遺伝子転写産物が存在し
ないか、又はサイレントであるため発現されない細胞又は生物の変種又は株)か
ら得られるポリヌクレオチドサンプルである。
For example, the invention provides that the first sample (ie, the specific hybridization sample) is substantially pure of molecules having a particular target nucleotide sequence (ie, at least 75% pure, preferably at least 90%). % Pure, more preferably at least 95% or 99% pure) and the second sample (i.e. non-specific hybridization sample) comprises a plurality of different polynucleotide molecules, each different polynucleotide molecule. Provides a first preferred embodiment which is a second sample having a different nucleotide sequence. In a particularly preferred aspect of this first preferred embodiment, the target polynucleotide molecule is a gene or gene transcript (e.g., mRNA or cDNA molecule) of a cell or organism,
A non-specific hybridization sample is a "deletion mutant" of the cell or organism (
That is, a polynucleotide sample obtained from a cell or organism variant or strain that is not expressed because the gene or gene transcript corresponding to the target polynucleotide is absent or silent.

【0021】 また、本発明は、第1のサンプル(すなわち、特異的ハイブリダイゼーションサ
ンプル)が特定の標的ヌクレオチド配列を有する分子の実質的に純粋なサンプル
であり、第2のサンプル(すなわち、非特異的ハイブリダイゼーションサンプル)
が複数の異なるポリヌクレオチド分子を含み、第2のサンプル中の各々の異なる
ポリヌクレオチド分子が異なるヌクレオチド配列を有する第2の好ましい実施形
態をも提供する。特に、本発明の第2の好ましい実施形態においては、非特異的
ハイブリダイゼーションサンプル中のポリヌクレオチド分子は、標的ポリヌクレ
オチド配列の分子を含む。この第2の好ましい実施形態の特に好ましい態様にお
いては、標的ポリヌクレオチドはある細胞又は生物の遺伝子又は遺伝子転写産物
に対応し、非特異的ハイブリダイゼーションサンプルは標的ポリヌクレオチドに
対応する遺伝子又は遺伝子転写産物を正常なレベル又は量で発現する「野生型」
の細胞又は生物から得られるポリヌクレオチドサンプルである。
The invention also provides that the first sample (ie, the specific hybridization sample) is a substantially pure sample of molecules having a particular target nucleotide sequence, and the second sample (ie, the non-specific sample). Hybridization sample)
Also comprises a plurality of different polynucleotide molecules, wherein each different polynucleotide molecule in the second sample has a different nucleotide sequence. In particular, in a second preferred embodiment of the present invention, the polynucleotide molecule in the non-specific hybridization sample comprises a molecule of the target polynucleotide sequence. In a particularly preferred aspect of this second preferred embodiment, the target polynucleotide corresponds to a gene or gene transcript of a cell or organism and the non-specific hybridization sample is a gene or gene transcript corresponding to the target polynucleotide. "Wild type" that expresses at a normal level or amount
Is a polynucleotide sample obtained from the cells or organisms of.

【0022】 本発明はさらに、第1のサンプル(すなわち、特異的ハイブリダイゼーションサ
ンプル)が特定の標的ポリヌクレオチド配列を有する分子並びに他の標的ポリヌ
クレオチド配列を有する分子を含み、第2のサンプル(すなわち、非特異的ハイブ
リダイゼーションサンプル)が複数の異なる非標的ポリヌクレオチド分子を含む
第3の好ましい実施形態を提供する。従って、本発明の第3の好ましい実施形態に
おいては、特異的ハイブリダイゼーションサンプルは、本発明の第2の好ましい
実施形態について上記した非特異的ハイブリダイゼーションサンプルと同一であ
り、非特異的ハイブリダイゼーションサンプルは、本発明の第1の好ましい実施
形態について上記した非特異的ハイブリダイゼーションサンプルと同一である。
The invention further comprises that the first sample (ie the specific hybridization sample) comprises molecules having a particular target polynucleotide sequence as well as molecules having other target polynucleotide sequences and the second sample (ie A non-specific hybridization sample) comprises a plurality of different non-target polynucleotide molecules. Therefore, in a third preferred embodiment of the present invention, the specific hybridization sample is the same as the non-specific hybridization sample described above for the second preferred embodiment of the present invention. Is the same as the non-specific hybridization sample described above for the first preferred embodiment of the present invention.

【0023】 本発明はさらに、第1及び第2のサンプル(すなわち、特異的及び非特異的ハイ
ブリダイゼーションサンプル)の双方が標的ポリヌクレオチドの分子などの複数
の異なるポリヌクレオチド分子を含む第4の好ましい実施形態を提供する。しか
し、本発明の第4の好ましい実施形態においては、第1の特異的ハイブリダイゼー
ションサンプル中の標的ポリヌクレオチドの分子の量又はレベルは、第2の非特
異的ハイブリダイゼーションサンプル中の標的ポリヌクレオチドの分子の量又は
レベルとは実質的に異なる。
The invention further provides a fourth preferred embodiment, wherein both the first and second samples (ie, specific and non-specific hybridization samples) comprise a plurality of different polynucleotide molecules, such as molecules of a target polynucleotide. Embodiments are provided. However, in a fourth preferred embodiment of the invention, the amount or level of molecules of the target polynucleotide in the first specific hybridization sample is such that the amount of target polynucleotide in the second non-specific hybridization sample is The amount or level of the molecule is substantially different.

【0024】 本発明で用いられるプローブは任意のタイプのポリヌクレオチドを含んでもよ
いが、好ましい実施形態においては、このプローブはオリゴヌクレオチド配列、
すなわち、約4〜約200塩基長のポリヌクレオチド配列を含み、最も好ましくは約
15〜約150塩基長のポリヌクレオチド配列を含む。一実施形態においては、約40
塩基長未満である、より短いオリゴヌクレオチド配列を用い、より好ましくは約
15〜約30塩基長であるオリゴヌクレオチド配列を用いる。しかし、本発明の好ま
しい実施形態においては、約40〜約80塩基長である、より長いオリゴヌクレオチ
ドプローブを用い、約50〜約70塩基長であるオリゴヌクレオチド配列(例えば、
約50〜60塩基長のオリゴヌクレオチド配列)を用いるのが特に好ましい。
The probe used in the present invention may comprise any type of polynucleotide, but in a preferred embodiment the probe is an oligonucleotide sequence,
That is, it comprises a polynucleotide sequence of about 4 to about 200 bases in length, most preferably about
It comprises a polynucleotide sequence of 15 to about 150 bases in length. In one embodiment, about 40
Use shorter oligonucleotide sequences that are less than base length, more preferably about
Oligonucleotide sequences that are 15 to about 30 bases long are used. However, in a preferred embodiment of the present invention, a longer oligonucleotide probe that is about 40 to about 80 bases in length is used, and an oligonucleotide sequence that is about 50 to about 70 bases in length (e.g.,
It is particularly preferable to use an oligonucleotide sequence having a length of about 50 to 60 bases.

【0025】 また、本発明の組成物及び方法を用いて、1個のプローブ又は複数の異なるプ
ローブについての異なる結合条件を評価することもできる。例えば、本発明の組
成物及び方法を用いて、1個のポリヌクレオチドプローブ又は複数の異なるポリ
ヌクレオチドプローブに関するハイブリダイゼーション条件を評価することがで
きる。特に、特定の結合条件下での第1の結合サンプル(すなわち、特異的結合サ
ンプル)に由来する分子の1個以上の異なるプローブへの結合の量を、同じ結合条
件下での第2の結合サンプル(すなわち、非特異的結合サンプル)に由来する分子
の1個以上の異なるプローブへの結合の量と比較することができる。次いで、特
定の結合条件下でのプローブの感受性及び特異性を容易に決定することができる
。従って、異なる結合条件下(例えば、ポリヌクレオチドに対する異なるハイブ
リダイゼーション条件下)で上記の比較を行うことにより、例えば、特定の標的
に対するプローブの感受性及び特異性が最適化される結合条件を決定することに
より、最適な結合条件を容易に確認することができる。
The compositions and methods of the invention can also be used to evaluate different binding conditions for a probe or multiple different probes. For example, the compositions and methods of the present invention can be used to assess hybridization conditions for one polynucleotide probe or multiple different polynucleotide probes. In particular, the amount of binding of a molecule derived from a first binding sample (i.e., a specific binding sample) under specific binding conditions to one or more different probes is determined by the second binding under the same binding conditions. The amount of binding of molecules from the sample (ie, non-specifically bound sample) to one or more different probes can be compared. The sensitivity and specificity of the probe under particular binding conditions can then be readily determined. Thus, by performing the above comparison under different binding conditions (e.g., different hybridization conditions for polynucleotides), for example, to determine the binding conditions that optimize the sensitivity and specificity of the probe for a particular target. Thus, the optimum binding condition can be easily confirmed.

【0026】 従って、本発明は、第1の実施形態において、プローブに対する第1のサンプル
の結合量と、プローブに対する第2のサンプルの結合量とを比較することを含む
、プローブの評価方法を提供する。第1のサンプルは特定の標的の分子を含み、
第2のサンプルは複数の異なる標的の分子を含む。この第1の実施形態の一つの好
ましい態様において、第1のサンプルは特定の標的の分子の実質的に純粋(例えば
、少なくとも75%、少なくとも90%、少なくとも95%又は少なくとも99%純粋)
なサンプルである。この第1の実施形態の別の態様において、第2のサンプルの複
数の異なる標的中の各々の異なる標的は、第1のサンプルの特定の標的とは異な
る。この実施形態のさらに別の好ましい態様において、前記方法はまた、好まし
くはプローブに対する第1のサンプル中の特定の標的の分子の結合量と、プロー
ブに対する第2のサンプル中の複数の標的の分子の結合量との比から、該プロー
ブの特異性を決定する。本発明はさらに、第1及び/又は第2のサンプルの分子を
、例えば、蛍光分子を用いて検出可能に標識する、上記第1の実施形態の態様を
提供する。特に好ましい態様において、第1のサンプル中の特定の標的の分子を
第1の標識で検出可能に標識し、第2のサンプル中の複数の標的の分子を第2の異
なる標識で検出可能に標識する(例えば、第1及び第2の蛍光分子)。この実施形態
の好ましい態様においては、プローブを支持体の表面に結合させる。他の好まし
い態様においては、該プローブは、複数のプローブのうちの1つであり、該複数
のプローブは、各プローブが表面に結合された少なくとも1つの表面を有する支
持体を備えるプローブのアレイを含む。
Therefore, the present invention provides, in the first embodiment, a method for evaluating a probe, which comprises comparing the amount of the first sample bound to the probe with the amount of the second sample bound to the probe. To do. The first sample contains a specific target molecule,
The second sample contains a plurality of different target molecules. In one preferred aspect of this first embodiment, the first sample is substantially pure (e.g., at least 75%, at least 90%, at least 95%, or at least 99% pure) of a particular target molecule.
It is a sample. In another aspect of this first embodiment, each different target in the plurality of different targets of the second sample is different from the particular target of the first sample. In yet another preferred aspect of this embodiment, the method also preferably comprises binding of a specific target molecule in the first sample to the probe and a plurality of target molecules in the second sample to the probe. The specificity of the probe is determined from the ratio with the amount bound. The invention further provides the aspect of the first embodiment above, wherein the molecules of the first and / or second sample are detectably labeled, eg with a fluorescent molecule. In a particularly preferred embodiment, a particular target molecule in a first sample is detectably labeled with a first label and a plurality of target molecules in a second sample is detectably labeled with a second different label. (Eg, the first and second fluorescent molecules). In a preferred aspect of this embodiment, the probe is attached to the surface of the support. In another preferred embodiment, the probe is one of a plurality of probes, the plurality of probes comprises an array of probes comprising a support having at least one surface with each probe bound to the surface. Including.

【0027】 プローブが特定のヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチドプローブである
、この第1の実施形態の態様も提供される。本発明によって提供される種々の他
の態様において、第1のサンプル中の特定の標的の分子は、ヌクレオチド配列を
有するポリヌクレオチド分子である。特に好ましい態様において、このポリヌク
レオチドプローブを、支持体の表面に結合させる。他の好ましい態様においては
、このポリヌクレオチドプローブは、複数のポリヌクレオチドプローブのうちの
1つであり、好ましくは、複数のポリヌクレオチドプローブは、各ポリヌクレオ
チドプローブが表面に結合された少なくとも1つの表面を有する支持体を備える
ポリヌクレオチドプローブのアレイを含む。
Also provided is an aspect of this first embodiment, wherein the probe is a polynucleotide probe having a particular nucleotide sequence. In various other embodiments provided by the present invention, the particular target molecule in the first sample is a polynucleotide molecule having a nucleotide sequence. In a particularly preferred embodiment, the polynucleotide probe is attached to the surface of the support. In another preferred embodiment, the polynucleotide probe is a plurality of polynucleotide probes.
One, and preferably the plurality of polynucleotide probes comprises an array of polynucleotide probes comprising a support having at least one surface with each polynucleotide probe bound to the surface.

【0028】 本発明はまた、別の実施形態において、特定のヌクレオチド配列を有するポリ
ヌクレオチドプローブの評価方法を提供し、前記方法は、ポリヌクレオチドプロ
ーブに対する第1のサンプルのハイブリダイゼーションの量と、ポリヌクレオチ
ドプローブに対する第2のサンプルのハイブリダイゼーションの量とを比較する
ことを含み、ここで、第1のサンプルは標的ヌクレオチド配列を有する標的ポリ
ヌクレオチドの分子を含み、第2のサンプルは、各々の異なるポリヌクレオチド
分子が異なるヌクレオチド配列を有する複数の異なるポリヌクレオチド分子を含
む。この他の実施形態の一つの好ましい態様において、第1のサンプルは標的ポ
リヌクレオチドの分子の実質的に純粋(例えば、少なくとも75%、90%、95%又
は99%純粋)なサンプルである。一態様において、第2のサンプル中の各々の異な
るポリヌクレオチド分子は、標的ヌクレオチド配列とは異なるヌクレオチド配列
を有する。別の態様において、第2のサンプル中の複数の異なるポリヌクレオチ
ド分子は、(a)標的ヌクレオチド配列と同一であるヌクレオチド配列を有するポ
リヌクレオチド分子、及び(b)標的ヌクレオチド配列とは異なっている、異なる
ヌクレオチド配列を各々有する複数の異なるポリヌクレオチド分子を含む。別の
態様において、第1のサンプルはさらに、標的ヌクレオチド配列とは異なるヌク
レオチド配列を有するポリヌクレオチド分子を含む。一態様において、第2のサ
ンプル中の各々異なるポリヌクレオチド分子は、標的ヌクレオチド配列とは異な
るヌクレオチド配列を有する。別の態様において、第2のサンプルは、(a)標的ヌ
クレオチド配列と同一であるヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチド分子、
及び(b)複数の異なるポリヌクレオチド分子を含み、各々異なるポリヌクレオチ
ド分子は、標的ヌクレオチド配列とは異なっている、異なるヌクレオチド配列を
有し、ここで、標的ヌクレオチド配列を有する第1のサンプル中のポリヌクレオ
チド分子の量は、標的ヌクレオチド配列を有する第2のサンプル中のポリヌクレ
オチド分子の量と実質的に異なる(例えば、少なくとも2、少なくとも4、少なく
とも8、少なくとも20、又は少なくとも100倍異なる)。
The present invention also provides, in another embodiment, a method for evaluating a polynucleotide probe having a specific nucleotide sequence, said method comprising the amount of hybridization of the first sample to the polynucleotide probe, Comparing the amount of hybridization of the second sample to the nucleotide probe, where the first sample comprises molecules of the target polynucleotide having the target nucleotide sequence and the second sample is different from each other. The polynucleotide molecule comprises a plurality of different polynucleotide molecules having different nucleotide sequences. In one preferred aspect of this other embodiment, the first sample is a substantially pure (eg, at least 75%, 90%, 95% or 99% pure) sample of the molecule of the target polynucleotide. In one aspect, each different polynucleotide molecule in the second sample has a nucleotide sequence that differs from the target nucleotide sequence. In another aspect, the plurality of different polynucleotide molecules in the second sample are different from (a) a polynucleotide molecule having a nucleotide sequence that is identical to the target nucleotide sequence, and (b) a target nucleotide sequence. It comprises a plurality of different polynucleotide molecules each having a different nucleotide sequence. In another embodiment, the first sample further comprises a polynucleotide molecule having a nucleotide sequence that differs from the target nucleotide sequence. In one aspect, each different polynucleotide molecule in the second sample has a nucleotide sequence that differs from the target nucleotide sequence. In another embodiment, the second sample is (a) a polynucleotide molecule having a nucleotide sequence that is identical to the target nucleotide sequence,
And (b) comprising a plurality of different polynucleotide molecules, each different polynucleotide molecule having a different nucleotide sequence that is different from the target nucleotide sequence, wherein in the first sample having the target nucleotide sequence. The amount of polynucleotide molecule is substantially different (eg, at least 2, at least 4, at least 8, at least 20, or at least 100-fold different) from the amount of polynucleotide molecule in the second sample having the target nucleotide sequence.

【0029】 本発明はまた、さらに別の実施形態において、複数のポリヌクレオチドプロー
ブ中の各ポリヌクレオチドプローブが特定のヌクレオチド配列を有する、複数の
ポリヌクレオチドプローブの評価方法を提供する。該方法は、複数のポリヌクレ
オチドプローブ中の各ポリヌクレオチドプローブに対する第1のサンプルのハイ
ブリダイゼーションの量と、複数のポリヌクレオチドプローブ中の各ポリヌクレ
オチドプローブに対する第2のサンプルのハイブリダイゼーションの量とを比較
することを含み、ここで、第1のサンプルは標的ヌクレオチド配列を有する標的
ポリヌクレオチドの分子を含み、第2のサンプルは、各々の異なるポリヌクレオ
チド分子が異なるヌクレオチド配列を有する、複数の異なるポリヌクレオチド分
子を含む。
The present invention also provides, in yet another embodiment, a method for evaluating a plurality of polynucleotide probes, wherein each polynucleotide probe in the plurality of polynucleotide probes has a specific nucleotide sequence. The method determines the amount of hybridization of a first sample to each polynucleotide probe in a plurality of polynucleotide probes and the amount of hybridization of a second sample to each polynucleotide probe in a plurality of polynucleotide probes. Comparing, wherein the first sample comprises molecules of a target polynucleotide having a target nucleotide sequence and the second sample comprises a plurality of different polynucleotides, each different polynucleotide molecule having a different nucleotide sequence. Contains nucleotide molecules.

【0030】 本発明はさらに、さらに別の実施形態において、1個以上のポリヌクレオチド
プローブの各々が特定のポリヌクレオチド配列を有する、該プローブのハイブリ
ダイゼーション条件の評価方法を提供する。該方法は、特定のハイブリダイゼー
ション条件下での1個以上のポリヌクレオチドプローブの各々に対する第1のサン
プルのハイブリダイゼーションの量と、同じ特定のハイブリダイゼーション条件
下での1個以上のポリヌクレオチドプローブの各々に対する第2のサンプルのハイ
ブリダイゼーションの量とを比較することを含む。第1のサンプルは、好ましく
は標的ヌクレオチド配列を有する標的ポリヌクレオチドの分子を含む。第2のサ
ンプルは、好ましくは各々異なるポリヌクレオチド分子が異なるヌクレオチド配
列を有する、複数の異なるポリヌクレオチド分子を含む。
The present invention further provides, in yet another embodiment, a method for assessing hybridization conditions for one or more polynucleotide probes, each probe having a particular polynucleotide sequence. The method comprises the amount of hybridization of a first sample to each of the one or more polynucleotide probes under specific hybridization conditions and the amount of hybridization of the one or more polynucleotide probes under the same specific hybridization conditions. Comparing the amount of hybridization of a second sample for each. The first sample preferably contains molecules of the target polynucleotide having the target nucleotide sequence. The second sample comprises a plurality of different polynucleotide molecules, preferably each different polynucleotide molecule having a different nucleotide sequence.

【0031】4. 図面の簡単な説明 (図面の説明については下記参照)5. 詳細な説明 本節は、本発明およびその適用の詳細な説明を示す。この記載は、本発明の一
般的な方法について、いくつかの代表的な説明によってより詳細にかつより特定
的に行なうものである。これらの例は限定されるものでなく、また、当業者に明
白である関連した変更は、特許請求の範囲に包含される。
4. Brief Description of the Drawings (see below for description of the drawings) 5. Detailed Description This section provides a detailed description of the invention and its application. This description is given in more detail and more specifically with respect to the general method of the present invention by means of some representative descriptions. These examples are non-limiting and related modifications that will be apparent to those skilled in the art are encompassed by the claims.

【0032】 特に、本発明は、異なるプローブ分子の特性、特に、特定標的に対してプロー
ブが結合する感受性および特異性を評価するために使用し得る方法および組成物
に関する。特に好ましい実施形態では、プローブ分子および標的分子の両方がポ
リヌクレオチドである。従って、本発明の方法および組成物を、これらの実施形
態について(すなわち、ポリヌクレオチド分子であるプローブおよび標的につい
て)、以下に主として記述する。
In particular, the invention relates to methods and compositions that can be used to assess the properties of different probe molecules, particularly the sensitivity and specificity of probe binding to a particular target. In a particularly preferred embodiment both the probe molecule and the target molecule are polynucleotides. Accordingly, the methods and compositions of the present invention are primarily described below for these embodiments (ie, for probe and targets that are polynucleotide molecules).

【0033】 しかしながら、当業者は他の実施形態を容易に認識することができ、それにお
いて、異なるタイプのプローブ分子および標的分子を評価するために本発明の方
法および組成物を利用することができる。実際に、プローブ分子および標的分子
は、互いに特異的に結合することができるタイプおよび種類の分子であるのが好
ましいが、本発明はいずれのタイプのプローブ分子および標的分子にも等しく適
用可能である。例えば、標的分子が抗体が特異的に結合し得るいずれかのタイプ
の分子であり得る場合、ある代替の実施形態では、本発明のプローブに抗体(好
ましくはモノクローナル抗体)を含み得ることを当業者は容易に認識することが
できる。例えば、また、本発明の標的分子はタンパク質またはペプチド分子であ
ってもよい。さらに、当業者は他の代替の実施形態を認識することができ、過度
の実験を行なうことなく係る代替の実施形態を構成し、用いることができる。従
って、そのような代替の実施形態もまた、特許請求の範囲に含まれると理解する
However, one of ordinary skill in the art can readily discern other embodiments in which the methods and compositions of the present invention can be utilized to evaluate different types of probe and target molecules. . In fact, it is preferred that the probe and target molecules are of the type and kind that are capable of specifically binding to each other, although the invention is equally applicable to any type of probe and target molecule. . For example, if the target molecule can be any type of molecule to which an antibody can specifically bind, it will be appreciated by those skilled in the art that in certain alternative embodiments, the probe of the invention may include an antibody (preferably a monoclonal antibody). Can be easily recognized. For example, the target molecule of the present invention may also be a protein or peptide molecule. In addition, one of ordinary skill in the art will recognize other alternative embodiments and can construct and use such alternative embodiments without undue experimentation. It is therefore understood that such alternative embodiments are also within the scope of the claims.

【0034】 まず、第5.1節では、本発明の序説を提供し、特に、プローブおよび標的の概
念をはじめとする、本発明の一定の概念を提示し定義する。次に、第5.2節では
本発明の特有の方法および組成物について詳述する。特に、この概要には、評価
を行なうための候補プローブを選択し、調製するための方法の記載(第5.2.1節)
、本発明の方法において使用するハイブリダイゼーションサンプルの記載、(第5
.2.2節)および2種類のサンプルの各々についてどのような方法でハイブリダイ
ゼーションレベルを測定することができるかについての記載(第5.2.3節)が含ま
れている。また、第5.2.4節には、係るハイブリダイゼーションのデータを分析
することができる方法、例えば、1又はそれ以上のプローブを評価し、かつ1又は
それ以上のプローブの感受性および/または特異性を決定することができる方法
についても記載する。
First, Section 5.1 provides an introduction to the present invention and, in particular, presents and defines certain concepts of the invention, including the concepts of probes and targets. Next, Section 5.2 details specific methods and compositions of the present invention. In particular, this summary describes methods for selecting and preparing candidate probes for evaluation (Section 5.2.1).
, A description of hybridization samples for use in the method of the invention,
Section 2.2) and a description of how hybridization levels can be measured for each of the two samples (Section 5.2.3). Also, Section 5.2.4 provides a method by which such hybridization data can be analyzed, for example, assessing one or more probes and determining the sensitivity and / or specificity of one or more probes. It also describes the methods that can be determined.

【0035】 本発明の方法および組成物には、例えば、マイクロアレイのためのプローブの
選択と調製など、多数の有用な用途がある。これらのいくつかの用途について、
以下の第5.3節に示す。さらに、最後に、本発明の方法および組成物の代表的な
実施例を以下の第6節に提供する。特に、この実施例は、酵母サッカロミセス・
セレビシエ(Saccaromyces cerevisiae)の遺伝子YER019W用に対する候補プロー
ブを評価するために本発明の方法および組成物を使用する、特異的であるが限定
されうものではない本発明の一実施形態を説明する。
The methods and compositions of the present invention have numerous useful applications, such as, for example, probe selection and preparation for microarrays. For some of these uses,
See Section 5.3 below. Furthermore, finally, representative examples of the methods and compositions of the present invention are provided in Section 6 below. In particular, this example shows that the yeast Saccharomyces
One specific, but non-limiting embodiment of the present invention is described that uses the methods and compositions of the invention to evaluate candidate probes for the Saccaromyces cerevisiae gene YER019W.

【0036】5.1. 序論 本発明は、所与のタイプの分子(本明細書ではプローブ分子と称する)が第2の
タイプの分子(本明細書では標的分子と称する)に対して結合する特性を評価する
ために使用することが可能な方法および組成物を提供する。本明細書において使
用される用語であるプローブまたはプローブ分子は、別の分子を検出するために
使用され得るすべての分子であると理解される。同様に、本明細書において使用
される用語である標的または標的分子は、プローブを使用することによって検出
され得るすべての分子であると理解される。
5.1. Introduction The present invention provides the property of binding a given type of molecule (referred to herein as a probe molecule) to a second type of molecule (referred to herein as a target molecule). Methods and compositions that can be used for evaluation are provided. The term probe or probe molecule as used herein is understood to be any molecule that can be used to detect another molecule. Similarly, the term target or target molecule as used herein is understood to be any molecule that can be detected by using a probe.

【0037】 一般に、標的分子は、プローブ分子に対する標的分子の結合を検出することに
よって検出する。例えば、好ましい実施形態においては、プローブ分子を固体(
又は、ある実施形態においては半固体)支持体又は表面上に固定化する。その後
、プローブ分子によって検出されるようにした標的分子をプローブ分子に結合す
ることができる条件下に、サンプルを固体の支持体又は表面に結合させる。。次
いで、プローブ分子に結合していない分子は除去されるが、プローブ分子及び標
的分子は結合させておく条件下でその支持体又は表面を洗浄する。サンプル中の
分子は検出可能に蛍光標識又は染料で標識されているのが好ましい。従って、プ
ローブ分子に対する標的分子の結合は、例えば、検出可能な標識によって検出す
ることができる。
In general, the target molecule is detected by detecting binding of the target molecule to the probe molecule. For example, in a preferred embodiment, the probe molecule is a solid (
Or, in some embodiments, semi-solid) immobilized on a support or surface. The sample is then bound to a solid support or surface under conditions that allow the target molecule to be detected by the probe molecule to bind to the probe molecule. . Then, the molecule not bound to the probe molecule is removed, but the support or surface is washed under the condition that the probe molecule and the target molecule are bound. The molecules in the sample are preferably detectably labeled with a fluorescent label or dye. Thus, binding of the target molecule to the probe molecule can be detected, for example, by a detectable label.

【0038】 好ましくは、特定プローブは特定標的を特異的に検出する。例えば、好ましい
実施形態においては、プローブ分子および標的分子はポリヌクレオチド分子であ
って、好ましくは、特定プローブの分子は特定ポリヌクレオチド配列(例えば、
プローブ分子のヌクレオチド配列に相補的であるヌクレオチド配列)を有するポ
リヌクレオチド分子を検出する。さらに、検出対象のポリヌクレオチド配列は、
特定のサンプル中で何百、何千、又は何十万に1つの配列であることが多い。従
って、特にプローブが特定標的を検出するためには、一般に、そのプローブがそ
の標的に特異的に結合することが好ましい。特に、プローブに対する特定標的の
特異的結合は最大限であることが一般に好ましく、一方、プローブに対する分子
の非特異的結合は最小限にするのが好ましい。
[0038] Preferably, the specific probe specifically detects a specific target. For example, in a preferred embodiment, the probe and target molecules are polynucleotide molecules, and preferably the particular probe molecule is a particular polynucleotide sequence (e.g.,
A polynucleotide molecule having a nucleotide sequence that is complementary to the nucleotide sequence of the probe molecule) is detected. Furthermore, the polynucleotide sequence to be detected is
Often there are hundreds, thousands, or hundreds of thousands of sequences in a particular sample. Therefore, it is generally preferred that the probe specifically binds to its target, especially for the probe to detect a particular target. In particular, it is generally preferred that the specific binding of a particular target to the probe be maximal, while the non-specific binding of the molecule to the probe be minimised.

【0039】 上述のように、プローブ及び標的は互いに特異的に結合するタイプ又は種類の
分子であるのが好ましいが、いずれのタイプ又は種類の分子をも含み得る。例え
ば、抗体はタンパク質およびペプチド等の分子を検出するのに有用なプローブで
あって、それら分子に対して抗体は特異的に結合する。
As mentioned above, the probe and target are preferably molecules or molecules of the type or species that specifically bind to each other, but may include molecules of any type or species. For example, antibodies are useful probes for detecting molecules such as proteins and peptides to which the antibody specifically binds.

【0040】 本発明の特に好ましい実施形態においては、プローブおよび標的が両方ともポ
リヌクレオチド分子を含むものである。特に、ポリヌクレオチド分子(一般に、
該分子はそれらのヌクレオチド配列によって特徴決定される)は、非共有結合の
ワトソン−クリック塩基対を形成することによって他のポリヌクレオチド分子に
結合又はハイブリダイズすることができる。従って、特定のヌクレオチド配列を
有する標的ポリヌクレオチド分子は、相補的配列を有するポリヌクレオチドプロ
ーブ分子によって容易に検出可能である。
In a particularly preferred embodiment of the invention, the probe and target are both polynucleotide molecules. In particular, polynucleotide molecules (generally,
The molecules are characterized by their nucleotide sequences) and can bind or hybridize to other polynucleotide molecules by forming non-covalent Watson-Crick base pairs. Therefore, a target polynucleotide molecule having a particular nucleotide sequence is readily detectable by a polynucleotide probe molecule having a complementary sequence.

【0041】 本明細書で使用する用語の「標的」ポリヌクレオチドは、対象とする特定のポ
リヌクレオチド配列の分子を意味する。本発明の方法および組成物によって分析
することができる代表的な標的ポリヌクレオチドには、ゲノムDNA分子、cDNA分
子、および、オリゴヌクレオチド、EST(evpressed sequence tag)、STS(sequenc
e tag site)等をはじめとするそれらの断片などのDNA分子が挙げられるが、これ
に限定されるものではない。また、本発明の方法および組成物によって分析され
得る標的ポリヌクレオチドには、メッセンジャーRNA(mRNA)分子、リボソームRNA
(rRNA)分子、cRNA(すなわち、in vivoで転写されるcDNA分子から調製されるRNA
分子)、およびそれらの断片などのRNA分子が挙げられるが、これらに限定される
ものではない。
The term “target” polynucleotide, as used herein, refers to a molecule of a particular polynucleotide sequence of interest. Representative target polynucleotides that can be analyzed by the methods and compositions of the invention include genomic DNA molecules, cDNA molecules, and oligonucleotides, ESTs (evpressed sequence tags), STSs (sequencs).
Examples thereof include DNA molecules such as fragments thereof, such as e tag site), but are not limited thereto. Target polynucleotides that can be analyzed by the methods and compositions of the invention also include messenger RNA (mRNA) molecules, ribosomal RNA.
(rRNA) molecule, cRNA (i.e., RNA prepared from a cDNA molecule transcribed in vivo)
Molecules), and RNA molecules such as fragments thereof, but are not limited thereto.

【0042】 標的ポリヌクレオチドはいずれの供給源由来のものであってよい。例えば、標
的ポリヌクレオチド分子は、細胞又は生物から単離したゲノムDNA分子又はゲノ
ム外DNA分子などの天然核酸分子、あるいは細胞又は生物から単離したmRNA分子
などのRNA分子であってよい。あるいは、ポリヌクレオチド分子は合成されてい
てもよく、例えば、cDNA分子などのin vivo又はin vitroで酵素学的に合成され
た核酸分子、あるいはPCRによって合成されたポリヌクレオチド分子、in vitro
転写によって合成されたRNA分子等が含まれる。標的ポリヌクレオチドのサンプ
ルには、例えば、DNA、RNA又はDNAとRNAのコポリマーの分子が含まれていてもよ
い。好ましい実施形態においては、本発明の標的ポリヌクレオチドは、特定遺伝
子又は特定遺伝子転写物(例えば、細胞中で発現される特定mRNA配列、又は係るm
RNA配列に由来する特定cDNA配列)に該当する。しかしながら、多くの実施形態(
特に、ポリヌクレオチド分子が哺乳動物細胞に由来する場合の実施形態)におい
ては、標的ポリヌクレオチドは遺伝子転写物の特定断片に該当し得る。例えば、
標的ポリヌクレオチドは、同じ遺伝子の異なるエクソンに該当していてよく、例
えば、その結果、その遺伝子の異なるスプライス変異を検出及び/又は分析する
ことができる。
The target polynucleotide may be from any source. For example, the target polynucleotide molecule can be a naturally occurring nucleic acid molecule such as a genomic or extragenomic DNA molecule isolated from a cell or organism, or an RNA molecule such as an mRNA molecule isolated from a cell or organism. Alternatively, the polynucleotide molecule may be synthesized, for example, a nucleic acid molecule enzymatically synthesized in vivo or in vitro such as a cDNA molecule, or a polynucleotide molecule synthesized by PCR, in vitro.
RNA molecules and the like synthesized by transcription are included. The sample of target polynucleotide may include, for example, molecules of DNA, RNA or a copolymer of DNA and RNA. In a preferred embodiment, the target polynucleotide of the invention comprises a specific gene or a specific gene transcript (e.g., a specific mRNA sequence expressed in a cell, or such mRNA).
Corresponding to a specific cDNA sequence derived from an RNA sequence). However, many embodiments (
In particular, in embodiments where the polynucleotide molecule is derived from a mammalian cell), the target polynucleotide may correspond to a particular fragment of the gene transcript. For example,
The target polynucleotide may correspond to different exons of the same gene, so that, for example, different splice variants of that gene can be detected and / or analyzed.

【0043】 好ましくは、本発明の組成物および方法によって分析されるポリヌクレオチド
は、細胞又は生物に由来するものである。特に、標的ポリヌクレオチドは、細胞
又は生物の特定遺伝子又は特定遺伝子転写物(例えば、それらから由来したmRNA
配列又はcDNA配列)に由来し、かつ一致するのが好ましい。従って、本発明の方
法及び組成物を用いて評価されるプローブは、好ましくは、例えば、細胞又は生
物由来であり、それゆえ、細胞又は生物によって発現されるポリヌクレオチド分
子のサンプル中の特定遺伝子および特定遺伝子転写物の検出を目的とする。
Preferably, the polynucleotide analyzed by the compositions and methods of the present invention is of cell or organism origin. In particular, the target polynucleotide is a particular gene or particular gene transcript (e.g., mRNA derived therefrom) of a cell or organism.
Sequence or cDNA sequence) and is identical. Therefore, the probe evaluated using the methods and compositions of the present invention is preferably, for example, of cell or organism origin, and therefore the specific gene and The purpose is to detect specific gene transcripts.

【0044】 細胞及び生物は、例えば、in vitroで相同組換え及び/又は有性遺伝学の常法
の手段によって操作可能なものが特に好ましい。さらに具体的には、好ましい細
胞または生物には、特定の欠損株又は突然変異体(例えば、1又はそれ以上の特定
の遺伝子又は対象が欠失している株)を容易に利用可能である細胞又は生物が含
まれる。係る細胞および生物としては、大腸菌などの細菌細胞および細菌生物、
ならびにサッカロミセス・セレビシエなどの酵母細胞および酵母生物が挙げられ
るが、これは一例である。また、特定の欠失株又は突然変異体を過度の実験を行
うことなく容易に得ることができる他の細胞および生物は、当業者には明らかで
ある。
Particularly preferred cells and organisms are those that can be manipulated, for example by in vitro means by homologous recombination and / or conventional methods of sexual genetics. More specifically, preferred cells or organisms are cells that are readily available for a particular defective strain or mutant (e.g., a strain in which one or more particular genes or subjects are deleted). Or, a living thing is included. Such cells and organisms include bacterial cells and organisms such as E. coli,
And yeast cells and organisms, such as Saccharomyces cerevisiae, are examples. In addition, other cells and organisms from which specific deletion strains or mutants can be easily obtained without undue experimentation will be apparent to those skilled in the art.

【0045】 しかしながら、本発明の方法および組成物は、例えば、一例として、植物細胞
、ならびに、マウス、ラットもしくはヒト生体由来の細胞などの哺乳動物細胞が
含まれる動物細胞などの高等生物由来の細胞をはじめとする、任意の細胞又は生
物由来のポリヌクレオチドに対するプローブを評価するために使用可能であると
理解される。本発明の方法および組成物は、たとえ特定の欠失株又は突然変異体
が利用可能でなくとも、生体由来のポリヌクレオチドに対するプローブを評価す
るために使用することができる。
However, the methods and compositions of the present invention include, for example, plant cells as well as cells of higher organism origin, such as animal cells, including mammalian cells such as cells of mouse, rat or human organism origin. It is understood that it can be used to evaluate probes for polynucleotides of any cell or organism, including The methods and compositions of the invention can be used to evaluate probes for polynucleotides of biological origin, even if a particular deletion strain or mutant is not available.

【0046】 簡単に説明すると、本開示では単一の細胞について言及していることが多いが
(例えば、「RNAを細胞から単離する」)、本発明の任意の特定のステップは、例
えば、培養細胞系由来の多数の遺伝学的に、かつ転写的に同一の細胞を用いて実
施する場合がより多いと理解される。また、係る類似の細胞は、本明細書では「
細胞タイプ」と称する。特定の細胞タイプの細胞は、酵母または細菌などの天然
の単細胞生物由来であっても、多細胞の高等生物由来であってもよい。しかしな
がら、また、本発明の方法は、例えば、患者などの生体由来の組織サンプルに存
在する多数の細胞から抽出されるサンプル(例えば、mRNAサンプル)を用いて実施
可能であると理解される。一般に、係るサンプル中の細胞は、遺伝学的に同一で
あるであるが、それらは少なくともいくつかの異なる遺伝子を発現する、生物の
異なる細胞タイプを一般的に含んでいる。しかしながら、他の例では、細胞が癌
細胞(1又はそれ以上の遺伝的変異を含んでおり、従って遺伝学的には同一では
ない)などの細胞であってよい。
Briefly, although the present disclosure often refers to a single cell,
(E.g., "isolating RNA from cells"), any particular step of the invention is performed, for example, using a number of genetically and transcriptionally identical cells from a cultured cell line. It is understood that there are more cases. Also, such similar cells are referred to herein as "
Cell type ". Cells of a particular cell type may be derived from natural unicellular organisms such as yeast or bacteria, or from multicellular higher organisms. However, it is also understood that the methods of the invention can also be practiced with samples (eg, mRNA samples) extracted from a large number of cells present in a tissue sample, eg, from a living organism, such as a patient. In general, the cells in such samples are genetically identical, but they generally contain different cell types of the organism that express at least some different genes. However, in other examples, the cells may be cells such as cancer cells (which contain one or more genetic mutations and are therefore not genetically identical).

【0047】 好ましい実施形態においては、分析対象の標的ポリヌクレオチドは、細胞から
抽出された核酸からin vitroで調製する。例えば、ある実施形態では、RNAを細
胞(例えば、全細胞RNA)から抽出し、抽出した全RNAからメッセンジャーRNAを精
製する。その後、cDNAを、例えば、オリゴ-dT又はランダムプライマーを用いて
その精製mRNAから合成する。好ましくは、標的ポリヌクレオチドは細胞のオリジ
ナルの核酸群を示すものであり、短いポリヌクレオチド分子および/または断片
化ポリヌクレオチド分子である。
In a preferred embodiment, the target polynucleotide to be analyzed is prepared in vitro from nucleic acid extracted from cells. For example, in certain embodiments, RNA is extracted from cells (eg, total cellular RNA) and messenger RNA is purified from the extracted total RNA. The cDNA is then synthesized from the purified mRNA using, for example, oligo-dT or random primers. Preferably, the target polynucleotides represent the original nucleic acid population of the cell, short polynucleotide molecules and / or fragmented polynucleotide molecules.

【0048】 本発明の方法および組成物によって分析される標的ポリヌクレオチドは、検出
可能に標識されていることが好ましい。例えば、cDNAは、ヌクレオチド類似体な
どを用いて、直接的に、あるいは、鋳型としての第1鎖を用いて第2の標識化cD
NA鎖を作製することによって間接的に標識することができる。あるいは、二本鎖
cDNAはcRNAへ転写し標識することができる。
The target polynucleotides analyzed by the methods and compositions of the present invention are preferably detectably labeled. For example, cDNA can be labeled with a second labeled cD either directly using a nucleotide analog or the like, or using the first strand as a template.
Labeling can be done indirectly by creating NA chains. Or double-stranded
cDNA can be transcribed into cRNA and labeled.

【0049】 好ましくは、検出可能な標識は、例えば、ヌクレオチド類似体のとり込みによ
る蛍光標識である。本発明での使用に適する他の標識としては、ビオチン、イム
ノビオチン、抗原、補因子、ジニトロフェノール、リポ酸、オレフィン化合物、
検出可能なポリペプチド、電子強化分子、基質における反応によって検出可能な
シグナルを発生し得る酵素、及び放射性同位元素が挙げられるが、これらに限定
されるものではない。好ましい放射性同位元素としては、32P、35S、14C、15Nお
よび125Iが挙げられるが、これは一例である。本発明に好適な蛍光性分子として
は、これらに限定されるものではないが、フルオレセインおよびその誘導体、ロ
ーダミンおよびその誘導体、テキサスレッド、5'-カルボキシフルオレセイン(「
FMA」)、2',7'-ジメトキシ-4',5'-ジクロロ-6-カルボキシ-フルオレセイン(「JO
E」)、N,N, N',N'-テトラメチル-6-カルボキシ-ローダミン(「TAMRA」)、6'-
カルボキシ-X-ローダミン(「ROX」)、HEX、TET、IRD40およびIRD41が挙げられる
。さらに、本発明に好適なフルオレセイン分子としては、Cy2、Cy3、Cy3.5、Cy5
、Cy5.5、Cy7及びFluorXをはじめとする(しかしこれに限定されない)cyamine
染料、BODIPY-FL、BODIPY-TR、BODIPY-TMR、BODIPY-630/650およびBODIPY-650/6
70をはじめとする(しかしこれに限定されない)BODIPY染料、ALEXA-488、ALEXA
-532、ALEXA-546、ALEXA-568およびALEXA-594をはじめとする(しかしこれに限
定されない)ALEXA染料、並びに、当業者に公知の他のフルオレセイン染料が挙
げられる。本発明に好適な電子強化指示薬分子としては、アフェリチン(aferri
tin)、ヘモシアニンおよびコロイダルゴールドが挙げられるが、これに制限さ
れるものではない。あるいは、好ましさの程度が低い実施形態においては、標識
ポリヌクレオチドは、ポリヌクレオチドに対して第1のグループを特異的に結合
させることによって標識することができる。第2のグループ(指示薬分子に対し
て共有結合し、かつ第1のグループに対する親和性を有する)は、間接的に標的
ポリヌクレオチドを検出するために使用することができる。係る実施形態では、
第1のグループとしての使用に好適な化合物としては、ビオチン及びイムノビオ
チンが挙げられるが、これに限定されるものではない。
Preferably, the detectable label is a fluorescent label, eg by incorporation of nucleotide analogues. Other labels suitable for use in the present invention include biotin, immunobiotin, antigens, cofactors, dinitrophenol, lipoic acid, olefin compounds,
Included are, but are not limited to, detectable polypeptides, electron-enhancing molecules, enzymes capable of producing a detectable signal by reaction on a substrate, and radioisotopes. Preferred radioisotopes include 32 P, 35 S, 14 C, 15 N and 125 I, which is an example. Suitable fluorescent molecules for the present invention include, but are not limited to, fluorescein and its derivatives, rhodamine and its derivatives, Texas Red, 5'-carboxyfluorescein (``
FMA ''), 2 ', 7'-dimethoxy-4', 5'-dichloro-6-carboxy-fluorescein (`` JO
E "), N, N, N ', N'-tetramethyl-6-carboxy-rhodamine (" TAMRA "), 6'-
Carboxy-X-rhodamine (“ROX”), HEX, TET, IRD40 and IRD41. Furthermore, suitable fluorescein molecules for the present invention include Cy2, Cy3, Cy3.5, Cy5.
Cyamine, including, but not limited to, Cy5.5, Cy7 and FluorX
Dye, BODIPY-FL, BODIPY-TR, BODIPY-TMR, BODIPY-630 / 650 and BODIPY-650 / 6
BODIPY dyes including but not limited to 70, ALEXA-488, ALEXA
-ALEXA dyes, including but not limited to -532, ALEXA-546, ALEXA-568 and ALEXA-594, as well as other fluorescein dyes known to those skilled in the art. Suitable electron enhancing indicator molecules for the present invention include aferritin (aferri
tin), hemocyanin and colloidal gold, but not limited thereto. Alternatively, in less preferred embodiments, the labeled polynucleotide can be labeled by specifically binding the first group to the polynucleotide. The second group, which is covalently attached to the indicator molecule and has an affinity for the first group, can be used to indirectly detect the target polynucleotide. In such an embodiment,
Compounds suitable for use as the first group include, but are not limited to, biotin and immunobiotin.

【0050】 本発明の方法および組成物によって分析される(例えば検出される)標的ポリヌ
クレオチドは、プローブに相補的な配列を有するポリヌクレオチド分子がプロー
ブにハイブリダイズするような条件下で、1つのプローブに対して、又は、多数
のプローブに対して、結合する。本明細書で用いられる「プローブ」は、特定の
配列のポリヌクレオチド分子を意味し、特定の配列(一般に、プローブ配列に相
補的な配列)を有する標的ポリヌクレオチド分子が、プローブに対する標的ポリ
ヌクレオチド分子のハイブリダイゼーションを検出することができるようにハイ
ブリダイズ可能である。プローブのポリヌクレオチド配列は、例えば、DNA配列
、RNA配列、又はDNAとRNAのコポリマーの配列であってよい。例えば、プローブ
のポリヌクレオチド配列は、細胞から抽出されたゲノムDNA、cDNA、mRNA又はcRN
A配列の完全配列又は部分配列であってよい。さらに、プローブのポリヌクレオ
チド配列は、例えば、当業者に公知のオリゴヌクレオチド合成技術によって合成
することもできる。また、プローブ配列は、in vivoで酵素的に、in vitroで酵
素的に(例えば、PCRによって)、又はin vitroで非酵素的に合成することもで
きる。
The target polynucleotide that is analyzed (eg, detected) by the methods and compositions of the present invention is one that is under conditions such that a polynucleotide molecule having a sequence complementary to the probe hybridizes to the probe. It binds to a probe or to multiple probes. As used herein, a "probe" means a polynucleotide molecule of a particular sequence, a target polynucleotide molecule having a particular sequence (generally a sequence complementary to the probe sequence) is the target polynucleotide molecule for the probe. Can be hybridized so that the hybridization can be detected. The polynucleotide sequence of the probe can be, for example, a DNA sequence, an RNA sequence, or a sequence of a DNA and RNA copolymer. For example, the probe polynucleotide sequence may be genomic DNA, cDNA, mRNA or cRN extracted from a cell.
It may be the complete sequence or a partial sequence of the A sequence. Furthermore, the polynucleotide sequence of the probe can also be synthesized, for example, by oligonucleotide synthesis techniques known to those skilled in the art. The probe sequence can also be synthesized enzymatically in vivo, enzymatically in vitro (eg, by PCR), or non-enzymatically in vitro.

【0051】 好ましくは、本発明の方法で使用するプローブは、プローブとそれらに結合又
はハイブリダイズしたすべてのポリヌクレオチドを除去することなく、プローブ
にハイブリダイズしていないか結合していないポリヌクレオチド配列を洗浄又は
除去することができるように、固体支持体又は表面に固定化する。ある特定の実
施形態においては、プローブは、ガラス表面等の固体(又は半固体)支持体又は表
面に結合した、別々のポリヌクレオチドアレイを含んでいる。さらに好ましくは
、そのアレイはアドレス可能なアレイであって、この場合、個々の異なるプロー
ブは支持体又は表面上の特定の既知の位置に配置され、その結果、特定プローブ
の同定をその支持体又は表面上のその位置から決定することができる。
Preferably, the probe used in the method of the invention is a polynucleotide sequence that is not hybridized or bound to the probe without removing the probe and all polynucleotides bound or hybridized thereto. Are immobilized on a solid support or surface so that they can be washed or removed. In certain embodiments, the probes comprise separate polynucleotide arrays bound to a solid (or semi-solid) support or surface such as a glass surface. More preferably, the array is an addressable array, where each different probe is located at a particular known location on the support or surface, so that the identification of the particular probe is determined by the support or It can be determined from its position on the surface.

【0052】 本発明で使用するプローブはすべてのタイプのポリヌクレオチドを含むが、好
ましい実施形態においては、そのプローブには、オリゴヌクレオチド配列(例え
ば、約4〜約200の塩基長であって、さらに好ましくは、約15〜約150の塩基長で
あるポリヌクレオチド配列)を含む。ある実施形態においては、約4〜約40の塩基
長であり、さらに好ましくは、約15〜約30の塩基長である、より短いオリゴヌク
レオチド配列を使用する。しかしながら、本発明のより好ましい実施形態におい
ては、約40〜約80の塩基長のより長いオリゴヌクレオチドプローブを用い、特に
好ましいのは約50〜約70塩基長のオリゴヌクレオチド配列(例えば、約60塩基長
のオリゴヌクレオチド配列)のオリゴヌクレオチドプローブを用いる。
The probes used in the present invention include polynucleotides of all types, but in a preferred embodiment, the probes include oligonucleotide sequences (for example, from about 4 to about 200 bases in length, and Preferably, a polynucleotide sequence having a base length of about 15 to about 150) is included. In certain embodiments, shorter oligonucleotide sequences that are about 4 to about 40 bases long, and more preferably about 15 to about 30 bases long are used. However, in a more preferred embodiment of the present invention, a longer oligonucleotide probe of about 40 to about 80 bases in length is used, and particularly preferred is an oligonucleotide sequence of about 50 to about 70 bases in length (e.g., about 60 bases). (Long oligonucleotide sequence) is used.

【0053】 本発明は、少なくとも、特定プローブに対する非特異的ハイブリダイゼーショ
ンが、競合分子の識別可能なハイブリダイゼーションサンプルを供給することに
よってアッセイすることができる知見の一部に基づく。特に、非特異的ハイブリ
ダイゼーションサンプルは容易に得ることができ、それは、プローブに特異的に
ハイブリダイズするようにした特定配列以外のポリヌクレオチド配列が含まれる
。むしろ、係る非特異的ハイブリダイゼーションサンプルのポリヌクレオチド配
列は、プローブが目的とする実験サンプル中のポリヌクレオチドと競合する場合
、同じタイプのポリヌクレオチドと競合し、かつ同じ存在量である。
The present invention is based, at least in part, on the finding that non-specific hybridization to a particular probe can be assayed by providing a distinguishable hybridization sample of competing molecules. In particular, non-specific hybridization samples are readily available, which include polynucleotide sequences other than the specified sequences that are adapted to specifically hybridize to the probe. Rather, the polynucleotide sequence of such a non-specific hybridization sample competes with the same type of polynucleotide and has the same abundance when the probe competes with the polynucleotide in the experimental sample of interest.

【0054】5.2. 本発明の方法の概要 本発明の例示的非限定的実施形態を説明するフローチャートを図1に示す。こ
の特定の実施形態はマイクロアレイ上の複数の異なるポリヌクレオチドプローブ
のハイブリダイゼーション特性を評価するものであり、より詳細には、これを用
いて特定の標的ポリヌクレオチドにハイブリダイズする異なるプローブそれぞれ
との感受性及び/または特異性を評価することができる。
5.2. Overview of the Method of the Invention A flowchart illustrating an exemplary, non-limiting embodiment of the invention is shown in FIG. This particular embodiment evaluates the hybridization properties of a plurality of different polynucleotide probes on a microarray, and more particularly, it is used to sensitize each of the different probes to hybridize to a particular target polynucleotide. And / or specificity can be assessed.

【0055】 図1に示す特定の実施形態において、ポリヌクレオチドプローブのマイクロア
レイまたは「チップ」を、本発明の方法によって評価するための複数の異なるオ
リゴヌクレオチド配列をまず選択することによって設計・作製し(101)、次
いで選択されたオリゴヌクレオチド配列のマイクロアレイの合成を、例えばイン
クジェット合成技術によって行う(102)。
In the particular embodiment shown in FIG. 1, a microarray or “chip” of polynucleotide probes is designed and produced by first selecting a plurality of different oligonucleotide sequences for evaluation by the method of the invention ( 101), followed by synthesis of a microarray of selected oligonucleotide sequences (102), for example by inkjet synthesis techniques.

【0056】 2種の、異なって標識されたハイブリダイゼーションサンプル:特異的ハイブ
リダイゼーションサンプル(103)及び非特異的ハイブリダイゼーションサン
プル(104)も調製する。例えば、図1に示す特定の実施形態において、特異
的ハイブリダイゼーションサンプル(103)は、緑色蛍光標識(例えば刺激さ
れた場合に緑色蛍光を発するCy3等の蛍光色素)で標識された精製標識ポリヌク
レオチド(例えば目的の精製された遺伝子のポリヌクレオチド分子)を含有する
「遺伝子特異的」サンプルである。例示的非特異的ハイブリダイゼーションサン
プル(104)は、赤色蛍光標識(例えば刺激された場合に赤色蛍光を発するCy
5等の蛍光色素)で標識された、細胞または生物の「欠失株」由来(すなわち、
標的ポリヌクレオチドを発現しない細胞または生物の株由来)のポリヌクレオチ
ドのサンプルを含む。従って、非特異的ハイブリダイゼーションサンプルは、標
的ポリヌクレオチドが除去された、または欠失したポリヌクレオチドサンプルで
ある。
Two differently labeled hybridization samples: a specific hybridization sample (103) and a non-specific hybridization sample (104) are also prepared. For example, in the particular embodiment shown in Figure 1, the specific hybridization sample (103) is a purified labeled polynucleotide labeled with a green fluorescent label (eg, a fluorescent dye such as Cy3 that fluoresces green when stimulated). A "gene-specific" sample containing (eg, a polynucleotide molecule of the purified gene of interest). An exemplary non-specific hybridization sample (104) has a red fluorescent label (eg, Cy that fluoresces red when stimulated).
Derived from a "deletion strain" of cells or organisms (ie, a fluorescent dye such as 5) (ie,
Sample of a polynucleotide from a cell or strain of organism that does not express the target polynucleotide). Thus, a non-specific hybridization sample is a polynucleotide sample in which the target polynucleotide has been removed or deleted.

【0057】 特異的及び非特異的ハイブリダイゼーションサンプルの双方を、好ましくは同
時にプローブとハイブリダイズさせ(105)、それぞれの標識の強度を測定す
る。次いでシグナル強度及び/または比率を分析し(106)、これを使用して
種々のプローブのハイブリダイゼーション特性を評価する。
Both specific and non-specific hybridization samples are hybridized (105) with the probe, preferably simultaneously, and the intensity of each label is measured. The signal intensity and / or ratio is then analyzed (106) and used to assess the hybridization properties of the various probes.

【0058】 以下、本発明の一般的な側面に関し、特殊な例示的実施形態によって、図1に
示す各段階を詳細に記載する。特に、下記第5.2.1節に、本発明の方法によって
候補プローブを評価のために選択し得る、特定の例示的方法を記載する。本発明
の特に好ましい実施形態において、候補プローブはプローブのマイクロアレイを
含む。従って、第5.2.1節にはまた、マイクロアレイ並びにマイクロアレイのた
めの候補プローブを調製する方法を実施可能に記載する。
In the following, with respect to general aspects of the invention, the steps shown in FIG. 1 will be described in detail by means of special exemplary embodiments. In particular, Section 5.2.1, below, describes certain exemplary methods by which candidate probes may be selected for evaluation by the methods of the invention. In a particularly preferred embodiment of the invention, the candidate probes comprise a microarray of probes. Therefore, Section 5.2.1 also operably describes microarrays and methods for preparing candidate probes for microarrays.

【0059】 第5.2.2節には、候補プローブを評価するために本発明において使用する、特
異的ハイブリダイゼーションサンプル及び非特異的ハイブリダイゼーションサン
プルの双方を実施可能に記載する。この記載には、本発明において使用し得る特
異的ハイブリダイゼーションサンプル及び非特異的ハイブリダイゼーションサン
プルの双方の特に好ましい実施形態の記載が含まれる。こうしたサンプルを標識
するための、本発明において好ましい識別標識方法を含む例示的方法及び組成物
も第5.2.2節に記載する。第5.2.3節には、2種のサンプル(すなわち特異的及び
非特異的ハイブリダイゼーションサンプル)の候補プローブへのハイブリダイゼ
ーションを測定する方法を、適当なハイブリダイゼーション条件の記載も含めて
記載する。最後に、第5.3節には、例えば個々のプローブの標的ポリヌクレオチ
ドに対する感受性及び特異性を評価するための、このようにして得られるハイブ
リダイゼーションデータを分析し得る方法を記載する。
Section 5.2.2 operably describes both specific and non-specific hybridization samples for use in the invention to evaluate candidate probes. This description includes a description of particularly preferred embodiments of both specific and non-specific hybridization samples that can be used in the present invention. Exemplary methods and compositions for labeling such samples, including the preferred identification labeling method of the present invention, are also described in Section 5.2.2. Section 5.2.3 describes a method for measuring the hybridization of two samples (ie specific and non-specific hybridization samples) to a candidate probe, including a description of suitable hybridization conditions. Finally, Section 5.3 describes methods by which the hybridization data thus obtained can be analyzed, for example for assessing the sensitivity and specificity of individual probes for target polynucleotides.

【0060】5.2.1 候補プローブの選択 図1に示す例示的方法において、1種またはそれ以上のポリヌクレオチドプロ
ーブを本発明の方法に従った分析のために提供及び選択する。特に、本発明の方
法に従って分析するポリヌクレオチドプローブは、適当なハイブリダイゼーショ
ン条件下で標的ポリヌクレオチド分子にハイブリダイズし得るヌクレオチド配列
を含む。一般に、プローブとハイブリダイズする標的ポリヌクレオチド分子は、
プローブのヌクレオチド配列に相補的な少なくとも1種のヌクレオチド配列を有
し、従ってプローブ配列のヌクレオチドと非共有的なワトソン−クリック塩基対
を形成することによってプローブとハイブリダイズし得る。従って、ポリヌクレ
オチドプローブは、異なるヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチドプローブ
を選択または提供することによって選択または提供され得る。本発明の好ましい
標的ポリヌクレオチド分子は細胞または生物の遺伝子または遺伝子転写産物に対
応するポリヌクレオチド分子であるため、選択または提供されたポリヌクレオチ
ドプローブは、好ましくは目的の遺伝子または遺伝子転写産物のヌクレオチド配
列の少なくとも一部に相補的なヌクレオチド配列を有する。
5.2.1 Selection of Candidate Probes In the exemplary method shown in FIG. 1, one or more polynucleotide probes are provided and selected for analysis according to the methods of the invention. In particular, the polynucleotide probe analyzed according to the method of the present invention comprises a nucleotide sequence capable of hybridizing to the target polynucleotide molecule under suitable hybridization conditions. Generally, the target polynucleotide molecule that hybridizes to the probe is
It has at least one nucleotide sequence that is complementary to the nucleotide sequence of the probe and thus can hybridize to the probe by forming non-covalent Watson-Crick base pairs with the nucleotides of the probe sequence. Accordingly, polynucleotide probes can be selected or provided by selecting or providing polynucleotide probes having different nucleotide sequences. Since the preferred target polynucleotide molecule of the present invention is a polynucleotide molecule corresponding to a gene or gene transcript of a cell or organism, the selected or provided polynucleotide probe is preferably a nucleotide sequence of the gene or gene transcript of interest. Has a nucleotide sequence complementary to at least a part of

【0061】 好ましい実施形態において、分析のために選択または提供されるポリヌクレオ
チドプローブはオリゴヌクレオチドプローブ、すなわちオリゴヌクレオチド配列
を含むプローブである。オリゴヌクレオチド配列は、好ましくは約4から約20
0塩基(すなわちヌクレオチド)長の間、より好ましくは約15から約150塩
基長の間である、ポリヌクレオチドの短い配列である。一実施形態においては、
約40塩基長未満、好ましくは約15から30塩基長の間のより短いオリゴヌク
レオチド配列を使用する。しかしながら、本発明の好ましい実施形態においては
約40から約80塩基長の間のより長いオリゴヌクレオチド配列を使用し、約5
0から約70塩基長の間のオリゴヌクレオチド配列が好ましく、約50から約6
0塩基長の間のオリゴヌクレオチド配列が更に好ましい。
In a preferred embodiment, the polynucleotide probe selected or provided for analysis is an oligonucleotide probe, ie a probe comprising an oligonucleotide sequence. The oligonucleotide sequence is preferably about 4 to about 20.
A short sequence of polynucleotides that is between 0 bases (ie nucleotides) long, more preferably between about 15 and about 150 bases long. In one embodiment,
Shorter oligonucleotide sequences of less than about 40 bases long, preferably between about 15 and 30 bases long are used. However, in a preferred embodiment of the invention, a longer oligonucleotide sequence of between about 40 and about 80 bases in length is used,
Oligonucleotide sequences of between 0 and about 70 bases in length are preferred, from about 50 to about 6
More preferred are oligonucleotide sequences between 0 bases in length.

【0062】 本発明の組成物及び方法を使用して、一般に、固相支持体または表面に固定さ
れたポリヌクレオチド配列を含む任意または複数のプローブのハイブリダイゼー
ション特性を評価することができる。例えば、上記したように、プローブはDNA
配列、RNA配列、あるいはDNA及びRNAのコポリマー配列を含み得る。プローブの
ポリヌクレオチド配列はまた、DNA及び/またはRNA類似体またはこれらの組み合
わせを含み得る。例えば、プローブのポリヌクレオチド配列は細胞から抽出した
ゲノムDNA、cDNA、mRNAまたはcRNA配列の全配列または部分配列であり得る。プ
ローブのポリヌクレオチド配列はまた、合成オリゴヌクレオチド配列等の合成さ
れたヌクレオチド配列であり得る。プローブ配列は、in vivoで酵素的に、in vi
troで酵素的に(例えばPCRによって)、またはin vitroで非酵素的に合成するこ
とができる。
The compositions and methods of the present invention can be used to assess the hybridization properties of any probe or probes that generally include polynucleotide sequences immobilized on a solid support or surface. For example, as mentioned above, the probe is DNA
It may include sequences, RNA sequences, or copolymer sequences of DNA and RNA. The polynucleotide sequence of the probe may also include DNA and / or RNA analogs or combinations thereof. For example, the polynucleotide sequence of the probe can be the full or partial sequence of genomic DNA, cDNA, mRNA or cRNA sequence extracted from the cell. The probe polynucleotide sequence can also be a synthesized nucleotide sequence, such as a synthetic oligonucleotide sequence. The probe sequence is enzymatically and in vitro in vivo.
It can be synthesized enzymatically in vitro (eg by PCR) or non-enzymatically in vitro.

【0063】 本発明の方法及び組成物において使用する1種または複数のプローブは、好ま
しくは多孔性または非多孔性であり得る固相支持体に固定する。例えば、プロー
ブはニトロセルロースもしくはナイロン膜またはフィルターに結合したポリヌク
レオチド配列であり得る。こうしたハイブリダイゼーションプローブは当分野に
おいて周知である(例えばSambrookら編, 1989, Molecular Cloning: A Laborat
ory Manual, 第二版, Vol.1-3, Cold Spring Harbor Laboratory, New Yorkを参
照のこと)。あるいはまた、固相支持体または表面はガラスまたはプラスティッ
ク表面であっても良く、またはゲル等の半固相支持体であっても良い。
The one or more probes used in the methods and compositions of the present invention are immobilized on a solid support, which may preferably be porous or non-porous. For example, the probe can be a nitrocellulose or nylon membrane or a polynucleotide sequence attached to a filter. Such hybridization probes are well known in the art (eg Sambrook et al. Eds., 1989, Molecular Cloning: A Laborat.
ory Manual, 2nd edition, Vol. 1-3, Cold Spring Harbor Laboratory, New York). Alternatively, the solid support or surface may be a glass or plastic surface, or it may be a semi-solid support such as a gel.

【0064】マイクロアレイ一般 特に好ましい実施形態において、DNAまたはDNA模擬体の集団、あるいはまたRN
AもしくはRNA模擬体の集団等のポリヌクレオチドの集団を表面上に固定化した固
相からなるプローブのマイクロアレイについてハイブリダイゼーションレベルを
測定する。固相は非多孔性であっても良く、あるいはゲル等の多孔性物質であっ
ても良い。マイクロアレイは、例えば段階付けたレベルの目的の薬物、または目
的の生物学的経路に対する段階付けた摂動に暴露した細胞の転写状態等の細胞の
転写状態を分析するために、使用することができる。マイクロアレイは特に、例
えば特定の標的ポリヌクレオチドに対する各プローブの感受性及び特異性を評価
するために、複数の異なるプローブを同時にスクリーニングするために使用でき
る点で、本発明の方法において特に有用である。
Microarray General In a particularly preferred embodiment, a population of DNA or DNA mimics, or alternatively RNs.
The hybridization level is measured for a microarray of probes consisting of a solid phase having a population of polynucleotides such as A or a population of RNA mimics immobilized on the surface. The solid phase may be non-porous or it may be a porous material such as gel. Microarrays can be used to analyze the transcriptional status of cells, eg, the transcriptional status of cells exposed to graded levels of a drug of interest, or graded perturbations to a biological pathway of interest. Microarrays are particularly useful in the methods of the present invention in that they can be used to simultaneously screen a plurality of different probes, eg, to assess the sensitivity and specificity of each probe for a particular target polynucleotide.

【0065】 好ましい実施形態において、マイクロアレイは、例えば複数の異なるプローブ
のための結合(例えばハイブリダイゼーション)部位の秩序立ったアレイを有す
る支持体または表面を含む。マイクロアレイは多くの方法で作製することができ
、そのうちのいくつかの方法を以下で記載する。しかしながら、どのように作製
されたとしても、マイクロアレイはある性質を共有する。すなわち、アレイは再
生可能であり、所定のアレイの複数のコピーの作製が可能であり、互いの比較が
容易にできる。好ましくは、マイクロアレイは結合(例えば核酸のハイブリダイ
ゼーション)条件下で安定な物質から作製される。マイクロアレイは好ましくは
小さく、例えば約5cm及び25cmの間であり、好ましくは約12から1
3cmの間である。しかしながら、より大きいアレイを想定することもでき、
例えば非常に多数の異なるプローブを同時に評価するために、好ましい場合があ
る。
In a preferred embodiment, the microarray comprises a support or surface having, for example, an ordered array of binding (eg, hybridization) sites for a plurality of different probes. Microarrays can be made in many ways, some of which are described below. However, no matter how they are made, microarrays share certain properties. That is, the array is reproducible, multiple copies of a given array can be made, and can be easily compared to each other. Preferably, microarrays are made from materials that are stable under binding (eg, nucleic acid hybridization) conditions. Microarrays are preferably small, eg between about 5 cm 2 and 25 cm 2 , preferably about 12 to 1
It is between 3 cm 2 . However, larger arrays can be envisioned,
It may be preferred, for example for evaluating a large number of different probes simultaneously.

【0066】 好ましくは、マイクロアレイ中の所定の結合部位、または結合部位の独特なセ
ットは、細胞または生物由来の単一の遺伝子または遺伝子転写産物に(例えば特
定のmRNAまたはこれに由来する特定のcDNAに)特異的に結合(例えばハイブリダ
イズ)するだろう。しかしながら、上述したように、一般に、他の関連配列また
は類似の配列が所定の結合部位に交差ハイブリダイズするだろう。
Preferably, a given binding site, or unique set of binding sites, in a microarray is associated with a single gene or gene transcript from a cell or organism (eg, a particular mRNA or a particular cDNA derived therefrom). Will specifically bind (eg hybridize). However, as mentioned above, other related or similar sequences will generally cross-hybridize to a given binding site.

【0067】 本発明の方法及び組成物において使用するマイクロアレイには、それぞれが検
出すべきRNAまたはDNAの部分配列(subsequence)に相補的なポリヌクレオチド
配列を有する1種またはそれ以上の試験管を含む。各プローブは好ましくは異な
る核酸配列を有し、アレイの固体表面上の各プローブの位置は好ましくは知られ
ている。事実、マイクロアレイは好ましくはアドレス指定可能なアレイであり、
より好ましくは位置をアドレス指定可能なアレイである。より詳細には、アレイ
の各プローブは好ましくは固相支持体上の既知の予め決められた位置にあって、
各プローブの同一性(すなわち配列)はアレイ上(すなわち支持体または表面上
)のその位置から決定できるようになっている。
Microarrays for use in the methods and compositions of the invention include one or more test tubes, each having a polynucleotide sequence complementary to a subsequence of RNA or DNA to be detected. . Each probe preferably has a different nucleic acid sequence and the position of each probe on the solid surface of the array is preferably known. In fact, the microarray is preferably an addressable array,
More preferably a location addressable array. More specifically, each probe of the array is preferably at a known, predetermined position on the solid support,
The identity (ie sequence) of each probe is such that its position on the array (ie on the support or surface) can be determined.

【0068】 好ましくは、マイクロアレイ上のプローブの密度は1cm当たり約100個
の異なる(すなわち非同一の)プローブまたはそれ以上である。より好ましくは
、本発明の方法において使用するマイクロアレイは1cm当たり少なくとも5
50個のプローブ、1cm当たり少なくとも1,000個のプローブ、1cm 当たり少なくとも1,500個のプローブ、または1cm当たり少なくとも
2,000個のプローブを有する。特に好ましい実施形態において、マイクロア
レイは好ましくは1cm2当たり少なくとも約2,500個の異なるプローブの
密度を有する高密度アレイである。従って本発明において使用するマイクロアレ
イは、好ましくは、少なくとも2,500個、少なくとも5,000個、少なく
とも10,000個、少なくとも15,000個、少なくとも20,000個、
少なくとも25,000個、少なくとも50,000個、または少なくとも55
,000個の異なる(すなわち非同一の)プローブを含む。
[0068]   Preferably, the density of the probes on the microarray is 1 cmTwoAbout 100 per
Of different (ie non-identical) probes or more. More preferably
, The microarray used in the method of the present invention is 1 cmTwoAt least 5
50 probes, 1 cmTwoAt least 1,000 probes per cm, 1 cm Two At least 1,500 probes per cm, or 1 cmTwoAt least
It has 2,000 probes. In a particularly preferred embodiment,
Rays are preferably of at least about 2,500 different probes per cm2.
A high density array having a density. Therefore, the micro array used in the present invention is
A is preferably at least 2,500, at least 5,000, less
10,000 pieces, at least 15,000 pieces, at least 20,000 pieces,
At least 25,000, at least 50,000, or at least 55
Includes 1,000 different (ie non-identical) probes.

【0069】 一実施形態において、マイクロアレイは、各位置が遺伝子によってコードされ
る産物(すなわちmRNAまたはこれに由来するcDNA)の個別の結合部位を示すアレ
イ(すなわちマトリクス)である。例えば、結合部位は特定のRNAが特異的にハ
イブリダイズし得るDNAまたはDNA類似体であり得る。DNAまたはDNA類似体は、例
えば合成オリゴマー、全長cDNA、全長より短いcDNA、または遺伝子断片であり得
る。
In one embodiment, a microarray is an array (ie, matrix) where each position represents a distinct binding site for a gene-encoded product (ie, mRNA or cDNA derived therefrom). For example, the binding site can be DNA or a DNA analog to which a particular RNA can specifically hybridize. The DNA or DNA analog can be, for example, a synthetic oligomer, a full length cDNA, a cDNA shorter than full length, or a gene fragment.

【0070】 好ましくは、本発明において使用するマイクロアレイは、目的の薬物の作用に
関連する、または目的の生物学的経路における、1またはそれ以上の遺伝子に対
する結合部位(すなわちプローブ)を有する。「遺伝子」は、メッセンジャーRN
Aが生物または多細胞生物のある細胞または複数の細胞において転写される、好
ましくは少なくとも50、75、または99個のアミノ酸残基の配列をコードす
るオープンリーディングフレーム(ORF)として同定される。ゲノム中の遺伝子
の数は、該細胞または生物によって発現されるmRNAの数から、またはゲノムのよ
く特性付けられたゲノムの部分からの外挿によって評価し得る。目的の生物のゲ
ノムを配列決定した場合、ORFの数を決定し、DNA配列の解析によってmRNAコーデ
ィング領域を同定することができる。例えば、サッカロミセス・セレビシエのゲ
ノムは完全に配列決定され、99個のアミノ酸残基長より長いおよそ6275個のOR
Fをコードする配列を有することが報告されている。これらのORFの解析から、タ
ンパク質産物をコードするであろう5,885個のORFが存在することが示される(Go
ffeauら、1996、Science 274:546-567)。対照的に、ヒトゲノムはおよそ10 個の遺伝子を含むと見積もられている。
Preferably, the microarrays used in the present invention have binding sites (ie, probes) for one or more genes associated with the action of the drug of interest or in the biological pathway of interest. "Gene" is messenger RN
A is identified as an open reading frame (ORF) that encodes a sequence of preferably at least 50, 75, or 99 amino acid residues that is transcribed in a cell or cells of an organism or multicellular organism. The number of genes in a genome can be evaluated from the number of mRNAs expressed by the cell or organism or by extrapolation from well characterized genomic parts of the genome. When the genome of the organism of interest is sequenced, the number of ORFs can be determined and analysis of the DNA sequence can identify the mRNA coding region. For example, the genome of Saccharomyces cerevisiae has been fully sequenced, with approximately 6275 ORs longer than 99 amino acid residues in length.
It has been reported to have a sequence encoding F. Analysis of these ORFs indicates that there are 5,885 ORFs that would encode protein products (Go
ffeau et al., 1996, Science 274: 546-567). In contrast, the human genome is estimated to contain approximately 10 5 genes.

【0071】マイクロアレイのためのプローブの調製 上記のように、本発明に従って特定の標的ポリヌクレオチド分子が特異的にハ
イブリダイズする「プローブ」は、標的ポリヌクレオチドに対して相補的なポリ
ヌクレオチド配列である。一実施形態において、マイクロアレイのプローブは、
遺伝子または遺伝子断片に対応する500ヌクレオチド塩基長より長い配列を含む
。例えば、こうしたプローブは、ある生物のゲノム中の1またはそれ以上の遺伝
子の少なくとも一部に対応するDNAまたはDNA「擬似体」(例えば誘導体及び類似
体)を含み得る。他の実施形態において、こうしたプローブは相補的RNAまたはR
NA擬似体である。
Preparation of Probes for Microarrays As mentioned above, a "probe" to which a particular target polynucleotide molecule specifically hybridizes in accordance with the present invention is a polynucleotide sequence which is complementary to the target polynucleotide. . In one embodiment, the microarray probes are
It contains sequences longer than 500 nucleotide bases in length corresponding to a gene or gene fragment. For example, such probes can include DNA or DNA "mimetics" (eg, derivatives and analogs) corresponding to at least a portion of one or more genes in the genome of an organism. In other embodiments, such probes are complementary RNA or R
It is a simulated NA.

【0072】 DNA擬似体は、DNAと特異的なワトソン−クリック様のハイブリダイゼーション
をし得る、またはRNAと特異的なハイブリダイゼーションをし得るサブユニット
からなるポリマーである。例えば、DNA擬似体は、塩基部分、糖部分、またはリ
ン酸骨格が改変された核酸を含み得る。例えば、限定するものではないが、特殊
なDNA擬似体の一つにホスホロチオエートがある。
DNA mimetics are polymers consisting of subunits that are capable of specific Watson-Crick-like hybridization with DNA or specific hybridization with RNA. For example, DNA mimetics can include nucleic acids with modified base moieties, sugar moieties, or phosphate backbones. For example, but not limited to, one special DNA mimetic is phosphorothioate.

【0073】 このようなDNA配列は、例えばゲノムDNA、mRNA(例えばRT-PCR由来のもの)、
またはクローン化された配列からの遺伝子断片の、例えばポリメラーゼ連鎖反応
(PCR)増幅によって得られ得る。PCRプライマーは、独特な断片(すなわち、マ
イクロアレイ上の他のいかなる断片とも10塩基を越える連続した同一配列を共
有しない断片)の増幅をもたらす、好ましくは遺伝子またはcDNAの既知の配列に
基づいて選択される。当分野において周知のコンピュータープログラム、例えば
Oligo version 5.0(National Biosciences)は、必要とされる特異性及び最適
な増幅特性を有するプライマーを設計するのに有用である。典型的には、マイク
ロアレイ上の各プローブは約20塩基から約50,000塩基長の間であり、通常は約
300塩基から約1,000塩基長の間であろう。PCR法は当分野において周知であり、
例えばInnisら編, 1990, PCR Protocols: A Guide to Methods and Application
s, Academic Press, Inc., San Diego, Californiaに記載されている。当業者に
明らかなように、核酸を単離及び増幅するために、制御されたロボットシステム
が有用である。
Such DNA sequences may be, for example, genomic DNA, mRNA (for example from RT-PCR),
Alternatively, it may be obtained, for example, by polymerase chain reaction (PCR) amplification of a gene fragment from the cloned sequence. PCR primers are preferably selected based on the known sequence of a gene or cDNA that results in the amplification of a unique fragment (ie, a fragment that does not share more than 10 contiguous identical sequences with any other fragment on the microarray). It Computer programs well known in the art, such as
Oligo version 5.0 (National Biosciences) is useful for designing primers with the required specificity and optimal amplification properties. Typically, each probe on a microarray is between about 20 bases and about 50,000 bases in length, usually about
It will be between 300 and about 1,000 bases long. PCR methods are well known in the art,
For example, Innis et al., 1990, PCR Protocols: A Guide to Methods and Application
s, Academic Press, Inc., San Diego, California. As will be appreciated by those in the art, controlled robotic systems are useful for isolating and amplifying nucleic acids.

【0074】 本発明の方法及び組成物において使用するマイクロアレイのためのポリヌクレ
オチドプローブを精製するもう一つの好ましい手段は、例えばN−ホスホネート
またはホスホロアミダイト化学を用いて合成ポリヌクレオチドまたはオリゴヌク
レオチドを合成することによるものである(Froehlerら, 1986, Nucleic Acid R
es. 14:5399-5407; McBrideら, 1983, Tetrahedron Lett. 24:246-248)。合成
配列は典型的には約4及び約500塩基長の間、より典型的には約4から約200塩基
長の間、更に好ましくは約15から約150塩基長の間である。より短いオリゴヌク
レオチドプローブを使用する実施形態においては、約40塩基長未満の合成核酸配
列が好ましく、より好ましくは約15から約30塩基長の間である。より長いオリゴ
ヌクレオチドプローブを使用する実施形態においては、合成核酸配列は好ましく
は約40から80塩基長の間であり、より好ましくは約40から70塩基長の間であり、
更により好ましくは約50から60塩基長の間である。ある実施形態においては、合
成核酸には、限定するものではないが、イノシン等の非天然塩基が含まれる。上
記のように、核酸類似体をハイブリダイゼーションの結合部位として使用しても
良い。好適な核酸類似体の例は、ペプチド核酸である(例えば、Egholmら, 1993
, Nature 363:566-568; 米国特許第5,539,083号を参照のこと)。
Another preferred means of purifying polynucleotide probes for microarrays for use in the methods and compositions of the invention is to synthesize synthetic polynucleotides or oligonucleotides using, for example, N-phosphonate or phosphoramidite chemistry. (Froehler et al., 1986, Nucleic Acid R
es. 14: 5399-5407; McBride et al., 1983, Tetrahedron Lett. 24: 246-248). Synthetic sequences are typically between about 4 and about 500 bases in length, more typically between about 4 and about 200 bases in length, and more preferably between about 15 and about 150 bases in length. In embodiments that use shorter oligonucleotide probes, synthetic nucleic acid sequences of less than about 40 bases in length are preferred, more preferably between about 15 and about 30 bases in length. In embodiments using longer oligonucleotide probes, the synthetic nucleic acid sequence is preferably between about 40 and 80 bases in length, more preferably between about 40 and 70 bases in length,
Even more preferably between about 50 and 60 bases in length. In certain embodiments, synthetic nucleic acids include, but are not limited to, unnatural bases such as inosine. As mentioned above, nucleic acid analogs may be used as binding sites for hybridization. Examples of suitable nucleic acid analogs are peptide nucleic acids (eg, Egholm et al., 1993.
, Nature 363: 566-568; U.S. Pat. No. 5,539,083).

【0075】 他の実施形態においては、ハイブリダイゼーション部位(すなわちプローブ)
はプラスミドまたは遺伝子のファージクローン、cDNA(例えば発現された配列タ
グ)、あるいはこれらに由来する挿入物から作製する(例えばNguyenら, 1995,
Genomics 29:207-209を参照のこと)。
In other embodiments, hybridization sites (ie, probes)
Are made from plasmids or phage clones of genes, cDNAs (eg expressed sequence tags), or inserts derived therefrom (eg Nguyen et al., 1995,
Genomics 29: 207-209).

【0076】固体表面へのプローブの結合 プローブは、好ましくは、例えばガラス、プラスティック(例えばポリプロピ
レン、ナイロン)、ポリアクリルアミド、ニトロセルロース、ゲル、または他の
多孔性もしくは非多抗生物質から作製し得る固相支持体または表面に結合させる
。核酸を表面に結合する好ましい方法は、Schenaら, 1995, Science 270:467-47
0に概説されているように、ガラスプレート上に印刷することによるものである
。この方法は、cDNAのマイクロアレイを調製するのに特に有用である(Derisiら
, 1996, Nature Genetics 14:457-460; Shalonら, 1996, Genome Res. 6:639-64
5; 及びSchenaら, 1995, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 93:10539-11286も参
照のこと)。
Binding of Probes to Solid Surfaces Probes are preferably solid , eg made of glass, plastic (eg polypropylene, nylon), polyacrylamide, nitrocellulose, gels, or other porous or non-multi-antibiotics. It is attached to a phase support or surface. A preferred method of attaching nucleic acids to surfaces is Schena et al., 1995, Science 270: 467-47.
By printing on a glass plate, as outlined in 0. This method is particularly useful for preparing microarrays of cDNA (Derisi et al.
, 1996, Nature Genetics 14: 457-460; Shalon et al., 1996, Genome Res. 6: 639-64.
5; and Schena et al., 1995, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 10539-11286).

【0077】 更に別の好ましいマイクロアレイの作製方法は、高密度オリゴヌクレオチドア
レイの作製によるものである。規定された配列に相補的な何千ものオリゴヌクレ
オチドを、表面上の規定された位置に含有するアレイを、in situにおける合成
のためのフォトリソグラフィック技術(Fodorら, 1991, Science 251:767-773;
Peaseら, 1994, Proc. Natl. Acad, Sci, U.S.A. 91:5022-5026; Lockhartら, 1
996, Nature Biotechnology 14:1675; 米国特許第5,578,832号; 第5,556,752号;
及び第5,510,270号を参照のこと)または規定されたオリゴヌクレオチドの迅速
な合成及び付着(deposition)のための他の方法(Blanchardら, Biosensors &
Bioelectronics 11:687-690)を用いて作製する技術は公知である。これらの方
法を使用する場合、既知の配列のオリゴヌクレオチド(例えば25量体)を、誘
導体化されたガラススライド等の表面上で直接合成する。通常、作製されるアレ
イはRNA当たり数種のオリゴヌクレオチド分子を有し、余分な部分がある。オリ
ゴヌクレオチドプローブを選択して、選択的にスプライシングされた特定のmRNA
を検出することもできる。
Yet another preferred method of making a microarray is by making a high density oligonucleotide array. Photolithographic techniques for in situ synthesis of arrays containing defined positions on the surface of thousands of oligonucleotides complementary to defined sequences (Fodor et al., 1991, Science 251: 767-773). ;
Pease et al., 1994, Proc. Natl. Acad, Sci, USA 91: 5022-5026; Lockhart et al., 1
996, Nature Biotechnology 14: 1675; U.S. Pat.No. 5,578,832; 5,556,752;
And No. 5,510,270) or other methods for rapid synthesis and deposition of defined oligonucleotides (Blanchard et al., Biosensors &
Bioelectronics 11: 687-690) is known in the art. When using these methods, oligonucleotides of known sequence (eg 25-mers) are synthesized directly on the surface of derivatized glass slides and the like. Usually, the arrays produced have several oligonucleotide molecules per RNA, with an extra part. Select an oligonucleotide probe to selectively splice a specific mRNA
Can also be detected.

【0078】 例えばマスキング(Maskos及びSouthern, 1992, Nucl. Acids. Res. 20:1679-
1684)によってマイクロアレイを作製する他の方法を使用することもできる。原
理的には、また上記のように、いかなる型のアレイも、例えばナイロンハイブリ
ダイゼーション膜(Sambrookら、上記を参照のこと)上のドットブロットでも使
用することができる。しかしながら、当業者には認識されるように、ハイブリダ
イゼーションの量がより小さいであろうことから、非常に小さいアレイが好まし
いことが多いであろう。
For example, masking (Maskos and Southern, 1992, Nucl. Acids. Res. 20: 1679-
Other methods of making microarrays according to 1684) can also be used. In principle, and also as mentioned above, any type of array can be used, for example a dot blot on a nylon hybridization membrane (see Sambrook et al., Supra). However, as will be appreciated by those in the art, very small arrays will often be preferred due to the smaller amount of hybridization.

【0079】 特に好ましい実施形態において、本発明において使用するマイクロアレイはオ
リゴヌクレオチド合成のためのインクジェット印刷デバイスによって、例えば、
Blanchard, 1998年9月24日に公開された国際特許公開No. WO98/41531; Blanchar
dら, 1996, Biosensors and Bioelectronics 11:687-690; Blanchard, 1998, Sy
nthetic DNA Arrays in Genetic Engineering, Vol. 20, J.K. Setlow編, Plenu
m Press, New York中, 第111-123頁に記載された方法及びシステムを用いて製造
する。特に、こうしたマイクロアレイにおけるオリゴヌクレオチドプローブは、
好ましくはプロピレンカーボネート等の高張力溶媒の「微小滴」のアレイ中に各
プローブ配列のための個々のヌクレオチドを連続的に付着させることによって合
成する。微小滴は少量であり(例えば100pL以下、より好ましくは50pL以下)
、マイクロアレイ上で互いに(例えば疎水性ドメインによって)分離されて、ア
レイのエレメント(すなわち異なるプローブ)の位置を規定する円形の表面張力
をもったウェルを形成する。
In a particularly preferred embodiment, the microarray used in the invention is provided by an inkjet printing device for oligonucleotide synthesis, eg
Blanchard, International Patent Publication No. WO98 / 41531, published September 24, 1998; Blanchar
d et al., 1996, Biosensors and Bioelectronics 11: 687-690; Blanchard, 1998, Sy.
nthetic DNA Arrays in Genetic Engineering, Vol. 20, JK Setlow, Plenu
m Press, New York, using methods and systems described on pages 111-123. In particular, oligonucleotide probes in such microarrays
It is preferably synthesized by sequentially depositing individual nucleotides for each probe sequence in an array of "microdrops" of a high tension solvent such as propylene carbonate. Microdroplets are small (eg 100 pL or less, more preferably 50 pL or less)
, Separated from each other (eg by hydrophobic domains) on the microarray to form circular surface tension wells that define the position of the elements (ie different probes) of the array.

【0080】候補プローブの選択 好ましい一実施形態において、特定の標的ポリヌクレオチドの核酸配列に相補
的なヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチドプローブを、本明細書において
「タイリング」と呼ぶ方法によって選択または提供する。具体的には、標的ポリ
ヌクレオチド配列のl個の連続した塩基の配列に相補的なヌクレオチド配列を有
するプローブを選択することによって、長さlのヌクレオチド配列を有するポリ
ヌクレオチドプローブを選択する。例えば、標的ポリヌクレオチド配列のi番目
の塩基から始まる標的ポリヌクレオチド配列のl個の連続した塩基に相補的なヌ
クレオチド配列を有するポリヌクレオチドプローブを選択または提供することに
よって、ポリヌクレオチドプローブを選択または提供することができる。より詳
細には、そのポリヌクレオチド配列が標的ポリヌクレオチド配列の塩基iからi
+lに対応するヌクレオチド配列に相補的なポリヌクレオチドプローブを選択ま
たは提供することによって、第1のポリヌクレオチドプローブを選択または提供
することができる。第2のポリヌクレオチドプローブ配列は、そのヌクレオチド
配列が標的ポリヌクレオチド配列の塩基(i+n)から(i+n)+l等に対応
するヌクレオチド配列に相補的なポリヌクレオチドプローブを選択または提供す
ることによって、選択または提供することができる。
Selection of Candidate Probes In a preferred embodiment, polynucleotide probes having a nucleotide sequence complementary to the nucleic acid sequence of a particular target polynucleotide are selected or provided by the method referred to herein as “tiling”. . Specifically, a polynucleotide probe having a nucleotide sequence of length 1 is selected by selecting a probe having a nucleotide sequence complementary to the sequence of 1 continuous bases of the target polynucleotide sequence. A polynucleotide probe is selected or provided, for example, by selecting or providing a polynucleotide probe having a nucleotide sequence complementary to 1 consecutive bases of the target polynucleotide sequence starting from the i-th base of the target polynucleotide sequence. can do. More specifically, the polynucleotide sequence is from bases i to i of the target polynucleotide sequence.
The first polynucleotide probe can be selected or provided by selecting or providing a polynucleotide probe complementary to the nucleotide sequence corresponding to +1. The second polynucleotide probe sequence is selected or provided by selecting or providing a polynucleotide probe whose nucleotide sequence is complementary to a nucleotide sequence corresponding to bases (i + n) to (i + n) +1, etc. of the target polynucleotide sequence. Can be provided.

【0081】 上記したように、lはプローブのポリヌクレオチド配列の長さを特定する。従
って、lは正の整数であり、好ましくは約4から約200の間の値をとり、より
好ましくは約15から約150の間の値をとる。より短いオリゴヌクレオチド配
列を有するプローブを使用する実施形態においては、lは好ましくは約40未満
であり、より好ましくは約15から約30の間である。より長いオリゴヌクレオ
チド配列を有するプローブを使用する実施形態においては、lは好ましくは約4
0から約80の間であり、より好ましくは約40から約70の間であり、更に好
ましくは約50から約60の間である。
As mentioned above, l specifies the length of the polynucleotide sequence of the probe. Therefore, 1 is a positive integer, preferably between about 4 and about 200, more preferably between about 15 and about 150. In embodiments using probes with shorter oligonucleotide sequences, 1 is preferably less than about 40, more preferably between about 15 and about 30. In embodiments using probes with longer oligonucleotide sequences, l is preferably about 4
It is between 0 and about 80, more preferably between about 40 and about 70, and even more preferably between about 50 and about 60.

【0082】 「タイリング間隔」であるnは、好ましくは1から約10の間の値をとる正の
整数である。タイリング間隔の特に好ましい値としてはn=1,2,3,4及び
5が挙げられる。標的ポリヌクレオチド配列内の開始位置を示すiも正の整数で
ある。特定の好ましい実施形態では、開始位置は標的ポリヌクレオチド配列の5
’−末端またはその近傍である。従ってiは約50未満の好ましい値をとり、よ
り好ましくは約10未満である。標的ポリヌクレオチド配列中の第1の塩基は、
こうした実施形態において特に好ましい開始位置である。従って、開始位置の特
に好ましい値はi=1である。他の好ましい実施形態においては、標的ポリヌク
レオチド配列の3’−末端のみがタイリングされる。例えば、ある実施形態にお
いては、標的ポリヌクレオチド配列の3’−末端の最後の2,000塩基のみ、より
好ましくは最後の1,000塩基のみ、更に好ましくは最後の500塩基のみ、更により
好ましくは最後の350塩基のみがタイリングされる。こうした実施形態において
、開始位置iの値を適宜調整する(例えばi=L−2,000;i=L−1,000;i=
L−500;またはi=L−350、ここでLは標的ポリヌクレオチド配列の長さであ
る)。
The “tiling interval,” n, is a positive integer, preferably having a value between 1 and about 10. Particularly preferable values of the tiling interval include n = 1, 2, 3, 4 and 5. I, which is the starting position in the target polynucleotide sequence, is also a positive integer. In certain preferred embodiments, the starting position is 5 of the target polynucleotide sequence.
'-At or near the end. Therefore, i takes a preferred value of less than about 50, more preferably less than about 10. The first base in the target polynucleotide sequence is
This is a particularly preferred starting position in such an embodiment. Therefore, a particularly preferred value for the starting position is i = 1. In another preferred embodiment, only the 3'-end of the target polynucleotide sequence is tiled. For example, in some embodiments, only the last 2,000 bases at the 3'-end of the target polynucleotide sequence, more preferably only the last 1,000 bases, even more preferably the last 500 bases, even more preferably the last 350 bases. Only are tiled. In such an embodiment, the value of the starting position i is adjusted appropriately (e.g. i = L-2,000; i = L-1,000; i =
L-500; or i = L-350, where L is the length of the target polynucleotide sequence).

【0083】 特定の実施形態において、評価すべき1または複数のプローブを、例えばその
標的ポリヌクレオチドに対して最大の結合(すなわちハイブリダイゼーション)
エネルギーΔGを有するか、または有することが予測されるプローブのみを選択
することによって、更に選択することができる。ポリヌクレオチド分子のハイブ
リダイゼーションエネルギーを計算または予測する方法は当分野において周知で
あり、例えば最近傍モデル(nearest neighbor model)(例えばSantaLucia, 199
8, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95:1460-1465を参照のこと)が挙げられる。
当業者は、例えばポリヌクレオチド分子がポリヌクレオチドプローブのアレイ中
等の固相支持体の表面上に固定された実施形態を含む、本発明の種々の実施形態
に対して、こうしたモデルを容易に適合することができる(例えば1999年7月16
日に出願された仮特許出願第60/144,382号;及び1999年7月30日に出願された米
国特許出願第09/364,751号を参照のこと)。このようなモデルから、例えばHynd
manら, 1996, Biotechniques 20:1090-1096に記載された数学的アルゴリズム及
びソフトウェアを用いて、結合エネルギーを容易に評価することができる。
In certain embodiments, one or more probes to be evaluated are labeled, eg, maximally bound (ie, hybridized) to their target polynucleotide.
Further selection can be made by selecting only those probes that have or are predicted to have the energy ΔG. Methods of calculating or predicting the hybridization energy of a polynucleotide molecule are well known in the art, eg, a nearest neighbor model (eg Santa Lucia, 199).
8, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 1460-1465).
Those skilled in the art will readily adapt such models to various embodiments of the invention, including, for example, embodiments in which the polynucleotide molecule is immobilized on the surface of a solid support, such as in an array of polynucleotide probes. Can be done (eg 16 July 1999)
See Provisional Patent Application No. 60 / 144,382, filed on July 30; and US Patent Application No. 09 / 364,751, filed July 30, 1999). From such a model, for example Hynd
The binding energies can be readily evaluated using the mathematical algorithms and software described in man et al., 1996, Biotechniques 20: 1090-1096.

【0084】 こうした実施形態において、上記のタイリング方法によって選択される候補プ
ローブ等の標的ポリヌクレオチドに対する複数の候補プローブのそれぞれに対し
て、結合エネルギーを計算または予測することができる。最大の結合エネルギー
を有することが予測されたプローブを、次いで本発明の方法に従った評価のため
に選択する。あるいはまた、特定の閾値(通常は使用者によって選択された閾値
)を越える結合エネルギーを有することが予測されたプローブを、本発明の方法
に従った評価のために選択することができる。
In such an embodiment, the binding energy can be calculated or predicted for each of a plurality of candidate probes for the target polynucleotide, such as the candidate probes selected by the tiling method described above. The probe predicted to have the highest binding energy is then selected for evaluation according to the method of the invention. Alternatively, probes predicted to have binding energies above a certain threshold (usually the threshold selected by the user) can be selected for evaluation according to the methods of the invention.

【0085】 上記の方法は、プローブの作製を意図される標的ポリヌクレオチド配列の性質
に関わらず、ポリヌクレオチドプローブを選択する好ましい方法である。特に、
この方法は、1または複数の標的ポリヌクレオチドが独特の遺伝子(例えばいか
なる類似または相同配列もサンプル中に存在しない、または存在する疑いがない
もの)に対応するか否か、または遺伝子の1またはそれ以上のファミリーのメン
バー(例えば1種またはそれ以上の類似体または相同体が既知であり、及び/ま
たはサンプル中に存在することが予想されるもの)であるか否かに関わらず、好
ましい。この方法はまた、サンプル中の標的ポリヌクレオチドの予想される量に
関わらず、好ましい。それにも関わらず、本発明の方法及び組成物を使用して、
任意の方法によって選択または提供されるプローブを評価することができ、プロ
ーブまたはプローブ配列が上記のタイリング方法に従って選択される実施形態に
限定されるものでないことは、当業者には理解されるであろう。
The above method is the preferred method of selecting polynucleotide probes regardless of the nature of the target polynucleotide sequence for which the probe is intended. In particular,
This method determines whether one or more target polynucleotides correspond to a unique gene (eg, one that does not have or is suspected of having any similar or homologous sequences in the sample), or one or more of the genes. It is preferred whether or not it is a member of the above families (eg one for which one or more analogs or homologues is known and / or is expected to be present in the sample). This method is also preferred regardless of the expected amount of target polynucleotide in the sample. Nevertheless, using the methods and compositions of the present invention,
It will be understood by those skilled in the art that the probe selected or provided by any method can be evaluated and is not limited to the embodiment in which the probe or probe sequence is selected according to the tiling method described above. Ah

【0086】 一般に、本発明の方法に従った評価のために選択されるプローブは、ただ一種
の特定の標的に対するプローブであろうが、少なくとも本発明のある実施形態に
おいては、複数の異なる標的(例えば2種またはそれ以上の異なるポリヌクレオ
チド配列)に対するプローブを、本発明の方法及び組成物を用いて同時に選択及
び評価しても良い。例えば、本発明の一実施形態において、Basic Local Alignm
ent Search Tool(「BLAST」)またはPowerBLASTアルゴリズムを用いて、互いの
プローブと交差ハイブリダイズすることが予想または予測される配列を含まない
種々のポリヌクレオチド配列を(例えばGenBankまたはdbESTデータベース等の発
現した配列のデータベースの中から)同定することができる。こうしたポリヌク
レオチド配列を、本明細書においては「オルソゴナル」配列と呼び、またそのポ
リヌクレオチド配列が特定の遺伝子の配列である実施形態においては、「オルソ
ゴナル遺伝子」と呼ぶ。遺伝子特異的サンプルによる交差ハイブリダイゼーショ
ンに起因するアーティファクト(artifact)が最小となるように、本発明の方法
に従って、異なるオルソゴナル配列にそれぞれハイブリダイズする異なるプロー
ブを同時に解析することができる。
In general, the probe selected for evaluation according to the methods of the invention will be a probe for only one particular target, but in at least some embodiments of the invention, a plurality of different targets ( Probes for, eg, two or more different polynucleotide sequences) may be simultaneously selected and evaluated using the methods and compositions of the invention. For example, in one embodiment of the invention, the Basic Local Alignm
The ent Search Tool (“BLAST”) or the PowerBLAST algorithm was used to express various polynucleotide sequences that did not contain sequences predicted or predicted to cross-hybridize each other's probes (eg, GenBank or dbEST databases, etc.). Can be identified (from within a sequence database). Such polynucleotide sequences are referred to herein as "orthogonal" sequences, and in embodiments where the polynucleotide sequences are sequences of a particular gene, are referred to as "orthogonal genes". According to the method of the present invention, different probes each hybridizing to different orthogonal sequences can be analyzed simultaneously so that the artifacts due to cross-hybridization by the gene-specific sample are minimized.

【0087】 BLAST及びPowerBLASTアルゴリズム等の、ポリヌクレオチド配列を比較するた
めのアルゴリズムは、当分野において周知である(例えばAltschulら, 1990, J. Mol. Biol. 215:403-410; Altschul, 1997, Nucleic Acids Res. 25:3389-3402
; 及びZhang及びMadden, 1997, Genome Res. 7:649-656)。従って、関連分野に
おける技術者は、例えば当分野において周知の標準的パラメーターを用いてポリ
ヌクレオチド配列を比較するためにこうしたアルゴリズムを如何に使用するかを
容易に認識する。
Algorithms for comparing polynucleotide sequences, such as the BLAST and PowerBLAST algorithms, are well known in the art (eg Altschul et al., 1990, J. Mol. Biol. 215: 403-410; Altschul, 1997, Nucleic Acids Res. 25: 3389-3402
And Zhang and Madden, 1997, Genome Res. 7: 649-656). Thus, those of skill in the relevant art will readily recognize how to use such algorithms to compare polynucleotide sequences, eg, using standard parameters well known in the art.

【0088】5.2.2. ハイブリダイゼーションサンプル 本発明の方法及び組成物は、本明細書において特異的結合サンプルという第1
のサンプルの1種またはそれ以上のプローブのそれぞれに対する結合量またはレ
ベルを、本明細書において非特異的結合サンプルという第2のサンプルの1種ま
たはそれ以上のプローブのそれぞれに対する結合量またはレベルと比較すること
によって、1種またはそれ以上のプローブの特性を評価する。特に好ましい実施
形態において、本発明の方法及び組成物は、本明細書において特異的ハイブリダ
イゼーションサンプルという第1のサンプルの、1種またはそれ以上のポリヌク
レオチドプローブのそれぞれに対する結合(すなわちハイブリダイゼーション)
量またはレベルを、本明細書において非特異的ハイブリダイゼーションサンプル
という第2のサンプルの、1種またはそれ以上のポリヌクレオチドプローブのそ
れぞれに対する結合量またはレベルと比較することによって、1種またはそれ以
上のポリヌクレオチドプローブの特性を評価する。
5.2.2. Hybridization Samples The methods and compositions of the present invention are referred to herein as first specific binding samples.
The amount or level of binding of each of the one or more probes of each sample to the amount or level of binding of each of the one or more probes of a second sample herein referred to as the non-specific binding sample. To characterize one or more probes. In a particularly preferred embodiment, the methods and compositions of the invention include binding (ie, hybridization) of a first sample, herein referred to as a specific hybridization sample, to each of one or more polynucleotide probes.
By comparing the amount or level with the amount or level of binding of a second sample, herein referred to as a non-specific hybridization sample, to each of the one or more polynucleotide probes, one or more Evaluate the properties of the polynucleotide probe.

【0089】 第1のサンプル(すなわち特異的ハイブリダイゼーションサンプル)は、一般
に、評価すべき1または複数のプローブの意図される標的ポリヌクレオチドであ
る、特定の標的ポリヌクレオチド分子を含有する。あるいはまた、2種またはそ
れ以上の異なるオルソゴナル標的ポリヌクレオチド配列のためにプローブを評価
する本発明の実施形態においては、特異的ハイブリダイゼーションサンプルは、
好ましくは2種またはそれ以上の異なるポリヌクレオチド配列を含有するサンプ
ルである。標的ポリヌクレオチド(または2種またはそれ以上のオルソゴナル標
的ポリヌクレオチド)は、好ましくは、本発明の方法によって評価するプローブ
を意図するサンプル中(すなわち「真の」サンプル中)の標的ポリヌクレオチド
の量すなわち存在量に匹敵する量すなわち存在量で、特異的ハイブリダイゼーシ
ョンサンプル中に存在する。例えば、標的ポリヌクレオチドが細胞または生物に
よって発現される遺伝子または遺伝子転写産物に対応する好ましい実施形態にお
いて、標的ポリヌクレオチドは、好ましくは、該細胞または生物によって発現さ
れる標的ポリヌクレオチドの量すなわち存在量に匹敵する量すなわち存在量で、
特異的ハイブリダイゼーションサンプル中に存在する。
The first sample (ie the specific hybridization sample) generally contains a particular target polynucleotide molecule, which is the intended target polynucleotide of the probe or probes to be evaluated. Alternatively, in an embodiment of the invention in which probes are evaluated for two or more different orthogonal target polynucleotide sequences, the specific hybridization sample comprises:
Preferred is a sample containing two or more different polynucleotide sequences. The target polynucleotide (or two or more orthogonal target polynucleotides) is preferably the amount of the target polynucleotide in the sample intended for the probe evaluated by the method of the invention (ie in the “true” sample), ie It is present in the specific hybridization sample in an amount that is comparable to or present in abundance. For example, in a preferred embodiment where the target polynucleotide corresponds to a gene or gene transcript expressed by a cell or organism, the target polynucleotide is preferably the amount or abundance of the target polynucleotide expressed by the cell or organism. In an amount that is comparable to
Present in the specific hybridization sample.

【0090】 最も好ましくは、1または複数の標的ポリヌクレオチドは、真のサンプル中の
量すなわち存在量と等しい量すなわち存在量で特異的ハイブリダイゼーションサ
ンプル中に存在する。しかしながら、多くの実施形態において、真のサンプル中
の標的ポリヌクレオチドの量すなわち存在量は知られていないか、あるいはおよ
その量でしか知られていない。従って、別の実施形態においては、標的ポリヌク
レオチドが特異的ハイブリダイゼーションサンプル中に真のサンプル中の量すな
わち存在量とほぼ等しい量すなわち存在量で存在し得る。例えば、標的ポリヌク
レオチドは、真のサンプル中の量すなわち存在量と同じオーダーの量すなわち存
在量で特異的ハイブリダイゼーションサンプル中に存在し得る。
Most preferably, the one or more target polynucleotides are present in the specific hybridization sample in an amount or abundance equal to or abundant in the true sample. However, in many embodiments, the amount, or abundance, of the target polynucleotide in the true sample is unknown, or only in approximate amounts. Thus, in another embodiment, the target polynucleotide may be present in the specific hybridization sample in an amount or abundance approximately equal to that or abundance in the true sample. For example, the target polynucleotide may be present in the specific hybridization sample in an amount or abundance in the same order as that in the true sample or abundance.

【0091】 あるいはまた、標的ポリヌクレオチドは、真のサンプル中の任意の1ポリヌク
レオチド配列で予想され得る最小及び最大の量すなわち存在量の間の量すなわち
存在量で特異的ハイブリダイゼーションサンプル中に存在し得る。例えば、典型
的には真のサンプル中(すなわち細胞または生物から抽出されるポリヌクレオチ
ド分子のサンプル中)のポリヌクレオチド配列の量すなわち存在量は、細胞また
は生物から抽出されるポリA+mRNAの、低くて約0.0001%、または高くて約3%
であり得る。より好ましくは、該量すなわち存在量は、該細胞または生物から抽
出されるポリA+mRNAの、高くて約2%、より好ましくは約1%であり得る。ポ
リヌクレオチド配列の量すなわち存在量は、より好ましくは細胞または生物から
抽出されるポリA+mRNAの約0.0003%以上である。従って、例えば標的ポリヌク
レオチドは、真のサンプル中のポリヌクレオチドの平均(average or mean)の
量すなわち存在量に等しいかほぼ等しい量すなわち存在量で特異的ハイブリダイ
ゼーションサンプル中に存在し得る。例えば、標的ポリヌクレオチドがある細胞
または生物の遺伝子または遺伝子転写産物に対応する実施形態において、特異的
ハイブリダイゼーションサンプル中の標的ポリヌクレオチドの存在量すなわち量
は、該細胞または生物によって発現される遺伝子または遺伝子転写産物の平均の
存在量すなわち量に等しいかまたはほぼ等しいものであり得る。細胞または生物
において発現される遺伝子または遺伝子転写産物の平均の存在量すなわち量の典
型的な値は、当業者には公知であり、一般に該遺伝子または遺伝子転写産物が由
来する細胞または生物に依存する。例えば、典型的な好ましい値として、細胞ま
たは生物から抽出される全てのポリA+mRNAのおよそ0.04%が挙げられる。
Alternatively, the target polynucleotide is present in the specific hybridization sample in an amount or abundance between the minimum and maximum or abundance that can be expected for any one polynucleotide sequence in the true sample. You can For example, the amount or abundance of polynucleotide sequences typically in a true sample (ie, in a sample of polynucleotide molecules extracted from a cell or organism) is lower than that of poly A + mRNA extracted from a cell or organism. About 0.0001%, or at most about 3%
Can be. More preferably, the amount or abundance may be at most about 2%, more preferably about 1% of the poly A + mRNA extracted from the cell or organism. The amount or abundance of the polynucleotide sequence is more preferably about 0.0003% or more of the poly A + mRNA extracted from the cell or organism. Thus, for example, the target polynucleotide may be present in the specific hybridization sample in an amount equal to or approximately equal to the average or mean amount or abundance of the polynucleotides in the true sample. For example, in an embodiment in which the target polynucleotide corresponds to a gene or gene transcript of a cell or organism in which the target polynucleotide is present, the abundance or amount of the target polynucleotide in a specific hybridization sample is It may be equal to or approximately equal to the average abundance or amount of gene transcripts. Typical values for the average abundance or amount of a gene or gene transcript expressed in a cell or organism are known to those of skill in the art and generally depend on the cell or organism from which the gene or gene transcript is derived. . For example, typical preferred values include approximately 0.04% of all poly A + mRNA extracted from a cell or organism.

【0092】 他の実施形態において、真のサンプル中の標的ポリヌクレオチドの正確な量す
なわち存在量が既知でない場合があるが、その定量的存在量はわかるであろう。
例えば、標的ポリヌクレオチドがある細胞または生物の遺伝子または遺伝子転写
産物に対応する実施形態において、こうした遺伝子または遺伝子転写産物はしば
しば低いレベルまたは存在量で、中程度のレベルまたは存在量で、あるいは高い
レベルまたは存在量で発現されているものとして特性付けられる。従って、標的
ポリヌクレオチドは、こうした定量的存在量の典型的な量すなわち存在量で特異
的ハイブリダイゼーションサンプル中に存在し得る。当業者は、上記のカテゴリ
ー(すなわち、低い、中程度、及び高い)のそれぞれに対応するサンプル中の遺
伝子または遺伝子転写産物のレベルまたは存在量の値を容易に認識する。一般に
、このような値は遺伝子または遺伝子転写産物が由来する特定の細胞の型または
生物に依存するであろう。例えば、好ましい値は、高いレベルまたは存在量に対
しては、細胞から抽出される全てのポリA+mRNAの約1%またはそれ以上であり
、中程度のレベルまたは存在量に対しては、細胞から抽出される全てのポリA+
mRNAの約0.01%から1%の間であり、低いレベルまたは存在量に対しては、細胞
から抽出される全てのポリA+mRNAの約0.01%未満であり得る。
In other embodiments, the exact abundance or abundance of the target polynucleotide in the true sample may not be known, but its quantitative abundance will be known.
For example, in embodiments in which the target polynucleotide corresponds to a gene or gene transcript of a cell or organism where such gene or gene transcript is often at low or moderate levels, at moderate or high levels, or at high levels. Alternatively, it is characterized as being expressed in abundance. Thus, the target polynucleotide may be present in a specific hybridization sample in a typical or abundance of such quantitative abundances. One of ordinary skill in the art will readily recognize levels or abundance values for genes or gene transcripts in a sample that correspond to each of the above categories (ie, low, moderate, and high). In general, such values will depend on the particular cell type or organism from which the gene or gene transcript is derived. For example, a preferred value is about 1% or more of all polyA + mRNA extracted from cells for high levels or abundance, and extracted from cells for moderate levels or abundance. All poly A +
It is between about 0.01% and 1% of the mRNA and, for low levels or abundance, less than about 0.01% of all poly A + mRNA extracted from the cells.

【0093】 第2のサンプル(すなわち非特異的ハイブリダイゼーションサンプル)は、好
ましくは複数の異なるポリヌクレオチド分子を含有し、それぞれの異なるポリヌ
クレオチド分子は異なるポリヌクレオチド配列を有する。特に、標的ポリヌクレ
オチドの配列がある細胞または生物中の特定の遺伝子または遺伝子転写産物の配
列である本発明の実施形態において、第2の、非特異的ハイブリダイゼーション
サンプル中のポリヌクレオチド分子のヌクレオチド配列は、好ましくは該細胞ま
たは生物の他の遺伝子または遺伝子転写産物を表す配列を含有する。
The second sample (ie the non-specific hybridization sample) preferably contains a plurality of different polynucleotide molecules, each different polynucleotide molecule having a different polynucleotide sequence. In particular, in an embodiment of the invention where the sequence of the target polynucleotide is the sequence of a particular gene or gene transcript in a cell or organism, the nucleotide sequence of the polynucleotide molecule in the second, non-specific hybridization sample. Preferably contains sequences representing other genes or gene transcripts of the cell or organism.

【0094】 特異的及び非特異的ハイブリダイゼーションサンプルの多くの種々の実施形態
が可能である。例えば、第1の好ましい実施形態において、特異的ハイブリダイ
ゼーションサンプルは、特定のポリヌクレオチド配列を有する分子の実質的に純
粋なサンプルである。好ましくは、これらの分子は特定の遺伝子または遺伝子転
写(例えばmRNAまたはcDNA)の分子であり、従ってその遺伝子または遺伝子産物
の配列を有する。この第1の実施形態における特異的ハイブリダイゼーションサ
ンプルは、少なくとも75%純粋であるべきである(すなわち、サンプル中のポリ
ヌクレオチド配列の25%以下が特定の1種または複数の標的ポリヌクレオチドの
配列と異なる)。好ましくは、この第1の実施形態において、特異的ハイブリダ
イゼーションサンプルは少なくとも90%純粋であり、より好ましくは少なくとも
95%純粋であり、更に好ましくは少なくとも99%純粋である。
Many different embodiments of specific and non-specific hybridization samples are possible. For example, in the first preferred embodiment, the specific hybridization sample is a substantially pure sample of molecules having a particular polynucleotide sequence. Preferably, these molecules are molecules of a particular gene or gene transcription (eg mRNA or cDNA) and thus have the sequence of that gene or gene product. The specific hybridization sample in this first embodiment should be at least 75% pure (i.e., 25% or less of the polynucleotide sequences in the sample are with sequences of the particular target polynucleotide or polynucleotides). different). Preferably, in this first embodiment, the specific hybridization sample is at least 90% pure, more preferably at least
95% pure, more preferably at least 99% pure.

【0095】 こうした特異的ハイブリダイゼーションサンプルが、当分野において現在公知
の慣例の方法に従い、過度の実験なしに、当業者によって容易に調製され得るこ
とは理解される。例えば、特定の遺伝子または遺伝子転写産物に対応するポリク
レオチド分子を、例えばゲノムDNA、cDNA、mRNA(例えばRT-PCRによって)また
はクローン化した配列から遺伝子セグメントのポリメラーゼ連鎖反応(PCR)増
幅によって得ることができる。PCRプライマーは好ましくは独特な断片の増幅に
至る標的ポリヌクレオチドの(例えば特定の遺伝子またはその遺伝子の転写産物
の)既知の配列に基づいて選択される。本明細書において使用する用語である、
こうした「独特の断片」は、PCR(またはRT-PCR)サンプル中の他のいかなる断
片とも10塩基を越える連続した同一配列を共有しないポリヌクレオチド配列の断
片である。Oligo version 5.0(National Biosciences)当分野において周知の
コンピュータープログラムが、必要とされる特異性及び最適の増幅特性を有する
プライマーの設計において有用であり、使用することができる。PCR法は当分野
で周知であり、例えば、Innisら編, 1990, PCR Protocols: A Guide to Methods
and Applications, Academic Press, Inc., San Diego, CA中に記載されている
。使用者によって興味のある標的ポリヌクレオチドを含む核酸の単離及び増幅に
制御されたロボットシステムが有用であることは、当業者には認識されるであろ
う。
It is understood that such specific hybridization samples can be readily prepared by those skilled in the art according to conventional methods now known in the art and without undue experimentation. For example, obtaining a polycleotide molecule corresponding to a particular gene or gene transcript, for example from genomic DNA, cDNA, mRNA (eg by RT-PCR) or cloned sequence by polymerase chain reaction (PCR) amplification of a gene segment. You can PCR primers are preferably selected based on the known sequence of the target polynucleotide (eg, of a particular gene or transcript of that gene) that results in the amplification of a unique fragment. As used herein,
Such “unique fragments” are fragments of a polynucleotide sequence that do not share more than 10 contiguous identical sequences with any other fragment in a PCR (or RT-PCR) sample. Oligo version 5.0 (National Biosciences) Computer programs well known in the art are useful and can be used in the design of primers with the required specificity and optimal amplification properties. PCR methods are well known in the art, for example, Innis et al., Eds., 1990, PCR Protocols: A Guide to Methods.
and Applications, Academic Press, Inc., San Diego, CA. One of ordinary skill in the art will appreciate that controlled robotic systems are useful for the isolation and amplification of nucleic acids containing target polynucleotides of interest to the user.

【0096】 別の実施形態において、特異的ハイブリダイゼーションサンプル中の標的ポリ
ヌクレオチドは、遺伝子のプラスミドまたはファージクローン、cDNA(例えば発
現された配列タグ)、またはこれら由来の挿入物(例えばNguyenら, 1995, Geno
mics 29:207-209)から調製することができる。
In another embodiment, the target polynucleotide in the specific hybridization sample is a plasmid or phage clone of the gene, a cDNA (eg, an expressed sequence tag), or an insert derived therefrom (eg, Nguyen et al., 1995). , Geno
mics 29: 207-209).

【0097】 この第1の実施形態において、第2のハイブリダイゼーションサンプル(すな
わち非特異的ハイブリダイゼーションサンプル)は複数の異なるポリヌクレオチ
ド分子を含有し、異なるポリヌクレオチド分子のそれぞれが異なるヌクレオチド
配列を有する。特に、非特異的ハイブリダイゼーションサンプル中のポリヌクレ
オチド分子のヌクレオチド配列のそれぞれは、特異的ハイブリダイゼーションサ
ンプル中の標的ポリヌクレオチドのヌクレオチド配列と異なるべきである。例え
ば、標的ポリヌクレオチドの配列がある細胞または生物の特定の遺伝子または遺
伝子転写産物の配列である実施形態において、第2の、非特異的ハイブリダイゼ
ーションサンプル中のポリヌクレオチド分子のヌクレオチド配列は、好ましくは
該細胞または生物の他の遺伝子または遺伝子転写産物を示す配列を含む。
In this first embodiment, the second hybridization sample (ie the non-specific hybridization sample) contains a plurality of different polynucleotide molecules, each different polynucleotide molecule having a different nucleotide sequence. In particular, each of the nucleotide sequences of the polynucleotide molecules in the non-specific hybridization sample should be different from the nucleotide sequence of the target polynucleotide in the specific hybridization sample. For example, in embodiments where the sequence of the target polynucleotide is the sequence of a particular gene or gene transcript of a cell or organism, the nucleotide sequence of the polynucleotide molecule in the second, non-specific hybridization sample is preferably It includes sequences that represent other genes or gene transcripts of the cell or organism.

【0098】 このような配列はまた、好ましくは、1または複数のプローブが意図される「
真の」サンプル中(例えば該細胞または生物中)の存在量すなわち量と実質的に
同じ存在量すなわち量で非特異的ハイブリダイゼーションサンプル中に存在する
。特に、このような非特異的ハイブリダイゼーションサンプル中の各ポリヌクレ
オチド配列の量すなわち存在量は、真のサンプル中の量すなわち存在量と好まし
くは100倍以下、より好ましくは10倍以下、更に好ましくは2倍以下、更により好
ましくは1.5倍以下(すなわち50%以下)異なる。しかしながら、例えば突然変
異した細胞または生物由来のサンプルまたは1種または複数の薬物に暴露された
細胞または生物由来のサンプルにおいて典型的に観察されるように、ある例にお
いては、2〜3のポリヌクレオチド配列(例えば非特異的ハイブリダイゼーショ
ンサンプル中の異なるポリヌクレオチド配列の好ましくは約5%以下、より好ま
しくは約1%以下、更に好ましくは約0.1%以下)の相対的な量すなわち存在量
が、上記の好ましい量を超えて異なることがあり得る。しかしながら、非特異的
ハイブリダイゼーションサンプル中の異なるポリヌクレオチド配列の平均の量は
、好ましくはほとんどの典型的な「真の」サンプル中の異なるポリヌクレオチド
配列の平均の量と実質的に異ならない。より具体的には、平均の量は好ましくは
2倍以下、より好ましくは50%以下、更に好ましくは10%以下、最も好ましくは
1%以下で変化する。
Such sequences are also preferably “for one or more probes intended”.
It is present in the non-specific hybridization sample at substantially the same abundance or amount as in the "true" sample (eg, in the cell or organism). In particular, the amount or abundance of each polynucleotide sequence in such a non-specific hybridization sample is preferably 100 times or less, more preferably 10 times or less, and more preferably the amount or abundance in the true sample. Different by 2 times or less, and even more preferably by 1.5 times or less (ie, 50% or less). However, in some instances, a few polynucleotides may be present in some cases, as typically observed, for example, in samples derived from mutated cells or organisms or samples exposed to one or more drugs. The relative amount or abundance of sequences (eg, preferably about 5% or less, more preferably about 1% or less, still more preferably about 0.1% or less) of different polynucleotide sequences in a non-specific hybridization sample is as described above. Can vary by more than the preferred amount of. However, the average amount of different polynucleotide sequences in a non-specific hybridization sample is preferably not substantially different from the average amount of different polynucleotide sequences in most typical "true" samples. More specifically, the average amount varies preferably by a factor of 2 or less, more preferably 50% or less, even more preferably 10% or less, most preferably 1% or less.

【0099】 最も好ましくは、細胞または生物は、例えば当分野において現在公知であるin
vitro相同組み換え及び性的遺伝学の慣例の技術に従って操作し得る、大腸菌ま
たは酵母サッカロミセス・セレビシエ等の細胞または生物である。こうした実施
形態において、非特異的ハイブリダイゼーションサンプルは、例えば、標的ポリ
ヌクレオチド配列に対応した遺伝子が欠失した、またはサイレントである(すな
わちこれらの細胞において発現しない)このような細胞または生物の欠失変異体
から、調製することができる。
Most preferably, the cell or organism is currently known in the art, eg in
A cell or organism, such as E. coli or the yeast Saccharomyces cerevisiae, that can be manipulated according to routine techniques of in vitro homologous recombination and sexual genetics. In such an embodiment, the non-specific hybridization sample is, for example, a deletion of such cells or organisms in which the gene corresponding to the target polynucleotide sequence has been deleted or is silent (ie, not expressed in these cells). It can be prepared from the mutant.

【0100】 こうした非特異的ハイブリダイゼーションサンプルはまた、in vitroの相同組
み換え及び性的遺伝学等の軽便な技術が容易に使用できない哺乳動物の細胞また
は生物(例えばマウス、ラット及びヒトの細胞または生物)を含む、細胞及び生
物から調製することができる。例えば、非特異的ハイブリダイゼーションサンプ
ルは、特定の遺伝子(特に標的ポリヌクレオチドに対応する遺伝子)が欠失した
株が利用可能であるか、利用可能となる哺乳動物細胞(例えばマウス、ラットま
たはヒトの細胞)の培養物を含む細胞培養物等の必須の(obligate)二倍体から
調製することもできる。
Such non-specific hybridization samples also include mammalian cells or organisms (eg mouse, rat and human cells or organisms) for which convenient techniques such as in vitro homologous recombination and sexual genetics are not readily available. A) and cells. For example, a non-specific hybridization sample may be a strain in which a specific gene (in particular, a gene corresponding to a target polynucleotide) is deleted, or a mammalian cell (for example, mouse, rat or human) which becomes available. It can also be prepared from obligate diploids such as cell cultures including cell cultures.

【0101】 こうした欠失変異体からポリヌクレオチドサンプルを調製する方法は当分野に
おいて周知である。例えば、細胞または生物から全ポリ(A)を調製する方法は
当分野において周知であり、一般にSambrookら編, 1989, Molecular Cloning: A
Laboratory Manual, 第二版, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Sp
ring Harbor, New York中に記載されている。一実施形態において、グアニジウ
ムチオシアネート溶解及びそれに続くCsCl遠心分離を用いて、RNAを目的の種々
の型の細胞から抽出する(Chirgwinら, 1979, Biochemistry 18:5294-5299)。S
.セレビシアエに好ましい別の実施形態において、Ausubelら(Ausubelら編, 198
9, Current Protocols in Molecular Biology, Vol.III, Green Publishing Ass
ociates, Inc., John Wiley & Sons, Inc., New York, pp.13.12.1-13.12.5)に
記載のように、フェノール及びクロロホルムを用いて細胞からRNAを抽出する。
ポリ(A)RNAはオリゴ-dTセルロースを用いた選択によって選択する。
Methods of preparing polynucleotide samples from such deletion mutants are well known in the art. For example, methods of preparing whole poly (A) + from cells or organisms are well known in the art and are generally described by Sambrook et al., Eds., 1989, Molecular Cloning: A
Laboratory Manual, 2nd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Sp
described in ring Harbor, New York. In one embodiment, RNA is extracted from various types of cells of interest using guanidinium thiocyanate lysis followed by CsCl centrifugation (Chirgwin et al., 1979, Biochemistry 18: 5294-5299). S
In another preferred embodiment for S. cerevisiae, Ausubel et al. (Edited by Ausubel et al., 198
9, Current Protocols in Molecular Biology, Vol.III, Green Publishing Ass
ociates, Inc., John Wiley & Sons, Inc., New York, pp.13.12.1-13.12.5), RNA is extracted from cells using phenol and chloroform.
Poly (A) + RNA is selected by selection with oligo-dT cellulose.

【0102】 一実施形態において、RNAはZnCl2とのインキュベーション等の当分野におい
て公知の方法によって断片化することができる。一実施形態において、単離され
たmRNAを、標識dNTPの存在下で二本鎖cDNAのin vitro転写によって合成されるア
ンチセンスRNAに変換することができる(Lockhartら, 1996, Nature Biotechnol
ogy 14:1675)。
In one embodiment, RNA can be fragmented by methods known in the art, such as incubation with ZnCl2. In one embodiment, isolated mRNA can be converted to antisense RNA synthesized by in vitro transcription of double-stranded cDNA in the presence of labeled dNTPs (Lockhart et al., 1996, Nature Biotechnol.
ogy 14: 1675).

【0103】 他の実施形態において、非特異的ハイブリダイゼーションサンプルのポリヌク
レオチド分子は断片化ゲノムDNA、mRNAから逆転写される第1の鎖のcDNA、また
は増幅されたmRNAまたはcDNAのPCR産物等のDNA分子を含む。こうしたサンプルを
調製する方法も当分野において周知であり、当業者はこうした非特異的ハイブリ
ダイゼーションサンプルを過度の実験なしにいかに調製するかを容易に認識する
であろう。
In another embodiment, the polynucleotide molecule of the non-specific hybridization sample is fragmented genomic DNA, first strand cDNA reverse transcribed from mRNA, or amplified mRNA or a PCR product of cDNA, or the like. Contains DNA molecules. Methods of preparing such samples are also well known in the art and one of ordinary skill in the art will readily recognize how to prepare such non-specific hybridization samples without undue experimentation.

【0104】 あるいはまた、細胞または生物の欠失変異体が容易には入手できない実施形態
においては、非特異的ハイブリダイゼーションサンプルはまた、標的ポリヌクレ
オチドが取り除かれたポリヌクレオチド混合物から調製することができる。例え
ば、非特異的ハイブリダイゼーションサンプルは、標的ポリヌクレオチドに対応
する1または複数のクローンを含有しない選択されたクローンの1まらは複数の
ライブラリーから、あるいは標的ポリヌクレオチドに対応するクローンが取り除
かれたものから調製することができる。非特異的ハイブリダイゼーションサンプ
ルはまた、目的の遺伝子(すなわち標的ポリヌクレオチドに対応する遺伝子)と
差し引きハイブリダイズしてサンプルから該遺伝子を除去した、または少なくと
もその量を減らして部分的に除去した、上記のような細胞から調製したDNAまた
はmRNAサンプル等から調製することもできる。
Alternatively, in embodiments where deletion mutants of cells or organisms are not readily available, non-specific hybridization samples can also be prepared from the polynucleotide mixture with the target polynucleotides removed. . For example, a non-specific hybridization sample may be one or more libraries of selected clones that do not contain one or more clones corresponding to the target polynucleotide, or the clones corresponding to the target polynucleotide have been removed. It can be prepared from The non-specific hybridization sample may also be subtractively hybridized with the gene of interest (ie the gene corresponding to the target polynucleotide) to remove the gene from the sample, or at least reduce its amount to partially remove it. It can also be prepared from a DNA or mRNA sample prepared from cells such as.

【0105】 本発明の第2の好ましい実施形態において、特異的ハイブリダイゼーションサ
ンプルは上記第1の好ましい実施形態の特異的ハイブリダイゼーションサンプル
と同一である。しかしながら、この第2の実施形態の非特異的ハイブリダイゼー
ションサンプルは好ましくは複数の他のポリヌクレオチド配列に加えて通常量の
標的ポリヌクレオチドを含む起源(source)に由来する。例えば、標的ポリヌク
レオチドの配列がある細胞または生物の特定の遺伝子または遺伝子転写産物の配
列である実施形態において、第2の、非特異的ハイブリダイゼーションサンプル
中のポリヌクレオチド分子のヌクレオチド配列は、好ましくは特定の標的ポリヌ
クレオチドに対応する遺伝子または遺伝子転写産物及び該細胞または生物の他の
遺伝子または遺伝子転写産物の双方を示す配列を含む。
In a second preferred embodiment of the invention, the specific hybridization sample is the same as the specific hybridization sample of the first preferred embodiment above. However, the non-specific hybridization sample of this second embodiment is preferably derived from a source containing a normal amount of the target polynucleotide in addition to a plurality of other polynucleotide sequences. For example, in embodiments where the sequence of the target polynucleotide is the sequence of a particular gene or gene transcript of a cell or organism, the nucleotide sequence of the polynucleotide molecule in the second, non-specific hybridization sample is preferably It includes sequences that show both the gene or gene transcript corresponding to a particular target polynucleotide and other genes or gene transcripts of the cell or organism.

【0106】 こうした非特異的ハイブリダイゼーションサンプルは、標的ポリヌクレオチド
配列に対応する遺伝子または遺伝子転写産物、並びに他の遺伝子または遺伝子転
写産物を正常な量で発現する正常または「野生型」の細胞または生物から、当分
野において周知であり、本発明の第1の特に好ましい実施形態における非特異的
ハイブリダイゼーションサンプルの調製のために先に記載した細胞または生物か
らポリヌクレオチドを抽出する方法を用いて、調製することができる。従って、
この第2の実施形態は、標的ポリヌクレオチドが、例えば欠失変異体が容易には
入手できない細胞または生物の遺伝子または遺伝子転写産物に対応する本発明の
態様において、特に好ましい。非特異的ハイブリダイゼーションのレベルは、本
発明の下記の方法に従い、例えば非特異的ハイブリダイゼーションサンプルから
得られるハイブリダイゼーションシグナルから特異的ハイブリダイゼーションサ
ンプルから得られるハイブリダイゼーションシグナルを差し引くことによって、
こうしたサンプルから評価することができる。
Such non-specific hybridization samples may be normal or “wild type” cells or organisms that express normal amounts of the gene or gene transcript corresponding to the target polynucleotide sequence, as well as other genes or gene transcripts. Prepared using the method for extracting a polynucleotide from a cell or organism as described above for the preparation of a non-specific hybridization sample in the first particularly preferred embodiment of the invention, which is well known in the art. can do. Therefore,
This second embodiment is particularly preferred in aspects of the invention where the target polynucleotide corresponds to a gene or gene transcript of a cell or organism for which deletion mutants are not readily available, for example. The level of non-specific hybridization is determined according to the following method of the invention, for example by subtracting the hybridization signal obtained from the specific hybridization sample from the hybridization signal obtained from the non-specific hybridization sample,
It can be evaluated from such samples.

【0107】 本発明の第3の好ましい実施形態において、特異的ハイブリダイゼーションサ
ンプルは、標的ポリヌクレオチド配列だけでなく、他の非標的ポリヌクレオチド
配列も含有し得る。例えば、標的ポリヌクレオチドの配列がある細胞または生物
の特定の遺伝子または遺伝子転写産物の配列である本発明の実施形態において、
第1の、特異的ハイブリダイゼーションサンプル中のポリヌクレオチド分子のヌ
クレオチド配列は、標的ポリヌクレオチド、及び該細胞または生物の他の遺伝子
または遺伝子転写産物の双方に対応するポリヌクレオチド配列を含み得る。従っ
て、こうした第3の実施形態において、特異的ハイブリダイゼーションサンプル
は、好ましくは本発明の第2の好ましい実施形態について先に記載した非特異的
ハイブリダイゼーションサンプルと同一である。特に、本発明のこの第3の実施
形態における特異的ハイブリダイゼーションサンプルは、最も好ましくは、標的
ポリヌクレオチドの遺伝子または遺伝子転写産物、並びに他の遺伝子または遺伝
子転写産物を該細胞または生物における正常レベルで発現する正常または野生型
の細胞または生物から得られるポリヌクレオチドサンプルである。
In a third preferred embodiment of the invention, the specific hybridization sample may contain not only the target polynucleotide sequence, but also other non-target polynucleotide sequences. For example, in an embodiment of the invention where the sequence of the target polynucleotide is the sequence of a particular gene or gene transcript of a cell or organism,
The first, the nucleotide sequence of the polynucleotide molecule in the specific hybridization sample may include the polynucleotide sequence corresponding to both the target polynucleotide and other genes or gene transcripts of the cell or organism. Thus, in such a third embodiment, the specific hybridization sample is preferably the same as the non-specific hybridization sample described above for the second preferred embodiment of the invention. In particular, the specific hybridization sample in this third embodiment of the invention is most preferably the gene or gene transcript of the target polynucleotide, as well as other genes or gene transcripts at normal levels in the cell or organism. A polynucleotide sample obtained from expressing normal or wild type cells or organisms.

【0108】 本発明のこの第3の好ましい実施形態における第2または非特異的ハイブリダ
イゼーションサンプルは、好ましくは本発明の第1の好ましい実施形態について
先に記載した非ハイブリダイゼーションサンプルと同一である。特に、この第3
の好ましい実施形態における非特異的ハイブリダイゼーションは、好ましくは複
数の異なるヌクレオチド分子を含み、異なるポリヌクレオチド分子はそれぞれ異
なるポリヌクレオチド配列を有し、非特異的ハイブリダイゼーションサンプル中
の各ポリヌクレオチド配列は標的ポリヌクレオチドのポリヌクレオチド配列と異
なる。例えば、この第3の実施形態の特に好ましい態様において、非特異的ハイ
ブリダイゼーションサンプルは、標的ポリヌクレオチド配列に対応する遺伝子が
欠失した、またはサイレントである細胞または生物の欠失変異体から得られるポ
リヌクレオチドサンプルである。このような実施形態は、例えば標的ポリヌクレ
オチドの天然の量においてプローブの特異性及び/または感受性を評価すること
が重要である適用において、特に好ましい。
The second or non-specific hybridization sample in this third preferred embodiment of the invention is preferably the same as the non-hybridization sample described above for the first preferred embodiment of the invention. In particular, this third
The non-specific hybridization in a preferred embodiment of preferably comprises a plurality of different nucleotide molecules, each different polynucleotide molecule having a different polynucleotide sequence, each polynucleotide sequence in the non-specific hybridization sample being targeted. It differs from the polynucleotide sequence of the polynucleotide. For example, in a particularly preferred aspect of this third embodiment, the non-specific hybridization sample is obtained from a deletion mutant of a cell or organism in which the gene corresponding to the target polynucleotide sequence is deleted or silent. It is a polynucleotide sample. Such an embodiment is particularly preferred in applications where it is important to assess the specificity and / or sensitivity of the probe, eg in the natural amount of the target polynucleotide.

【0109】 本発明の第4の好ましい実施形態において、特異的ハイブリダイゼーションサ
ンプルと非特異的ハイブリダイゼーションサンプルの双方は、 (a)標的ポリヌクレオチドのポリヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチド
分子、及び (b)複数の異なるポリヌクレオチド分子、 を含み、異なるポリヌクレオチド分子のそれぞれは、標的ポリヌクレオチドの配
列とも異なる、異なるポリヌクレオチド配列を有する。この第4の実施形態にお
いて、第1または特異的ハイブリダイゼーションサンプル中の標的ポリヌクレオ
チド分子の量またはレベルはは、第2または非特異的ハイブリダイゼーションサ
ンプル中の標的ポリヌクレオチド分子の量またはレベルと実質的に異なる。具体
的には、標的ポリヌクレオチド分子の量またはレベルは、好ましくは少なくとも
2倍、より好ましくは少なくとも4倍、更に好ましくは少なくとも8倍、更に好
ましくは少なくとも20倍、更に好ましくは少なくとも100倍異なる。
In a fourth preferred embodiment of the invention, both the specific hybridization sample and the non-specific hybridization sample are (a) a polynucleotide molecule having the polynucleotide sequence of the target polynucleotide, and (b) A plurality of different polynucleotide molecules, each different polynucleotide molecule having a different polynucleotide sequence different from the sequence of the target polynucleotide. In this fourth embodiment, the amount or level of target polynucleotide molecules in the first or specific hybridization sample is substantially the same as the amount or level of target polynucleotide molecules in the second or non-specific hybridization sample. Differently. Specifically, the amount or level of target polynucleotide molecules differ by preferably at least 2-fold, more preferably at least 4-fold, even more preferably at least 8-fold, even more preferably at least 20-fold, even more preferably at least 100-fold.

【0110】 この第4の実施形態において、好ましくは異なるポリヌクレオチド分子(すな
わち標的ポリヌクレオチド配列と異なる配列を有するポリヌクレオチド分子)は
、特異的及び非特異的ハイブリダイゼーションサンプルの双方において実質的に
同一である。特に、他の「非標的」ポリヌクレオチド配列のそれぞれは、好まし
くは双方のサンプル中に実質的に同じ量すなわち存在量で存在し、これらの量す
なわち存在量は、「真の」サンプル中の(例えば細胞または生物由来のポリヌク
レオチドのサンプル中の)ポリヌクレオチド配列の量すなわち存在量と、好まし
くは実質的に同じである。具体的には、各非標的ポリヌクレオチド分子の量すな
わち存在量は、好ましくは2つのハイブリダイゼーションサンプル間で100倍
以下、より好ましくは10倍以下、更に好ましくは2倍以下、更により好ましく
は1.5倍以下(すなわち50%以下)で異なる。しかしながら、例えば突然変異体
の細胞もしくは生物、または1種またはそれ以上の薬物で処理した細胞または生
物由来のサンプルにおいて典型的に見られるように、2つのハイブリダイゼーシ
ョンサンプル間、及び/またはハイブリダイゼーションサンプルと真のサンプル
間で2〜3のポリヌクレオチド配列の相対量における変化がより大きい(例えば
好ましくは非特異的ハイブリダイゼーションサンプル中の異なるポリヌクレオチ
ド配列の約5%以下、より好ましくは約1%以下、更に好ましくは約0.1%以下
)場合があり得ることは理解される。しかしながら、全ての非標的ポリヌクレオ
チド配列の存在量すなわち量における平均的変化は、好ましくは2倍以下、より
好ましくは50%以下、更に好ましくは10%以下、更により好ましくは1%以下で
ある。
In this fourth embodiment, preferably the different polynucleotide molecules (ie polynucleotide molecules having a sequence different from the target polynucleotide sequence) are substantially identical in both the specific and non-specific hybridization samples. Is. In particular, each of the other "non-target" polynucleotide sequences is preferably present in substantially equal amounts or abundances in both samples, and these amounts or abundances are in the "true" sample ( The amount or abundance of polynucleotide sequences (eg, in a sample of polynucleotides of cell or organism origin) is preferably substantially the same. Specifically, the amount, or abundance, of each non-target polynucleotide molecule is preferably 100 times or less, more preferably 10 times or less, still more preferably 2 times or less, still more preferably 1.5 times between two hybridization samples. Less than double (ie less than 50%). However, between two hybridization samples and / or between hybridization samples, as typically found in samples from mutant cells or organisms, or cells or organisms treated with one or more drugs, for example. And the true sample has a greater change in the relative amount of 2-3 polynucleotide sequences (eg, preferably about 5% or less, more preferably about 1% or less of the different polynucleotide sequences in the non-specific hybridization sample). , And more preferably about 0.1% or less). However, the abundance or average change in the abundance or amount of all non-target polynucleotide sequences is preferably less than 2-fold, more preferably less than 50%, even more preferably less than 10%, even more preferably less than 1%.

【0111】 特異的ハイブリダイゼーションサンプルと非特異的ハイブリダイゼーションサ
ンプルの双方のポリヌクレオチド分子は好ましくは検出可能に標識される。好ま
しくは、検出可能な標識は、例えばヌクレオチド類似体の取り込みによる蛍光標
識である。本発明における使用のために好ましい他の標識としては、限定するも
のではないが、ビオチン、イミノビオチン、抗原、補因子、ジニトロフェノール
、リポ酸、オレフィン化合物、検出可能なポリペプチド、電子に富む分子、基質
に対する作用によって検出可能なシグナルを生成し得る酵素、及び放射性同位体
が挙げられる。好ましい放射性同位体としては、2、3の名を挙げると32P、 35 S、14C、15N、及び125Iが挙げられる。本発明で好適な蛍光分子
としては、限定するものではないが、フルオレセイン及びその誘導体、ローダミ
ン及びその誘導体、テキサスレッド、5'-カルボキシ-フルオレセイン(「FMA
」)、2',7'-ジメトキシ-4',5'-ジクロロ-6-カルボキシ-フルオレセイン(「J
OE」)、N,N,N',N'-テトラメチル-6-カルボキシ-ローダミン(「TAMRA」
)、6'-カルボキシ-X-ローダミン(「ROX」)、HEX、TET、IRD40
及びIRD41が挙げられる。本発明で好適な蛍光分子として更に、限定的では
ないがCy2、Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5、Cy7及びFluorXを含むシアミン色素、限定
的ではないがBODIPY-FL、BODIPY-TR、BODIPY-TMR、BODIPY-630/650、及びBODIPY
-650/670を含むBODIPY色素、限定的ではないがALEXA-488、ALEXA-532、ALEXA-54
6、ALEXA-568、及びALEXA-594を含むALEXA色素、並びに当業者に公知の他の蛍光
色素が更に挙げられる。本発明で好適な電子に富むインジケーター分子としては
、限定するものではないが、アフェリチン、ヘモシアニン、及びコロイド(coll
iodal)金が挙げられる。あるいはまた、実施形態によっては、標的ポリヌクレ
オチドを、該ポリヌクレオチドに第1の基(group)を特異的に複合体化させるこ
とによって標識することができる。インジケーター分子に共有結合し、第1の基
に対する親和性を有する第2の基を用い、標的ポリヌクレオチドを間接的に検出
することができる。こうした実施形態において、第1の基として使用するのに好
適な化合物としては、限定するものではないが、ビオチン及びイミノビオチンが
挙げられる。
[0111]   Specific hybridization sample and non-specific hybridization sample
Both polynucleotide molecules of the sample are preferably detectably labeled. Preferred
Preferably, the detectable label is a fluorescent label, for example by incorporation of nucleotide analogues.
Knowledge. Other preferred labels for use in the present invention include, but are not limited to
But not biotin, iminobiotin, antigen, cofactor, dinitrophenol
, Lipoic acid, olefinic compounds, detectable polypeptides, electron-rich molecules, substrates
And an isotope capable of producing a detectable signal by its action on
Is mentioned. Preferred radioisotopes include a few32P, 35 S,14C,15N, and125I is mentioned. Fluorescent molecule suitable for the present invention
Include, but are not limited to, fluorescein and its derivatives, rhodami
And its derivatives, Texas Red, 5'-carboxy-fluorescein ("FMA
)), 2 ', 7'-dimethoxy-4', 5'-dichloro-6-carboxy-fluorescein ("J
OE "), N, N, N ', N'-tetramethyl-6-carboxy-rhodamine (" TAMRA ")
), 6'-carboxy-X-rhodamine ("ROX"), HEX, TET, IRD40
And IRD41. Further, the fluorescent molecule suitable for the present invention is further limited to
Cyamine dyes, including but not limited to Cy2, Cy3, Cy3.5, Cy5, Cy5.5, Cy7 and FluorX, limited
BODIPY-FL, BODIPY-TR, BODIPY-TMR, BODIPY-630 / 650, and BODIPY
-BODIPY dyes including 650/670, including but not limited to ALEXA-488, ALEXA-532, ALEXA-54
ALEXA dyes, including 6, ALEXA-568, and ALEXA-594, and other fluorescence known to those of skill in the art.
Further examples are dyes. Suitable electron-rich indicator molecules in the present invention include
, But not limited to, aferritin, hemocyanin, and colloids (coll
iodal) Gold is mentioned. Alternatively, in some embodiments, the target polynucleotide
Otide may be used to specifically complex the first group to the polynucleotide.
Can be labeled with and. Covalently attached to the indicator molecule, the first group
Indirect detection of target polynucleotide using a second group with affinity for
can do. In such embodiments, it is suitable for use as the first group.
Suitable compounds include, but are not limited to, biotin and iminobiotin.
Can be mentioned.

【0112】 特に好ましい実施形態においては、2つのサンプル(すなわち特異的ハイブリ
ダイゼーションサンプル及び非特異的ハイブリダイゼーションサンプル)を識別
可能に標識する。具体的には、各サンプルを別の検出可能な標識で(例えば異な
る個別の蛍光団で)標識して、各サンプルそれぞれの標識を検出することによっ
て2つのサンプルを同時に検出し、かつ互いに識別できるようにする。例えば、
一実施形態において、特異的ハイブリダイゼーションサンプルを緑色蛍光を発す
るフルオレセイン標識dNTPを用いて標識し、一方非特異的ハイブリダイゼーショ
ンサンプルを赤色蛍光を発するローダミン標識dNTPを用いて標識することができ
る。次いで各サンプルを、各サンプルそれぞれの標識の特徴的な緑色または赤色
の蛍光を検出することによって、他のサンプルから容易に検出及び識別すること
ができる。
In a particularly preferred embodiment, the two samples (ie the specific hybridization sample and the non-specific hybridization sample) are distinguishably labeled. Specifically, each sample is labeled with a different detectable label (eg, with a different individual fluorophore), and by detecting the label of each sample, two samples can be detected simultaneously and can be distinguished from each other. To do so. For example,
In one embodiment, specific hybridization samples can be labeled with fluorescein labeled dNTPs that fluoresce green while non-specific hybridization samples can be labeled with rhodamine labeled dNTPs that fluoresce red. Each sample can then be easily detected and distinguished from other samples by detecting the characteristic green or red fluorescence of the label of each sample.

【0113】 事実、こうした識別(differential)標識を用いることによって、2つのハイ
ブリダイゼーションサンプルは、混合された場合に互いに識別することができ、
別々に検出することができる。従って、特異的ハイブリダイゼーションサンプル
及び非特異的ハイブリダイゼーションサンプルは互いに分離して保持する必要は
なく、混合し、例えば同じマイクロアレイ上、及び同じ実験において同時に1ま
たは複数のポリヌクレオチドプローブとハイブリダイズさせることができる。従
って、特異的ハイブリダイゼーションサンプル及び非特異的ハイブリダイゼーシ
ョンサンプルが物理的に分離したサンプルであることは、本発明の必須要件では
ない。この2つのサンプルは、例えば上記の識別標識スキームの手段によって、
識別可能であることのみが必要とされる。あるいはまた、当業者は、こうした実
施形態において、特異的ハイブリダイゼーションサンプル及び非特異的ハイブリ
ダイゼーションサンプルが2種の異なる個別の(例えば識別可能に標識されてい
る)成分: (上述の特異的ハイブリダイゼーションサンプルに対応する)特異的ハイブリダ
イゼーション成分、及び (上述の非特異的ハイブリダイゼーションサンプルに対応する)非特異的ハイブ
リダイゼーション成分、 を有する同じサンプルとして考えることができることを容易に認識できる。
In fact, by using such a differential label, two hybridization samples can be distinguished from each other when mixed,
It can be detected separately. Thus, specific and non-specific hybridization samples need not be kept separate from each other, but can be mixed and hybridized with one or more polynucleotide probes, eg on the same microarray and in the same experiment at the same time. You can Therefore, it is not essential for the present invention that the specific hybridization sample and the non-specific hybridization sample are physically separated samples. The two samples are then, for example, by means of the identification labeling scheme above.
It only needs to be identifiable. Alternatively, one of skill in the art will appreciate that in such embodiments, the specific hybridization sample and the non-specific hybridization sample may comprise two different distinct (eg, distinguishably labeled) components: (specific hybridization as described above). It will be readily appreciated that the same sample with a specific hybridization component (corresponding to the sample) and a non-specific hybridization component (corresponding to the non-specific hybridization sample described above) can be considered.

【0114】5.2.3 ハイブリダイゼーションレベルの測定 1つ以上のプローブの特性を、本発明の方法および組成物にしたがって第1の
特異的結合サンプルのプローブへの結合の量またはレベルと第2の非特異的結合
サンプルのプローブへの結合の量またはレベルとを比較することにより評価する
。プローブと標的がポリヌクレオチド分子を含む好ましい実施形態では、第1の
特異的ハイブリダイゼーションサンプルのポリヌクレオチドプローブへのハイブ
リダイゼーションの量またはレベルを第2の非特異的ハイブリダイゼーションサ
ンプルのポリヌクレオチドプローブへのハイブリダイゼーションの量またはレベ
ルと比較する。従って、本発明の方法において、好ましくは特異的ハイブリダイ
ゼーションサンプルおよび非特異的ハイブリダイゼーションサンプルレベルのプ
ロヌクレオチドプローブへのハイブリダイゼーションレベルを得るか、または提
供するステップを含み、例えば、サンプル中のポリヌクレオチド分子がプローブ
の分子と結合するか、またはハイブリダイズし得るような条件下で2つのサンプ
ルをポリヌクレオチドプローブと接触させ、プローブの分子と結合するか、また
はハイブリダイズする2つのサンプルのそれぞれからポリヌクレオチドの量を測
定するステップを含む。
5.2.3 Determining Hybridization Levels The properties of one or more probes can be characterized according to the methods and compositions of the invention by determining the amount or level of binding of the first specific binding sample to the probe and the second non-binding. Specific binding samples are assessed by comparing the amount or level of binding to the probe. In a preferred embodiment in which the probe and target comprise a polynucleotide molecule, the amount or level of hybridization of the first specific hybridization sample to the polynucleotide probe is changed to the polynucleotide probe of the second non-specific hybridization sample. Compare with the amount or level of hybridization. Thus, the method of the present invention preferably comprises the step of obtaining or providing a level of hybridization to the pronucleotide probe at the level of specific hybridization sample and non-specific hybridization sample, eg, the polynucleotide in the sample. The two samples are contacted with the polynucleotide probe under conditions such that the molecule binds to or hybridizes with the molecule of the probe, and the polys from each of the two samples that bind or hybridize with the molecule of the probe Measuring the amount of nucleotides.

【0115】ハイブリダイゼーション条件 ポリヌクレオチドをプローブと接触させる条件は当業界において、「ハイブリ
ダイゼーション条件」として知られている。好ましくは、ハイブリダイゼーショ
ン条件は、ポリヌクレオチド分子のプローブへの特異的結合(例えば、特異的ハ
イブリダイゼーションサンプルからのポリヌクレオチド分子の結合)が高いが、
ポリヌクレオチド分子のプローブへの非特異的結合(例えば、非特異的ハイブリ
ダイゼーションサンプルからのポリヌクレオチド分子の結合)が低くなるように
至適化される。しかし、いくつかの実施形態において、至適ハイブリダイゼーシ
ョン条件は知り得ないし、ただ概略的に知り得るだけである。例えば、ある実施
形態において、本発明の方法および組成物は、特別なハイブリダイゼーション条
件を評価するため、例えばハイブリダイゼーション条件が至適かどうかを決定す
るために用いることができる。例えば、1以上のハイブリダイゼーションパラメ
ーター(例えば、温度および/または塩濃度)を計画的に変化させることができ
、本発明の方法を、例えばそれぞれのハイブリダイゼーション条件に対してのプ
ローブの特異性および/または感受性を決定するのに用いることができる。適切
であるか、または好ましいハイブリダイゼーション条件は、次いでプローブの感
受性および/または特異性が最大であるハイブリダイゼーション条件として決め
られる。
Hybridization Conditions The conditions under which a polynucleotide is contacted with a probe are known in the art as "hybridization conditions." Preferably, the hybridization conditions are such that there is high specific binding of the polynucleotide molecule to the probe (eg binding of the polynucleotide molecule from a specific hybridization sample),
Non-specific binding of the polynucleotide molecule to the probe (eg, binding of the polynucleotide molecule from the non-specific hybridization sample) is optimized. However, in some embodiments the optimal hybridization conditions are not known, but only roughly. For example, in certain embodiments, the methods and compositions of the invention can be used to evaluate particular hybridization conditions, eg, to determine if hybridization conditions are optimal. For example, one or more hybridization parameters (eg, temperature and / or salt concentration) can be intentionally varied, and the method of the invention can be used, for example, to determine the specificity of the probe for each hybridization condition and / or Or it can be used to determine sensitivity. Suitable or preferred hybridization conditions are then determined as the hybridization conditions that maximize the sensitivity and / or specificity of the probe.

【0116】 プローブが2本鎖DNA配列を含む特別な実施形態において、プローブまたはそ
れらのプローブを含むアレイは、好ましくは標的ポリヌクレオチド分子と接触さ
せる前にDNA1本鎖を得るために変性条件にさらされる。1本鎖プローブDNA(例
えば、合成オリゴデオキシリボ核酸)を含むアレイもまた、例えば、自己相補配
列に起因して形成されるヘアピンやダイマーを除去するために標的ポリヌクレオ
チド分子を接触させる前に変成させる必要があろう。
In a particular embodiment in which the probe comprises a double-stranded DNA sequence, the probe or an array comprising those probes is preferably subjected to denaturing conditions to obtain a DNA single strand prior to contacting with the target polynucleotide molecule. Be done. Arrays containing single-stranded probe DNA (eg, synthetic oligodeoxyribonucleic acid) are also denatured before contacting the target polynucleotide molecule, eg, to remove hairpins and dimers formed due to self-complementary sequences. It will be necessary.

【0117】 至適ハイブリダイゼーション条件は、プローブおよび標的核酸の長さ(例えば
、200塩基以上のポリヌクレオチドに対するオリゴマー)および型(例えば、RNA
またはDNA)により決まるであろう。特異的(すなわち、ストリンジェントな)
ハイブリダイゼーション条件の一般的パラメーターは、例えば、Sambrook 等, e
ds 1989,Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Ed., Cold Spring Har
bor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, p. 9.47-9.51 および
11.55-11.61; ならびにAusbel 等, 1987, Current Protocols in Molecular Bio
logy, Greene Publishing and Wiley-Interscience, New Yorkに記載されている
。CDNAマイクロアレイが用いられる実施形態においては、典型的なハイブリダイ
ゼーション条件は、5×SSCおよび0.2% SDS中65度4時間、次いで低ストリンジ
ェント洗浄緩衝液(1×SSCおよび0.2%SDS)中での25℃での洗浄、次いでより高
いストリンジェント洗浄緩衝液(0.1×SSCおよび0.2%SDS)中での25℃、10分間
の条件である(Shene 等, 1996, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 93:10614)。
有用なハイブリダイゼーション条件はまた、例えばTijessen, 1993, Hybridizat
ion With Nucleic Acid Probes, Elsevier Science Publishers; B.V.およびKri
cka, 1992, Nonisotopic DNA Probe Technique, Academic Press, San Diegoに
よっても提供される。
Optimal hybridization conditions include the length (eg, oligomer for a polynucleotide of 200 bases or more) and type (eg, RNA) of the probe and the target nucleic acid.
Or DNA). Specific (ie, stringent)
General parameters for hybridization conditions are described, for example, in Sambrook et al., E.
ds 1989, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Ed., Cold Spring Har
bor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, p. 9.47-9.51 and
11.55-11.61; and Ausbel et al., 1987, Current Protocols in Molecular Bio.
logy, Greene Publishing and Wiley-Interscience, New York. In embodiments where a CDNA microarray is used, typical hybridization conditions are 65 ° C. for 4 hours in 5 × SSC and 0.2% SDS, followed by low stringency wash buffer (1 × SSC and 0.2% SDS). Wash at 25 ° C., followed by 10 min at 25 ° C. in higher stringent wash buffer (0.1 × SSC and 0.2% SDS) (Shene et al., 1996, Proc. Natl. Acad. Sci. USA). 93: 10614).
Useful hybridization conditions can also be found in, for example, Tijessen, 1993, Hybridizat.
ion With Nucleic Acid Probes, Elsevier Science Publishers; BV and Kri
Also provided by cka, 1992, Nonisotopic DNA Probe Technique, Academic Press, San Diego.

【0118】 オリゴヌクレオチドプローブが用いられる好ましい実施形態において、好まし
いハイブリダイゼーション条件は、1M NaC、50mM MES緩衝液(pH6.5)、0.5% サ
ルコシンナトリウムおよび32%ホルムアミド中、プローブの平均融解温度におけ
るまたは近い温度(例えば、5℃以内、より好ましくは、2℃以内)におけるハイ
ブリダイゼーションを含み得る。
In preferred embodiments in which an oligonucleotide probe is used, preferred hybridization conditions are: 1 M NaC, 50 mM MES buffer pH 6.5, 0.5% sarcosine sodium and 32% formamide, at the average melting temperature of the probe or Hybridization at near temperatures (eg, within 5 ° C., more preferably within 2 ° C.) can be included.

【0119】 特定のプローブからの標的ポリヌクレオチド融解温度(Tm)は当業界において
、サンプル中の標的ポリヌクレオチド分子の2分の1(すなわち、50%)がプロ
ーブの分子に結合する温度として知られている。本明細書において該用語は、適
切なハイブリダイゼーション条件を記述し可能にするために用いられ、プローブ
の融解温度は、プローブの核酸配列に相補的な核酸配列を有する、サンプル中の
標的ポリヌクレオチド分子の2分の1がプローブに結合する温度を意味する。特
定のポリヌクレオチド2本鎖の融解温度を決定する方法は、当業界においてよく
知られており、例えば、実験データに適合させたよく知られた物理モデルを用い
て融解温度を予測する方法がある(SantaLucia, 1998, Proc. Natl. Acad. Sci.
U.S.A. 95: 11460-11465およびその引例を参照)。そのようなモデルにおいて
用いられる融解温度予測のための数学的アルゴリズムおよびソフトウェアはたと
えば、Hyndman 等,1996, Biotechniques 20:1090-1096に記載のように、容易に
利用できる。そのようなモデルにおいて用いられる特異的パラメーターは、通常
溶液中のポリヌクレオチド2本鎖のために導かれるが、適切なパラメーターを容
易に得て例えば、マイクロアレイ中の固相上に固相化されたポリヌクレオチドプ
ローブにハイブリダイズする標的ポリヌクレオチドの融解温度および他のハイブ
リダイゼーション特質を予測することができる。実際、当業者は、Stoughton 等
の1999年7月16日出願の米国仮特許出願第60/144,382号および1999年7月30日出願
の米国特許出願第09/364,751の記載のように、いかにして特異的なマイクロアレ
イのプローブに適したパラメーターを得るか容易に知ることができる。1M塩溶
液中の約25塩基対長のRNA/DNA2本鎖の融解温度は、典型的には約60℃および約7
0℃の間である。
The target polynucleotide melting temperature (Tm) from a particular probe is known in the art as the temperature at which half (ie, 50%) of the target polynucleotide molecules in a sample bind to the probe molecule. ing. The term is used herein to describe and enable suitable hybridization conditions, such that the melting temperature of the probe has a nucleic acid sequence that is complementary to the nucleic acid sequence of the probe, the target polynucleotide molecule in the sample. ½ means the temperature at which the probe binds. Methods for determining the melting temperature of a particular polynucleotide duplex are well known in the art, for example there is a method of predicting the melting temperature using well-known physical models fitted to experimental data. (SantaLucia, 1998, Proc. Natl. Acad. Sci.
USA 95: 11460-11465 and its references). Mathematical algorithms and software for melting temperature prediction used in such models are readily available, for example, as described in Hyndman et al., 1996, Biotechniques 20: 1090-1096. The specific parameters used in such models are usually derived for the polynucleotide duplexes in solution, but the appropriate parameters were readily obtained, eg immobilized on a solid phase in a microarray. The melting temperature and other hybridization characteristics of the target polynucleotide that hybridizes to the polynucleotide probe can be predicted. In fact, one of ordinary skill in the art would, as described in Stoughton, et al. It is easy to know whether to obtain the appropriate parameters for the specific microarray probe. Melting temperatures for RNA / DNA duplexes of about 25 base pairs in 1M salt solution are typically about 60 ° C and about 7 ° C.
It is between 0 ° C.

【0120】シグナル検出 上述の特異的ハイブリダイゼーションを含む、本発明の方法で用いられるハイ
ブリダイゼーション条件は、また洗浄条件をも含む。洗浄条件は、プローブに結
合しないポリヌクレオチド分子が(例えば、プローブのマイクロアレイから)除
去されるが、そこに結合したプローブおよびポリヌクレオチド分子が残るような
条件が好ましい。それぞれのプローブにハイブリダイズしたポリヌクレオチドの
量は、次いで、例えば検出可能な標識の量を測定しまたは決定することにより測
定し決定することができる。
Signal Detection Hybridization conditions used in the methods of the invention, including the specific hybridizations described above, also include wash conditions. Washing conditions are preferably such that polynucleotide molecules that do not bind to the probe are removed (eg, from the probe microarray), but the bound probe and polynucleotide molecules remain. The amount of polynucleotide hybridized to each probe can then be measured and determined, eg, by measuring or determining the amount of detectable label.

【0121】 上記のように、好ましくは(例えば、特異的ハイブリダイゼーションサンプル
および非特異的ハイブリダイゼーションサンプルからの)2つの異なるサンプル
からのポリヌクレオチドが同時にプローブにハイブリダイズする。例えば、マイ
クロアレイ上の多数の異なるプローブが評価される本発明の好適な実施形態にお
いて、2つのサンプルは同時にマイクロアレイ上の結合部位にハイブリダイズす
る。そのような、実施形態において、2つのサンプルのそれぞれからのポリヌク
レオチドサンプルは、識別され得るように別々に標識される。例えば、特異的ハ
イブリダイゼーションサンプル中のcDNAはフルオレセイン標識dNTPを用いて標識
でき、非特異的ハイブリダイゼーションサンプルからのcDNAはローダミン標識dN
TPを用いて標識できる。2つのcDNAが混合されマイクロアレイにハイブリダイズ
するとき、それぞれのcDNAセットからのシグナルの相対的強度がアレイ上のそれ
ぞれの部位で測定され、それにより特定のmRNAの量の相対的な差異が検出される
As mentioned above, preferably polynucleotides from two different samples (eg, from a specific hybridization sample and a non-specific hybridization sample) hybridize to the probe simultaneously. For example, in a preferred embodiment of the invention where a number of different probes on the microarray are evaluated, the two samples hybridize at the same time to the binding sites on the microarray. In such an embodiment, the polynucleotide samples from each of the two samples are separately labeled so that they can be distinguished. For example, the cDNA in a specific hybridization sample can be labeled with fluorescein-labeled dNTPs, and the cDNA from a non-specific hybridization sample can be labeled with a rhodamine-labeled dN.
It can be labeled with TP. When two cDNAs are mixed and hybridized to a microarray, the relative intensities of the signals from each set of cDNAs are measured at each site on the array, thereby detecting the relative difference in the amount of a particular mRNA. It

【0122】 上述の例において、特異的ハイブリダイゼーションサンプルからのcDNAは、蛍
光色素(例えば、フルオレセイン標識)が刺激されたとき、緑色の蛍光を発し、
非特異的ハイブリダイゼーションサンプルからのcDNAは赤色の蛍光を発する。結
果的に、特定のプローブ(例えば、マイクロアレイ上の)が特異的に特定の標的
ポリヌクレオチド(例えば、特異的ハイブリダイゼーションサンプルの標的ポリ
ヌクレオチド)に特異的にハイブリダイズするとき、そのプローブのマイクロア
レイ上の結合部位はフルオレセイン標識に特徴的な波長の光を発する(例えば、
緑色)。それに対して、マイクロアレイ上のプローブが(例えば、非特異的ハイ
ブリダイゼーションサンプルからの)他のポリヌクレオチドにクロスハイブリダ
イズするときは、プローブのマイクロアレイ上の結合部位は両方の標識に特徴的
な波長の光を発する。特異的ハイブリダイゼーションサンプルの標的ポリヌクレ
オチドにより特異的にハイブリダイズするプローブは、赤色蛍光に対してより高
い比率で緑色蛍光を発するが、それに対してその標的ポリヌクレオチドにより弱
い特異性でハイブリダイズするプローブは、赤色蛍光に対してより低い比率で緑
色蛍光を発する。
In the above example, the cDNA from the specific hybridization sample fluoresces green when stimulated with a fluorescent dye (eg, fluorescein label),
The cDNA from the non-specific hybridization sample fluoresces red. Consequently, when a particular probe (eg, on a microarray) specifically hybridizes to a particular target polynucleotide (eg, a target polynucleotide of a specific hybridization sample), that probe on the microarray The binding site of emits light at a wavelength characteristic of fluorescein labeling (eg,
green). In contrast, when the probes on the microarray cross-hybridize to other polynucleotides (eg, from a non-specific hybridization sample), the binding sites on the microarray of the probes are of wavelengths characteristic of both labels. Emits light. A probe that specifically hybridizes to a target polynucleotide of a specific hybridization sample emits green fluorescence at a higher ratio to red fluorescence, whereas a probe that hybridizes to the target polynucleotide with weaker specificity. Emits green fluorescence at a lower ratio to red fluorescence.

【0123】 そのような2色蛍光標識および検出スキームの使用は、例えば遺伝子発現の差
異を特定するために記載されている(Shene 等、1995, Science 270: 467-470を
参照)。2つの異なる蛍光色素で標識したcDNAを使用することの利点は、特異的
および非特異的ハイブリダイゼーションに対応したハイブリダイゼーションレベ
ルの直接的であり内部的にコントロールされた比較ができることである。実験条
件(例えば、ハイブリダイゼーション条件)の小さな相違に起因する変更は、そ
れに続く分析に影響を与えないであろう。しかし、本発明はまた2つの物理的に
分離されたサンプルを用い、例えば、プローブにハイブリダイズする特異的なハ
イブリダイゼーションサンプルからのcDNAまたはmRNA(または他のポリヌクレオ
チド)の絶対量および同じプローブにハイブリダイズする非特異的ハイブリダイ
ゼーションサンプルからのcDNAまたはmRNAの絶対量を比較することで実施するこ
ともできることは理解されよう。
The use of such two-color fluorescent labels and detection schemes has been described, for example to identify differences in gene expression (see Shene et al., 1995, Science 270: 467-470). The advantage of using cDNA labeled with two different fluorescent dyes is that it allows a direct and internally controlled comparison of hybridization levels corresponding to specific and non-specific hybridization. Changes due to small differences in experimental conditions (eg, hybridization conditions) will not affect subsequent analysis. However, the present invention also uses two physically separated samples, eg, the absolute amount of cDNA or mRNA (or other polynucleotide) from a specific hybridization sample that hybridizes to the probe and the same probe. It will be appreciated that it can also be done by comparing the absolute amounts of cDNA or mRNA from hybridizing non-specific hybridization samples.

【0124】 蛍光標識された標的が用いられるとき、マイクロアレイのそれぞれの部位の蛍
光発光は、好ましくは共焦点レーザー顕微鏡でスキャンすることにより検出され
得る。1実施形態において、適当な励起ラインを用いた分離スキャンは用いられ
る2つの蛍光色素のそれぞれに対して行われる。あるいは、2つの蛍光色素に特
異的な波長で同時の試料照射が可能なレーザーを用いることができ、2つの蛍光
色素からの発光が同時に分析できる(Shena等,1996, Genome Res. 6:639-645を
参照)。好ましい実施形態において、アレイはコンピューターで制御されるX-Y
ステージおよび顕微鏡対物レンズを有するレーザー蛍光スキャナーでスキャンさ
れる。2つの蛍光色素の連続した励起はマルチラインの混合ガスレーザーを用い
て達成され、発光は波長により分離され、2つの光増幅管で検出される。そのよ
うな蛍光レーザースキャン装置は、例えばSchena等, 1996, Genome Res. 6: 639
-645に記載されている。あるいは、Ferguson等,1996,Nature Biotech. 14: 1681
-1684に記載されたファイバーオプッティックスの束は、多数の結合部位でのハ
イブリダイゼーションレベルに対して同時に用いることができる。
When fluorescently labeled targets are used, the fluorescence emission at each site of the microarray can be detected, preferably by scanning with a confocal laser microscope. In one embodiment, a separate scan with appropriate excitation lines is performed for each of the two fluorochromes used. Alternatively, a laser capable of simultaneously irradiating two fluorescent dyes at specific wavelengths can be used, and the emission from the two fluorescent dyes can be analyzed simultaneously (Shena et al., 1996, Genome Res. 6: 639- See 645). In a preferred embodiment, the array is a computer controlled XY
Scanned with a laser fluorescence scanner with stage and microscope objective. Sequential excitation of the two fluorochromes is achieved using a multi-line mixed gas laser and the emissions are wavelength separated and detected in two photoamplifier tubes. Such fluorescence laser scanning devices are described, for example, in Schena et al., 1996, Genome Res. 6: 639.
-645. Alternatively, Ferguson et al., 1996, Nature Biotech. 14: 1681.
The bundle of fiber optics described in -1684 can be used simultaneously for hybridization levels at multiple binding sites.

【0125】 シグナルは、記録され、好ましい実施形態において、例えば12ビットアナログ
対デジタルボードを用いてコンピューターで分析される。1実施形態において、
スキャンされたイメージはグラフィックプログラム(例えば、Hijaak Graphics
Suite)を用いてデスペックルされ、次いでそれぞれの部位でのそれぞれの波長
における平均ハイブリダイゼーションのスプレッドシートを作成するイメージグ
リッディングプログラム(image gridding program)を用いて分析される。必要
ならば、2つの蛍光色素のチャンネルの間の「クロストーク(cross talk)」(す
なわち、オーバーラップ)に対する実験的に決定された補正が作成される。マイ
クロアレイ上のどんな特定のハイブリダイゼーション部位でも、2つの蛍光色素
の発光の比率を計算し得る。比率は、どちらのサンプルのハイブリダイゼーショ
ンの絶対量にもレベルにも依存しないが、上述のように特異的で2つのサンプル
からのクロスハイブリダイゼーションの相対量を決定するのに有用である。
The signals are recorded and, in a preferred embodiment, computer analyzed, for example using a 12-bit analog to digital board. In one embodiment,
The scanned image is a graphics program (eg Hijaak Graphics
Suite) and then analyzed using an image gridding program that produces a spreadsheet of average hybridizations at each wavelength at each site. If necessary, an experimentally determined correction for "cross talk" (ie, overlap) between the two fluorochrome channels is made. At any particular hybridization site on the microarray, the ratio of emission of the two fluorochromes can be calculated. The ratio does not depend on the absolute amount or level of hybridization of either sample, but is specific and useful in determining the relative amount of cross-hybridization from the two samples, as described above.

【0126】5.2.4. データ解析 本発明の方法及び組成物は、1つ以上のプローブを評価するために有用であり
、より具体的には、それらを用いて、1つ又は複数のプローブが特定の標的に結
合するか或いは該標的とハイブリダイズする感受性及び/又は特異性を評価すこ
とができる。本明細書中で使用されるプローブの感受性という用語は、特定の結
合条件下で該プローブと結合する特定の標的の絶対量又は絶対レベル(即ち特定
の標的の分子数)を指すと理解される。特定の結合条件下でプローブと結合する
特定の標的の量又はレベルはまた、本明細書中では、特定の結合条件下でのプロ
ーブの特異的結合量又は特異的結合レベルと称する。プローブ及び標的がポリヌ
クレオチド分子である本発明の好適実施形態では、プローブ(即ちポリヌクレオ
チドプローブ)の感受性は、特定のハイブリダイゼーション条件下でポリヌクレ
オチドプローブにハイブリダイズする特定の標的ポリヌクレオチドの絶対量(即
ちヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチド分子の数)を指すと理解される。
特定のハイブリダイゼーション条件下でプローブにハイブリダイズする特定の標
的ポリヌクレオチドの量はまた、本明細書中では、特定のハイブリダイゼーショ
ン条件下での該プローブの特異的ハイブリダイゼーション量と称する。
5.2.4. Data Analysis The methods and compositions of the present invention are useful for assessing one or more probes, and more specifically, using them to detect one or more probes. The sensitivity and / or specificity of binding to or hybridizing to a particular target can be assessed. The term sensitivity of a probe, as used herein, is understood to refer to the absolute amount or level of a particular target that binds to the probe under particular binding conditions (ie the number of molecules of the particular target). . The amount or level of a particular target that binds to a probe under certain binding conditions is also referred to herein as the specific binding amount or level of specific binding of the probe under certain binding conditions. In a preferred embodiment of the invention where the probe and target are polynucleotide molecules, the sensitivity of the probe (ie polynucleotide probe) is determined by the absolute amount of a particular target polynucleotide that hybridizes to the polynucleotide probe under particular hybridization conditions. (Ie, the number of polynucleotide molecules having a nucleotide sequence).
The amount of a particular target polynucleotide that hybridizes to a probe under particular hybridization conditions is also referred to herein as the amount of specific hybridization of the probe under the particular hybridization conditions.

【0127】 本明細書中で使用されるプローブの特異性という用語は、特定の結合条件下で
のプローブとの非特異的結合量又は非特異的結合レベルに対する、同一結合条件
下で該プローブと結合する特定の標的の量又はレベル(即ち特定標的の分子数)
を指すと理解される。本明細書中で使用される非特異的結合なる用語は、特定の
結合条件下でプローブと結合する、前記特定標的分子以外の分子の量(即ち該特
定標的分子でない分子の数)を指すと理解される。プローブ及び標的がポリヌク
レオチド分子である本発明の好適実施形態において、プローブの感受性とは、特
定のハイブリダイゼーション条件下でプローブに対して交差ハイブリダイゼーシ
ョンする量に対する、或いは該量と比較される、同一のハイブリダイゼーション
条件下で該プローブとハイブリダイズする特定標的ポリヌクレオチドの量(即ち
特定のヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチド分子の数)を指すと理解され
る。本発明の好適実施形態で使用される交差ハイブリダイゼーション又は非特異
的ハイブリダイゼーションなる用語は、特定のハイブリダイゼーション条件下で
プローブとハイブリダイズする、特定標的ポリヌクレオチド以外のポリヌクレオ
チドの量(即ち該特定標的ポリヌクレオチドのヌクレオチド配列とは異なるヌク
レオチド配列を有するポリヌクレオチド分子の数)を指すと理解される。
The term specificity of a probe, as used herein, refers to the amount of non-specific binding or level of non-specific binding of the probe to the probe under the same binding conditions under the specific binding conditions. Amount or level of specific target bound (ie number of molecules of specific target)
Is understood to mean. The term non-specific binding, as used herein, refers to the amount of molecules other than said specific target molecule that bind to a probe under specific binding conditions (ie the number of molecules that are not said specific target molecule). To be understood. In a preferred embodiment of the invention in which the probe and target are polynucleotide molecules, the sensitivity of the probe is the same as, or compared to, the amount that cross hybridizes to the probe under specific hybridization conditions. Is understood to refer to the amount of a specific target polynucleotide that hybridizes with the probe under the hybridization conditions (i.e., the number of polynucleotide molecules having a specific nucleotide sequence). The term cross-hybridization or non-specific hybridization as used in a preferred embodiment of the present invention refers to the amount of a polynucleotide other than a specific target polynucleotide that hybridizes to a probe under specific hybridization conditions (i.e. It is understood to refer to the number of polynucleotide molecules that have a nucleotide sequence that differs from the nucleotide sequence of the target polynucleotide.

【0128】 本発明の方法及び組成物において、プローブpに対する標的ポリヌクレオチド
の特異的ハイブリダイゼーションTは直接的に、特異的ハイブリダイゼーション
サンプルからのハイブリダイゼーションシグナルの強度Iと関係する。この関係
は例えば下記の式: Tp=s・Ip S (式1) 〔式中、Ip Sは、特異的ハイブリダイゼーションサンプル(即ち標的ポリヌクレ
オチド配列を含むサンプル)に対するプローブpにおけるハイブリダイゼーショ
ンシグナルの強度であり、sは、例えば検出器やラベルの効率に対するような補
正係数を示す。〕によって容易に表わすことができる。
In the methods and compositions of the present invention, the specific hybridization T of the target polynucleotide to the probe p is directly related to the intensity I of the hybridization signal from the specific hybridization sample. This relationship is for example expressed by the following equation: T p = s · I p S (Equation 1) where I p S is the hybridization at probe p to the specific hybridization sample (ie the sample containing the target polynucleotide sequence). Is the intensity of the signal, s is a correction factor such as for the efficiency of the detector or label. ] Can easily represent.

【0129】 同様に、プローブpとの交差ハイブリダイゼーション量Xは直接的に、下記の
式: Xp=s・Ip NS (式2) 〔式中、Ip NSは、非特異的ハイブリダイゼーションサンプル(即ち標的ポリヌク
レオチドを除去したサンプル)に対するプローブpにおけるハイブリダイゼーシ
ョンシグナルの強度である。〕によって、非特異的ハイブリダイゼーションサン
プルからのハイブリダイゼーションシグナルの強度に関係する。
Similarly, the amount of cross-hybridization X with the probe p is directly calculated by the following formula: X p = s · I p NS (Formula 2) [wherein I p NS is non-specific hybridization] It is the intensity of the hybridization signal at probe p relative to the sample (ie the sample with the target polynucleotide removed). ] Relates to the intensity of the hybridization signal from the non-specific hybridization sample.

【0130】 従って当業者は容易に、2つのサンプルからのハイブリダイゼーション強度Ip S 及びIp NSを比較することによって特定のプローブの感受性と特異性を容易に決
定可能であることを理解できる。特に好適な実施形態において、そのような比較
には、(特異的ハイブリダイゼーションサンプルからのハイブリダイゼーション
強度)対(非特異的ハイブリダイゼーションサンプルからのハイブリダイゼーシ
ョン強度)の比(即ち比Ip S/Ip NS)を決定するか或いは該比を得ることを含む。
具体的には、上述のように、プローブの特異性は、特定の条件下でのプローブに
対する非特異的結合量又は非特異的ハイブリダイゼーション量に対する、同一条
件下で該プローブと結合又はハイブリダイズする特定標的の量であると定義づけ
ることができる。従って、一実施形態において、プローブpの特異性Sは下記の
式: Sp=Tp/Xp (式3) によって得られる。
[0130]   Therefore, one of ordinary skill in the art would readily appreciate the hybridization intensity I from the two samples.p S And Ip NSEasily determine the sensitivity and specificity of a particular probe by comparing
Understand that it is determinable. In a particularly preferred embodiment, such a comparison
Includes (specific hybridization from hybridization sample
Intensity) vs. (hybridization from non-specific hybridization samples)
Intensity) ratio (ie ratio Ip S/ Ip NS) Or obtaining the ratio.
Specifically, as mentioned above, the specificity of the probe depends on the probe under certain conditions.
The same conditions for the amount of non-specific binding or the amount of non-specific hybridization
Defined as the amount of a particular target that binds or hybridizes to the probe under
You can Therefore, in one embodiment, the specificity S of the probe p is
formula:       Sp= Tp/ Xp            (Formula 3) Obtained by

【0131】 しかしながら、上記式1及び2から、前記特異性はまた、当業者には容易に明ら
かであるが下記の式: Sp=Ip S/Ip NS (式4) によって与えられる又は得ることができる。
However, from equations 1 and 2 above, the specificity is also given by the equation: S p = I p S / I p NS (equation 4), which will be readily apparent to the skilled person or Obtainable.

【0132】 このように、特異的ハイブリダイゼーションサンプルと非特異的ハイブリダイ
ゼーションサンプルのハイブリダイゼーション強度の比は、プローブの特異性の
尺度又は値を提供する。
Thus, the ratio of hybridization intensities of specific and non-specific hybridization samples provides a measure or value for the specificity of the probe.

【0133】 同様に、本発明の方法及び組成物において、プローブpの感受性は、プローブ
に対する特異的ハイブリダイゼーションサンプルのハイブリダイゼーション強度
、即ちIp S、から決定されるか或いは得られる。一般にプローブの感受性はプロー
ブの特異性と相関するだろう。従って好適実施形態において、標的ポリヌクレオ
チドに対してより特異的であるそのようなプローブ類は該標的ポリヌクレオチド
に対してもより感受的であるだろう。
Similarly, in the methods and compositions of the invention, the sensitivity of probe p is determined or obtained from the hybridization intensity of the specific hybridization sample for the probe, ie, I p S. Generally, the sensitivity of the probe will correlate with the specificity of the probe. Therefore, in a preferred embodiment, such probes that are more specific to the target polynucleotide will be more sensitive to the target polynucleotide.

【0134】 本発明の解析方法は好ましくは、下記において説明するようなコンピューター
システムによって実施される。図7は、本発明の解析方法の実施に適するコンピ
ューターシステムの例を示す。例示するコンピューターシステム701のようなコ
ンピューターシステムは、1つ以上の内部構成要素からなり、また1つ以上の外
部構成要素と接続される。そのようなコンピューターシステムの内部構成要素に
は、メモリ703と相互連結されたプロセッサーエレメント702が含まれる。コンピ
ューターシステムの具体例は、200MHz以上のクロック速度と32MB以上の主メモリ
をもつIntel Pentiumベースのプロセッサーであり得る。
The analysis method of the present invention is preferably carried out by a computer system as described below. FIG. 7 shows an example of a computer system suitable for carrying out the analysis method of the present invention. A computer system, such as the exemplary computer system 701, consists of one or more internal components and is connected to one or more external components. Internal components of such a computer system include a processor element 702 interconnected with a memory 703. A specific example of a computer system may be an Intel Pentium-based processor with a clock speed of 200MHz or higher and a main memory of 32MB or higher.

【0135】 外部構成要素にはマス・ストーレジ(mas storage)704が含まれる。マス・スト
ーレジは例えば1つ以上のハードディスクであってもよく、このハードディスク
は一般に前記プロセッサーやメモリと一緒にパッケージされる。該ハードディス
クは典型的に、1GB以上の保存容量のものである。他の外部構成要素として1つ
以上のユーザーインターフェース装置705が含まれ、この装置は例えばモニター
や、ポインティング装置706(例えば「マウス」)付きのキーボード又は他の文
字入力装置を含むことができる。一般にコンピューターシステムはさらに、ネッ
トワークリンク707に接続され、このネットワークリンクは、例えば1つ以上の
他の端末コンピューターシステム、1つ以上の遠隔コンピューターシステム、或
いは1つ以上の広域コミュニケーションネットワーク(例えばインターネット)
へのEthernet接続の一部であることができる。そのようなネットワーク接続によ
って該コンピューターシステムは他のコンピューターシステムとデータや処理作
業を共有することが可能となる。
External components include a mass storage 704. The mass storage may be, for example, one or more hard disks, which are typically packaged with the processor and memory. The hard disk typically has a storage capacity of 1 GB or more. Other external components include one or more user interface devices 705, which may include, for example, a monitor, a keyboard with a pointing device 706 (eg, a "mouse"), or other character input device. Generally, the computer system is further connected to a network link 707, which may be, for example, one or more other terminal computer systems, one or more remote computer systems, or one or more wide area communication networks (eg, the Internet).
Can be part of an Ethernet connection to. Such a network connection enables the computer system to share data and processing work with other computer systems.

【0136】 上記システムの操作中にメモリには、当業界で標準であって本発明には特別で
ある数種のソフトウエア要素がロードされる。これらのソフトウエア要素は全体
として、前記コンピューターシステムが本発明の方法に従って機能するようにさ
せる(即ちコンピューターシステムはプロセッサーが本発明の方法を実施するよ
うにさせる)。ソフトウエア要素は一般にコンピューター読み取り可能な媒体(
例えばマス・ストーレジ構成要素704)上にコードされ保存される。しかしなが
ら、1つ以上の該ソフトウエア要素は他の形態のコンピューター読み取り可能な
媒体上にコードされ保存されてもよい。そのような媒体にはフロッピーディスク
、CD-ROM又はDATテープが含まれるが、これらに限定されない。ソフトウエア要
素710は、前記コンピューターシステムやそのネットワーク相互接続を管理する
役目をもつオペレーティングシステムを表わす。このオペレーティングシステム
は例えばMicrosoft Windows(登録商標)ファミリー(例えばWindows 95、Window
s 98、Windows 2000又はWindows NT)のものとすることができる。或いはオペレ
ーティングシステムはMacintoshオペレーティングシステム又はUnixオペレーテ
ィングシステム(例えばLINUX)であってもよい。ソフトウエア要素711は該シス
テムに都合よく存在する共通の言語と機能を示し、本発明の特定の方法を実施す
るプログラムを支援する。本発明の解析方法をプログラムするために用いること
ができる言語には、例えばC,C++が含まれ、このものより好ましくはないがFORTR
ANやJAVAも含まれる。最も好ましくは、本発明の方法は数学的ソフトウエアパッ
ケージ中にプログラムされる。このパッケージは、記号による数式の取込みやプ
ロセッシングの高レベル明細(使用されるべき特定のアルゴリズムを含む)を可
能にし、これによってユーザーが個々の数式やアルゴリズムを手続き的にプログ
ラムする必要がなくなる。そのようなパッケージには、例えばMathworks社(マサ
チューセッツ州ナチック)のMatlab、Wolfram Research社(イリノイ州シャペイン
)のMathematic、又はMath Soft社(ワシントン州シアトル)のS-Plusが含まれる。
従ってソフトウエア要素712は、手続き言語又は記号パッケージ中にプログラム
されるような本発明の解析方法を表わす。ソフトウエア要素はまた、本発明の解
析方法に使用されるデータを含む要素713を例えばデータベース中に含むことが
できる。例えばデータベース要素は、1つ又は複数のプローブに対し1つ以上の
サンプル中の分子が結合(例えばハイブリダイゼーション)する量を示すデータ
を含むことができる。そのようなコンピューターシステムを用いて本発明の方法
を実施し実行することができる。特にユーザーは該システムの解析ソフトウエア
要素712を実行し、これによってプロセッサーが本発明の方法を実施し1つ以上
の異なる標的分子に対する1つ以上のプローブの結合を評価することができる。
During operation of the above system, the memory is loaded with several software elements that are standard in the art and are special to the present invention. Together, these software elements cause the computer system to function according to the methods of the present invention (ie, the computer system causes a processor to perform the methods of the present invention). Software elements are typically computer-readable media (
For example, coded and stored on the mass storage component 704). However, one or more of the software elements may be encoded and stored on other forms of computer readable media. Such media include, but are not limited to, floppy disks, CD-ROMs or DAT tapes. Software element 710 represents the operating system responsible for managing the computer system and its network interconnections. This operating system is, for example, the Microsoft Windows® family (eg Windows 95, Window
s 98, Windows 2000 or Windows NT). Alternatively, the operating system may be a Macintosh operating system or a Unix operating system (eg LINUX). Software elements 711 represent common languages and functions conveniently present in the system and assist programs implementing the particular methods of the present invention. Languages that can be used to program the parsing methods of the present invention include, for example, C, C ++, and less preferred than this, FORTR.
Also includes AN and JAVA. Most preferably, the method of the present invention is programmed in a mathematical software package. This package enables a high level specification of symbolic mathematical expression capture and processing, including the particular algorithm to be used, thereby eliminating the need for the user to procedurally program individual mathematical expressions and algorithms. Such packages include, for example, Matlab from Mathworks (Natick, Mass.), Wolfram Research (Shapain, IL).
) Mathematic, or Math Soft, Inc. (Seattle, WA) S-Plus.
Accordingly, software element 712 represents the parsing method of the present invention as programmed into a procedural language or symbol package. The software element can also include an element 713 containing data used in the analysis method of the present invention, for example in a database. For example, a database element can include data that indicates the amount that a molecule in one or more samples binds (eg, hybridizes) to one or more probes. Such computer systems can be used to implement and carry out the methods of the invention. In particular, the user can execute the analysis software element 712 of the system, which allows the processor to carry out the method of the invention and evaluate the binding of one or more probes to one or more different target molecules.

【0137】 本発明の組成物はまた、コンピュータープログラム製品を含む。この製品を用
いてコンピューターシステムのメモリ中に1つ以上の上記ソフトウエア要素をロ
ードすることができ、また、コンピューターシステムのプロセッサーに本発明の
方法を実行させることができる。そのようなコンピュータープログラム製品は一
般に、1つ以上のコンピュータープログラムメカニズムが埋め込まれた、或いは
コードされた、1つ以上のコンピューター読み取り可能な保存媒体(例えばフロ
ッピィーディスク、CD-ROM、DATテープなど)を包含する。特にコンピューター
プログラムメカニズムには例えば、プログラムメカニズムがコンピューターシス
テムのメモリ(例えば例示のコンピューターシステム701のメモリ)中にロード
され該コンピューターシステムのプロセッサーが本発明の解析方法を実行するよ
うにさせ得るように1つ以上の上記ソフトウエア要素が含まれる。
The compositions of the present invention also include computer program products. This product can be used to load one or more of the above software elements into the memory of a computer system, and to cause a processor of the computer system to carry out the method of the present invention. Such computer program products typically include one or more computer-readable storage media (eg, floppy disk, CD-ROM, DAT tape, etc.) in which one or more computer program mechanisms are embedded or coded. Include. In particular, the computer program mechanism may, for example, enable the program mechanism to be loaded into a memory of a computer system (eg, the memory of the exemplary computer system 701) and cause the processor of the computer system to perform the analysis methods of the present invention. Included are one or more of the above software components.

【0138】 本発明の解析方法を実施するための代替システム及び方法もまた当業者によっ
て認識されるので、そのようなシステム及び方法も添付の特許請求の範囲の範囲
内で理解されるものといえる。例えば、当業者は、本発明の方法を実施するために
例えばコンピューターシステム又はコンピュータープログラム製品中で使用可能
である代替プログラム構造を認識するだろう。従って、そのような代替プログラ
ム構造を内包するシステムや製品もまた本発明の一部であることが理解される。
Since alternative systems and methods for carrying out the analytical methods of the present invention will also be recognized by those of ordinary skill in the art, such systems and methods should be understood within the scope of the appended claims. . For example, one of ordinary skill in the art will recognize alternative program structures that can be used, for example, in a computer system or computer program product to implement the methods of the present invention. Therefore, it is understood that systems and products including such alternative program structures are also part of the present invention.

【0139】5.3. プローブおよびマイクロアレイ設計への適用 本発明の方法および組成物は、生物学および薬剤探索の分野などにおいて多く
の用途を有するマイクロアレイの設計に特に有用である。例えば、本発明の方法
および組成物を用いて、多数の異なる標的ポリヌクレオチド(細胞または生物中
の、多数の異なる遺伝子または遺伝子転写産物など)をスクリーニングして特異
的に検出する能力を有するプローブのマイクロアレイを作製できる。
5.3. Application to Probe and Microarray Design The methods and compositions of the present invention are particularly useful in the design of microarrays, which have many applications, such as in the fields of biology and drug discovery. For example, using the methods and compositions of the invention, a probe having the ability to screen and specifically detect a large number of different target polynucleotides, such as a large number of different genes or gene transcripts in a cell or organism. Microarrays can be made.

【0140】 例えば、本明細書においてそのような「スクリーニングチップ」と称するもの
は、少なくとも2,000種類、または少なくとも4,000種類の異なる標的ポリヌクレ
オチドと特異的にハイブリダイズし、その結果それらを検出することができるプ
ローブを含み得る。より好ましくは、このようなスクリーニングチップは、少な
くとも10,000、少なくとも15,000、または少なくとも20,000種類の異なる標的ポ
リヌクレオチドと特異的にハイブリダイズし、その結果それらを検出することが
できるプローブを有する。とりわけ好ましい実施形態においては、スクリーニン
グチップとして、50,000種類超、80,000種類超、または100,000種類超の異なる
標的ポリヌクレオチドと特異的にハイブリダイズし、その結果それらを検出する
ことができるプローブを有するものを作製することができる。
For example, what is referred to herein as such a “screening chip” is capable of specifically hybridizing to at least 2,000, or at least 4,000 different target polynucleotides and thus detecting them. Can include a probe. More preferably, such screening chips have probes capable of specifically hybridizing to and detecting at least 10,000, at least 15,000, or at least 20,000 different target polynucleotides. In a particularly preferred embodiment, a screening chip having more than 50,000 types, more than 80,000 types, or more than 100,000 types specifically different hybridizing with different target polynucleotides, as a result having a probe capable of detecting them. Can be made.

【0141】 上記スクリーニングチップを、細胞または生物の遺伝子または遺伝子転写産物
に対応するポリヌクレオチドの検出に用いる実施形態においては、したがって、
そのようなスクリーニングチップは典型的には、細胞または生物のゲノム中の遺
伝子の少なくとも50%と特異的かつ識別可能にハイブリダイズするプローブを有
するであろう。より好ましくは、スクリーニングチップは、細胞または生物のゲ
ノム中の遺伝子の少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも9
0%、少なくとも95%、または少なくとも99%と、特異的かつ識別可能にハイブリダ
イズするプローブを有し得る。実際に、特に好ましい実施形態においては、スク
リーニングチップは、細胞または生物のゲノム中の遺伝子の全て(即ち100%)と特
異的かつ識別可能にハイブリダイズするプローブを含む。
In an embodiment where the screening chip is used for the detection of a polynucleotide corresponding to a gene or gene transcript of a cell or organism, therefore,
Such screening chips will typically have a probe that specifically and discriminately hybridizes to at least 50% of the genes in the genome of the cell or organism. More preferably, the screening chip is at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 9% of the genes in the genome of the cell or organism.
It may have a probe that specifically and distinguishably hybridizes with 0%, at least 95%, or at least 99%. Indeed, in a particularly preferred embodiment, the screening chip comprises a probe that hybridizes specifically and distinguishably with all (ie 100%) of the genes in the genome of the cell or organism.

【0142】 また、本発明の方法および組成物を用いて、少数の異なる標的ポリヌクレオチ
ドを、より高い感受性と特異性で特異的に検出する能力を有するプローブのマイ
クロアレイを作製し得る。例えば、本発明の方法を用いて、本明細書において「
シグネチャー(signature)遺伝子」と称する、例えばそれらの遺伝子を発現する
かもしくは潜在的に発現し得る細胞または生物に対する何らかの変化の摂動に応
じて変化する特定の遺伝子における変化を、高い信頼性で正確に検出し得るマイ
クロアレイを設計できる。
The methods and compositions of the invention can also be used to generate microarrays of probes that have the ability to specifically detect a small number of different target polynucleotides with greater sensitivity and specificity. For example, using the method of the present invention, “herein
`` Signature gene, '' for example, can be used to reliably and accurately identify changes in a particular gene that change in response to a perturbation of some change to a cell or organism that expresses or potentially expresses those genes. A detectable microarray can be designed.

【0143】 具体的には、上記の方法を用いて、複数の異なるプローブについて、その感受
性と特異性を同時に決定することができる。次にそのプローブをランク付け(例
えば、1999年7月16日に出願された米国仮出願第60/144,382号および1999年7月
30日に出願された米国特許出願第09/364,751号に記載の方法による)して、続い
て特定の標的に関して感受性と特異性の双方が最も高い特定のプローブをその複
数の中から選ぶために選別する。そしてこのようなプローブを、スクリーニング
アレイおよびシグネチャー(signature)アレイ、または上記の「チップ」などの
マイクロアレイ中で用いることができる。
Specifically, the methods described above can be used to simultaneously determine the sensitivity and specificity of multiple different probes. Then rank the probes (eg, US Provisional Application No. 60 / 144,382, filed July 16, 1999 and July 1999).
(According to the method described in U.S. patent application Ser.No. 09 / 364,751 filed on 30th), and then selecting from that plurality the particular probe that is both the most sensitive and specific for a particular target. Select. Such probes can then be used in screening arrays and signature arrays, or microarrays such as the "chips" described above.

【0144】 特に、感受性と特異性の双方について最適化したプローブを用いることにより
、特定のポリヌクレオチドを高い信頼性でかつ識別可能に検出するために必要な
、異なるプローブの数を著しく減少させることができる(例えば、各標的ポリヌ
クレオチドに対して1プローブという位まで少なくする)。このように、多数の
異なるポリヌクレオチドに特異的かつ認識可能にハイブリダイズするプローブを
有するマイクロアレイを作製できる。あるいは、特定の標的に関して感受性と特
異性の双方について最適化したプローブを用いて、1サンプル中のある特定の標
的ポリヌクレオチドの量またはレベルをより高い信頼性と精度をもって検出する
ことができるマイクロアレイ、または2以上の異なるサンプル中のある特定の標
的ポリヌクレオチドの量またはレベルの変化をより高い信頼性と精度をもって検
出できるマイクロアレイを作製できる。故に、そのようなマイクロアレイは典型
的には、少数の異なるポリヌクレオチドに特異的かつ識別可能に結合する結合部
位(即ちプローブ)を有するであろう。
In particular, by using probes optimized for both sensitivity and specificity, the number of different probes required for reliable and distinguishable detection of a particular polynucleotide is significantly reduced. (Eg, as few as one probe for each target polynucleotide). In this way, microarrays can be produced that have probes that hybridize specifically and recognizable to many different polynucleotides. Alternatively, a microarray capable of detecting the amount or level of a particular target polynucleotide in one sample with higher reliability and accuracy using a probe optimized for both sensitivity and specificity for a particular target, Alternatively, microarrays can be made that can detect changes in the amount or level of a particular target polynucleotide in two or more different samples with greater confidence and accuracy. Therefore, such microarrays will typically have binding sites (ie, probes) that specifically and discriminately bind to a small number of different polynucleotides.

【0145】 本発明の方法は当業者によって、例えば複数種の中の特定の標的ポリヌクレオ
チドの各々について上記の方法を繰り返して行うことにより、複数の異なる標的
ポリヌクレオチドに対してプローブを選択することに容易に適用され得る。ある
いは、特定の実施形態においては、本発明の方法を使用して、2種類以上の異な
るポリヌクレオチドに対してプローブを評価、選択できる。この場合、この2種
類以上の異なるポリヌクレオチドは、互いに十分にオルソゴナル(orthogonal)で
あり、共通のポリヌクレオチド配列に対して交差ハイブリダイズしないものであ
る。「オルソゴナル」ポリヌクレオチドとは、共通の核酸配列を含まない2種類
以上のポリヌクレオチドを意味する。従って、オルソゴナル配列は、交差ハイブ
リダイズするとは考えられない。特に、第1のポリヌクレオチド配列と第2のポ
リヌクレオチド配列とがオルソゴナル配列である場合には、第1のポリヌクレオ
チド配列にハイブリダイズする相補配列が第2のポリヌクレオチド配列にハイブ
リダイズすることは考えられない。このように、より具体的には、このような選
択的な実施形態において用いられる2種類以上の異なる標的ポリヌクレオチド分
子はどれも、この実施形態において用いられる他の異なる標的ポリヌクレオチド
分子のいずれかにハイブリダイズまたは交差ハイブリダイズするプローブとは、
ハイブリダイズまたは交差ハイブリダイズしないであろう。
The method of the invention involves selecting probes for a plurality of different target polynucleotides by one of ordinary skill in the art, for example, by repeating the above method for each particular target polynucleotide in the species. Can be easily applied to. Alternatively, in certain embodiments, the methods of the invention can be used to evaluate and select probes for two or more different polynucleotides. In this case, the two or more different polynucleotides are sufficiently orthogonal to each other that they do not cross hybridize to a common polynucleotide sequence. "Orthogonal" polynucleotides mean two or more polynucleotides that do not contain a common nucleic acid sequence. Therefore, orthogonal sequences are not expected to cross hybridize. In particular, when the first polynucleotide sequence and the second polynucleotide sequence are orthogonal sequences, the complementary sequence that hybridizes to the first polynucleotide sequence does not hybridize to the second polynucleotide sequence. Unthinkable. Thus, more specifically, any two or more different target polynucleotide molecules used in such alternative embodiments may be any of the other different target polynucleotide molecules used in this embodiment. A probe that hybridizes to or cross-hybridizes with
Will not hybridize or cross hybridize.

【0146】 本発明のこのような実施形態において使用する上で十分にオルソゴナルである
配列とは、互いに50%配列未満の配列同一性を有する配列、またより好ましくは
互いに20%未満、10%未満、5%未満、2%未満、または1%未満の配列同一性を有する
配列として理解される。このような、十分にオルソゴナルである配列は、例えば
配列比較アルゴリズム(ヌクレオチド配列のデータベース内(例えばGenBankまた
はdbESTデータベース内)でこのような配列を同定するためのBasic Local Alignm
ent Search Tool (BLAST)またはPower BLASTアルゴリズムなど)により容易に同
定し得る。BLASTやPower BLASTなどの配列比較アルゴリズムは当技術分野でよく
知られている(例えば、Altschulら、1990, J. Mol. Biol. 215: 403-410; Altsc
hul, 1997, Nucleic Acids Res. 25: 3389-3402;およびZhangおよびMadden, 199
7, Genome Res. 7: 649-656を参照されたい)。従って当技術分野の当業者であれ
ば、このようなアルゴリズムを用いて、例えば当技術分野でよく知られた標準的
なパラメータを利用して、ポリヌクレオチド配列を比較できることは容易に理解
する。
Sequences that are sufficiently orthogonal for use in such embodiments of the invention are sequences that have less than 50% sequence identity with each other, and more preferably less than 20%, less than 10% of each other. , Less than 5%, less than 2%, or less than 1% sequence identity. Such fully orthogonal sequences are, for example, sequence comparison algorithms (Basic Local Alignm for identifying such sequences in nucleotide sequence databases (e.g. in GenBank or dbEST databases)).
ent Search Tool (BLAST) or Power BLAST algorithm). Sequence comparison algorithms such as BLAST and Power BLAST are well known in the art (eg Altschul et al., 1990, J. Mol. Biol. 215: 403-410; Altsc.
hul, 1997, Nucleic Acids Res. 25: 3389-3402; and Zhang and Madden, 199.
7, Genome Res. 7: 649-656). Accordingly, one of ordinary skill in the art will readily appreciate that such algorithms can be used to compare polynucleotide sequences using, for example, standard parameters well known in the art.

【0147】 また本発明の方法を用いて、ポリヌクレオチドプローブの感受性や特異性など
の特性を予測する理論モデルを試験することができる。例えば、1999年7月16日
に出願された米国仮出願第60/144,382号、および1999年7月30日に出願された米
国特許出願第09/364,751号には、ある一定のオリゴヌクレオチドの感受性と特異
性を算出または予測するために使用できる方法、例えば、隣接モデル(例えば、S
antaLucia, 1998, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95: 1460-1465を参照)など
、ポリヌクレオチドのハイブリダイゼーション熱力学の理論モデルが開示されて
いる。本明細書に開示された本発明の方法および組成物を用いて、1種以上のプ
ローブのハイブリダイゼーション特性(感受性や特異性など)を、経験的に決定で
き、また例えば上記のような理論モデルにより予測された値と、比較できる。続
いてこのような比較を、例えば上記のような理論的モデルの信頼性および/また
は精度を試験するために、そして理論的モデルの信頼性と精度がより高まるよう
に改良するために、使用できる。特に好ましい1実施形態においては、本発明の
方法を用いて、複数の異なるプローブの特性、例えば、標的ポリヌクレオチドの
別個のセット(異なる遺伝子または遺伝子転写産物からなる別個のセットなど)に
対する各プローブの特異性および感受性などの特性についてのデータベースを構
築できる。このようなデータベースは、ポリヌクレオチドの性能の理論モデル(
例えばポリヌクレオチドの感受性と特異性の予測モデル)の試験および改良のた
めに非常に適している。このような理論モデルとしては、1999年7月16日に出願
された米国仮出願第60/144,382号、および1999年7月30日に出願された米国特許
第09/364,751号に記載された上記モデルが挙げられる。
The methods of the invention can also be used to test theoretical models that predict properties such as sensitivity and specificity of polynucleotide probes. For example, US Provisional Application No. 60 / 144,382, filed July 16, 1999, and US Patent Application No. 09 / 364,751, filed July 30, 1999, describe the susceptibility of certain oligonucleotides. And a method that can be used to calculate or predict specificity, such as an adjacency model (e.g., S
antaLucia, 1998, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 1460-1465), and theoretical models of hybridization thermodynamics of polynucleotides are disclosed. Using the methods and compositions of the invention disclosed herein, the hybridization properties (such as sensitivity and specificity) of one or more probes can be empirically determined, and can also be determined, for example, by a theoretical model as described above. Can be compared with the value predicted by. Such comparisons can then be used, for example, to test the reliability and / or accuracy of theoretical models as described above, and to improve the reliability and accuracy of theoretical models. . In one particularly preferred embodiment, the method of the invention is used to characterize a plurality of different probes, eg, each probe for a distinct set of target polynucleotides, such as a distinct set of different genes or gene transcripts. A database can be constructed for properties such as specificity and sensitivity. Such databases include theoretical models of polynucleotide performance (
It is very suitable for testing and improving (for example, predictive models of polynucleotide sensitivity and specificity). Such theoretical models include those described in US Provisional Application No. 60 / 144,382 filed on July 16, 1999 and US Patent No. 09 / 364,751 filed on July 30, 1999. Models are listed.

【0148】6. 実施例 異なるプローブ分子を評価する以下の実施例は、前記の本発明の方法および組
成物の例示的な記述であり、いかなる意味においても本発明を限定するものでは
ない。具体的には、本明細書において提示した実施例は、複数のオリゴヌクレオ
チドプローブの選択、およびそれらのプローブの、酵母サッカロミセス・セレビ
シエ(Saccharomyces cerevisiae)の遺伝子YER019Wに対する感受性と特異性の評
価を記述する。本明細書に記載した結果は、特定の標的に対して感受性でありか
つ特異的であるプローブは、上記の本発明の方法を用いて容易に同定し得ること
を実証している。
6. Examples The following examples of assessing different probe molecules are illustrative of the methods and compositions of the invention described above and are not meant to limit the invention in any way. Specifically, the examples presented herein describe the selection of multiple oligonucleotide probes and the assessment of their sensitivity and specificity for the yeast Saccharomyces cerevisiae gene YER019W. . The results described herein demonstrate that probes that are both sensitive and specific to a particular target can be readily identified using the methods of the invention described above.

【0149】 YER019Wは、酵母サッカロミセス・セレビシエの、約1.4キロベース長の既知遺
伝子(GenBank受託番号U18778)である(即ち、中程度の長さの酵母ORFsよりもわず
かに長い)。この遺伝子の機能は未知であるが、本発明の方法によるプローブ選
択に対する優れた試験候補物とし得る特性を有する。第1に、この遺伝子の配列
はユニークであり、酵母ゲノムの配列に対するその配列の通常のBLAST比較(Alts
chulら、1990, J. Mol. Biol. 215: 403-410; Altschul, 1997, Nucleic Acids
Res. 25: 3389-3402;およびZhangおよびMadden, 1997, Genome Res. 7: 649-656
)によっては、近縁な相同体が示されない。この特性のため、YER019Wは全体的な
交差ハイブリダイゼーションに対する部分特異性の試験に適したものとなってい
る。さらにYER019Wは、野生型細胞においては非常に低いレベルで発現される(1
細胞あたり約1コピー)。このように、ハイブリダイゼーションにより野生型の
発現レベルを検出するには、高感受性のプローブが必要であるが、その野生型細
胞における存在量は検出不能なほど低くはない。
YER019W is a known gene of the yeast Saccharomyces cerevisiae, approximately 1.4 kilobases long (GenBank accession number U18778) (ie slightly longer than medium length yeast ORFs). Although the function of this gene is unknown, it has the property of being an excellent test candidate for probe selection by the method of the present invention. First, the sequence of this gene is unique and the usual BLAST comparison of that sequence to that of the yeast genome (Alts
chul et al., 1990, J. Mol. Biol. 215: 403-410; Altschul, 1997, Nucleic Acids.
Res. 25: 3389-3402; and Zhang and Madden, 1997, Genome Res. 7: 649-656.
) Does not show close homologues. This property makes YER019W suitable for testing partial specificity for overall cross-hybridization. Furthermore, YER019W is expressed at very low levels in wild type cells (1
(About 1 copy per cell). Thus, detection of wild-type expression levels by hybridization requires highly sensitive probes, but their abundance in wild-type cells is not undetectably low.

【0150】 評価のために、オリゴヌクレオチドプローブを、YER019Wの塩基配列(GenBank
受託番号U18778)に対して相補的である配列を25merごとに特定して選択した。こ
のように、候補プローブは、塩基1〜25、3〜27、5〜29などに相補的な、YER0
19W配列の完全長にわたる全体で705種類の25-mer 配列からなるものであった。
For the evaluation, the oligonucleotide probe was used as a base sequence of YER019W (GenBank
Sequences complementary to accession number U18778) were identified and selected every 25 mer. Thus, the candidate probe is a YER0 complementary to bases 1-25, 3-27, 5-29, etc.
The entire 19W sequence consisted of 705 25-mer sequences in total.

【0151】 対照オリゴヌクレオチドプローブの3種類のセットもまた選択した。第1のセ
ットは、酵母において高度に発現される(1細胞あたり約200〜400コピー)ハウス
キーピング遺伝子である酵母遺伝子YGR192C(GenBank受託番号Z72977)に対して相
補的な、50種類の25merプローブからなるものであった。このように、この遺伝
子から得られたプローブは、標識および非特異的ハイブリダイゼーションについ
ての陽性対照として使用できる。何故なら、このプローブへのハイブリダイゼー
ションから得られるシグナル強度は常に高いはずであるからである。第2の対照
プローブのセットは、酵母において非常に低レベルで発現される(1細胞あたり
1コピー未満)機能未知の遺伝子である酵母遺伝子YLR040C(GenBank受託番号Z732
12)に対して相補的な、200種類の25merプローブからなるものであった。そして
、これらのプローブは、感受性についての陽性対照として使用した。第1および
第2のセットの両方に対する対照プローブもまた、遺伝子YGR192CおよびYLR040C
それぞれの無作為に選択した部分において、部位ごとに隙間なく重ならずに並ぶ
(タイリング)ように選択した。
Three sets of control oligonucleotide probes were also selected. The first set consists of 50 25mer probes complementary to the yeast gene YGR192C (GenBank Accession No. Z72977), a housekeeping gene highly expressed in yeast (about 200-400 copies per cell). It was. Thus, the probe obtained from this gene can be used as a positive control for labeling and non-specific hybridization. This is because the signal intensity obtained from hybridization to this probe should always be high. The second set of control probes is the yeast gene YLR040C (GenBank Accession No. Z732), a gene of unknown function that is expressed at very low levels in yeast (less than 1 copy per cell).
It consisted of 200 kinds of 25mer probes complementary to 12). These probes were then used as a positive control for sensitivity. Control probes for both the first and second sets were also gene YGR192C and YLR040C.
In each randomly selected part, the parts were selected so that they were lined up without a gap (tiling).

【0152】 第3のプローブのセットは、酵母中の天然配列のいずれにも近縁でなく、互い
に最大限にオルソゴナルである無作為なヌクレオチド配列であるように、酵母欠
失コンソーシアムバーコード(Shoemakerら、1996, Nature Genetics 14:450-456
)から選択された43種類の20mer配列からなるものであった。そして、これらのプ
ローブは酵母配列のハイブリダイゼーションについての陰性対照として使用した
The third set of probes is a yeast deletion consortium barcode (Shoemaker) so that the third set of probes are random nucleotide sequences that are maximally orthogonal to each other and are not closely related to any of the native sequences in yeast. Et al., 1996, Nature Genetics 14: 450-456.
) Was selected from 43 types of 20-mer sequences. These probes were then used as negative controls for yeast sequence hybridization.

【0153】 選択されたYER019Wオリゴヌクレオチド、YGR192CおよびYLR040C対照および陰
性対照の全てを、Blanchardの標準的インクジェット印刷法(1998年9月24日に公
表された国際公開WO98/41531;Blanchardら、1996, Biosensors and Bioelectro
nics 11:687-690;Blanchard, 1998, 「遺伝子操作における合成DNAアレイ」(Sy
nthetic DNA Array in Genetic Engineering), 第20巻、J. K. Setlow(編)、Ple
num Press, New York, 111-123頁を参照)により、3個のチップの上半分と下半
分に二重にプリントし、チップ978、979および1136と称した。全てのチップを、
66℃で一晩、200 μLのハイブリダイゼーション溶液(10 mM Tris pH 7.6,1 M Na
Cl, 1% Triton-X-100; 1 μg/μLウシ血清アルブミン,0.1 μg/μL剪断ニシン
精子DNA, 50 pM Cy3-標識グリッド線(gridline)オリゴヌクレオチド、および50
pM Cy5-標識グリッド線オリゴヌクレオチドからなる)中でハイブリダイズさせた
。ハイブリダイゼーションの後、チップを室温で10秒間、6×SSPE, 0.005% Tri
ton-X-100中で振とうし、さらに室温で10秒間、0.06×SSPE中で振とうして、洗
浄した。チップを加圧大気下で乾燥させ、そしてGeneral Scanning 3000共焦点
レーザースキャナーを用いてスキャンした。
All selected YER019W oligonucleotides, YGR192C and YLR040C controls and negative controls were tested using the standard inkjet printing method of Blanchard (International Publication WO98 / 41531 published September 24, 1998; Blanchard et al., 1996, Biosensors and Bioelectro
nics 11: 687-690; Blanchard, 1998, "Synthetic DNA arrays in genetic engineering" (Sy
nthetic DNA Array in Genetic Engineering), Volume 20, JK Setlow (ed.), Ple
num Press, New York, pp. 111-123) and double printed on the top and bottom halves of three chips and designated chips 978, 979 and 1136. All chips
200 μL of hybridization solution (10 mM Tris pH 7.6,1 M Na
Cl, 1% Triton-X-100; 1 μg / μL bovine serum albumin, 0.1 μg / μL sheared herring sperm DNA, 50 pM Cy3-labeled gridline oligonucleotide, and 50
(consisting of pM Cy5-labeled grid line oligonucleotide). After hybridization, chip at room temperature for 10 seconds, 6X SSPE, 0.005% Tri
It was shaken in ton-X-100 and further shaken in 0.06 × SSPE at room temperature for 10 seconds for washing. The chips were dried under a pressurized atmosphere and scanned with a General Scanning 3000 confocal laser scanner.

【0154】 チップ 978と979とを同時に、別個に標識したサンプルとハイブリダイズさせ
た。蛍光標識した1.6 ngの断片化YER019W cRNAからなる第1のサンプルは、特異
的ハイブリダイゼーションサンプルとして使用した。このYER019W RNAの濃度は
、1細胞あたり約10コピーのYER019W転写産物、即ち自然界のYER019Wの存在量の
約10倍に相当する。非特異的ハイブリダイゼーションサンプルとして使用する第
2のサンプルは、yer019w/-(即ち、遺伝子YER019Wを特異的に欠失した二倍体酵
母株)ホモ接合体の分裂酵母mRNAに由来する、蛍光標識した2μgの断片化cRNAか
らなるものであった。具体的には、チップ978はCy5標識YER019W cRNAおよびCy3
標識yer019w/-cRNAとハイブリダイズした。チップ979はCy3標識YER019W cRNAお
よびCy5標識yer019w/-cRNAとハイブリダイズした。チップ1136は、野生型酵母由
来の2μgのCy5標識断片化cRNA、およびyerO19w/-由来の2μgのCy3標識断片化c
RNAとハイブリダイズした。
Chips 978 and 979 were simultaneously hybridized with the separately labeled samples. The first sample, consisting of 1.6 ng of fluorescently labeled fragmented YER019W cRNA, was used as the specific hybridization sample. This concentration of YER019W RNA corresponds to about 10 copies of YER019W transcript per cell, that is, about 10 times the abundance of natural YER019W. The second sample, used as a non-specific hybridization sample, was fluorescently labeled, derived from yer019w /-(ie, a diploid yeast strain specifically deleted for the gene YER019W) homozygous fission yeast mRNA. It consisted of 2 μg of fragmented cRNA. Specifically, chip 978 contains Cy5-labeled YER019W cRNA and Cy3.
Hybridized with labeled yer019w / -cRNA. Chip 979 hybridized with Cy3-labeled YER019W cRNA and Cy5-labeled yer019w / -cRNA. Chip 1136 contains 2 µg of Cy5-labeled fragmented cRNA derived from wild-type yeast and 2 µg of Cy3-labeled fragmented cRNA derived from yerO19w /-.
Hybridized with RNA.

【0155】 3種類のチップ978、979および1136の合成カラーイメージを図2〜4にそれぞ
れ示す。2種類のハイブリダイゼーションサンプルの各々は、それぞれの標識の
異なる蛍光カラーにより識別可能である:「緑」の蛍光を発するCy3(図2A、3Aお
よび4A)、および「赤」の蛍光を発するCy5(図2B、3Bおよび4B)。
The composite color images of the three types of chips 978, 979 and 1136 are shown in FIGS. Each of the two hybridization samples is distinguishable by the different fluorescent colors of their respective labels: "green" fluorescent Cy3 (Figs. 2A, 3A and 4A) and "red" fluorescent Cy5 (. 2B, 3B and 4B).

【0156】 これらのイメージから得られる遺伝子特異的シグナル(即ち特異的ハイブリダ
イゼーションサンプル、YER019Wから得られるもの)を、チップ978および979から
合成した。合成したシグナルに対する遺伝子のタイリング位置のプロットを図5A
に示す。同様に、非特異的シグナル (即ち非特異的ハイブリダイゼーションサン
プル、 yerO19w/-から得られるもの)を同様にチップ978および979から合成し、
該シグナルに対する遺伝子のタイリング位置を図5Bにプロットした。
The gene-specific signal obtained from these images (ie the specific hybridization sample, obtained from YER019W) was synthesized from chips 978 and 979. Figure 5A shows a plot of gene tiling position versus synthesized signal.
Shown in. Similarly, non-specific signals (i.e. non-specific hybridization samples, obtained from yerO19w /-) were similarly synthesized from chips 978 and 979,
The tiling position of the gene relative to the signal is plotted in Figure 5B.

【0157】 図5Aに示されたシグナルは、遺伝子YER019Wから誘導された各プローブの感受
性のインジケーターである。具体的には、図5Aに示されたプロットのピークは、
YER019Wに対して良好にハイブリダイズし(即ち感受性である)、それ故にポリヌ
クレオチドサンプル中で該遺伝子を検出するための好ましいプローブであり得る
プローブを示す。図5Bに示されたシグナルは、交差ハイブリダイゼーションの量
を示す。このプロット中のピークは、他のポリヌクレオチド配列と交差ハイブリ
ダイズするプローブを示し、このことは、これらのプローブが、YER019W配列を
特異的に検出するために、特に多数の異なるポリヌクレオチド配列を含むサンプ
ル(例えば、細胞から抽出された多数の異なる酵母ポリヌクレオチド配列からな
るサンプル)において特異的に検出するためには、好ましくないであろうことを
示唆している。図5Cは、図5A中の遺伝子特異的(即ちYER019W)シグナルと図5B中
の遺伝子非特異的(即ちyer019w/-)シグナルとの比をプロットしたものを示す。
故にこのプロットは、各プローブの特異性を示す。このプロットのピークは、YE
R019Wには良好にハイブリダイズし、一方で同時に他のポリヌクレオチドに対し
ては限定された交差ハイブリダイゼーションのみを示すプローブを示す。図5Aお
よび5C中のデータはまた、一般に、感受性と特異性が良好に相関し得ることを示
す。
The signal shown in FIG. 5A is an indicator of the sensitivity of each probe derived from the gene YER019W. Specifically, the peaks in the plot shown in Figure 5A are
Probes that hybridize well (ie are sensitive) to YER019W and therefore may be preferred probes for detecting the gene in a polynucleotide sample are shown. The signal shown in Figure 5B indicates the amount of cross-hybridization. The peaks in this plot indicate probes that cross-hybridize with other polynucleotide sequences, which include a particularly large number of different polynucleotide sequences for these probes to specifically detect the YER019W sequence. It is suggested that it would be unfavorable for specific detection in a sample (eg a sample consisting of a large number of different yeast polynucleotide sequences extracted from cells). FIG. 5C shows a plot of the ratio of the gene-specific (ie, YER019W) signal in FIG. 5A to the gene-nonspecific (ie, yer019w / −) signal in FIG. 5B.
Therefore, this plot shows the specificity of each probe. The peak of this plot is YE
A probe that hybridizes well to R019W, while at the same time showing only limited cross-hybridization to other polynucleotides is shown. The data in Figures 5A and 5C also show that sensitivity and specificity can generally be well correlated.

【0158】 図6には、図5Aおよび5Cのデータを用いた、YER019Wの各相補的プローブにつ
いての感受性(GSシグナル、水平軸)と特異性(GS/GNSシグナル、垂直軸)との関係
を図示する散布図プロットを示す。高い感受性および特異性の双方を示すプロー
ブ(即ち散布図プロットの右上方)は、例えば、多数の異なる遺伝子および/また
は遺伝子転写産物のサンプル中のYER019W遺伝子を検出するためのマイクロアレ
イにおいて、使用するのに特に好ましいプローブである。このような好ましいプ
ローブはまた、図5Cにおいて(x)により示されている。
FIG. 6 shows the relationship between sensitivity (GS signal, horizontal axis) and specificity (GS / GNS signal, vertical axis) for each complementary probe of YER019W using the data of FIGS. 5A and 5C. The scatter plot shown is shown. Probes exhibiting both high sensitivity and specificity (i.e., upper right of the scatter plot) are used, for example, in microarrays to detect the YER019W gene in samples of many different genes and / or gene transcripts. Is a particularly preferable probe. Such a preferred probe is also indicated by (x) in Figure 5C.

【0159】 このように、上記の方法および組成物により、特定のポリヌクレオチド(特定
の遺伝子など)を検出するための、最も特異的かつ高感受性のプローブの選択が
可能となる。
Thus, the methods and compositions described above allow for selection of the most specific and sensitive probes for detecting a particular polynucleotide (such as a particular gene).

【0160】7. 引用文献 本明細書において引用した全ての参考文献は、個々の刊行物または特許公報ま
たは特許出願明細書の各々が具体的に個別に示されているのと同程度に、あらゆ
る意味で参照によりそれらの全体が組み入れられるように、あらゆる意味で参照
によりそれらの全体が本明細書に組み入れられるものとする。
7. Citations All references cited herein are to the same extent as if each individual publication or patent publication or patent application specification is specifically and individually indicated. As in their entirety by reference, they are incorporated by reference in their entireties in all senses.

【0161】 本発明の多数の改変および変化型を、本発明の趣旨および範囲から逸脱するこ
となく実施し得ることは、当業者には明らかであろう。本明細書に記載の特定の
実施形態は例としてのみ提供されたものであり、また本発明は、添付の特許請求
の範囲が適用される等価物の全範囲を含む該特許請求の範囲の文言によってのみ
限定される。
It will be apparent to those skilled in the art that numerous modifications and variations of the present invention can be made without departing from the spirit and scope of the invention. The specific embodiments described herein are provided by way of example only, and the invention is intended to include the full scope of equivalents to which the appended claims apply. Limited only by

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 マイクロアレイ上のオリゴヌクレオチドプローブを評価するために使用する、
本発明の方法の例示的実施形態を説明するフローチャートを示す。
1 is used to evaluate oligonucleotide probes on a microarray,
3 shows a flow chart illustrating an exemplary embodiment of the method of the invention.

【図2】 図2A−2Bは、2種のサンプルの、酵母サッカロミセス・セレビシエの遺伝
子YER019Wに相補的なオリゴヌクレオチドプローブ及び図に示す対照オリゴヌク
レオチドプローブを含むマイクロアレイへの同時ハイブリダイゼーションから得
られる蛍光強度イメージを示す。 図2Aは、Cy3で標識したyer019w/-ホモ接合体破砕酵母由来の断片化cRNA2μ
gのサンプルの蛍光強度である(緑のチャネル)。 図2Bは、Cy5で標識した断片化した純粋なYER019W1.6ngのサンプルの蛍光強
度である(赤のチャネル)。
FIGS. 2A-2B show the fluorescence obtained from the co-hybridization of two samples into a microarray containing an oligonucleotide probe complementary to the yeast Saccharomyces cerevisiae gene YER019W and the control oligonucleotide probe shown. An intensity image is shown. FIG. 2A shows a Cy3 labeled yer019w /-homozygous disrupted yeast-derived fragmented cRNA 2μ.
Fluorescence intensity of sample in g (green channel). FIG. 2B is the fluorescence intensity of the fragmented pure YER019W 1.6 ng sample labeled with Cy5 (red channel).

【図3】 図3A−3Bは、図2A−2Bのアレイと同じマイクロアレイへの2種のサン
プルの同時ハイブリダイゼーションから得られる蛍光強度イメージを示す。 図3Aは、Cy3で標識した断片化した純粋なYER019W1.6ngのサンプルの蛍光強
度である(緑のチャネル)。 図3Bは、Cy5で標識したyer019w/-ホモ接合体破砕酵母由来の断片化cRNA2μ
gのサンプルの蛍光強度である(赤のチャネル)。
3A-3B show fluorescence intensity images obtained from simultaneous hybridization of two samples to the same microarray as the array of FIGS. 2A-2B. FIG. 3A is the fluorescence intensity of the fragmented pure YER019W 1.6 ng sample labeled with Cy3 (green channel). FIG. 3B shows 2 μ of fragmented cRNA derived from yer019w /-homozygous disrupted yeast labeled with Cy5.
Fluorescence intensity of sample in g (red channel).

【図4】 図4A−4Bは、図2A−2Bのアレイと同じマイクロアレイへの2種のサン
プルの同時ハイブリダイゼーションから得られる蛍光強度イメージを示す。 図4Aは、Cy3で標識したyer019w/-ホモ接合体破砕酵母由来の断片化cRNA2μ
gのサンプルの蛍光強度である(緑のチャネル)。 図4Bは、Cy5で標識した野生型酵母由来の断片化cRNA2μgサンプルの蛍光強
度である(赤のチャネル)。
4A-4B show fluorescence intensity images obtained from simultaneous hybridization of two samples onto the same microarray as the array of FIGS. 2A-2B. FIG. 4A shows the fragmented cRNA from Cy3 labeled yer019w /-homozygous disrupted yeast 2μ.
Fluorescence intensity of sample in g (green channel). FIG. 4B is the fluorescence intensity of a 2 μg sample of fragmented cRNA derived from wild-type yeast labeled with Cy5 (red channel).

【図5】 図5A−Cは、個々のプローブで観察された標的及び非標的ハイブリダイゼー
ション量をその「タイリング位置」に従ってプロットしたものを示す。 図5Aは、図2B及び3Aにおける標識YER019Wのハイブリダイゼーションの
シグナルの組み合わせからの平均の正規化したハイブリダイゼーション強度のプ
ロットである。 図5Bは、図2A及び3Bにおける標識yer019w/-断片化cRNAのハイブリダイ
ゼーションのシグナルの組み合わせからの平均の正規化したハイブリダイゼーシ
ョン強度のプロットである。 図5Cは、それぞれ図5A及び5Bにおいてプロットした、標的ハイブリダイ
ゼーション強度の非標的ハイブリダイゼーション強度に対する比率のプロットで
ある。
Figures 5A-C show the amount of target and non-target hybridization observed with individual probes plotted according to their "tiling position". FIG. 5A is a plot of average normalized hybridization intensities from the combination of signals of hybridization of labeled YER019W in FIGS. 2B and 3A. FIG. 5B is a plot of average normalized hybridization intensities from the signal combinations of hybridization of labeled yer019w / − fragmented cRNA in FIGS. 2A and 3B. FIG. 5C is a plot of ratio of target hybridization intensity to non-target hybridization intensity plotted in FIGS. 5A and 5B, respectively.

【図6】 それぞれ図5A及び5Cにおけるデータを使用してYER019Wの各相補的プロー
ブに対する感受性(「GSシグナル」、水平軸)及び特異性(「GNSシグナル
」、垂直軸)間の関係を示す散乱プロットである。
FIG. 6: Scattering showing the relationship between sensitivity (“GS signal”, horizontal axis) and specificity (“GNS signal”, vertical axis) of YER019W to each complementary probe using the data in FIGS. 5A and 5C, respectively. It is a plot.

【図7】 本発明の分析方法を実施するために使用し得るコンピューターシステムの例を
示す。
FIG. 7 shows an example of a computer system that can be used to carry out the analysis method of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS ,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN, MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM ,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN, YU,ZA,ZW Fターム(参考) 2G045 AA35 DA12 DA13 DA14 FB02 FB07 FB12 HA09 JA01 4B024 AA11 AA19 BA80 CA04 CA05 CA09 CA10 CA12 HA08 HA11 HA12 4B063 QA01 QA08 QA19 QQ01 QQ28 QQ34 QQ40 QQ41 QQ42 QQ49 QQ52 QQ53 QR08 QR14 QR20 QR31 QR32 QR36 QR42 QR50 QR55 QR56 QR58 QR59 QR62 QR66 QS25 QS32 QS34 QS39 QX02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ , CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, K E, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG , ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, BZ, C A, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM , DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, K E, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS , LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, R U, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM , TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW F term (reference) 2G045 AA35 DA12 DA13 DA14 FB02                       FB07 FB12 HA09 JA01                 4B024 AA11 AA19 BA80 CA04 CA05                       CA09 CA10 CA12 HA08 HA11                       HA12                 4B063 QA01 QA08 QA19 QQ01 QQ28                       QQ34 QQ40 QQ41 QQ42 QQ49                       QQ52 QQ53 QR08 QR14 QR20                       QR31 QR32 QR36 QR42 QR50                       QR55 QR56 QR58 QR59 QR62                       QR66 QS25 QS32 QS34 QS39                       QX02

Claims (89)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 標的分子に対するプローブの結合を評価する方法であって、
第1のサンプル中の分子のプローブへの結合量を第2のサンプル中の分子のプロ
ーブへの結合量と比較することを含み、 (a)第1のサンプルが複数の同じ標的分子を含み、 (b)第2のサンプルが複数の異なる標的分子を含む、 ことを特徴とする、上記方法。
1. A method for evaluating the binding of a probe to a target molecule, comprising:
Comparing the amount of binding of molecules in the first sample to the probe with the amount of binding of molecules in the second sample to the probe; (a) the first sample comprises a plurality of identical target molecules; (B) The second sample contains a plurality of different target molecules.
【請求項2】 第1のサンプルが同じ標的分子の実質的に純粋なサンプルで
ある、請求項1に記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein the first sample is a substantially pure sample of the same target molecule.
【請求項3】 第1のサンプルが少なくとも75%純粋である、請求項2に
記載の方法。
3. The method of claim 2, wherein the first sample is at least 75% pure.
【請求項4】 第1のサンプルが少なくとも90%純粋である、請求項2に
記載の方法。
4. The method of claim 2, wherein the first sample is at least 90% pure.
【請求項5】 第1のサンプルが少なくとも95%純粋である、請求項2に
記載の方法。
5. The method of claim 2, wherein the first sample is at least 95% pure.
【請求項6】 第1のサンプルが少なくとも99%純粋である、請求項2に
記載の方法。
6. The method of claim 2, wherein the first sample is at least 99% pure.
【請求項7】 第2のサンプル中のそれぞれ異なる標的分子が第1のサンプ
ル中の同じ標的分子と異なる、請求項1に記載の方法。
7. The method of claim 1, wherein each different target molecule in the second sample is different than the same target molecule in the first sample.
【請求項8】 プローブの感受性を決定する、請求項1に記載の方法。8. The method of claim 1, wherein the sensitivity of the probe is determined. 【請求項9】 プローブの感受性を第1のサンプル中の特定標的分子のプロ
ーブへの結合量から決定する、請求項8に記載の方法。
9. The method according to claim 8, wherein the sensitivity of the probe is determined from the amount of the specific target molecule bound to the probe in the first sample.
【請求項10】 プローブの特異性を決定する、請求項1に記載の方法。10. The method of claim 1, wherein the specificity of the probe is determined. 【請求項11】 プローブの特異性を、第1のサンプル中の同じ標的分子の
プローブへの結合量の、第2のサンプル中の異なる標的分子のプローブへの結合
量に対する比率から決定する、請求項10に記載の方法。
11. The specificity of the probe is determined from the ratio of the amount of the same target molecule bound to the probe in the first sample to the amount of different target molecule bound to the probe in the second sample. Item 11. The method according to Item 10.
【請求項12】 第1のサンプル中の同じ標的分子が検出可能に標識されて
いる、請求項1に記載の方法。
12. The method of claim 1, wherein the same target molecule in the first sample is detectably labeled.
【請求項13】 第2のサンプル中の異なる標的分子が検出可能に標識され
ている、請求項1に記載の方法。
13. The method of claim 1, wherein the different target molecules in the second sample are detectably labeled.
【請求項14】 分子が蛍光分子で検出可能に標識されている、請求項12
又は13に記載の方法。
14. The molecule of claim 12, wherein the molecule is detectably labeled with a fluorescent molecule.
Or the method described in 13 above.
【請求項15】 (a)第1のサンプル中の同じ標的分子が第1の標識で検
出可能に標識されており、かつ (b)第2のサンプル中の異なる標的分子が第2の標識で検出可能に標識されて
おり、 第1の標識は第2の標識と識別可能である、請求項1に記載の方法。
15. (a) The same target molecule in a first sample is detectably labeled with a first label, and (b) a different target molecule in a second sample with a second label. 2. The method of claim 1, wherein the method is detectably labeled and the first label is distinguishable from the second label.
【請求項16】 第1の標識が第1の蛍光分子であり、第2の標識が第2の
蛍光分子である、請求項15に記載の方法。
16. The method of claim 15, wherein the first label is a first fluorescent molecule and the second label is a second fluorescent molecule.
【請求項17】 プローブが支持体表面に結合している、請求項1に記載の
方法。
17. The method of claim 1, wherein the probe is bound to the support surface.
【請求項18】 プローブが複数のプローブの1つである、請求項1に記載
の方法。
18. The method of claim 1, wherein the probe is one of a plurality of probes.
【請求項19】 複数のプローブがプローブのアレイを含み、 該アレイが少なくとも1つの表面を有する支持体を有し、 各プローブが該表面上の異なる位置で支持体表面に結合している、請求項18に
記載の方法。
19. The plurality of probes comprises an array of probes, the array having a support having at least one surface, each probe bound to a support surface at a different location on the surface. Item 18. The method according to Item 18.
【請求項20】 プローブが特定のヌクレオチド配列を有するポリヌクレオ
チドプローブである、請求項1に記載の方法。
20. The method according to claim 1, wherein the probe is a polynucleotide probe having a specific nucleotide sequence.
【請求項21】 第1のサンプル中の同じ標的分子がポリヌクレオチド分子
である、請求項20に記載の方法。
21. The method of claim 20, wherein the same target molecule in the first sample is a polynucleotide molecule.
【請求項22】 ポリヌクレオチドプローブの特定のヌクレオチド配列が、
第1のサンプル中のポリヌクレオチド分子のヌクレオチド配列の少なくとも一部
に相補的である、請求項21に記載の方法。
22. A specific nucleotide sequence of a polynucleotide probe is
22. The method of claim 21, which is complementary to at least a portion of the nucleotide sequence of the polynucleotide molecule in the first sample.
【請求項23】 第2のサンプル中の異なる標的分子が、第1のサンプル中
のポリヌクレオチド分子のヌクレオチド配列と異なるポリヌクレオチド配列を有
するポリヌクレオチド分子である、請求項21に記載の方法。
23. The method of claim 21, wherein the different target molecule in the second sample is a polynucleotide molecule having a polynucleotide sequence that differs from the nucleotide sequence of the polynucleotide molecule in the first sample.
【請求項24】 ポリヌクレオチドプローブが支持体表面に結合している、
請求項20に記載の方法。
24. A polynucleotide probe is bound to the surface of a support,
21. The method of claim 20.
【請求項25】 ポリヌクレオチドプローブが異なるヌクレオチド配列を有
する複数のポリヌクレオチドプローブの1つである、請求項20に記載の方法。
25. The method of claim 20, wherein the polynucleotide probe is one of a plurality of polynucleotide probes having different nucleotide sequences.
【請求項26】 複数のポリヌクレオチドプローブがポリヌクレオチドプロ
ーブのアレイを含み、 該アレイが少なくとも1つの表面を有する支持体を有し、 各ポリヌクレオチドプローブが該表面上の異なる位置で支持体表面に結合してい
る、請求項25に記載の方法。
26. A plurality of polynucleotide probes comprises an array of polynucleotide probes, the array having a support having at least one surface, each polynucleotide probe on a support surface at a different location on the surface. 26. The method of claim 25, which is bound.
【請求項27】 特定のヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチドプロー
ブの標的ポリヌクレオチドに対する結合を評価する方法であって、第1のサンプ
ル中のポリヌクレオチドのポリヌクレオチドプローブとのハイブリダイゼーショ
ン量を、第2のサンプル中のポリヌクレオチドのポリヌクレオチドプローブとの
ハイブリダイゼーション量と比較することを含み、 (a)第1のサンプルが標的ヌクレオチド配列を有する複数の同じ標的ポリヌク
レオチドを含み、 (b)第2のサンプルがそれぞれ異なるヌクレオチド配列を有する複数の異なる
ポリヌクレオチド分子を含む、 ことを特徴とする、上記方法。
27. A method for evaluating the binding of a polynucleotide probe having a specific nucleotide sequence to a target polynucleotide, wherein the hybridization amount of the polynucleotide in the first sample with the polynucleotide probe is Comparing the amount of hybridization of the polynucleotide in the sample with a polynucleotide probe, (a) the first sample comprises a plurality of identical target polynucleotides having a target nucleotide sequence, and (b) a second sample. Wherein the method comprises a plurality of different polynucleotide molecules each having a different nucleotide sequence.
【請求項28】 ポリヌクレオチドプローブの特定のヌクレオチド配列が、
第1のサンプル中の標的ポリヌクレオチドの標的ヌクレオチド配列の少なくとも
一部に相補的である、請求項27に記載の方法。
28. A specific nucleotide sequence of a polynucleotide probe comprises:
28. The method of claim 27, which is complementary to at least a portion of the target nucleotide sequence of the target polynucleotide in the first sample.
【請求項29】 第1のサンプル中の標的ポリヌクレオチドが、細胞または
生物の遺伝子または遺伝子転写産物、またはこれらに由来するmRNA、cDNAもしく
はcRNAに対応する、請求項27に記載の方法。
29. The method of claim 27, wherein the target polynucleotide in the first sample corresponds to a cell or organism gene or gene transcript, or an mRNA, cDNA or cRNA derived therefrom.
【請求項30】 第2のサンプル中の複数の異なるポリヌクレオチド分子が
、細胞または生物の複数の異なる遺伝子または遺伝子転写産物に対応する、請求
項27に記載の方法。
30. The method of claim 27, wherein the different polynucleotide molecules in the second sample correspond to different genes or gene transcripts of a cell or organism.
【請求項31】 第1のサンプルが標的ポリヌクレオチド分子の実質的に純
粋なサンプルである、請求項27に記載の方法。
31. The method of claim 27, wherein the first sample is a substantially pure sample of the target polynucleotide molecule.
【請求項32】 第1のサンプルが少なくとも75%純粋である、請求項3
1に記載の方法。
32. The first sample is at least 75% pure.
The method according to 1.
【請求項33】 第1のサンプルが少なくとも90%純粋である、請求項3
1に記載の方法。
33. The first sample is at least 90% pure.
The method according to 1.
【請求項34】 第1のサンプルが少なくとも95%純粋である、請求項3
1に記載の方法。
34. The first sample is at least 95% pure.
The method according to 1.
【請求項35】 第1のサンプルが少なくとも99%純粋である、請求項3
1に記載の方法。
35. The method of claim 3, wherein the first sample is at least 99% pure.
The method according to 1.
【請求項36】 第2のサンプル中のそれぞれの異なるポリヌクレオチド分
子が標的ヌクレオチド配列と異なるヌクレオチド配列を有する、請求項31に記
載の方法。
36. The method of claim 31, wherein each different polynucleotide molecule in the second sample has a nucleotide sequence that differs from the target nucleotide sequence.
【請求項37】 (a)第1のサンプル中の標的ポリヌクレオチドが細胞ま
たは生物の遺伝子または遺伝子転写産物に対応し、 (b)第2のサンプルが該細胞または生物の欠失変異体由来のポリヌクレオチド
サンプルを含み、 該細胞または生物の欠失変異体が、第1のサンプル中の標的ポリヌクレオチドに
対応する遺伝子または遺伝子転写産物を発現しないことを特徴とする、請求項3
6に記載の方法。
37. (a) The target polynucleotide in the first sample corresponds to a gene or gene transcript of a cell or organism, and (b) the second sample is derived from a deletion mutant of the cell or organism. 4. A polynucleotide sample comprising a deletion mutant of said cell or organism, characterized in that it does not express the gene or gene transcript corresponding to the target polynucleotide in the first sample.
The method according to 6.
【請求項38】 第2のサンプル中の複数の異なるポリヌクレオチド分子が
、 (a)第1のサンプル中の標的ヌクレオチド配列と同じヌクレオチド配列を有す
るポリヌクレオチド分子、及び (b)標的ヌクレオチド配列と異なるそれぞれ異なるヌクレオチド配列を有する
複数の異なるポリヌクレオチド分子、 を含むことを特徴とする、請求項31に記載の方法。
38. The plurality of different polynucleotide molecules in the second sample are (a) a polynucleotide molecule having the same nucleotide sequence as the target nucleotide sequence in the first sample, and (b) different from the target nucleotide sequence. 32. The method of claim 31, comprising a plurality of different polynucleotide molecules, each having a different nucleotide sequence.
【請求項39】 (a)標的ポリヌクレオチドが細胞または生物の遺伝子ま
たは遺伝子転写産物に対応し、 (b)第2のサンプルが該細胞または生物の野生型株由来のポリヌクレオチドサ
ンプルを含み、 該細胞または生物の野生型株が標的ポリヌクレオチドに対応する遺伝子または遺
伝子転写産物を発現することを特徴とする、請求項38に記載の方法。
39. (a) the target polynucleotide corresponds to a gene or gene transcript of a cell or organism, and (b) the second sample comprises a polynucleotide sample from a wild-type strain of the cell or organism, 39. The method according to claim 38, characterized in that the wild type strain of the cell or organism expresses the gene or gene transcript corresponding to the target polynucleotide.
【請求項40】 (a)第1のサンプルが更に上記同じ標的ポリヌクレオチ
ドの標的ヌクレオチド配列と異なるヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチド
分子を含み、 (b)第2のサンプルが上記同じ標的ポリヌクレオチドを含まない、 ことを特徴とする、請求項27に記載の方法。
40. (a) a first sample further comprises a polynucleotide molecule having a nucleotide sequence different from the target nucleotide sequence of said same target polynucleotide, and (b) a second sample comprises said same target polynucleotide. 28. The method of claim 27, wherein the method is absent.
【請求項41】 第2のサンプル中のそれぞれの異なるポリヌクレオチド分
子が、標的ヌクレオチド配列と異なるヌクレオチド配列を有する、請求項40に
記載の方法。
41. The method of claim 40, wherein each different polynucleotide molecule in the second sample has a nucleotide sequence that differs from the target nucleotide sequence.
【請求項42】 (a)標的ポリヌクレオチドが細胞または生物の遺伝子ま
たは遺伝子転写産物に対応し、 (b)第1のサンプルが標的ポリヌクレオチドに対応する遺伝子または遺伝子転
写産物を発現する該細胞または生物の野生型株由来のポリヌクレオチドサンプル
を含み、 (c)第2のサンプルが標的ポリヌクレオチドに対応する遺伝子または遺伝子転
写産物を発現しない該細胞または生物の欠失変異体由来のポリヌクレオチドサン
プルを含む、 ことを特徴とする、請求項41に記載の方法。
42. (a) the target polynucleotide corresponds to a gene or gene transcript of a cell or organism, and (b) the first sample expresses the gene or gene transcript corresponding to the target polynucleotide, or A polynucleotide sample from a wild-type strain of an organism, (c) wherein the second sample does not express the gene or gene transcript corresponding to the target polynucleotide; 42. The method of claim 41, comprising:
【請求項43】 (a)第1のサンプルが更に上記同じ標的ポリヌクレオチ
ドの標的ヌクレオチド配列と異なるヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチド
分子を含み、 (b)第2のサンプルが、 (i)標的ヌクレオチド配列と同じヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチ
ド分子、及び (ii)標的ヌクレオチド配列と異なるそれぞれ異なるヌクレオチド配列を有
する複数の異なるポリヌクレオチド分子、 を含み、 標的ヌクレオチド配列を有する第1のサンプル中のポリヌクレオチド分子の量が
、標的ヌクレオチド配列を有する第2のサンプル中のポリヌクレオチド分子の量
と少なくとも2倍異なることを特徴とする、請求項27に記載の方法。
43. (a) the first sample further comprises a polynucleotide molecule having a nucleotide sequence different from the target nucleotide sequence of the same target polynucleotide, (b) the second sample comprises (i) the target nucleotide sequence. A polynucleotide molecule having the same nucleotide sequence as described above, and (ii) a plurality of different polynucleotide molecules each having a different nucleotide sequence different from the target nucleotide sequence, the polynucleotide molecule in the first sample having the target nucleotide sequence 28. The method of claim 27, characterized in that the amount differs from the amount of polynucleotide molecule in the second sample having the target nucleotide sequence by at least 2-fold.
【請求項44】 標的ヌクレオチド配列を有する第1のサンプル中のポリヌ
クレオチド分子の量が、標的ヌクレオチド配列を有する第2のサンプル中のポリ
ヌクレオチド分子の量と少なくとも4倍異なる、請求項43に記載の方法。
44. The method of claim 43, wherein the amount of polynucleotide molecules in the first sample having the target nucleotide sequence differs from the amount of polynucleotide molecules in the second sample having the target nucleotide sequence by at least 4-fold. the method of.
【請求項45】 標的ヌクレオチド配列を有する第1のサンプル中のポリヌ
クレオチド分子の量が、標的ヌクレオチド配列を有する第2のサンプル中のポリ
ヌクレオチド分子の量と少なくとも8倍異なる、請求項43に記載の方法。
45. The method of claim 43, wherein the amount of polynucleotide molecules in the first sample having the target nucleotide sequence differs from the amount of polynucleotide molecules in the second sample having the target nucleotide sequence by at least 8-fold. the method of.
【請求項46】 標的ヌクレオチド配列を有する第1のサンプル中のポリヌ
クレオチド分子の量が、標的ヌクレオチド配列を有する第2のサンプル中のポリ
ヌクレオチド分子の量と少なくとも20倍異なる、請求項43に記載の方法。
46. The method of claim 43, wherein the amount of polynucleotide molecules in the first sample having the target nucleotide sequence differs from the amount of polynucleotide molecules in the second sample having the target nucleotide sequence by at least 20-fold. the method of.
【請求項47】 標的ヌクレオチド配列を有する第1のサンプル中のポリヌ
クレオチド分子の量が、標的ヌクレオチド配列を有する第2のサンプル中のポリ
ヌクレオチド分子の量と少なくとも100倍異なる、請求項43に記載の方法。
47. The method of claim 43, wherein the amount of polynucleotide molecules in the first sample having the target nucleotide sequence differs from the amount of polynucleotide molecules in the second sample having the target nucleotide sequence by at least 100-fold. the method of.
【請求項48】 第1のサンプルの複数の異なる分子中のそれぞれ異なるポ
リヌクレオチド分子の量が、第2のサンプルの複数の異なるポリヌクレオチド分
子中の対応する異なるポリヌクレオチド分子の量と100倍以下の差で異なる、
請求項43に記載の方法。
48. The amount of each different polynucleotide molecule in the different molecules of the first sample is up to 100 times less than the amount of the corresponding different polynucleotide molecule in the different polynucleotide molecules of the second sample. Depends on the difference of
The method of claim 43.
【請求項49】 第1のサンプルの複数の異なる分子中のそれぞれ異なるポ
リヌクレオチド分子の量が、第2のサンプルの複数の異なるポリヌクレオチド分
子中の対応する異なるポリヌクレオチド分子の量と10倍以下の差で異なる、請
求項43に記載の方法。
49. The amount of each different polynucleotide molecule in the plurality of different molecules of the first sample is less than 10 times the amount of the corresponding different polynucleotide molecule in the plurality of different polynucleotide molecules of the second sample. 44. The method of claim 43, differing by the difference between.
【請求項50】 第1のサンプルの複数の異なる分子中のそれぞれ異なるポ
リヌクレオチド分子の量が、第2のサンプルの複数の異なるポリヌクレオチド分
子中の対応する異なるポリヌクレオチド分子の量と50%以下の差で異なる、請
求項43に記載の方法。
50. The amount of each different polynucleotide molecule in the plurality of different molecules of the first sample is less than or equal to 50% of the amount of the corresponding different polynucleotide molecule in the plurality of different polynucleotide molecules of the second sample. 44. The method of claim 43, differing by the difference between.
【請求項51】 第1のサンプルの複数の異なるポリヌクレオチド分子中の
異なるポリヌクレオチド分子の平均の量が、第2のサンプルの複数の異なるポリ
ヌクレオチド分子中の異なるポリヌクレオチド分子の平均の量と2倍以下の差で
異なる、請求項43に記載の方法。
51. The average amount of different polynucleotide molecules in the different polynucleotide molecules of the first sample is the same as the average amount of different polynucleotide molecules in the different polynucleotide molecules of the second sample. 44. The method of claim 43, which differs by no more than a factor of two.
【請求項52】 第1のサンプルの複数の異なるポリヌクレオチド分子中の
異なるポリヌクレオチド分子の平均の量が、第2のサンプルの複数の異なるポリ
ヌクレオチド分子中の異なるポリヌクレオチド分子の平均の量と50%以下の差
で異なる、請求項43に記載の方法。
52. The average amount of different polynucleotide molecules in the different polynucleotide molecules of the first sample is the same as the average amount of different polynucleotide molecules in the different polynucleotide molecules of the second sample. 44. The method of claim 43, which differs by no more than 50%.
【請求項53】 第1のサンプルの複数の異なるポリヌクレオチド分子中の
異なるポリヌクレオチド分子の平均の量が、第2のサンプルの複数の異なるポリ
ヌクレオチド分子中の異なるポリヌクレオチド分子の平均の量と10%以下の差
で異なる、請求項43に記載の方法。
53. The average amount of different polynucleotide molecules in the different polynucleotide molecules of the first sample is the same as the average amount of different polynucleotide molecules in the different polynucleotide molecules of the second sample. 44. The method of claim 43, which differs by no more than 10%.
【請求項54】 第1のサンプルの複数の異なるポリヌクレオチド分子中の
異なるポリヌクレオチド分子の平均の量が、第2のサンプルの複数の異なるポリ
ヌクレオチド分子中の異なるポリヌクレオチド分子の平均の量と1%以下の差で
異なる、請求項43に記載の方法。
54. The average amount of different polynucleotide molecules in the different polynucleotide molecules of the first sample is the same as the average amount of different polynucleotide molecules in the different polynucleotide molecules of the second sample. 44. The method of claim 43, which differs by no more than 1%.
【請求項55】 ポリヌクレオチドプローブの感受性を決定する、請求項2
7に記載の方法。
55. The method of claim 2, wherein the sensitivity of the polynucleotide probe is determined.
7. The method according to 7.
【請求項56】 ポリヌクレオチドプローブの感受性を、第1のサンプル中
の標的ポリヌクレオチド分子のポリヌクレオチドプローブとのハイブリダイゼー
ション量から決定する、請求項55に記載の方法。
56. The method of claim 55, wherein the sensitivity of the polynucleotide probe is determined from the amount of hybridization of the target polynucleotide molecule with the polynucleotide probe in the first sample.
【請求項57】 ポリヌクレオチドプローブの特異性を決定する、請求項2
7に記載の方法。
57. The method of claim 2, wherein the specificity of the polynucleotide probe is determined.
7. The method according to 7.
【請求項58】 ポリヌクレオチドプローブの特異性を、第1のサンプル中
の標的ポリヌクレオチド分子のポリヌクレオチドプローブとのハイブリダイゼー
ション量の、第2のサンプル中のポリヌクレオチド分子のポリヌクレオチドプロ
ーブへのハイブリダイゼーション量に対する比率から決定する、請求項57に記
載の方法。
58. The specificity of the polynucleotide probe is determined by increasing the hybridization amount of the target polynucleotide molecule in the first sample with the polynucleotide probe to the polynucleotide probe of the polynucleotide molecule in the second sample. 58. The method according to claim 57, which is determined from the ratio to the amount of hybridization.
【請求項59】 第1のサンプル中の標的ポリヌクレオチド分子が検出可能
に標識されている、請求項27に記載の方法。
59. The method of claim 27, wherein the target polynucleotide molecule in the first sample is detectably labeled.
【請求項60】 第2のサンプル中のポリヌクレオチド分子が検出可能に標
識されている、請求項27に記載の方法。
60. The method of claim 27, wherein the polynucleotide molecule in the second sample is detectably labeled.
【請求項61】 ポリヌクレオチド分子が蛍光分子で標識されている、請求
項59または60に記載の方法。
61. The method of claim 59 or 60, wherein the polynucleotide molecule is labeled with a fluorescent molecule.
【請求項62】 (a)第1のサンプル中の標的ポリヌクレオチド分子が第
1の標識で標識され、 (b)第2のサンプル中のポリヌクレオチド分子が第2の標識で標識され、 第1の標識が第2の標識と識別可能なものである、請求項27に記載の方法。
62. (a) a target polynucleotide molecule in a first sample is labeled with a first label; (b) a polynucleotide molecule in a second sample is labeled with a second label; 28. The method of claim 27, wherein the label of the is distinguishable from the second label.
【請求項63】 第1の標識が第1の蛍光分子であり、第2の標識が第2の
蛍光分子である、請求項62に記載の方法。
63. The method of claim 62, wherein the first label is a first fluorescent molecule and the second label is a second fluorescent molecule.
【請求項64】 ポリヌクレオチドプローブが支持体表面に結合している、
請求項27に記載の方法。
64. A polynucleotide probe is bound to the surface of a support,
The method of claim 27.
【請求項65】 ポリヌクレオチドプローブが複数のポリヌクレオチドプロ
ーブの1つである、請求項27に記載の方法。
65. The method of claim 27, wherein the polynucleotide probe is one of a plurality of polynucleotide probes.
【請求項66】 複数のポリヌクレオチドプローブがポリヌクレオチドプロ
ーブのアレイを含み、 該アレイが少なくとも1つの表面を有する支持体を有し、 各プローブが該表面上の異なる位置で支持体表面に結合していることを特徴とす
る、請求項65に記載の方法。
66. A plurality of polynucleotide probes comprises an array of polynucleotide probes, the array having a support having at least one surface, each probe bound to a support surface at a different location on the surface. 66. The method of claim 65, characterized in that
【請求項67】 複数のポリヌクレオチドプローブの標的ポリヌクレオチド
への結合を評価する方法であって、該複数のポリヌクレオチドプローブ中の各ポ
リヌクレオチドプローブは特定のヌクレオチド配列を有し、 該方法は、第1のサンプル中のポリヌクレオチドと該複数のポリヌクレオチド
プローブ中の各ポリヌクレオチドプローブとのハイブリダイゼーション量を、第
2のサンプル中のポリヌクレオチドと該複数のポリヌクレオチドプローブ中の各
ポリヌクレオチドプローブとのハイブリダイゼーション量と比較することを含み
、 (a)第1のサンプルが標的ヌクレオチド配列を有する複数の同じ標的ポリヌク
レオチドを含み、 (b)第2のサンプルがそれぞれ異なるヌクレオチド配列を有する複数の異なる
ポリヌクレオチド分子を含む、 ことを特徴とする、上記方法。
67. A method of assessing the binding of a plurality of polynucleotide probes to a target polynucleotide, wherein each polynucleotide probe in the plurality of polynucleotide probes has a specific nucleotide sequence, the method comprising: The amount of hybridization between the polynucleotide in the first sample and each of the polynucleotide probes in the plurality of polynucleotide probes is calculated by comparing the amount of hybridization between the polynucleotide in the second sample and each of the polynucleotide probes in the plurality of polynucleotide probes. (A) the first sample comprises a plurality of the same target polynucleotides having a target nucleotide sequence, and (b) the second sample comprises a plurality of different nucleotide sequences each having a different nucleotide sequence. Contains polynucleotide molecules The above method, characterized in that
【請求項68】 各ポリヌクレオチドプローブの特定のヌクレオチド配列が
、第1のサンプル中の標的ポリヌクレオチドの標的ヌクレオチド配列の少なくと
も一部と相補的である、請求項67に記載の方法。
68. The method of claim 67, wherein the particular nucleotide sequence of each polynucleotide probe is complementary to at least a portion of the target nucleotide sequence of the target polynucleotide in the first sample.
【請求項69】 複数の異なるポリヌクレオチドプローブ中の各ポリヌクレ
オチドプローブの感受性を決定する、請求項67に記載の方法。
69. The method of claim 67, wherein the sensitivity of each polynucleotide probe in the plurality of different polynucleotide probes is determined.
【請求項70】 複数の異なるポリヌクレオチドプローブ中の各ポリヌクレ
オチドプローブの感受性を、第1のサンプル中の同じ標的ポリヌクレオチド分子
と該複数のポリヌクレオチドプローブ中の各ポリヌクレオチドプローブとのハイ
ブリダイゼーション量から決定する、請求項69に記載の方法。
70. The sensitivity of each polynucleotide probe in a plurality of different polynucleotide probes is determined by the amount of hybridization between the same target polynucleotide molecule in a first sample and each polynucleotide probe in the plurality of polynucleotide probes. 70. The method of claim 69, determined from
【請求項71】 複数の異なるポリヌクレオチドプローブ中の各ポリヌクレ
オチドプローブの特異性を決定する、請求項69に記載の方法。
71. The method of claim 69, wherein the specificity of each polynucleotide probe in the plurality of different polynucleotide probes is determined.
【請求項72】 複数のポリヌクレオチドプローブ中の各ポリヌクレオチド
プローブの特異性を、 (a)第1のサンプル中の同じ標的ポリヌクレオチド分子の各ポリヌクレオチド
プローブとのハイブリダイゼーション量の、 (b)第2のサンプル中の複数の異なるポリヌクレオチド分子の各ポリヌクレオ
チドプローブとのハイブリダイゼーション量 に対する比率から決定する、請求項71に記載の方法。
72. The specificity of each polynucleotide probe in the plurality of polynucleotide probes is determined by: (a) the amount of hybridization of the same target polynucleotide molecule in the first sample with each polynucleotide probe; 72. The method of claim 71, which is determined from the ratio of a plurality of different polynucleotide molecules in a second sample to the amount of hybridization with each polynucleotide probe.
【請求項73】 複数のポリヌクレオチドプローブ中の各ポリヌクレオチド
プローブが支持体表面に結合している、請求項67に記載の方法。
73. The method of claim 67, wherein each polynucleotide probe in the plurality of polynucleotide probes is bound to the support surface.
【請求項74】 複数のポリヌクレオチドプローブがプローブのアレイを含
み、 該アレイは少なくとも1つの表面を有する支持体を有し、 複数のプローブ中の各プローブが該表面上の異なる位置で支持体表面に結合して
いることを特徴とする、請求項67に記載の方法。
74. A plurality of polynucleotide probes comprises an array of probes, the array having a support having at least one surface, each probe in the plurality of probes at a different location on the surface. 68. The method of claim 67, wherein the method is associated with
【請求項75】 第1のサンプルが2種またはそれ以上の異なる標的ポリヌ
クレオチド分子を含み、 該2種またはそれ以上の異なる標的ポリヌクレオチド分子のいずれもが、該2
種またはそれ以上の異なる標的ポリヌクレオチド分子の他の1種ともハイブリダ
イズまたは交差ハイブリダイズするプローブとハイブリダイズまたは交差ハイブ
リダイズしないことを特徴とする、請求項67に記載の方法。
75. The first sample comprises two or more different target polynucleotide molecules, each of said two or more different target polynucleotide molecules being said
68. The method of claim 67, wherein the method does not hybridize or cross-hybridize with a probe that also hybridizes or cross-hybridizes with another species of one or more different target polynucleotide molecules.
【請求項76】 1種またはそれ以上のポリヌクレオチドプローブのハイブ
リダイゼーション条件を評価する方法であって、 該1種またはそれ以上のポリヌクレオチドプローブがそれぞれ特定のヌクレオ
チド配列を有し、 該方法が、特定のハイブリダイゼーション条件下において、第1のサンプル中
のポリヌクレオチドの該1種またはそれ以上のポリヌクレオチドプローブのそれ
ぞれとのハイブリダイゼーション量を、第2のサンプル中のポリヌクレオチドの
該1種またはそれ以上のポリヌクレオチドプローブのそれぞれとのハイブリダイ
ゼーション量と比較することを含み、 (a)第1のサンプルが標的ヌクレオチド配列を有する複数の同じ標的ポリヌク
レオチドを含み、 (b)第2のサンプルがそれぞれ異なるヌクレオチド配列を有する複数の異なる
ポリヌクレオチド分子を含む、 ことを特徴とする、上記方法。
76. A method of assessing the hybridization conditions of one or more polynucleotide probes, wherein said one or more polynucleotide probes each have a particular nucleotide sequence, said method comprising: Under specific hybridization conditions, the hybridization amount of the polynucleotide in the first sample with each of the one or more polynucleotide probes is determined by the amount of the one or more polynucleotides in the second sample. Comparing the amount of hybridization with each of the above polynucleotide probes, (a) the first sample contains a plurality of the same target polynucleotides having a target nucleotide sequence, and (b) the second sample respectively. Have different nucleotide sequences Comprising a plurality of different polynucleotide molecules, characterized in that, the method described above.
【請求項77】 特定のハイブリダイゼーション条件下において1種または
それ以上のポリヌクレオチドプローブのそれぞれの感受性を決定する、請求項7
6に記載の方法。
77. Determining the sensitivity of each of one or more polynucleotide probes under specific hybridization conditions.
The method according to 6.
【請求項78】 1種またはそれ以上のポリヌクレオチドプローブのそれぞ
れの感受性を、特定のハイブリダイゼーション条件下における、第1のサンプル
中の複数の同じ標的ポリヌクレオチド分子と1種またはそれ以上のポリヌクレオ
チドプローブのそれぞれとのハイブリダイゼーション量から決定する、請求項7
7に記載の方法。
78. Sensitivity of each of one or more polynucleotide probes to a plurality of same target polynucleotide molecules and one or more polynucleotides in a first sample under specific hybridization conditions. 8. Determined from the amount of hybridization with each of the probes.
7. The method according to 7.
【請求項79】 特定のハイブリダイゼーション条件下において1種または
それ以上のポリヌクレオチドプローブのそれぞれの特異性を決定する、請求項7
6に記載の方法。
79. The specificity of each of the one or more polynucleotide probes is determined under specific hybridization conditions.
The method according to 6.
【請求項80】 1種またはそれ以上のポリヌクレオチドプローブのそれぞ
れの特異性を、 (a)特定のハイブリダイゼーション条件下における、第1のサンプル中の複数
の同じ標的ポリヌクレオチド分子と1種またはそれ以上のポリヌクレオチドプロ
ーブのそれぞれとのハイブリダイゼーション量の、 (b)特定のハイブリダイゼーション条件下における、第2のサンプル中の複数
の異なるポリヌクレオチド分子と1種またはそれ以上のポリヌクレオチドプロー
ブのそれぞれとのハイブリダイゼーション量 に対する比率から決定する、請求項79に記載の方法。
80. The specificity of each of the one or more polynucleotide probes is determined by: (a) a plurality of the same target polynucleotide molecules in the first sample under one or more specific hybridization conditions; (B) a plurality of different polynucleotide molecules in the second sample and each of one or more polynucleotide probes in the hybridization amount with each of the above-mentioned polynucleotide probes, 80. The method according to claim 79, which is determined from the ratio of to the amount of hybridization.
【請求項81】 上記の比較の段階の前に、更に以下の段階: (i)結合に貢献する(conducive)条件下でプローブを第1のサンプルと接触
させ、 (ii)結合に貢献する条件下でプローブを第2のサンプルと接触させ、 (iii)第1のサンプル中のプローブと分子間で生じる結合を検出し、 (iv)第2のサンプル中のプローブと分子間で生じる結合を検出する、 ことを含む、請求項1に記載の方法。
81. Prior to the step of comparing above, further comprising the following steps: (i) contacting the probe with the first sample under conditions conducive to binding, and (ii) conditions contributing to binding. Contacting the probe with a second sample below, (iii) detecting the bond between the probe and the molecule in the first sample, and (iv) detecting the bond between the probe and the molecule in the second sample. The method of claim 1, comprising:
【請求項82】 上記接触段階(i)及び(ii)を同時に行う、請求項8
1に記載の方法。
82. The method of claim 8 wherein said contacting steps (i) and (ii) are performed simultaneously.
The method according to 1.
【請求項83】 上記検出段階(iii)及び(iv)を同時に行う、請求
項82に記載の方法。
83. The method according to claim 82, wherein said detecting steps (iii) and (iv) are performed simultaneously.
【請求項84】 第1のサンプル中のポリヌクレオチドが第1の標識で標識
され、第2のサンプル中のポリヌクレオチドが第1の標識と識別可能な第2の標
識で標識され、 上記の比較の段階の前に更に以下の段階: (i)ハイブリダイゼーションに貢献する条件下でポリヌクレオチドプローブを
第1のサンプル及び第2のサンプルと同時に接触させ、 (ii)ポリヌクレオチドプローブと第1のサンプル及び第2のサンプル中のポ
リヌクレオチドとの間で生じる結合を検出する、 ことを含む、請求項27に記載の方法。
84. The polynucleotide in the first sample is labeled with a first label and the polynucleotide in the second sample is labeled with a second label distinguishable from the first label, the comparison as above. Prior to the step of: (i) contacting the polynucleotide probe with the first sample and the second sample simultaneously under conditions that contribute to hybridization, (ii) the polynucleotide probe and the first sample; And detecting the binding that occurs between the polynucleotide in the second sample and the polynucleotide in the second sample.
【請求項85】 第2のサンプルが第1のサンプル中の上記同じ標的分子ま
たはポリヌクレオチドを含まない、請求項81から84のいずれか1項に記載の
方法。
85. The method of any one of claims 81-84, wherein the second sample does not contain the same target molecule or polynucleotide in the first sample.
【請求項86】 プローブの標的分子との結合を評価するコンピューターシ
ステムであって、 メモリと、 該メモリと相互に連結されたプロセッサーエレメントと、 を含み、該メモリが該プロセッサーエレメントに下記の方法: 第1のサンプル中の分子のプローブへの結合量を第2のサンプル中の分子のプ
ローブへの結合量と比較することを含む方法、 を実施させる1またはそれ以上のプログラムをコードし、 (a)第1のサンプルは複数の同じ標的分子を含み、 (b)第2のサンプルは複数の異なる標的分子を含む、 ことを特徴とする、上記システム。
86. A computer system for assessing the binding of a probe to a target molecule comprising a memory and a processor element interconnected with the memory, the memory comprising: Encoding one or more programs, the method comprising: comparing the amount of a molecule in the first sample bound to the probe to the amount of a molecule bound to the probe in a second sample; ) A system as described above, characterized in that the first sample comprises a plurality of identical target molecules, and (b) the second sample comprises a plurality of different target molecules.
【請求項87】 ポリヌクレオチドプローブの結合を評価するコンピュータ
ーシステムであって、 メモリと、 該メモリと相互に連結されたプロセッサーエレメントと、 を含み、該メモリが該プロセッサーエレメントに下記の方法: 第1のサンプル中のポリヌクレオチドのポリヌクレオチドプローブへのハイブ
リダイゼーション量を第2のサンプル中のポリヌクレオチドのポリヌクレオチド
プローブへのハイブリダイゼーション量と比較することを含む方法、 を実施させる1またはそれ以上のプログラムをコードし、 (a)第1のサンプルは標的ヌクレオチド配列を有する複数の同じ標的ポリヌク
レオチドを含み、 (b)第2のサンプルはそれぞれ異なるヌクレオチド配列を有する複数の異なる
ポリヌクレオチド分子を含む、 ことを特徴とする、上記システム。
87. A computer system for assessing the binding of a polynucleotide probe, comprising: a memory; and a processor element interconnected with the memory, the memory having the processor element have the following method: One or more programs for carrying out a method comprising: comparing the amount of hybridization of a polynucleotide in a sample to a polynucleotide probe to the amount of hybridization of a polynucleotide in a second sample to a polynucleotide probe. (A) a first sample comprises a plurality of identical target polynucleotides having a target nucleotide sequence, and (b) a second sample comprises a plurality of different polynucleotide molecules each having a different nucleotide sequence, Featuring That, the above-mentioned system.
【請求項88】 メモリ及びプロセッサーエレメントを有するコンピュータ
ーと共に使用するためのコンピュータープログラム製品であって、コードされた
コンピュータープログラムメカニズムを有するコンピューター読み取り可能な記
録媒体を含み、 該コンピュータープログラムメカニズムは該メモリ中にロードされていても良
く、そして該プロセッサーエレメントに下記の方法: 第1のサンプル中の分子のプローブへの結合量を第2のサンプル中の分子のプ
ローブへの結合量と比較することを含む方法、 を実施させる1またはそれ以上のプログラムをコードし、 (a)第1のサンプルは複数の同じ標的分子を含み、 (b)第2のサンプルは複数の異なる標的分子を含む、 ことを特徴とする、上記コンピュータープログラム製品。
88. A computer program product for use with a computer having a memory and a processor element, including a computer readable recording medium having a coded computer program mechanism, the computer program mechanism in the memory. The processor element may be loaded and comprises the following method: Comparing the amount of molecules bound to the probe in the first sample with the amount of molecules bound to the probe in the second sample. , (A) the first sample comprises a plurality of the same target molecules, and (b) the second sample comprises a plurality of different target molecules. The above computer program product.
【請求項89】 メモリ及びプロセッサーエレメントを有するコンピュータ
ーと共に使用するためのコンピュータープログラム製品であって、コードされた
コンピュータープログラムメカニズムを有するコンピューター読み取り可能な記
録媒体を含み、 該コンピュータープログラムメカニズムは該メモリ中にロードされていても良
く、そして該プロセッサーエレメントに下記の方法: 第1のサンプル中のポリヌクレオチドのポリヌクレオチドプローブへのハイブ
リダイゼーション量を第2のサンプル中のポリヌクレオチドのポリヌクレオチド
プローブへのハイブリダイゼーション量と比較することを含む方法、 を実施させる1またはそれ以上のプログラムをコードし、 (a)第1のサンプルは標的ヌクレオチド配列を有する複数の同じ標的ポリヌク
レオチドを含み、 (b)第2のサンプルはそれぞれ異なるヌクレオチド配列を有する複数の異なる
ポリヌクレオチド分子を含む、 ことを特徴とする、上記コンピュータープログラム製品。
89. A computer program product for use with a computer having a memory and a processor element, including a computer readable recording medium having a coded computer program mechanism, the computer program mechanism in the memory. The processor element may be loaded and the method is as follows: hybridization amount of a polynucleotide in a first sample to a polynucleotide probe and hybridization of a polynucleotide in a second sample to a polynucleotide probe. Encoding one or more programs for carrying out the method, comprising: (a) a first sample containing a plurality of identical targets having a target nucleotide sequence; Include Li nucleotides, (b) the second sample comprises a plurality of different polynucleotide molecules having different nucleotide sequences, respectively, characterized in that, the computer program product.
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