JP2007515956A - Improved selective ligation and amplification assay - Google Patents
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Abstract
核酸の1以上の標的配列において1以上の単一ヌクレオチド多形を同定し、区別するための改良されたアッセイは、単一チューブ反応系において、3以上のプライマーを含み、そのうち2つは、1以上の第一のプライマーの3’末端が第二のプライマーの5’末端に隣接するように、SNPに近接する標的核酸配列に結合し、上記2つのプライマーは選択的に連結されて、次いで、第三のプライマーによって増幅されて、1以上の標的配列の相補性鎖を指数関数的に生じさせる。上記1以上の標的配列の他の鎖は、各々が異なるフルオロフォアで標識された1以上のハイブリダイズ可能なプローブによって指数関数的に増幅され、フルオロフォア標識ハイブリダイズ可能プローブは、標的核酸産物への取込みおよびその増幅までクエンチされる。An improved assay for identifying and distinguishing one or more single nucleotide polymorphisms in one or more target sequences of nucleic acids comprises three or more primers in a single tube reaction system, two of which are 1 Bind to the target nucleic acid sequence adjacent to the SNP such that the 3 ′ end of the first primer is adjacent to the 5 ′ end of the second primer, the two primers are selectively ligated, Amplified by a third primer to generate exponentially complementary strands of one or more target sequences. The other strands of the one or more target sequences are exponentially amplified by one or more hybridizable probes, each labeled with a different fluorophore, and the fluorophore-labeled hybridizable probe becomes a target nucleic acid product. Is quenched until the uptake and its amplification.
Description
本発明は、組み合わされた連結および増幅プロトコルに関連する核酸の標的配列を増幅し、同定するためのアッセイ、およびそのようなアッセイを行うためのナノリットルサンプリングアレイの使用に関する。 The present invention relates to assays for amplifying and identifying target sequences of nucleic acids associated with combined ligation and amplification protocols, and the use of nanoliter sampling arrays to perform such assays.
遺伝子的変動は、癌、多発性硬化症、自己免疫疾患、嚢胞性線維症および精神分裂病を含めた、多数の病気状態および病気に対する素因に益々関連付けられている。遺伝子的変動を迅速かつ安価に同定する能力は、そのような病気、およびこれらの病気に対する素因についての診断、危険性評価、および予後の決定を大いに促進する。 Genetic variation is increasingly associated with a number of disease states and predisposition to illness, including cancer, multiple sclerosis, autoimmune disease, cystic fibrosis and schizophrenia. The ability to quickly and inexpensively identify genetic variation greatly facilitates diagnosis, risk assessment, and prognostic decisions about such diseases and predisposition to these diseases.
遺伝子的変動を同定するための1つの可能性は、その双方をここに引用して援用する、Bhatnagarらに対する特許文献1およびToddらに対する特許文献2に開示された選択的連結および増幅技術を組み合わせることを含む。双方の特許は少なくとも3つのプライマーの使用を開示し、そのうちの2つは、ハイブリダイゼーション後に連結させ、次いで延長させることができる標的核酸配列の1つの鎖の3’末端の隣接領域に相補的である。Toddらにおいては、第三のプライマーは、(上流プライマーに連結される)下流プライマーの3’末端におけるランダム配列に対して相補的であって、第一のプライマーの5’末端のランダム配列と同一であるランダム配列である。Bhatnagarらにおいては、第三のプライマーは上流プライマーに対して相補的であり、また、標的配列の反対鎖に対しても相補的である。双方の場合において、増幅を起こさせるためには第三のプライマーの3’末端において相補性がなければならない。 One possibility for identifying genetic variation combines the selective ligation and amplification techniques disclosed in US Pat. Nos. 6,099,028 to Bhatnagar et al. And US Pat. Including that. Both patents disclose the use of at least three primers, two of which are complementary to the adjacent region at the 3 ′ end of one strand of the target nucleic acid sequence that can be ligated after hybridization and then extended. is there. In Todd et al., The third primer is complementary to the random sequence at the 3 ′ end of the downstream primer (linked to the upstream primer) and is identical to the random sequence at the 5 ′ end of the first primer. Is a random sequence. In Bhatnagar et al., The third primer is complementary to the upstream primer and is also complementary to the opposite strand of the target sequence. In both cases, there must be complementarity at the 3 'end of the third primer to cause amplification.
熱−安定性ポリメラーゼを用いて標的核酸配列を増幅させ、連結および増幅両反応は同一反応混合物中で行うことができる。隣接プライマーの間の任意のギャップを存在させることができ、これはポリメラーゼによって満たされ、隣接プライマーの首尾よい連結を可能とすることができる。そのようなシステムは、標的核酸配列における遺伝子可変性の同定、および多数の対立遺伝子の同定を可能とする。
(発明の要旨)
本発明の第一の実施形態において、特異的標的核酸配列を増幅させるためのタイプの改良されたアッセイが提供され、ここに、該標的配列は注目する内部SNPを含み、該アッセイは標的配列、各々、標的配列の第一および第二のセグメントに実質的に相補的な少なくとも部分を有する連結可能な第一および第二のプライマー、および第一および第二のプライマーのランダム配列セグメントに対して実質的に相補的である第三のプライマーを含む制御温度反応混合物を用いるタイプの選択的連結および増幅方法であり、ここに、該改良は:注目するSNPを持つ標的核酸配列にハイブリダイズするように設計された2つのユニークなプローブを用いて核酸の1以上の標的配列における1以上のSNPの間を単一チューブ反応系において区別することを含み、各ハイブリダイズ可能なプローブは増幅された標的核酸産物へのプローブの取り込みまでクエンチされる異なる蛍光タグを有する。
(Summary of the Invention)
In a first embodiment of the invention, an improved assay of the type for amplifying a specific target nucleic acid sequence is provided, wherein the target sequence comprises an internal SNP of interest, the assay comprising a target sequence, Ligable first and second primers each having at least a portion substantially complementary to the first and second segments of the target sequence, and substantially to the random sequence segments of the first and second primers A selective ligation and amplification method of the type using a controlled temperature reaction mixture comprising a third primer that is complementary in nature, wherein the improvement is: to hybridize to a target nucleic acid sequence having a SNP of interest Differentiate between one or more SNPs in one or more target sequences of nucleic acids in a single tube reaction system using two unique probes designed It said method comprising, each hybridizable probe having a different fluorescent tag is quenched to the probe incorporation into the amplified target nucleic acid product.
標的配列が標的配列の末端にあるのではない注目する1以上のSNPを含む、特異的標的核酸配列を増幅するためのタイプの、改良されたアッセイのいくつかの実施形態において、該アッセイは標的配列、標的配列の第一の末端における第一のセグメントに対して実質的に相補的であるその3’末端の少なくとも部分を有する第一のプライマー、標的配列の第二の末端における第二のセグメントに対して実質的に相補的であるその5’末端の少なくとも部分を有する第二のプライマー、該第二のプライマーの5’末端は第一のプライマーの3’末端の2ないし4の塩基に隣接し、またはその中にあり、ここに、標的配列のSNPに対して相補的なヌクレオチドは第一のプライマーの3’末端または第二のプライマーの5’末端いずれかに存在し、および第一のプライマーの3’末端におけるランダム配列セグメントに対して、および第一のプライマーの5’末端における実質的に同様な配列に対して実質的に相補的である第三のプライマー、少なくとも4つの異なるヌクレオチド塩基、熱安定性ポリメラーゼおよび熱安定性リガーゼを含む熱サイクル反応混合物を用いるタイプの選択的連結および増幅方法であり、ここに、該改良は注目するSNPを持つ標的核酸配列にハイブリダイズするように設計された2つのユニークなプローブを用いて核酸の1以上の標的配列における1以上のSNPの間を単一チューブ反応系において識別することを含み、各ハイブリダイズ可能なプローブは、増幅された標的核酸産物へのプローブの取り込みまでクエンチされる異なる蛍光タグを有する。第一の蛍光タグを持つ第一のハイブリダイズ可能なプローブは、第一のプライマーの3’末端にある注目する第一のSNPを有する連結された第一のプライマー−第二のプライマー産物から第三のプライマーによって生じた第一の増幅された標的核酸にハイブリダイズするユニークなランダム配列を有し、第一のハイブリダイズ可能なプローブは、それにより、増幅された反対鎖標的核酸産物へ取り込まれて、第一の蛍光シグナルを与えるようになる。第二の蛍光タグを持つ第二のハイブリダイズ可能なプローブは、第一のプライマーの3’末端にある注目する第二のSNPを有する異なる連結された第一のプライマー−第二のプライマー産物から第三のプライマーによって生じた第二の増幅された産物にハイブリダイズするユニークなランダム配列を有し、第二のハイブリダイズ可能なプローブは、それにより、増幅された反対鎖標的核酸産物へ取り込まれて、第二の蛍光シグナルを与えるようになる。 In some embodiments of an improved assay of the type for amplifying a specific target nucleic acid sequence comprising one or more SNPs of interest that are not at the end of the target sequence, the assay comprises a target A first primer having at least a portion of its 3 ′ end that is substantially complementary to the first segment at the first end of the target sequence, a second segment at the second end of the target sequence A second primer having at least a portion of its 5 'end that is substantially complementary to the 5' end of the second primer adjacent to the 2-4 bases of the 3 'end of the first primer Or in which the nucleotide complementary to the SNP of the target sequence is present either at the 3 ′ end of the first primer or at the 5 ′ end of the second primer And a third primer that is substantially complementary to a random sequence segment at the 3 ′ end of the first primer and to a substantially similar sequence at the 5 ′ end of the first primer, at least A type of selective ligation and amplification method using a thermocycling reaction mixture comprising four different nucleotide bases, a thermostable polymerase and a thermostable ligase, wherein the improvement is to hybridize to a target nucleic acid sequence having the SNP of interest. Discriminating between one or more SNPs in one or more target sequences of a nucleic acid in a single tube reaction system using two unique probes designed to soy, each hybridizable probe comprising: Has different fluorescent tags that are quenched until incorporation of the probe into the amplified target nucleic acid productA first hybridizable probe having a first fluorescent tag is obtained from a linked first primer-second primer product having a first SNP of interest at the 3 ′ end of the first primer. Having a unique random sequence that hybridizes to the first amplified target nucleic acid generated by the three primers, whereby the first hybridizable probe is incorporated into the amplified opposite strand target nucleic acid product. Thus, a first fluorescent signal is given. A second hybridizable probe with a second fluorescent tag is derived from a different linked first primer-second primer product having a second SNP of interest at the 3 ′ end of the first primer. A unique random sequence that hybridizes to the second amplified product produced by the third primer, and the second hybridizable probe is thereby incorporated into the amplified opposite strand target nucleic acid product. Thus, a second fluorescent signal is given.
好ましい実施形態において、第一および第二のハイブリダイズ可能なプローブのランダム配列はユニークな配列であり、従って、増幅された標的核酸へのハイブリダイズ可能なプローブの各々の特異的取込みは、ハイブリダイズ可能なプローブが検出するように設計された注目する特定のSNPを有する第一のプライマー−第二のプライマー産物の連結の後に優先的に起こる。増幅された産物へのハイブリダイズ可能なプローブの取込みに際して、蛍光が起こり、増幅された産物の検出を、非特異的バックグラウンド産物から識別可能とする。加えて、第三のプライマーのランダム配列もまた、そのような非特異的産物が注目するSNPを有する増幅された産物の検出に干渉しない十分低いレベルまで、ヒトまたは他の種の染色体の存在下で生じ得る非特異的増幅産物を低下させるようにPCRにつき最適化されたユニークな配列である。 In a preferred embodiment, the random sequence of the first and second hybridizable probes is a unique sequence, and thus the specific incorporation of each hybridizable probe into the amplified target nucleic acid is hybridized. Occurs preferentially after ligation of the first primer-second primer product with the particular SNP of interest designed to detect possible probes. Upon incorporation of the hybridizable probe into the amplified product, fluorescence occurs, allowing detection of the amplified product to be distinguished from non-specific background products. In addition, the random sequence of the third primer may also be present in the presence of human or other species chromosomes to a sufficiently low level that such non-specific products will not interfere with the detection of amplified products with the SNP of interest. Is a unique sequence optimized for PCR to reduce non-specific amplification products that may occur in
別法として、2つのハイブリダイズ可能なプローブは蛍光タグを含まないが、注目する異なるSNPを有する異なる連結産物を識別するように設計された単なるさらなるプライマーである。次いで、さらなるプライマーと同様な、さらなるハイブリダイズ可能なプローブを用いて注目するSNPを持つ増幅された産物の検出がなされるが、増幅と干渉しないように開発される。これらのハイブリダイズ可能なプローブは蛍光タグを有し、あるいは別法として、各々は異なる蛍光タグを有し、増幅された産物へハイブリダイズするに際して、蛍光を発し、それにより、増幅された産物の検出を可能とする。 Alternatively, the two hybridizable probes do not contain a fluorescent tag, but are merely additional primers designed to distinguish different ligation products with different SNPs of interest. The amplified product with the SNP of interest is then detected using an additional hybridizable probe, similar to the additional primer, but developed so as not to interfere with the amplification. These hybridizable probes have fluorescent tags or, alternatively, each have a different fluorescent tag, which fluoresces when hybridized to the amplified product, thereby allowing amplification of the amplified product. Enable detection.
本発明のもう1つの実施形態において、特異的標的核酸配列を増幅するためのタイプの改良されたアッセイが提供され、ここに、該標的配列は標的配列の末端にはない注目するSNPを含み、該アッセイは標的配列、標的配列の第一の末端における第一のセグメントに対して実質的に相補性であるその3’末端の少なくとも部分を有する第一のプライマー、標的配列の第二の末端における第二のセグメントに対して実質的に相補的であるその5’末端の少なくとも部分を有する第二のプライマー、該第二のプライマーの5’末端は第一のプライマーの3’末端に隣接しており、ここに、標的配列のSNPに相補的なヌクレオチドは第一のプライマーの3’末端または第二のプライマーの5’末端いずれかに存在し、および第二のプライマーの3’末端におけるランダムな配列セグメントに対して、および第一のプライマーの5’末端における実質的に同様な配列に対して実質的に相補的である第三のプライマー、少なくとも4つの異なるヌクレオチド塩基、熱安定性ポリメラーゼ、および熱安定性リガーゼを含む熱サイクル反応混合物を用いるタイプの選択的連結および増幅方法であり、ここに、該改良は、標的配列への結合に際して蛍光を発する二本鎖(ds)DNAへの結合に特異的な色素を用いて増幅された標的配列を均一に検出することを含む。好ましい実施形態において、第三のプライマーのランダム配列は、非特異的産物がヒトまたは他の種の染色体の存在下で生じないように、PCRにつき最適化されたユニークな配列である。いくつかの実施形態において、プライマーは、スルーホールへの適用の後にプライマーを乾燥することによってスルーホールの表面のワックス様コーティングのような生体適合性材料上に、内にまたは下に付着させることができ、ここに、該生体適合性材料は、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)材料を含むことができる。 In another embodiment of the invention, an improved assay of the type for amplifying a specific target nucleic acid sequence is provided, wherein the target sequence comprises a SNP of interest that is not at the end of the target sequence; The assay includes a target sequence, a first primer having at least a portion of its 3 ′ end that is substantially complementary to a first segment at the first end of the target sequence, at the second end of the target sequence. A second primer having at least a portion of its 5 'end that is substantially complementary to a second segment, wherein the 5' end of the second primer is adjacent to the 3 'end of the first primer. Wherein the nucleotide complementary to the SNP of the target sequence is present at either the 3 ′ end of the first primer or the 5 ′ end of the second primer, and of the second primer A third primer that is substantially complementary to a random sequence segment at the 'end and to a substantially similar sequence at the 5' end of the first primer, at least four different nucleotide bases, heat A selective ligation and amplification method of the type using a thermocycling reaction mixture comprising a stable polymerase and a thermostable ligase, wherein the improvement is a double-stranded (ds) that fluoresces upon binding to a target sequence Including uniformly detecting the amplified target sequence using a dye specific for binding to DNA. In a preferred embodiment, the random sequence of the third primer is a unique sequence optimized for PCR so that non-specific products do not occur in the presence of chromosomes of humans or other species. In some embodiments, the primer may be deposited in or under a biocompatible material, such as a wax-like coating on the surface of the through hole, by drying the primer after application to the through hole. Here, the biocompatible material can include, for example, a polyethylene glycol (PEG) material.
別法として、本発明によるアッセイは、5’−3’エキソヌクレアーゼ活性を欠く熱安定性ポリメラーゼ、または3’−5’エキソヌクレアーゼ活性を欠く熱安定性ポリメラーゼ、または5’−3’および3’−5’両エキソヌクレアーゼを欠く熱安定性ポリメラーゼを用いることができる。5’−3’エキソヌクレアーゼ活性を欠く熱安定性ポリメラーゼの例はStoffel断片、IsisTM DNAポリメラーゼ、PyraTM exo(−)、DNAポリメラーゼおよびQ−BioTaqTM DNAポリメラーゼを含む。3’−5’エキソヌクレア−ゼ活性を欠く熱安定性ポリメラーゼの例はTaqポリメラーゼ、SurePrimeTMポリメラーゼ、およびQ−BioTaqTM DNAポリメラーゼを含む。5’−3’および3’−5’両エキソヌクレアーゼ活性を欠く熱安定性ポリメラーゼの例はQ−BioTaqTM DNAポリメラーゼである。適当な色素はSYBR(登録商標)グリーンIおよびSYBR(登録商標)グリーンII、YOYO(登録商標)−1、TOTO(登録商標)−1、POPO(登録商標)−3、臭化エチジウム、または蛍光を用いて増幅された標的核酸配列の迅速な感受性検出を可能とするいずれかの他の色素を含む。 Alternatively, the assay according to the invention may be performed by a thermostable polymerase lacking 5′-3 ′ exonuclease activity, or a thermostable polymerase lacking 3′-5 ′ exonuclease activity, or 5′-3 ′ and 3 ′. A thermostable polymerase lacking both -5 'exonucleases can be used. Examples of thermostable polymerases lacking 5′-3 ′ exonuclease activity include Stoffel fragments, Isis ™ DNA polymerase, Pyra ™ exo (−), DNA polymerase and Q-BioTaq ™ DNA polymerase. Examples of thermostable polymerases that lack 3′-5 ′ exonuclease activity include Taq polymerase, SurePrime ™ polymerase, and Q-BioTaq ™ DNA polymerase. An example of a thermostable polymerase that lacks both 5′-3 ′ and 3′-5 ′ exonuclease activity is Q-BioTaq ™ DNA polymerase. Suitable dyes are SYBR® Green I and SYBR® Green II, YOYO®-1, TOTO®-1, POPO®-3, ethidium bromide, or fluorescent Any other dye that allows for rapid sensitivity detection of target nucleic acid sequences amplified using
もう1つの実施形態において、少なくとも1つの疎水性表面を有し、かつ親水性スルーホールの高密度ミクロ流体アレイを有する第一のプラテンを含むナノリットルサンプリングアレイが提供される。この特別な実施形態において、各スルーホールは、少なくとも、潜在的核酸標的配列の第一の末端における第一のセグメントに対して実質的に相補的であるその3’末端の少なくとも部分を有する第一のプライマー、および潜在的核酸標的配列の第二の末端における第二のセグメントに対して実質的に相補的であるその5’末端の少なくとも部分を有する第二のプライマーを含み、第二のプライマーの5’末端は、潜在的核酸標的配列への結合に際して、第一のプライマーの3’末端に隣接する。 In another embodiment, a nanoliter sampling array is provided that includes a first platen having at least one hydrophobic surface and having a dense microfluidic array of hydrophilic through-holes. In this particular embodiment, each through hole has at least a first portion having at least a portion of its 3 ′ end that is substantially complementary to the first segment at the first end of the potential nucleic acid target sequence. And a second primer having at least a portion of its 5 ′ end that is substantially complementary to the second segment at the second end of the potential nucleic acid target sequence, The 5 ′ end is adjacent to the 3 ′ end of the first primer upon binding to a potential nucleic acid target sequence.
加えて、該サンプリングアレイは、さらに、少なくとも1つの疎水性表面を有し、かつ親水性スルーホールの高密度ミクロ流体アレイを有する第二のプラテンを含むことができ、ここに、該第一および第二のプラテンは、各々のスルーホールが整列するように固定してカップリングされる。 In addition, the sampling array can further include a second platen having at least one hydrophobic surface and having a dense microfluidic array of hydrophilic through holes, wherein the first and The second platen is fixedly coupled so that the respective through holes are aligned.
なおもう1つの実施形態において、核酸の標的配列においてSNPを同定する方法が提供され、該方法は、スルーホールの高密度ミクロ流体アレイを有する第一の試料プラテンを供し、各スルーホールは標的配列の第一の末端における第一のセグメントに対して実質的に相補的であるその3’末端の少なくとも部分を有する第一のプライマー、標的配列の第二の末端における第二のセグメントに対して実質的に相補的であるその5’末端の少なくとも部分を有する第二のプライマー、該第二のプライマーの5’末端は第一のプライマーの3’末端に隣接しており、および第二のプライマーの3’末端におけるランダム配列セグメントに対して、および第一のプライマーの5’末端に対して実質的に相補的である第三のプライマーを有し、注目するSNPを有する核酸の標的配列を含有する試料を該アレイに導入し、試薬をアレイ中のスルーホールに導入し、該試薬は熱安定性ポリメラーゼ、熱安定性リガーゼ、および少なくとも4つの異なるヌクレオチド塩基を含み、アレイを熱サイクルに付し、次いで、増幅された標的配列を検出することを含む。好ましい実施形態においては、プライマー1および2は、5’プライマー(第一のプライマー)の3’末端、または3’プライマー(第二のプライマー)の5’末端のいずれかに位置した標的鎖SNPに対して可能なマッチを持つように設計される。第一および第二のプライマーが相互に対して隣接し、かつSNPに近接する標的鎖にハイブリダイズすれば、もしプライマーの1つによってSNPに対する成功したマッチがあった時にのみ、プライマーの連結が起こる。このようにして、連結が選択的であって、注目するSNPを含む望まれる標的配列のそのように選択的な増幅も起こる。前記したように、いくつかの実施形態において、プライマーは、スルーホールへの適用の後にプライマーを乾燥することによって、スルーホールの表面のワックス様コーティングのような生体適合性材料上に、内にまたは下に付着させることができ、ここに、生体適合性材料が、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)材料を含むことができる。
In yet another embodiment, a method for identifying a SNP in a target sequence of a nucleic acid is provided, the method providing a first sample platen having a high-density microfluidic array of through holes, each through hole being a target sequence. A first primer having at least a portion of its 3 ′ end that is substantially complementary to the first segment at the first end of the first sequence, substantially the second segment at the second end of the target sequence A second primer having at least a portion of its 5 ′ end that is complementary, the 5 ′ end of the second primer is adjacent to the 3 ′ end of the first primer, and the second primer Having a third primer that is substantially complementary to a random sequence segment at the 3 ′ end and to the 5 ′ end of the first primer; A sample containing a target sequence of nucleic acid having a SNP is introduced into the array, a reagent is introduced into a through-hole in the array, the reagent comprising a thermostable polymerase, a thermostable ligase, and at least four different nucleotide bases And subjecting the array to thermal cycling and then detecting the amplified target sequence. In a preferred embodiment,
加えて、核酸の標的配列におけるSNPを同定する該方法は、加えて、5’−3’エキソヌクレアーゼ活性を欠く熱安定性ポリメラーゼを用いて、次いで、標的核酸への結合に際して蛍光を発する二本鎖(ds)DNAへの結合に対して特異的な色素を用いて増幅された標的配列を検出することを含むことができる。別法として、検出は、異なる融解曲線を持つ増幅された標的配列を生じさせて、融解温度(Tm)の差によって個々の増幅された標的配列を識別するように設計された第一のプライマーおよび第二のプライマーを用いることを含むことができ、あるいは標的配列への結合の後に第一のプライマーおよび第二のプライマーの間で形成された連結接合を横切るハイブリダイジングに特異的なプローブを用いることを含むことができ、ここに、該連結接合を横切るハイブリダイジングに特異的なプローブは蛍光基および蛍光修飾基を有し、あるいは、蛍光基、および標的配列の領域に対するハイブリダイジングに特異的な蛍光修飾基を含有するプローブを用いることを含み、ここに、プローブの延長に際して、蛍光修飾基は切り出され、蛍光基は蛍光を発する。加えて、検出は、増幅された標的核酸配列におけるいずれかのユニークな配列に対するハイブリダイジングに特異的なプローブを用いてなすことができ、該プローブは、ハイブリダイゼーションに際して、蛍光を発し、増幅された標的核酸の検出を可能とするように、蛍光基および蛍光修飾基を有する。 In addition, the method of identifying a SNP in a target sequence of a nucleic acid additionally uses a thermostable polymerase that lacks 5′-3 ′ exonuclease activity and then fluoresces upon binding to the target nucleic acid. Detecting the amplified target sequence with a dye specific for binding to the strand (ds) DNA can be included. Alternatively, detection results in amplified target sequences having different melting curves, and a first primer designed to distinguish individual amplified target sequences by differences in melting temperature (T m ) And a probe specific for hybridization across the ligation junction formed between the first primer and the second primer after binding to the target sequence. Wherein the probe specific for hybridizing across the ligation junction has a fluorescent group and a fluorescent modifying group, or alternatively for hybridizing to a fluorescent group and a region of the target sequence. Using a probe containing a specific fluorescent modifying group, where upon extension of the probe, the fluorescent modifying group is cleaved and the fluorescent group is Emit light. In addition, detection can be accomplished using a probe specific for hybridizing to any unique sequence in the amplified target nucleic acid sequence, which fluoresces and is amplified upon hybridization. It has a fluorescent group and a fluorescent modifying group so that the target nucleic acid can be detected.
検出の他の手段は、プライマー2のランダム配列にマッチする増幅プライマーの使用を含み、ここに、プライマーは、当該分野で公知のLuxTMプライマーと同様に、PCR産物に取り込まれる場合にのみ蛍光を発する蛍光基で標識される。そのような実施形態において、蛍光基は、取込みに先立って、プライマー/プローブにおける配列が蛍光基を含有するプライマー/プローブにおける相補的配列に結合し、蛍光基を消光するように、二本鎖産物への取り込みの前に第二の構造によって消光される。もう1つの実施形態において、プライマー1および2は、増幅された標的配列にハイブリダイズすると、プライマー1および2が連結され、増幅された後にのみ生成され、それらが蛍光を発するような、蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)パートナーである。
Another means of detection involves the use of an amplification primer that matches the random sequence of primer 2, where the primer is fluorescent only when incorporated into the PCR product, as is the Lux ™ primer known in the art. Labeled with a fluorescent group that emits. In such embodiments, the fluorescent group is a double-stranded product such that prior to incorporation, the sequence in the primer / probe binds to the complementary sequence in the primer / probe containing the fluorescent group and quenches the fluorescent group. Quenched by the second structure before incorporation into. In another embodiment,
なおもう1つの実施形態は、増幅された標的核酸配列の同定で用いられるキットを提供し、該キットは1つの疎水性表面を有し、かつ親水性スルーホールの高密度ミクロ流体アレイを有する試料プラテンを含む。該キットのアレイにおいて、各スルーホールは、少なくとも、潜在的核酸標的配列の第一の末端における第一のセグメントに対して実質的に相補的であるその3’末端の少なくとも部分を有する第一のプライマー、および潜在的核酸標的配列の第二の末端における第二のセグメントに対して実質的に相補的なその5’末端の少なくとも部分を有する第二のプライマーを含み、第二のプライマーの5’末端は、潜在的核酸標的配列への結合に際して、第一のプライマーの3’末端に隣接している。該キットは、スルーホールの高密度ミクロ流体アレイを有する試薬プラテンも含み、各スルーホールは、第二のプライマーの3’末端におけるランダム配列セグメントに対して、かつ第一のプライマーの5’末端における実質的に同様な配列に対して実質的に相補的である第三のプライマー、少なくとも4つの異なるヌクレオチド塩基、熱安定性ポリメラーゼおよび熱安定性リガーゼを含有する。この実施形態のキットにおいて、該試薬プラテンは試料プラテンに対応する構造的幾何学を有し、それにより、試薬成分および標的核酸試料の試料プラテン中のプライマーへの送達を可能とする。他の実施形態において、熱安定性ポリメラーゼは5’−3’エキソヌクレアーゼ活性を欠くことができる。 Yet another embodiment provides a kit for use in the identification of amplified target nucleic acid sequences, the kit having a hydrophobic surface and a dense microfluidic array of hydrophilic through-holes Includes platen. In the array of kits, each through-hole has at least a first portion having at least a portion of its 3 ′ end that is substantially complementary to the first segment at the first end of the potential nucleic acid target sequence. And a second primer having at least a portion of its 5 ′ end that is substantially complementary to a second segment at the second end of the potential nucleic acid target sequence, the 5 ′ of the second primer The end is adjacent to the 3 ′ end of the first primer upon binding to a potential nucleic acid target sequence. The kit also includes a reagent platen having a high-density microfluidic array of through holes, each through hole against a random sequence segment at the 3 ′ end of the second primer and at the 5 ′ end of the first primer. Contains a third primer that is substantially complementary to a substantially similar sequence, at least four different nucleotide bases, a thermostable polymerase and a thermostable ligase. In the kit of this embodiment, the reagent platen has a structural geometry that corresponds to the sample platen, thereby allowing delivery of the reagent components and the target nucleic acid sample to the primers in the sample platen. In other embodiments, the thermostable polymerase can lack 5'-3 'exonuclease activity.
本発明のこれまでの特徴は、添付の図面を参照し、以下の詳細な記載を参照することによってより容易に理解されるであろう。 The foregoing features of the invention will be more readily understood by reference to the following detailed description, taken with reference to the accompanying drawings, in which:
(具体的な実施形態の詳細な説明)
定義。本明細書中および添付の請求の範囲で用いるように、以下の用語は、他の文脈が要求されない限り、示した意味を有すべきである。
(Detailed description of specific embodiment)
Definition. As used herein and in the appended claims, the following terms should have the meanings indicated, unless otherwise required.
「標的核酸」、「標的核酸配列」または「潜在的標的核酸配列」は、植物、動物、昆虫、微生物等からを含めた、いずれかの原核生物または真核生物DNAまたはRNAを意味する。それは、単離され得るか、あるいは増幅すべき標的核酸配列に加えて、核酸配列を含有する試料に存在し得る。標的核酸配列は、標的配列のそれよりも長い核酸配列内に位置することができる。標的核酸配列は合成により、または酵素的に得ることができるか、あるいは当該分野で良く知られた方法によっていずれかの生物から単離することができる。核酸の特に有用な源は、生物の組織または血液試料、自己複製ベクターに存在する核酸、および細菌および真菌のようなウイルスおよび病原生物に由来する核酸に由来する。また、特に有用なのは、染色体再配列、挿入、欠失、トランスローケーションおよび他の突然変異によって引き起こされたもの、癌遺伝子によって引き起こされたもの、および癌に関連するもののような、病気状態に関連する標的核酸配列である。 “Target nucleic acid”, “target nucleic acid sequence” or “latent target nucleic acid sequence” means any prokaryotic or eukaryotic DNA or RNA, including from plants, animals, insects, microorganisms and the like. It can be isolated or present in a sample containing the nucleic acid sequence in addition to the target nucleic acid sequence to be amplified. The target nucleic acid sequence can be located within a longer nucleic acid sequence than that of the target sequence. The target nucleic acid sequence can be obtained synthetically or enzymatically or can be isolated from any organism by methods well known in the art. Particularly useful sources of nucleic acids are derived from biological tissues or blood samples, nucleic acids present in self-replicating vectors, and nucleic acids derived from viruses and pathogenic organisms such as bacteria and fungi. Also particularly useful are related to disease states, such as those caused by chromosomal rearrangements, insertions, deletions, translocations and other mutations, those caused by oncogenes, and those associated with cancer Target nucleic acid sequence.
「選択された」は、望まれる特徴を有する標的核酸配列を位置させ、プローブが標的核酸の適当なセグメントの周囲に構築されることを意味する。 “Selected” means that a target nucleic acid sequence having the desired characteristics is located and the probe is built around an appropriate segment of the target nucleic acid.
「プローブ」または「プライマー」は、本明細書中において同一の意味、すなわち、一本鎖である核酸オリゴヌクレオチド配列を有する。用語オリゴヌクレオチドはDNA、TNAおよびPNAを含む。 “Probes” or “primers” have the same meaning herein, ie, nucleic acid oligonucleotide sequences that are single stranded. The term oligonucleotide includes DNA, TNA and PNA.
プローブまたはプライマーが、標的依存性連結または延長を可能とするような再生条件下で当該配列にハイブリダイズするならば、それは標的核酸配列に対して「実質的に相補的」である。再生は、二本鎖デュプレックス構造を形成するためのA−X(ここに、XはTまたはUである)およびG−C塩基の間の特異的塩基対合に依存する。従って、プライマー配列は、標的核酸配列の正確な配列を反映する必要はない。しかしながら、もし標的配列の正確なコピーが望まれれば、プライマーは正確な配列を反映すべきである。典型的には、「実質的に相補的な」プライマーは、標的核酸配列に対して相補的な少なくとも70%以上の塩基を含有するであろう。より好ましくは、80%以上の塩基が相補的であり、なおより好ましくは、90%を超える塩基が相補的である。一般的には、プライマーは、連結または延長すべき末端における標的核酸配列にハイブリダイズして、標的依存性連結または延長を可能とすべきである。 A probe or primer is “substantially complementary” to a target nucleic acid sequence if it hybridizes to the sequence under regenerative conditions that allow target-dependent ligation or extension. Regeneration depends on specific base pairing between AX (where X is T or U) and GC bases to form a double-stranded duplex structure. Thus, the primer sequence need not reflect the exact sequence of the target nucleic acid sequence. However, if an exact copy of the target sequence is desired, the primer should reflect the exact sequence. Typically, a “substantially complementary” primer will contain at least 70% or more bases complementary to the target nucleic acid sequence. More preferably, 80% or more of the bases are complementary, and even more preferably, more than 90% of the bases are complementary. In general, the primer should hybridize to the target nucleic acid sequence at the end to be ligated or extended to allow target-dependent ligation or extension.
プライマーはRNAまたはDNAであってよく、正常に取り込まれた塩基のアナログである、あるいは標識、または標識を付着させるのに適したリンカーアームを付着させることによって修飾されたある種の修飾された窒素性塩基を含有することができる。標的配列が未知である、あるいはそれが変性し得る位置においてはイノシンを用いることができる。オリゴヌクレオチドはプライマーの標的配列へのハイブリダイゼーションを可能とするのに、および増幅が進行するのを可能とするのに十分に長いべきである。それらは好ましくは15ないし50ヌクレオチド長、より好ましくは20ないし40ヌクレオチド長、なおより好ましくは25ないし35ヌクレオチド長である。プライマーのヌクレオチド配列は、含有量および長さ共に増幅すべき標的配列に依存して変化するであろう。 Primers can be RNA or DNA, are analogs of normally incorporated bases, or some modified nitrogen modified by attaching a label, or a linker arm suitable for attaching the label A basic base can be contained. Inosine can be used where the target sequence is unknown or where it can be denatured. The oligonucleotide should be long enough to allow hybridization of the primer to the target sequence and to allow amplification to proceed. They are preferably 15 to 50 nucleotides long, more preferably 20 to 40 nucleotides long, even more preferably 25 to 35 nucleotides long. The nucleotide sequence of the primer will vary depending on the target sequence to be amplified, both in content and length.
プライマーは、標的核酸配列に対する実質的に相補的な配列を含む1以上のオリゴヌクレオチドを含むことができると考えられる。したがって、より低いストリンジェント条件下では、オリゴヌクレオチドプライマーの各々は標的配列の同一セグメントにハイブリダイズするであろう。しかしながら、増大させるストリンジェントな条件下では、標的核酸配列に最も相補的なオリゴヌクレオチドプライマーのみがハイブリダイズするであろう。ハイブリダイゼーション条件のストリンジェンシーは、一般には、温度、溶媒、イオン強度および他のパラメーターに依存することが当業者に知られている。最も容易に制御されるパラメーターの1つは温度であり、選択的連結および増幅についての条件はPCR反応のそれと同様であるので、当業者であれば、望まれるストリンジェンシーのレベルを達成するのに必要な適当な条件を決定することができる。 It is contemplated that a primer can include one or more oligonucleotides that contain a sequence that is substantially complementary to a target nucleic acid sequence. Thus, under lower stringency conditions, each of the oligonucleotide primers will hybridize to the same segment of the target sequence. However, under increasing stringent conditions, only the oligonucleotide primer that is most complementary to the target nucleic acid sequence will hybridize. It is known to those skilled in the art that the stringency of hybridization conditions generally depends on temperature, solvent, ionic strength and other parameters. One of the most easily controlled parameters is temperature, and the conditions for selective ligation and amplification are similar to those of the PCR reaction, so that one skilled in the art can achieve the desired level of stringency. The appropriate conditions required can be determined.
本発明で用いるのに適したプライマーは、化学的または酵素的合成を含めた当該分野で知られたいずれかの方法から、あるいは非特異的核酸切断化学物質または酵素を用いるより大きな核酸の切断によって、あるいは部位特異的制限エンドヌクレアーゼを用いることによって誘導することができる。 Primers suitable for use in the present invention may be from any method known in the art, including chemical or enzymatic synthesis, or by cleavage of larger nucleic acids using non-specific nucleic acid cleavage chemicals or enzymes. Alternatively, it can be induced by using site-specific restriction endonucleases.
本発明のリガーゼがプライマーを一緒に連結させるためには、用いるプライマーは好ましくはそれらの5’末端でリン酸化させる。これは、T4ポリヌクレオチドキナーゼの使用を含めた、当該分野におけるいずれかの公知の方法によって達成することができる。プライマーは未標識または放射性標識ATPの存在下でリン酸化することができる。 In order for the ligase of the present invention to ligate primers together, the primers used are preferably phosphorylated at their 5 'ends. This can be achieved by any known method in the art, including the use of T4 polynucleotide kinase. Primers can be phosphorylated in the presence of unlabeled or radiolabeled ATP.
用語「4つの異なるヌクレオチド塩基」は、文脈がDNSである場合、デオキシチミジン三リン酸(dTTP),デオキシアデノシン三リン酸(dATP),デオキシシチジン三リン酸(dCTP)、およびデオキシグアノシン三リン酸(dGTP)を意味し、および文脈がRNAである場合、ウリジン三リン酸(UTP)、アデノシン三リン酸(ATP)、シチジン三リン酸(CTP)、およびグアノシン三リン酸(GTP)を意味する。別法として、dUTP、dITP(デオキシイノシン三リン酸),rITP(リボイノシン三リン酸)またはいずれかの他の修飾された塩基が該4つのヌクレオチド塩基のいずれかを置き換えることができ、あるいは反応混合物中において該4つのヌクレオチド塩基と一緒に含まれ、増幅された鎖に取り込むことができる。増幅工程は、少なくとも4つのデオキシヌクレオチド三リン酸(dATP、dCTP,dGTPおよびdTTP)、または修飾されたヌクレオシド三リン酸の存在下で行って、DNA鎖を生じさせ、あるいは4つのリボヌクレオシド三リン酸(ATP、CTP、DTPおよびUTP0)、または修飾されたリボヌクレオシド三リン酸の存在下で行って、プライマーの延長からRNA鎖を生じさせる。 The term “four different nucleotide bases” refers to deoxythymidine triphosphate (dTTP), deoxyadenosine triphosphate (dATP), deoxycytidine triphosphate (dCTP), and deoxyguanosine triphosphate when the context is DNS. Means (dGTP), and when the context is RNA, means uridine triphosphate (UTP), adenosine triphosphate (ATP), cytidine triphosphate (CTP), and guanosine triphosphate (GTP) . Alternatively, dUTP, dITP (deoxyinosine triphosphate), rITP (riboinosine triphosphate) or any other modified base can replace any of the four nucleotide bases, or the reaction mixture It is contained together with the four nucleotide bases and can be incorporated into the amplified strand. The amplification step is performed in the presence of at least four deoxynucleotide triphosphates (dATP, dCTP, dGTP and dTTP), or modified nucleoside triphosphates to generate a DNA strand, or four ribonucleoside triphosphates. Performed in the presence of acids (ATP, CTP, DTP and UTP0) or modified ribonucleoside triphosphates to generate RNA strands from primer extension.
用語「望まれる増幅された産物の適切な検出」は、競合する線状産物よりも望まれる増幅標的鎖の少なくとも2倍増加の検出を意味する。 The term “appropriate detection of the desired amplified product” means the detection of at least a 2-fold increase in the desired amplified target strand over the competing linear product.
用語「線状に増幅された産物を超えて検出可能な標的配列」は、標的配列が競合する線状に増幅された非連結プライマー産物のそれよりも少なくとも2倍で増幅されることを意味する。 The term “target sequence detectable beyond the linearly amplified product” means that the target sequence is amplified at least twice that of the competing linearly amplified unligated primer product. .
本明細書中で用いるように、用語「ランダム配列」は、標的配列に無関係な、あるいは標的配列、またはテスト試料に存在することが予測されるであろう他の配列に結合しないように選択された配列を意味する。 As used herein, the term “random sequence” is selected so that it does not bind to the target sequence or to other sequences that would be expected to be present in the target sequence or test sample. Means a sequence.
本明細書中で用いるように、用語「生体適合性材料」は、該材料が、該生体適合性材料が存在する場合に、酵素反応のような生物学的プロセスが起こるのを妨げず、核酸および蛋白質のような生体分子の生物学的活性または必要な二次、三次または四次構造を排除せず、一般に、生物学的プロセスおよび分子と不適合ではないことを意味する。 As used herein, the term “biocompatible material” means that the material does not prevent a biological process, such as an enzymatic reaction, from occurring when the biocompatible material is present. And does not exclude the biological activity or required secondary, tertiary or quaternary structure of biomolecules such as proteins and generally means not incompatible with biological processes and molecules.
本明細書中で用いるように、用語「核酸標的配列への結合に際して連結可能な第一および第二のプライマー」は、第一および第二のプライマーが、所望によりポリメラーゼ活性を加えてギャップを満たすことを含めた、ハイブリダイズした第一および第二のプライマーを適当な酵素的または非酵素的連結条件に付すと、第一および第二のプライマーが酵素的にまたは非酵素的に単一の連結された核酸産物に連結されるように、第二のプライマーの5’末端の約1−ないし4−ヌクレオチドギャップに隣接した、またはその内の第一のプライマーの3’末端を持つ潜在的標的核酸に結合することを意味する。 As used herein, the term “first and second primers that can be linked upon binding to a nucleic acid target sequence” means that the first and second primers optionally add polymerase activity to fill the gap. Subjecting the hybridized first and second primers to appropriate enzymatic or non-enzymatic ligation conditions results in a single ligation of the first and second primers enzymatically or non-enzymatically. A potential target nucleic acid having a 3 ′ end of the first primer adjacent to or within an approximately 1- to 4-nucleotide gap at the 5 ′ end of the second primer, such that Means to bind to.
本明細書中で用いるように、用語「ポリメラーゼ」は、ポリメラーゼ、ヘリカーゼ、およびオリゴマーの合成を重合することができる他の蛋白質断片を含めたいずれのオリゴマー合成酵素を意味する。 As used herein, the term “polymerase” means any oligomeric synthase, including polymerases, helicases, and other protein fragments capable of polymerizing the synthesis of oligomers.
本明細書中で用いる用語「制御温度反応混合物」は、サーモサイクル装置、等温装置、あるいは水、油および砂浴、インキュベーションチャンバー等のような温度−制御環境を含めた反応の温度制御を可能とすることが知られたいずれかの他の手段によって温度が制御されるいずれの反応混合物も意味する。 As used herein, the term “controlled temperature reaction mixture” allows temperature control of the reaction, including thermocycle devices, isothermal devices, or temperature-controlled environments such as water, oil and sand baths, incubation chambers, etc. By any other means known to do is meant any reaction mixture whose temperature is controlled.
本発明による標的配列への結合に際して蛍光を発する二本鎖DNAへの結合に特異的な色素を用いて、増幅された標的配列の検出を通じて、標的配列の末端にはない単一ヌクレオチド多形(SNP)を同定するための一般的なアッセイは後に記載し、図1ないし5に説明する。該アッセイは単一反応チャンバーまたは容器において、一連の反応チャンバーまたは容器において、親水性スルーホールの高密度ミクロ流体アレイを有するナノリットルサンプリングアレイにおいて、またはそのようなアレイおよび必要な試薬を含むキットにおいて行うことができる。検出は均一とすることができ、および5’−3’エキソヌクレアーゼ活性を欠くポリメラーゼ、または3’−5’エキソヌクレアーゼ活性を欠くポリメラーゼまたは双方のエキソヌクレアーゼ活性を欠くポリメラーゼを使用することができる。 Through detection of the amplified target sequence using a dye specific for binding to double-stranded DNA that fluoresces upon binding to the target sequence according to the present invention, a single nucleotide polymorphism that is not at the end of the target sequence ( A general assay for identifying (SNP) is described later and illustrated in FIGS. The assay is performed in a single reaction chamber or container, in a series of reaction chambers or containers, in a nanoliter sampling array with a high-density microfluidic array of hydrophilic through-holes, or in a kit containing such an array and the necessary reagents. It can be carried out. Detection can be uniform and a polymerase lacking 5'-3 'exonuclease activity, or a polymerase lacking 3'-5' exonuclease activity or a polymerase lacking both exonuclease activities can be used.
アッセイは3つ(P1、P2、P3)またはそれ以上(A−B、C−D、F−E、D’)プライマーで行うことができ、単一標的における1以上のSNPを同時に検出することが可能である。アッセイのいくつかのバージョンにおいて標的ヌクレオチドSNPに対して相補的なヌクレオチドは第二のプライマーP2の5’末端においてまたはその近くに存在させる。他のバージョンにおいて、標的ヌクレオチドのSNPに対して相補的なヌクレオチドは第一のプライマーP1の3’末端において、またはその近くに存在させる。他のバージョンにおいて、1を超える第一のプライマーおよび第二のプライマーがあり、これらの第一および第二のプライマーは、アッセイがそれらの個々のかつ区別されるTmのため個々の増幅された標的配列を識別できるように、異なる融解温度を有する増幅された標的配列を生じるように設計される。 The assay can be performed with three (P1, P2, P3) or more (AB, CD, FE, D ′) primers to simultaneously detect one or more SNPs in a single target Is possible. In some versions of the assay, a nucleotide complementary to the target nucleotide SNP is present at or near the 5 ′ end of the second primer P2. In other versions, a nucleotide complementary to the target nucleotide SNP is present at or near the 3 ′ end of the first primer P1. In other versions, there are more than one first and second primers, and these first and second primers were amplified individually due to their individual and distinct T m assays. Designed to produce amplified target sequences with different melting temperatures so that the target sequences can be identified.
アッセイは、SNPに隣接した標的配列における可変領域のハイブリダイゼーションを可能とする縮重塩基対合位置を含む第一および第二のプライマーで行うことができ、このようにして、アッセイの一般的柔軟性および利用性を拡大する。 The assay can be performed with first and second primers that include degenerate base-pairing positions that allow for hybridization of variable regions in the target sequence adjacent to the SNP, thus allowing for general flexibility of the assay. To expand sex and usability.
各々、5’および3’連結プライマーに対応するプライマー1および2は標的配列に対して十分に相補的であるか、または部分的に相補的であり得る。プライマー3はプライマー1および/または2の末端に位置するランダム配列(RS)に相補的なジェネリックなプライマーである(図1および2参照)。プライマー1の3’末端およびプライマー2の5’末端は標的配列上で相互に直ぐに隣接してハイブリダイズすることができるか、あるいは分離、またはギャップまたはそれらの間で1以上のヌクレオチドでもって、標的配列にハイブリダイズすることができる(図1〜2、および4〜5参照)。プライマー1または2は、3’末端(P1)または5’末端(P2)においてまたはそれ近くに変種塩基を含んで、プライマーが標的配列中のSNPSに結合するのを可能とする(図1ないし2参照)。P1およびP2の間の酵素的または非酵素的連結、あるいは(いずれかのギャップを満たすための)連結に先立ってのポリメラーゼ延長を容易とするための、P2上の3’−ヒドロキシル基もある。加えて、P2の5’末端を修飾して、P1以外の断片への望ましくない連結を妨げることができる。
同様にP1の5’末端をリン酸化して、P2との連結を容易とし、P1の3’末端を修飾して、P2以外の断片への連結を妨げることができる。標的核酸の増幅を図1および2で説明する。必要であれば、プライマーP1およびP2の連結の選択的延長を可能とするように標的核酸およびプライマーを変性し、それをアニールするように温度を用いる。 Similarly, the 5 'end of P1 can be phosphorylated to facilitate ligation with P2, and the 3' end of P1 can be modified to prevent ligation to fragments other than P2. Amplification of the target nucleic acid is illustrated in FIGS. If necessary, the target nucleic acid and primer are denatured to allow selective extension of the ligation of primers P1 and P2, and temperature is used to anneal it.
一本鎖連結産物の検出は数個の戦略を用いて行われ、いくつかは、一本鎖増幅産物にハイブリダイズするハイブリダイゼーションプローブを用いて生じた、あるいは連結産物のセンスおよび非センス鎖双方の延長および増幅後に生じた二本鎖DNAへの結合に特異的な色素を使用する。他の検出戦略は、ハイブリダイズ可能なプローブに付着した分子ビーコンを使用する。そして、なお他の検出戦略はハイブリダイズ可能なプローブでのFRET対の使用を用いる。いくつかのアッセイにおいて、蛍光色素を単に反応混合物に加え、蛍光強度の変化をモニターして連結した産物を検出する。他のアッセイにおいて、連結産物に特異的な、かつ分子ビーコン、または蛍光基および蛍光修飾基も含有する連結産物の生成後に、ハイブリダイズ可能なプローブを加える。ハイブリダイズ可能なプローブを延長された連結産物に結合させることができ、残りは、増幅された産物へ延長されるまで蛍光修飾基によって消光され、その際、蛍光基は蛍光を発し、増幅された標的配列は検出され(図4参照)、あるいはハイブリダイズ可能なプローブは連結接合を横切るハイブリダイジングに特異的であり得、ここに、プローブはハイブリダイジング後まで再度消光される(図5参照)。図4で説明するアッセイにおいては、1以上のハイブリダイズ可能なプローブを用いることができ、各々は区別されるフルオロフォア、および1以上の標的核酸配列の各々にハイブリダイズし、それを増幅するユニークな配列を有し、それにより、多数のSNPが単一チューブ反応系で検出されるのを可能とする。 Detection of single-stranded ligation products is done using several strategies, some have occurred using hybridization probes that hybridize to single-stranded amplification products, or both sense and non-sense strands of ligation products A dye specific for binding to the double stranded DNA produced after the extension and amplification of the DNA is used. Other detection strategies use molecular beacons attached to hybridizable probes. And yet other detection strategies use the use of FRET pairs with hybridizable probes. In some assays, a fluorescent dye is simply added to the reaction mixture and the change in fluorescence intensity is monitored to detect the ligated product. In other assays, a hybridizable probe is added after generation of a ligation product that is specific for the ligation product and also contains a molecular beacon or a fluorescent group and a fluorescent modifying group. The hybridizable probe can be attached to the extended ligation product, the rest being quenched by the fluorescent modifying group until extended to the amplified product, where the fluorescent group fluoresces and amplified The target sequence can be detected (see FIG. 4), or the hybridizable probe can be specific for hybridizing across the ligation junction, where the probe is quenched again until after hybridization (see FIG. 5). ). In the assay described in FIG. 4, one or more hybridizable probes can be used, each distinct fluorophore, and a unique that hybridizes to and amplifies each of the one or more target nucleic acid sequences. Which allows a large number of SNPs to be detected in a single tube reaction system.
また、アッセイのいずれかをナノリットルサンプリングアレイで行うこともできる。該ナノリットルアレイは、少なくとも1つの疎水性表面および親水性スルーホールの高密度ミクロ流体アレイを有する1以上のプラテンを含むことができる。スルーホールの内部表面はワックス様ポリエチレングリコール材料、または他の生体適合性材料のような生体適合性材料で被覆することができる。プライマーはスルーホールに適用し、次いで、生体適合性材料コーティングの適用の前または後に乾燥し、それにより,プライマーを生体適合性材料の上、内、または下に付着させる。選択的連結および増幅アッセイで用いるプロセス用の標的核酸および試薬は、毛細管作用を用い、0.1ピコリットルないし1マイクロリットルの範囲である試料スルーホールの典型的容量にて、試料スルーホールに液体形態で負荷することができる。スルーホールの内部表面は親水性表面も有することができるか、あるいは多孔性親水性材料で被覆することができるか、あるいは前記したように、PEGのような生体適合性材料で被覆して、試料スルーホールの吸上げパワーを増強させ、液体試料を引きつけ、負荷を助けることができる。 Also, any of the assays can be performed on a nanoliter sampling array. The nanoliter array can include one or more platens having a dense microfluidic array of at least one hydrophobic surface and hydrophilic through holes. The inner surface of the through hole can be coated with a biocompatible material, such as a wax-like polyethylene glycol material, or other biocompatible material. The primer is applied to the through hole and then dried before or after application of the biocompatible material coating, thereby depositing the primer on, within, or below the biocompatible material. The target nucleic acids and reagents for the process used in the selective ligation and amplification assay are liquid in the sample through hole using capillary action, with a typical volume of the sample through hole ranging from 0.1 picoliter to 1 microliter. Can be loaded in form. The inner surface of the through hole can also have a hydrophilic surface, or it can be coated with a porous hydrophilic material, or as described above, coated with a biocompatible material such as PEG, The suction power of the through hole can be increased, the liquid sample can be attracted, and the load can be assisted.
アッセイを行うためのキットを調製することもでき、それは前記した1以上の試料プラテンを含み、プライマーはミクロ流体アレイの親水性試料スルーホール内に付着され、また、選択的連結および増幅アッセイで必要な試薬も含むことができる。次いで、標的核酸配列を所望であれば加えて、アッセイを行うことができる。もし既にキットが供されているのでなければ、連結および増幅反応を行うのに必要な酵素を標的核酸配列と共に加えることができる。 A kit for performing the assay can also be prepared, which includes one or more of the sample platens described above, the primer is attached within the hydrophilic sample through hole of the microfluidic array, and is also required for selective ligation and amplification assays Various reagents may also be included. The target nucleic acid sequence can then be added if desired to perform the assay. If the kit is not already provided, the enzymes necessary to perform the ligation and amplification reaction can be added along with the target nucleic acid sequence.
(実施例1 増幅された標的配列の均一検出)
増幅された標的配列の均一検出は、二本鎖DNAまたはRNAへの結合に特異的な色素を用いて行うことができる。プライマーP1およびP2、各々、上流および下流プライマーは標的配列の増幅に参画せず、むしろ、SNPを含有する標的配列を同定することを担う。プライマーP1またはP2いずれかが標的配列中に注目するSNPへのマッチを含む場合、P1およびP2の連結が起こり、次いで、プライマーP3、一般的延長プライマーがP1−P2産物を増幅させる。その結果、プライマー1および2の濃度は好ましくは最適化され、競合非標的配列の線状増幅のみが起こるように、標的配列の指数関数的増幅に干渉しないように調整される。用いることができるds−DNAおよび/またはRNA特異的色素の例はSYBR(登録商標)グリーンIおよびSYBR(登録商標)グリーンII、YOYO(登録商標)−1、TOTO(登録商標)−1、POPO(登録商標)−3(ここに添付する添付書類A参照)、臭化エチジウム(EtBr)、および所望の増幅された産物の検出の適切な感度および容易性を供するいずれかの他の色素を含む。
Example 1 Uniform Detection of Amplified Target Sequence
Homogeneous detection of the amplified target sequence can be performed using a dye specific for binding to double stranded DNA or RNA. Primers P1 and P2, respectively, upstream and downstream primers do not participate in the amplification of the target sequence, but rather are responsible for identifying the target sequence containing the SNP. If either primer P1 or P2 contains a match to the SNP of interest in the target sequence, ligation of P1 and P2 occurs, then primer P3, a general extension primer, amplifies the P1-P2 product. As a result, the concentrations of
特別な実施形態において、所望により単一ヌクレオチド多形を含有する核酸の試料標的配列を少なくとも3つのプライマー、すなわち標的配列の第一の末端における第一のセグメントに対する実質的に相補的な3’末端部分を少なくとも有する第一の上流プライマー、標的配列の第二の末端における第二のセグメントに対して実質的に相補的であるその5’末端の部分を少なくとも有する第二の下流プライマー、該第二のプライマーの5’末端は第一のプライマーの3’末端に隣接しており、ここに、標的配列のSNPに対して相補的なヌクレオチドは第一のプライマーの3’末端または第二のプライマーの5’末端のいずれかに存在し、および第二のプライマーの3’末端におけるランダム配列セグメントに対して、かつ第一のプライマーの5’末端における実質的に同様な配列に対して実質的に相補性である第三の一般的延長プライマーと混合する。加えて、少なくとも4つの異なるヌクレオチド塩基、熱安定性ポリメラーゼおよび熱安定性リガーゼを反応混合物に含ませ、熱安定性ポリメラーゼは、好ましくは、Stoffel断片(ここに添付する添付書類B参照)のような、5’−3’エキソヌクレアーゼ活性を欠くものである。5’−3’エキソヌクレアーゼ活性を欠く他の熱安定性ポリメラーゼの例はIsisTM DNAポリメラーゼ、PyraTM exo(−)DNAポリメラーゼ、およびQ−BioTaq DNAポリメラーゼを含む(ここに添付する添付書類C参照)。別法として、アッセイは3’−5’エキソヌクレアーゼ活性を欠く熱安定性ポリメラーゼ、または5’−3’および3’−5’両エキソヌクレアーゼ活性を欠く熱安定性ポリメラーゼを用いることができる。3’−5’エキソヌクレアーゼ活性を欠く熱安定性ポリメラーゼの例はTaqポリメラーゼ、SurePrimeTMポリメラーゼ、およびQ−BioTaqTM DNAポリメラーゼ(同上)を含む。5’−3’および3’−5’両エキソヌクレアーゼ活性を欠く熱安定性ポリメラーゼの例はQ−BioTaq DNAポリメラーゼ(同上)である。SYBR(登録商標)グリーンIのようなds−DNAに特異的な、またはSYBR(登録商標)グリーンIIのようなRNAに特異的な色素の添加は、〜520nmにおける色素結合核酸産物の蛍光発光をモニターすることによって、増幅された産物の検出を可能とする(ここに添付する添付書類D参照)。 In a special embodiment, the sample target sequence of the nucleic acid optionally containing a single nucleotide polymorphism is optionally a 3 ′ end substantially complementary to the first segment at the first end of the target sequence, ie the first end of the target sequence A first upstream primer having at least a portion; a second downstream primer having at least a portion at its 5 ′ end that is substantially complementary to a second segment at the second end of the target sequence; The 5 ′ end of the first primer is adjacent to the 3 ′ end of the first primer, where the nucleotide complementary to the SNP of the target sequence is the 3 ′ end of the first primer or the second primer. To a random sequence segment present at any of the 5 ′ ends and at the 3 ′ end of the second primer, and to the 5 ′ end of the first primer Mixing a third common extension primer that is substantially complementary to substantially similar sequences definitive. In addition, at least four different nucleotide bases, a thermostable polymerase and a thermostable ligase are included in the reaction mixture, and the thermostable polymerase is preferably such as a Stoffel fragment (see Appendix B attached hereto). It lacks 5′-3 ′ exonuclease activity. Examples of other thermostable polymerases lacking 5′-3 ′ exonuclease activity include Isis ™ DNA polymerase, Pyra ™ exo (−) DNA polymerase, and Q-BioTaq DNA polymerase (see Appendix C attached hereto) ). Alternatively, the assay can use a thermostable polymerase that lacks 3′-5 ′ exonuclease activity, or a thermostable polymerase that lacks both 5′-3 ′ and 3′-5 ′ exonuclease activity. Examples of thermostable polymerases lacking 3′-5 ′ exonuclease activity include Taq polymerase, SurePrime ™ polymerase, and Q-BioTaq ™ DNA polymerase (Id.). An example of a thermostable polymerase that lacks both 5′-3 ′ and 3′-5 ′ exonuclease activity is Q-BioTaq DNA polymerase (Id.). Addition of a dye specific for ds-DNA such as SYBR® Green I, or RNA specific for SYBR® Green II, will result in fluorescence emission of the dye-bound nucleic acid product at ˜520 nm. Monitoring allows detection of the amplified product (see Appendix D attached here).
図1−Aで分かるように、標的核酸は標的配列内にSNPを含有することができる。変性に際して、プライマー1(P1)およびプライマー2(P2)は、SNPに隣接する、標的配列の3’−5’鎖に結合する。P1の3’末端およびP2の5’末端の間には数個の(ほぼ2ないし4の)塩基のギャップがあってよく、あるいはギャップはなくてもよい。図1−B1においては、標的配列のSNPに相補的な塩基はP1の3’末端におけるものである。別法として、標的配列のSNPに相補的な塩基は、図1−B2に示されたようにP2の5’末端におけるものでよい。第三のプライマー(P3)は、P1およびP2の連結の後に、P3が連結されたプライマー産物に結合し、それを延長し、それにより、標的配列の相補的な鎖(5’−3’鎖)を増幅するように、P2の3’末端のランダム配列に対して相補的なランダム配列(RS)を含有する。先に議論したように、プライマーP3がプライマーP2に結合し、この配列を延長して、P2配列に基づいて線状産物を生じるように、競合反応が起こり得る。好ましくは、プライマーP1およびP2の濃度は、競合する線状反応を最小化するように調整される。図1−Cに示すように、未連結プライマーP1は標的配列の3’−5’鎖を延長する。
図2(A−E)に示したもう1つの好ましい実施形態において、第一のプライマー(P1)もまた5’末端にランダム配列を有する。SNPに対する相補体を含むプライマー、その3’末端のP1また5’末端のP1いずれか(図1−B)が標的鎖(図2−B参照)に結合する場合、プライマー1およびP2は連結され、次いで、第三のプライマー(P3)は連結されたP1−P2産物の3’末端に結合し、(3’−5’)P3−増幅鎖を生じる(図2−C)。この時点で,プライマー−P3は、今や、(3’−5’)P3−増幅産物にも結合し、他の(5’−3’)増幅産物を生じる(図2−D参照)。双方の標的鎖は今や生成されており、指数関数的に増幅された標的配列を生じるように継続することができる(図2−E1および2−E2)。加えて、SYBR(登録商標)グリーンI(SGI)のような蛍光色素での検出は線状産物、すなわち、非指数関数的に生じたいずれかの産物のTmを超える温度にて行うことができ、それにより、線状産物に結合したいずれの色素からも競合するシグナルを除去する。SYBR(登録商標)グリーンI、および二本鎖核酸に結合する他の色素はそれらのTmを超える核酸に結合しない。なぜならば、それらの上昇した温度では、核酸は変性するからである。図3のカーツーンで見られるように、SYBR(登録商標)グリーンIのような色素は、蛍光の同時の大きな増大をもって、二本鎖増幅標的核酸に結合する。増幅された標的ds−核酸にインターカレーティングするようにSGIが図3で示されているが、図3には、ds−核酸とのSGIに対する結合の現実の構造または現実の態様いずれかを示唆することを意図するものはない。
As can be seen in FIG. 1-A, the target nucleic acid can contain a SNP within the target sequence. Upon denaturation, primer 1 (P1) and primer 2 (P2) bind to the 3′-5 ′ strand of the target sequence adjacent to the SNP. There may be several (approximately 2 to 4) base gaps between the 3 ′ end of P1 and the 5 ′ end of P2, or no gap. In FIG. 1-B1, the base complementary to the SNP of the target sequence is at the 3 ′ end of P1. Alternatively, the base complementary to the SNP of the target sequence may be at the 5 ′ end of P2, as shown in FIG. 1-B2. The third primer (P3) binds to and extends the primer product to which P3 is linked after the ligation of P1 and P2, thereby extending the complementary strand (5′-3 ′ strand of the target sequence). A random sequence (RS) complementary to the random sequence at the 3 ′ end of P2. As discussed above, a competitive reaction can occur such that primer P3 binds to primer P2 and extends this sequence to produce a linear product based on the P2 sequence. Preferably, the concentrations of primers P1 and P2 are adjusted to minimize competing linear reactions. As shown in FIG. 1-C, the unlinked primer P1 extends the 3′-5 ′ strand of the target sequence.
In another preferred embodiment shown in FIGS. 2A-E, the first primer (P1) also has a random sequence at the 5 ′ end. When a primer containing a complement to SNP, either P1 at the 3 ′ end or P1 at the 5 ′ end (FIG. 1-B) binds to the target strand (see FIG. 2-B),
別法として、1つの末端の蛍光基、および他の末端の蛍光消光基を有する分子ビーコンプローブの使用を用いることができる。この系においては、増幅された産物に結合するまで、分子ビーコンは消光されたままである(例えば、ここに添付する添付書類E参照)。なぜならば、分子プローブは、典型的には、プローブが標的増幅産物に結合し(ヘアピン構造を折畳み解除させ、消光基から蛍光基を分離する)まで、蛍光消光基に近接する蛍光基でのヘアピン立体配置にあるからである。本発明の実施形態に適した蛍光消光基の例は暗いクエンチャーダブシル(dabcyl)、およびEpochからのEclipseTMQuencher(同上)を含む。本発明に従って用いることができる適当な蛍光基の例はEpochのYkima YellowTMおよびRedmond RedTM(同上)、およびその蛍光を適当に位置するクエンチャー分子に対して消光することができるいずれかの他の適当な蛍光色素を含む。 Alternatively, the use of a molecular beacon probe with a fluorescent group at one end and a fluorescence quenching group at the other end can be used. In this system, the molecular beacon remains quenched until it binds to the amplified product (see, eg, Appendix E attached hereto). Because molecular probes are typically hairpins with a fluorescent group close to the fluorescence quenching group until the probe binds to the target amplification product (unfolds the hairpin structure and separates the fluorescent group from the quenching group). This is because it is in a three-dimensional configuration. Examples of fluorescence quenching groups suitable for embodiments of the present invention include dark quencher dabcyl, and Eclipse ™ Quencher from Epoch (Id.). Examples of suitable fluorescent groups that can be used in accordance with the present invention are Epoch's Ykima Yellow ™ and Redmond Red ™ (supra), and any other that can quench its fluorescence to an appropriately located quencher molecule. Of a suitable fluorescent dye.
もう1つの実施形態において、リアルタイム増幅は、標的核酸の内部配列と相同であって、発蛍光性5’末端およびクエンチャー3’末端を有するTaqMan(登録商標)プローブを用いて測定することができる。PCR増幅および延長の間に、クエンチャー分子は5’−エキソヌクレアーゼ活性によってプローブから除去され、プローブの3’末端のクエンチャー分子に近隣から蛍光レポーター分子を放出させ、それにより、増幅産物が生じるにつれ蛍光発光の増大を生じる(ここに添付する添付書類FおよびG参照)。この系においては、5’−3’エキソヌクレアーゼ活性を有するポリメラーゼが必要である。
In another embodiment, real-time amplification can be measured using a TaqMan® probe that is homologous to the internal sequence of the target nucleic acid and has a
もう1つの実施形態は、その1つがプライマー2のランダム配列にマッチする増幅プライマーの対の使用を含むリアルタイム増幅測定のための検出方法を利用する。該対におけるこれらのプライマーの1つを、当該分野で知られたLuxTMプライマー(ここに添付する添付書類H参照)と同様に、PCR産物に取り込まれた場合にのみ蛍光を発する蛍光基で標識する。そのような実施形態において、取り込みに先立って、プライマー/プローブにおける配列が蛍光基を含有するプライマー/プローブにおける相補的配列に結合し、蛍光基を消光するように、二本鎖産物への取り込みに先立って、蛍光基は第二の構造によって消光される。もう1つの実施形態において、プライマー1および2は、増幅された標的配列にハイブリダイズした場合に、プライマー1および2が連結され増幅された後にのみ、生成されて、それらが蛍光を発し(添付書類EまたはA参照)、かくして、増幅された標的配列の検出を可能とするようなFRETパートナーである。好ましい実施形態において、蛍光検出はプライマーP1についてのTm、またはプライマーP2についてのTmを超えて行われるか、別法として、双方のプライマーP1およびP2のTmを超えて行って、増幅された標的へのP1および/またはP2の可能なハイブリダイゼーションからのバックグラウンドシグナルを回避する。
Another embodiment utilizes a detection method for real-time amplification measurements that includes the use of a pair of amplification primers, one of which matches the random sequence of primer 2. Label one of these primers in the pair with a fluorescent group that fluoresces only when incorporated into the PCR product, as is the Lux ™ primer known in the art (see Appendix H attached hereto). To do. In such embodiments, prior to incorporation, the sequence in the primer / probe binds to the complementary sequence in the primer / probe containing the fluorescent group and quenches the fluorescent group for incorporation into a double stranded product. Prior to this, the fluorescent group is quenched by the second structure. In another embodiment,
もう1つの実施形態において、プライマーは、融解温度(Tm)の上昇または下降によって識別可能な標的核酸産物を指数関数的に増幅するように設計することができ、ここに、指数関数的に増幅された標的配列はTmの上昇によって示されるように安定化されるか、あるいは非連結プライマーから生じた線状に生じた非標的産物の融解温度に対するTmの下降によって示されるように脱安定化される。ランダム配列における、またはプライマーの他の箇所における変動を用いて、線状産物から融解温度によって識別可能なそのような指数関数的に増幅された標的核酸配列を生じさせることができる。 In another embodiment, the primer can be designed to exponentially amplify a target nucleic acid product that can be discerned by increasing or decreasing the melting temperature (T m ), where it is amplified exponentially. The target sequence is stabilized as indicated by an increase in T m , or destabilized as indicated by a decrease in T m relative to the melting temperature of the linearly generated non-target product generated from the unligated primer It becomes. Variations in the random sequence or elsewhere in the primer can be used to generate such an exponentially amplified target nucleic acid sequence that can be distinguished from the linear product by the melting temperature.
もう1つの実施形態において、第一および第二のプライマーの連結後に形成された連結接合を横切ってのハイブリダイジングに特異的なプローブを用いることができる。そのようプローブは1つの末端の蛍光レポーター基および他の末端の蛍光消光基にてのヘアピン立体配置を有することができ、それにより、プローブが連結接合を横切って結合しない場合には蛍光は起こらない。温度および/またはイオン強度のような反応条件を最適化することによって、ヘアピンは、連結接合を横切る結合によって安定化され、その際、蛍光が起こり、発光をモニターして増幅された産物を検出できよう。 In another embodiment, probes specific for hybridizing across the ligation junction formed after ligation of the first and second primers can be used. Such probes can have a hairpin configuration at one end of the fluorescent reporter group and the other end of the fluorescence quenching group so that no fluorescence occurs if the probe does not bind across the linking junction. . By optimizing reaction conditions such as temperature and / or ionic strength, the hairpin is stabilized by binding across the ligation junction, where fluorescence occurs and the emission can be monitored to detect the amplified product. Like.
(実施例2 SNPを識別するための単一チューブ反応系)
本発明の1つの好ましい実施形態は図4に示された単一チューブ反応系である。図1および2に示され、かつ実施例1にて前記で議論した実施形態と同様に、3プライマー系を利用して、核酸の標的配列における注目するSNPを同定する。再度、注目するSNPに近接する標的核酸に結合する上流プライマーおよび下流プライマーがある。上流プライマーの3’末端は下流プライマーの5’末端に直接隣接させることができるか、上流プライマーの3’末端および下流プライマーの5’末端の間には約1ないし4の間の塩基のギャップがあり得る。上流プライマーの3’末端または下流プライマーの5’末端のいずれかは、標的核酸における注目するSNPに対する相補体を含むことができる。
(Example 2 Single tube reaction system for identifying SNP)
One preferred embodiment of the present invention is the single tube reaction system shown in FIG. Similar to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 and discussed above in Example 1, a three primer system is utilized to identify the SNP of interest in the target sequence of the nucleic acid. Again, there are upstream and downstream primers that bind to the target nucleic acid in close proximity to the SNP of interest. The 3 ′ end of the upstream primer can be directly adjacent to the 5 ′ end of the downstream primer, or there is a gap of about 1 to 4 bases between the 3 ′ end of the upstream primer and the 5 ′ end of the downstream primer. possible. Either the 3 ′ end of the upstream primer or the 5 ′ end of the downstream primer can comprise a complement to the SNP of interest in the target nucleic acid.
しかしながら、図1および2に示された実施形態とは異なり、単一チューブ反応系は、同時の単一チューブ同定および注目する1以上の標的核酸配列における注目する1以上のSNPの間の区別を可能とする。これは、上流プライマーおよび下流プライマー(連結する2つ)、および一般的延長プライマーのランダム配列領域の各々におけるユニークな配列を用いることによって達成される。図4Aで見られるように、単一チューブ反応系は、第一の標的核酸セグメントにおける注目する第一のSNPを同定する、ランダム配列Aを持つ第一の上流プライマーA−B、および第二の標的核酸セグメントにおける注目する第二のSNPを同定する、ランダム配列Fを持つ第二の上流プライマーF−E、および下流プライマーC−Dに存在するランダム配列Dに相補的なランダム配列D’を持つ一般的延長プライマーを含むことができ、ここに、Cは双方の標的核酸セグメントに共通する。 However, unlike the embodiments shown in FIGS. 1 and 2, the single tube reaction system provides simultaneous single tube identification and a distinction between one or more SNPs of interest in one or more target nucleic acid sequences of interest. Make it possible. This is accomplished by using unique sequences in each of the upstream and downstream primers (two linked) and the random sequence region of the general extension primer. As seen in FIG. 4A, the single tube reaction system includes a first upstream primer AB with a random sequence A that identifies the first SNP of interest in the first target nucleic acid segment, and a second Identifies the second SNP of interest in the target nucleic acid segment, has a second upstream primer FE with a random sequence F, and a random sequence D ′ complementary to the random sequence D present in the downstream primer CD A generic extension primer can be included, where C is common to both target nucleic acid segments.
注目するSNPを有する標的核酸の成功した同定およびそれへの結合に際して、上流プライマーA−Bおよび/またはF−Eは下流プライマーC−Dに連結され、連結産物A−B−C−Dおよび/またはF−E−C−Dを生じる。もしギャップが上流プライマーの3’末端および下流プライマーの5’末端の間に存在すれば、該ギャップはポリメラーゼ活性によってまず満たされ、続いて連結され、連結産物を形成する。次いで、一般的延長プライマーD’によって双方の連結産物の延長が起こって、延長された産物A’−B’−C’−D’およびF’−E’−C’−D’を生じる。 Upon successful identification and binding to a target nucleic acid having the SNP of interest, upstream primer AB and / or FE is ligated to downstream primer CD, and ligation products ABCD and / or Or F-E-C-D. If a gap exists between the 3 'end of the upstream primer and the 5' end of the downstream primer, the gap is first filled by polymerase activity and subsequently ligated to form a ligation product. The extension of both ligation products then takes place with the general extension primer D ', resulting in extended products A'-B'-C'-D' and F'-E'-C'-D '.
次に、フルオロフォア1を持つハイブリダイズ可能なプローブAおよびフルオロフォア2を持つハイブリダイズ可能なプローブFは、各々、延長された産物A’−B’−C’−D’およびF’−E’−C’−D’にハイブリダイズし、それに続いて、その特定の蛍光タグを持つプローブの各々が増幅された産物(A−B−C―DまたはF−E−C−D)に取り込まれ、フルオロフォア1またはフルオロフォア2または双方いずれかの蛍光をトリガーするように増幅が起こる。このようにして、増幅された産物への取り込みに際して2(またはそれ以上)のフルオロフォアの蛍光シグナルをモニターすることによって、1以上のSNPを単一チューブ反応系において同定し、識別することができる。
The hybridizable probe A with
もう1つの実施形態において、1以上の標的核酸セグメントにおける1以上のSNPを同定し、識別するための代替単一チューブ反応系を図5Aないし5Fに示す。図5Aないし5Cは、上流プライマーA−BおよびF−E、下流プライマーC−D、および一般的延長プライマーD’が単一チューブ反応系に存在する点で、図4Aないし4Cと同一である。再度、上流プライマーの3’末端は標的核酸における注目するSNPに対する相補体を含有することができるか、あるいは下流プライマーの5’末端は標的核酸における注目するSNPに対する相補体を含有することができ、標的核酸への結合に際して、2つのプライマーは隣接することができるか、あるいは上流プライマーの3’末端および下流プライマーの5’末端の間に約1ないし4の塩基のギャップを有することができ、これは、上流および下流プライマーの間の連結が起こり得る前にポリメラーゼによって満たされなければならない。 In another embodiment, an alternative single tube reaction system for identifying and distinguishing one or more SNPs in one or more target nucleic acid segments is shown in FIGS. 5A-5F. FIGS. 5A-5C are identical to FIGS. 4A-4C in that upstream primers AB and FE, downstream primer CD, and general extension primer D 'are present in a single tube reaction system. Again, the 3 ′ end of the upstream primer can contain the complement to the SNP of interest in the target nucleic acid, or the 5 ′ end of the downstream primer can contain the complement of the SNP of interest in the target nucleic acid, Upon binding to the target nucleic acid, the two primers can be adjacent or can have a gap of about 1 to 4 bases between the 3 ′ end of the upstream primer and the 5 ′ end of the downstream primer. Must be filled by the polymerase before ligation between the upstream and downstream primers can occur.
しかしながら、図5Dに示すように、代替単一チューブ反応系は、標的核酸を増幅するのにフルオロフォア1および2を持つハイブリダイズ可能なプローブAおよびFを用いず、むしろ、延長された産物A’−B’−C’−D’およびF’−E’−C’−D’を増幅された標的核酸産物A−B−C−DまたはF−E−C−Dへ増幅するのに正規のプライマーAおよびFを用いる。そのような系は、特定の標的核酸が、それらに結合したバルキーなフルオロフォアを有するハイブリダイズ可能なプローブで効果的に増幅されない場合に有利であろう。この代替単一チューブ反応系においては、増幅された標的核酸配列は、それらがより短くかつプライマーAおよびF(または図4においては蛍光プローブAおよびF)のアニーリング温度よりも低い温度にて溶解する二次構造を有する点で正規のプライマーAおよびFとは異なる、さらなる蛍光タグを有するハイブリダイズ可能プローブhyb−Aおよびhyb−Fによって、増幅後に検出される。これは、延長された産物A’−B’−C’−D’およびF’−E’−C’−D’の標的核酸産物A−B−C−DまたはF−E−C−Dへの増幅において、hyb−Aおよびhyb−Fプローブおよび正規のプライマーAおよびFの間の効果的でない競合を可能とするが、競合する反応がフルオロフォア1および2の蛍光を測定するのに十分に起こるのを可能とし、それにより、増幅された標的核酸産物の検出および定量を可能とする。
However, as shown in FIG. 5D, an alternative single tube reaction system does not use hybridizable probes A and F with
標的核酸セグメントの双方に共通なセグメントC−Dにおける配列Dに対して相補的であるD’のような一般的延長プライマーの使用は前記し、図4および5に例示した単一チューブ反応系で便利ではあるが、それは必要とされない。単一チューブ反応系は1を超える延長プライマーを同時に用いてA−BおよびF−Eを持つ連結産物を作り出すのに適合させることもできると考えられる。第一のSNPについての第一のプライマーA−B、および第二のSNPについての第二のプライマーE−Fの選択性は選択的連結を保証し、さらなるプライマーでさえ連結すべきC−X産物を生じさせるのに用いられる。 The use of a general extension primer such as D ′ that is complementary to sequence D in segment CD common to both target nucleic acid segments is described above and in the single tube reaction system illustrated in FIGS. Although convenient, it is not required. It is believed that a single tube reaction system can be adapted to produce ligation products with AB and FE using more than one extended primer simultaneously. The selectivity of the first primer AB for the first SNP and the second primer EF for the second SNP ensures selective ligation, and the CX product to be ligated even with additional primers Is used to generate
注目するSNPを有する標的核酸の成功した同定およびそれへの結合に際して、上流プライマーA−Bおよび/またはF−Eは、各々、下流プライマーC−GおよびC−Hに連結され、連結産物A−B−C−Gおよび/またはF−E−C−Hを生じる。もし上流プライマーの3’末端および下流プライマーの5’末端の間にギャップが存在すれば、該ギャップはポリメラーゼ活性によってまず満たされ、続いて、連結されて連結産物を形成する。次いで、延長プライマーG’およびH’によって双方の連結産物の延長が起こって、延長された産物A’−B’−C’−G’およびF’−E’−C’−H’を生じさせることができる。 Upon successful identification and binding of a target nucleic acid having the SNP of interest, upstream primers AB and / or FE are ligated to downstream primers CG and CH, respectively, and ligation product A- This produces BCG and / or FECH. If a gap exists between the 3 'end of the upstream primer and the 5' end of the downstream primer, the gap is first filled by polymerase activity and subsequently ligated to form a ligated product. Extension of both ligation products then takes place with extension primers G ′ and H ′, resulting in extended products A′-B′-C′-G ′ and F′-E′-C′-H ′. be able to.
前記したように、a)増幅された産物への取り込みに際して2(またはそれ以上)のフルオロフォアの蛍光シグナルをモニターし、あるいはb)さらなる蛍光タグを有するハイブリダイズ可能プローブhyb−Aおよびhyb−Fの使用によって、増幅後に蛍光シグナルを検出することによって、1以上のSNPを単一チューブ反応系で同定し識別することができる。 As described above, a) monitor the fluorescence signal of two (or more) fluorophores upon incorporation into the amplified product, or b) hybridizable probes hyb-A and hyb-F with additional fluorescent tags Can be used to identify and distinguish one or more SNPs in a single tube reaction system by detecting the fluorescent signal after amplification.
(実施例3 ナノリットルサンプリングアレイ)
本発明のもう1つの実施形態はナノリットルサンプリングアレイを含む。先行技術における現在利用可能ないずれのアレイも用いることもできるが、共にここに引用して援用する2003年11月7日に出願された米国仮出願第60/518,240号および2004年11月8日に出願された米国正規出願第10/984,027号に記載されたのと同様な特定の用途のアレイは1つの好ましいアレイである。この特別な実施形態において、該アレイは、少なくとも1つの疎水性表面を有し、かつ親水性スルーホールの高密度ミクロ流体アレイを有する第一のプラテンを含む。標的核酸配列を選択し、アレイを調製し、ここに、アレイにおける各スルーホールは、核酸標的配列の第一の末端における第一のセグメントに対して実施的に相補的であるその3’末端の少なくとも部分を有する第一のプライマー、および核酸標的配列の第二の末端における第二のセグメントに対して実質的に相補的であるその5’末端の少なくとも部分を有する第二のプライマーを少なくとも含み、該第二のプライマーの5’末端は、潜在的核酸標的配列への結合に際して第一のプライマーの3’末端に隣接している。図4は先行技術で知られたそのようなアレイを示す。アレイチップ10は、典型的には、厚みが0.1mmないし10mm以上;例えば、厚みが0.3ないし1.52mm、通常0.5mmとすることができる。試料スルーホール12の典型的な容量は0.1ピコリットルないし1マイクロリットルとすることができ、通常の容量は0.2ないし100ナノリットルの範囲、例えば、約35ナノリットルである。液体試料の毛細管作用または表面張力を用いて、試料スルーホール12に負荷することができる。典型的なチップの寸法については、毛細管力は液体を所定の位置に保持するのに十分に強い。試料溶液を負荷したチップは空気中で揺り動かすことができ、試料を変位させることなく、中程度のスピードで遠心することさえできる。
(Example 3 Nanoliter sampling array)
Another embodiment of the invention includes a nanoliter sampling array. Any currently available array in the prior art may be used, but US Provisional Application Nos. 60 / 518,240 and November 2004 filed Nov. 7, 2003, both incorporated herein by reference. A particular application array similar to that described in US application Ser. No. 10 / 984,027 filed on the 8th is one preferred array. In this particular embodiment, the array includes a first platen having at least one hydrophobic surface and having a dense microfluidic array of hydrophilic through holes. A target nucleic acid sequence is selected and an array is prepared, wherein each through hole in the array is at its 3 ′ end that is substantially complementary to the first segment at the first end of the nucleic acid target sequence. A first primer having at least a portion, and at least a second primer having at least a portion of its 5 ′ end that is substantially complementary to a second segment at the second end of the nucleic acid target sequence; The 5 ′ end of the second primer is adjacent to the 3 ′ end of the first primer upon binding to a potential nucleic acid target sequence. FIG. 4 shows such an array as known in the prior art. The
試料スルーホール12の吸上げパワーを増強するためには、レセプタクル内部壁42の標的面積は、液体試料を引きつける親水性表面を有することができる。別法として、試料スルーホール12は、液体試料を引きつける多孔性親水性材料を含むことができる。いくつかの実施形態において、アレイ中の試料スルーホールはポリエチレングリコールのような生体適合性材料で被覆することができ、プライマーは、スルーホールへの適用の後にプライマーを乾燥することによって、スルーホールの表面の生体適合性材料の上、内または下に付着させることができる。交差汚染(クロストーク)を防ぐためには、チップ10の外部平面表面14、および試料スルーホール12の開口の周りの材料40の層は疎水性材料のものとすることができる。かくして、各試料スルーホール12は疎水性領域によっていずれかの末端に結合した内部親水性領域を有する。
To enhance the suction power of the sample through hole 12, the target area of the receptacle
試料スルーホール12のスルーホール設計は、他のマイクロプレート構造に固有の捕獲された空気の問題を回避する。このアプローチは、疎水性および親水性パターニングと一緒になって、試料スルーホール12の自己計量負荷を可能とする。自己負荷機能は、プレ負荷試薬でのアレイの製造を助け、また、水性試料材料と接触した場合にアレイがそれ自身を満たすのを助ける。 The through hole design of the sample through hole 12 avoids the trapped air problem inherent in other microplate structures. This approach, together with hydrophobic and hydrophilic patterning, allows self-weighing loading of the sample through hole 12. The self-loading function helps manufacture the array with pre-loaded reagents and helps the array fill itself when contacted with aqueous sample material.
(実施例3 核酸の標的配列におけるSNPを同定するための方法)
なおもう1つの実施形態は、核酸の標的配列における単一ヌクレオチド多形(SNP)を同定する方法である。核酸の標的配列を同定し、2つのプライマーP1およびP2が標的核酸配列の1つの鎖上の内部に位置したSNPに近接するように設計され、かつ熱的に安定なリガーゼで連結されるように設計されるように、プライマーを標準的な方法に従って調製する。プライマーP1およびP2は、さらに、標的配列におけるSNPに相補的な塩基がP1の3’末端、またはP2の5’末端いずれかにあるように設計される。この特別な方法においては、ナノリットルサンプリングアレイが用いられる。該方法は、スルーホールの高密度ミクロ流体アレイを有する第一のプラテンを供することを含み、ここに、アレイの各スルーホールは、標的配列の第一の末端における第一のセグメントに対して実質的に相補的であるその3’末端の少なくとも部分を有する第一のプライマー、および標的配列の第二の末端における第二のセグメントに対して実質的に相補的であるその5’末端の少なくとも部分を有する第二のプライマーを含む。標的配列への結合に際しては、第二のプライマーの5’末端は第一のプライマーの3’末端に隣接している。
Example 3 Method for Identifying SNPs in a Nucleic Acid Target Sequence
Yet another embodiment is a method of identifying a single nucleotide polymorphism (SNP) in a target sequence of a nucleic acid. Identify the target sequence of the nucleic acid, so that the two primers P1 and P2 are designed to be in close proximity to the SNP located internally on one strand of the target nucleic acid sequence and are linked by a thermally stable ligase Primers are prepared according to standard methods as designed. Primers P1 and P2 are further designed such that the base complementary to the SNP in the target sequence is either at the 3 ′ end of P1 or at the 5 ′ end of P2. In this special method, a nanoliter sampling array is used. The method includes providing a first platen having a high density microfluidic array of through holes, wherein each through hole of the array is substantially relative to a first segment at a first end of the target sequence. A first primer having at least a portion of its 3 ′ end that is substantially complementary, and at least a portion of its 5 ′ end that is substantially complementary to a second segment at the second end of the target sequence A second primer having: Upon binding to the target sequence, the 5 ′ end of the second primer is adjacent to the 3 ′ end of the first primer.
該方法は、さらに、内部SNPを持つ標的核酸配列を含有する試料をアレイに導入し、次いで、試薬をアレイ中のスルーホールに導入することを含み、ここに、該試薬は、連結されたプライマーP1−P2産物を増幅することができるランダム配列を有する第三のプライマー、熱安定的ポリメラーゼ、熱安定的リガーゼ、および少なくとも4つの異なるヌクレオシド三リン酸を含む。該方法におけるさらなる工程は、アレイを、プライマー、標的核酸、および試薬と共に熱サイクルに付し、次いで、得られた増幅標的核酸配列を検出することを含む。所望により、熱安定性ポリメラーゼは5’−3’エキソヌクレアーゼ活性を欠くことができ、あるいはそれは3’−5’エキソヌクレアーゼ活性を欠くことができ、あるいはそれは5’−3’および3’−5’両エキソヌクレアーゼ活性を欠くことができる。 The method further includes introducing a sample containing a target nucleic acid sequence having an internal SNP into the array and then introducing a reagent into a through hole in the array, wherein the reagent is a linked primer. A third primer having a random sequence capable of amplifying the P1-P2 product, a thermostable polymerase, a thermostable ligase, and at least four different nucleoside triphosphates. Further steps in the method include subjecting the array to thermal cycling with primers, target nucleic acids, and reagents, and then detecting the resulting amplified target nucleic acid sequence. If desired, the thermostable polymerase can lack 5'-3 'exonuclease activity, or it can lack 3'-5' exonuclease activity, or it can be 5'-3 'and 3'-5. 'Can lack both exonuclease activities.
また、検出工程は、増幅された標的配列への結合に際して蛍光を発する二本鎖DNAまたはRNAへの結合に特異的な色素の使用を含むことができる。適当な色素はSYBR(登録商標)グリーンI、SYBR(登録商標)グリーンII、YOYO(登録商標)−1、TOTO(登録商標)−1、POPO(登録商標)−3、EtBr、および蛍光発光による増幅された標的配列の低感度検出を供することができるいずれかの他の色素を含む。 The detection step can also include the use of a dye specific for binding to double stranded DNA or RNA that fluoresces upon binding to the amplified target sequence. Suitable dyes are SYBR® Green I, SYBR® Green II, YOYO®-1, TOTO®-1, POPO®-3, EtBr, and fluorescence. It includes any other dye that can provide insensitive detection of the amplified target sequence.
別法として、検出は連結されたP1−P2プライマー産物の連結接合を横切ってのハイブリダイゼーションに特異的なプローブの添加を通じて起こることができ、ここに、そのようなプローブは、蛍光クエンチャーのような蛍光基および蛍光修飾基を含む。 Alternatively, detection can occur through the addition of a probe specific for hybridization across the ligation junction of ligated P1-P2 primer products, where such a probe is like a fluorescent quencher. Fluorescent groups and fluorescent modifying groups.
もう1つの別の実施形態において、検出は、標的配列の領域へのハイブリダイジングに対して特異的な蛍光クエンチャーのような、蛍光基および蛍光修飾基を含むプローブの使用を含むことができる。この特別な実施形態において、蛍光修飾基はプローブの延長に際して切り出され、蛍光基はかくして蛍光を発し、増幅された産物の検出を可能とする。 In another alternative embodiment, detection can include the use of a probe comprising a fluorescent group and a fluorescent modifying group, such as a fluorescent quencher specific for hybridizing to a region of the target sequence. . In this particular embodiment, the fluorescent modifying group is cleaved upon extension of the probe, and the fluorescent group thus fluoresces, allowing detection of the amplified product.
本発明のさらなる実施形態は増幅された標的核酸配列の同定で用いるキットを含み、ここに、該キットは1つの疎水性表面を有し、かつ親水性スルーホールの高密度ミクロ流体アレイを有する試料プラテンを提供する。1つの特別なキットにおいて、各スルーホールは、潜在的核酸標的配列の第一の末端における第一のセグメントに対して実質的に相補的であるその3’末端の少なくとも部分を有する第一のプライマー、潜在的核酸標的配列の第二の末端における第二のセグメントに対して実質的に相補的であるその5’末端の少なくとも部分を有する第二のプライマー、該第二のプライマーの5’末端は、潜在的核酸標的配列への結合に際して第一のプライマーの3’末端に隣接し、およびスルーホールの高密度ミクロ流体アレイを有する試薬プラテン、各スルーホールは第二のプライマーの3’末端におけるランダム配列セグメントに対して、および第一のプライマーの5’末端における実質的に同様な配列に対して実質的に相補性である第三のプライマーを含み、少なくとも4つの異なるヌクレオチド塩基、熱安定性リガーゼおよび蛍光色素を含有する。この特別な実施形態において、試薬プラテンは、試薬成分および標的核酸試料の試料プラテン中のプライマーへの送達を可能とする試料プラテンに対応する構造幾何学を有する。キットのいくつかの実施形態において、プライマーは、スルーホールに適用される後にプライマーを乾燥することによって、スルーホールにおけるワックス様コーティングのような生体適合性材料上に、内または下に付着させることができ、ここに、生体適合性材料は、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)材料を含むことができる。増幅された標的核酸配列の同定のための選択的連結および増幅を行うためには、ユーザーは、単に、標的核酸、熱安定性ポリメラーゼおよび、所望により、キットに備えた緩衝液を含有する試料をスルーホールに加えるであろう。 Further embodiments of the invention include a kit for use in identification of an amplified target nucleic acid sequence, wherein the kit has one hydrophobic surface and a dense microfluidic array of hydrophilic through-holes Provide platen. In one particular kit, each through-hole has a first primer having at least a portion of its 3 ′ end that is substantially complementary to the first segment at the first end of the potential nucleic acid target sequence. A second primer having at least a portion of its 5 ′ end that is substantially complementary to a second segment at the second end of the potential nucleic acid target sequence, the 5 ′ end of the second primer being A reagent platen adjacent to the 3 ′ end of the first primer upon binding to a potential nucleic acid target sequence, and having a high-density microfluidic array of through holes, each through hole being random at the 3 ′ end of the second primer A third primer that is substantially complementary to the sequence segment and to a substantially similar sequence at the 5 ′ end of the first primer. Includes, it contains at least four different nucleotide bases, a thermostable ligase and fluorescent dyes. In this particular embodiment, the reagent platen has a structural geometry corresponding to the sample platen that allows delivery of the reagent components and the target nucleic acid sample to a primer in the sample platen. In some embodiments of the kit, the primer may be deposited in or under a biocompatible material, such as a wax-like coating in the through hole, by drying the primer after it is applied to the through hole. Here, the biocompatible material can include, for example, a polyethylene glycol (PEG) material. In order to perform selective ligation and amplification for identification of the amplified target nucleic acid sequence, the user simply selects a sample containing the target nucleic acid, a thermostable polymerase, and optionally a buffer provided with the kit. Will add to the through hole.
Claims (86)
標的配列への結合の際に蛍光を発する二本鎖(ds)DNAに対する結合に特異的な色素を用いて増幅された標的配列を均質的に検出することを包含する、改良されたアッセイ。 An improved assay of the type for amplifying a specific target nucleic acid sequence, wherein the target sequence comprises an internal SNP of interest, said assay comprising a first of said target sequence and each of said target sequences A ligable first primer and a second primer having at least a portion that is substantially complementary to the first segment and the second segment, and substantially to the random sequence segment of the first primer and the second primer A selective ligation and amplification method of the type using a controlled temperature reaction mixture comprising a third primer that is complementary to
An improved assay comprising homogeneously detecting the amplified target sequence using a dye specific for binding to double-stranded (ds) DNA that fluoresces upon binding to the target sequence.
連結された産物が、直線的に増幅された連結されてないプライマー産物を超える検出可能な指数関数的に増幅された標識配列を生じるような濃度にて第一のプライマーおよび第二のプライマーを使用する工程
をさらに包含する、請求項1に記載の改良されたアッセイ。 The assay is
Use the first and second primers at a concentration such that the ligated product yields a detectable exponentially amplified labeled sequence that exceeds the linearly amplified unlinked primer product The improved assay of claim 1 further comprising the step of:
異なる融解曲線を有する増幅された標的配列を生じるように設計された複数の第一のプライマーおよび第二のプライマーを使用する工程;
融解温度(Tm)の差によって個々の増幅された標識配列を識別する工程
をさらに包含する、請求項1に記載の改良されたアッセイ。 The assay is
Using a plurality of first and second primers designed to produce amplified target sequences having different melting curves;
The improved assay of claim 1, further comprising the step of identifying individual amplified label sequences by differences in melting temperature ( Tm ).
該標的配列への結合の後に、該第一のプライマーと第二のプライマーとの間に形成された連結接合を横切ってのハイブリダイジングに対して特異的なプローブを用いて増幅された標的配列を検出することを包含し、ここに、該連結接合を横切ってのハイブリダイジングに対して特異的なプローブは分子ビーコンを含む、改良されたアッセイ。 An improved assay of the type for amplifying a specific target nucleic acid sequence, wherein the target sequence comprises an internal SNP of interest, said assay comprising a first of said target sequence and each of said target sequences A ligable first primer and a second primer having at least a portion that is substantially complementary to the first segment and the second segment, and a random sequence segment of the first primer and the second primer A type of selective ligation and amplification method using a temperature-controllable reaction mixture comprising a third primer that is substantially complementary, wherein the improvement is:
Target sequence amplified using a probe specific for hybridizing across the ligation junction formed between the first primer and the second primer after binding to the target sequence An improved assay, wherein the probe specific for hybridizing across the ligation junction comprises a molecular beacon.
該標的配列の領域へのハイブリダイジングに対して特異的なプローブを用いて増幅された標的配列を検出することを包含し、ここに、該プローブは蛍光基および蛍光修飾基を含む、改良されたアッセイ。 An improved assay of the type for amplifying a specific target nucleic acid sequence, wherein the target sequence comprises an internal SNP of interest, said assay comprising a first of said target sequence and each of said target sequences A ligable first primer and a second primer having at least a portion substantially complementary to the segment and the second segment, and a random sequence segment of the first primer and the second primer A selective ligation and amplification method of the type using a temperature-controllable reaction mixture comprising a third primer that is substantially complementary.
Detecting the amplified target sequence using a probe specific for hybridizing to a region of the target sequence, wherein the probe comprises a fluorescent group and a fluorescent modifying group. Assay.
a)少なくとも1つの疎水性表面を有し、かつ親水性スルーホールの高密度ミクロ流体アレイを有する第一のプラテン
を備え、
ここに、各スルーホールは、
i)潜在的核酸標的配列の第一の末端において、第一のセグメントに対して実質的に相補的な3’末端の少なくとも一部分を有する第一のプライマー;および
ii)該潜在的核酸標的配列の第二の末端において、第二のセグメントに対して実質的に相補的な5’末端の少なくとも一部分を有する第二のプライマー;
を含み、
該第一のプライマーおよび第二のプライマーは、該潜在的核酸標的配列への結合に際に連結可能である、ナノリットルサンプリングアレイ。 A nanoliter sampling assay comprising:
a) comprising a first platen having at least one hydrophobic surface and having a dense microfluidic array of hydrophilic through-holes;
Here, each through hole is
i) a first primer having at least a portion of the 3 ′ end substantially complementary to the first segment at a first end of the potential nucleic acid target sequence; and ii) of the potential nucleic acid target sequence A second primer having, at the second end, at least a portion of the 5 'end that is substantially complementary to the second segment;
Including
The nanoliter sampling array, wherein the first primer and the second primer are ligable upon binding to the potential nucleic acid target sequence.
少なくとも1つの疎水性表面を有し、かつ親水性スルーホールの高密度ミクロ流体アレイを有する第二のプラテン
を備え、
ここに、前記第一のプラテンおよび第二のプラテンは、各々のスルーホールが整列されるように固定して連結される、ナノリットルサンプリングアレイ。 The nanoliter sampling assay of claim 14, further comprising:
A second platen having at least one hydrophobic surface and having a dense microfluidic array of hydrophilic through holes;
Here, the first platen and the second platen are fixedly connected so that the respective through holes are aligned, a nanoliter sampling array.
スルーホールの高密度ミクロ流体アレイを有する第一の試料プラテンを提供する工程であって、各スルーホールは該標的配列の第一のセグメントに対して実質的に相補的な少なくとも一部分を有する第一のプライマーと、該標的配列の第二のセグメントに対して実質的に相補的な少なくとも一部分を有する第二のプライマーと、該第一のプライマーおよび第二のプライマーのランダム配列セグメントに対して実質的に相補的である第三のプライマーとを有し、該第二のプライマーの5’末端は、核酸標的配列の結合の後に該第一のプライマーの3’末端に連結可能である、工程;
目的のSNPを有する核酸の標的配列を含有する試料を該アレイ中のスルーホールに導入する工程;
該アレイ中のスルーホールに試薬を導入する工程であって、該試薬は増幅を行うための試薬、連結を行うための試薬、および少なくとも4つの異なるヌクレオチド塩基を含む、工程;
第一のプライマーおよび第二のプライマーの連結を行って、連結産物を生じさせる工程;
該連結産物および標的配列の増幅を行う工程;
増幅された標的配列を検出する工程
を包含する、方法。 A method for identifying a SNP in a target sequence of a nucleic acid, the method comprising:
Providing a first sample platen having a dense microfluidic array of through-holes, each through-hole having at least a portion that is substantially complementary to a first segment of the target sequence. A second primer having at least a portion substantially complementary to a second segment of the target sequence, and a random sequence segment of the first primer and the second primer. A third primer that is complementary to the second primer, the 5 ′ end of the second primer being ligable to the 3 ′ end of the first primer after binding of the nucleic acid target sequence;
Introducing a sample containing a target sequence of a nucleic acid having a target SNP into a through hole in the array;
Introducing a reagent into a through hole in the array, the reagent comprising a reagent for performing amplification, a reagent for performing ligation, and at least four different nucleotide bases;
Ligating the first primer and the second primer to generate a ligation product;
Amplifying the ligation product and target sequence;
Detecting the amplified target sequence.
a)1つの疎水性表面を有し、かつ親水性スルーホールの高密度ミクロ流体アレイを有する試料プラテンであって、
ここに、各試料プラテンのスルーホールは、少なくとも、
i)潜在的核酸標的配列の第一のセグメントに対して実質的に相補的な少なくとも一部分を有する第一のプライマー;
ii)該潜在的核酸標的配列の第二のセグメントに対して実質的に相補的な少なくとも一部分を有する第二のプライマー
を含み、該第一のプライマーおよび第二のプライマーは該潜在的核酸標的配列への結合の際に連結可能である、試料プラテン、
b)スルーホールの高密度ミクロ流体アレイを有する試薬プラテンであって、
各試薬プラテンのスルーホールは、少なくとも、
i)該第一のプライマーおよび第二のプライマーのランダム配列セグメントに対して実質的に相補的である第三のプライマー;
ii)少なくとも4つの異なるヌクレオチド塩基
iii)連結を行うための試薬;および
iv)蛍光色素
を含む、試薬プラテン、
を備え、
該試薬プラテンは、試薬成分および標的核酸試料の該試料プラテン中のプライマーへの送達を可能とする、試料プラテンに対応する構造的幾何学を有する、キット。 A kit for use in identification of an amplified target nucleic acid sequence, the kit comprising: a) and b):
a) a sample platen having one hydrophobic surface and having a dense microfluidic array of hydrophilic through-holes,
Here, the through hole of each sample platen is at least
i) a first primer having at least a portion substantially complementary to a first segment of a potential nucleic acid target sequence;
ii) comprising a second primer having at least a portion substantially complementary to a second segment of the potential nucleic acid target sequence, wherein the first primer and the second primer are the potential nucleic acid target sequence A sample platen that is connectable upon binding to
b) a reagent platen having a high-density microfluidic array of through-holes,
The through hole of each reagent platen is at least
i) a third primer that is substantially complementary to the random sequence segments of the first primer and the second primer;
ii) at least four different nucleotide bases iii) a reagent for performing the ligation; and iv) a reagent platen comprising a fluorescent dye,
With
The kit, wherein the reagent platen has a structural geometry corresponding to the sample platen that allows delivery of reagent components and target nucleic acid sample to a primer in the sample platen.
1以上の標的核酸配列の領域に対するハイブリダイジングに特異的な1以上のプローブを用いて、単一チューブ反応システムにおいて1以上の増幅された標的配列を検出すること
を包含し、ここに、該1以上のプローブの各々は、別個の蛍光基および蛍光修飾基を含有し、そしてここに、該1以上のプローブのハイブリダイゼーションは、該別個の蛍光基の蛍光をもたらす、改良されたアッセイ。 An improved assay of the type for amplifying a specific target nucleic acid sequence, wherein the target sequence comprises an internal SNP of interest, said assay comprising a first of said target sequence and each of said target sequences A ligable first primer and a second primer having at least a portion substantially complementary to the segment and the second segment, and a random sequence segment of the first primer and the second primer A selective ligation and amplification method of the type using a controlled temperature reaction mixture comprising a third primer that is substantially complementary.
Detecting one or more amplified target sequences in a single tube reaction system using one or more probes specific for hybridizing to a region of one or more target nucleic acid sequences, comprising: An improved assay wherein each of the one or more probes contains a distinct fluorescent group and a fluorescent modifying group, and wherein hybridization of the one or more probes results in fluorescence of the distinct fluorescent group.
1以上の第四のプライマーを用いる単一チューブ反応系において1以上の増幅された標的配列を検出することを包含し、各々は、蛍光基および蛍光修飾基を有し、そして各々は、1以上の標的核酸配列に対して連結された鋳型のユニークな領域に対して相補的であり、ここに、第四のプライマーの該1以上の標的核酸配列への取り込みおよびその増幅の際に、該別個の蛍光基の蛍光は、単一チューブ反応系における1以上の増幅された標的核酸配列の検出が得られるように起こる、改良されたアッセイ。 An improved assay of the type for amplifying a specific target nucleic acid sequence, wherein the target sequence comprises an internal SNP of interest, said assay comprising a first of said target sequence and each of said target sequences A ligable first primer and a second primer having at least a portion substantially complementary to the segment and the second segment, and a random sequence segment of the first primer and the second primer A selective ligation and amplification method of the type using a controlled temperature reaction mixture comprising a third primer that is substantially complementary to, wherein the improvement comprises:
Detecting one or more amplified target sequences in a single tube reaction system using one or more fourth primers, each having a fluorescent group and a fluorescent modifying group, and each having one or more Complementary to a unique region of the template linked to the target nucleic acid sequence of the template, wherein the distinction during the incorporation of the fourth primer into the one or more target nucleic acid sequences and amplification thereof The improved assay wherein the fluorescence of the fluorescent group occurs such that detection of one or more amplified target nucleic acid sequences is obtained in a single tube reaction system.
a)少なくとも1つの疎水性表面を有し、かつ親水性スルーホールの高密度ミクロ流体アレイを有する第一のプラテン
を含み、
ここに、各第一のプラテンのスルーホールは、少なくとも、
i)各々が、1以上の標的核酸配列の第一のセグメントに対して実施的に相補的な少なくとも一部分を有する、1以上の第一のプライマー;および
ii)該1以上の標的核酸配列の第二のセグメントに対して実質的に相補的な一部分を有する第二のプライマー
を含み、該第一のプライマーおよび第二のプライマーは、該1以上の標的核酸配列への結合の際に連結可能である、ナノリットルサンプリングアレイ。 A nanoliter sampling assay,
a) a first platen having at least one hydrophobic surface and having a dense microfluidic array of hydrophilic through-holes;
Here, the through hole of each first platen is at least
i) one or more first primers each having at least a portion that is substantially complementary to a first segment of the one or more target nucleic acid sequences; and ii) the first of the one or more target nucleic acid sequences A second primer having a portion that is substantially complementary to two segments, wherein the first primer and the second primer are ligable upon binding to the one or more target nucleic acid sequences. A nanoliter sampling array.
少なくとも1つの疎水性表面を有し、かつ親水性の第二のプラテンのスルーホールの高密度ミクロ流体アレイを有する第二のプラテン
をさらに含み、ここに、前記第一のプラテンおよび第二のプラテンは、各々のスルーホールが整列されるように固定されて連結される、ナノリットルサンプリングアレイ。 60. The nanoliter sampling array of claim 59, wherein
A second platen having at least one hydrophobic surface and having a dense microfluidic array of hydrophilic second platen through-holes, wherein the first platen and the second platen Is a nanoliter sampling array where each through-hole is fixed and connected so that it is aligned.
スルーホールの高密度ミクロ流体アレイを有する第一の試料プラテンを提供する工程であって、各試料プラテンのスルーホールは少なくとも1以上の第一のプライマーと、該標的配列の第二のセグメントに対して実質的に相補的である少なくとも一部分を有する第二のプライマーと、該第二のプライマーのランダム配列セグメントに対して実質的に相補的である第三のプライマーとを含み、各第一のプライマーは該1以上の標的核酸配列の第一のセグメントに対して実質的に相補的である少なくとも一部分を有し、該第二のプライマーの5’末端は該1以上の標的核酸配列への結合後に該第一のプライマーの3’末端に連結可能である、工程;
各々が目的のSNPを有する1以上の標的配列の核酸を含有する試料を、アレイ中の試料プラテンのスルーホールに導入する工程;
該アレイ中の試料プラテンのスルーホールに試薬を導入する工程であって、該試薬は増幅を行うための試薬、連結を行うための試薬、および少なくとも4つの異なるヌクレオチド塩基を含む、工程;
該第一のプライマーおよび第二のプライマーの連結を行って、連結産物を生じる工程;
該連結産物および1以上の標的配列の増幅を行う工程;ならびに
1以上の増幅された標的配列を検出する工程
を包含する、方法。 A method for identifying one or more SNPs in one or more target nucleic acid sequences, the method comprising:
Providing a first sample platen having a high-density microfluidic array of through-holes, each through-hole in each sample platen to at least one or more first primers and a second segment of the target sequence A second primer having at least a portion that is substantially complementary to each other and a third primer that is substantially complementary to a random sequence segment of the second primer, each first primer Has at least a portion that is substantially complementary to a first segment of the one or more target nucleic acid sequences, and the 5 ′ end of the second primer is after binding to the one or more target nucleic acid sequences. A step capable of ligation to the 3 ′ end of the first primer;
Introducing a sample containing nucleic acids of one or more target sequences each having a target SNP into a through hole of a sample platen in the array;
Introducing a reagent into a through-hole of a sample platen in the array, the reagent comprising a reagent for performing amplification, a reagent for performing ligation, and at least four different nucleotide bases;
Ligating the first primer and the second primer to produce a ligation product;
Performing amplification of the ligation product and one or more target sequences; and detecting one or more amplified target sequences.
1以上の標的核酸配列の領域へのハイブリダイジングに対して特異的な1以上のプローブを含有する試料を導入する工程、および、該1以上の標的配列を増幅する工程をさらに包含し、ここに、該1以上のプローブは、各々、別個の蛍光基および蛍光修飾基を含有する、請求項68に記載の1以上のSNPを同定する方法。 Before introducing the reagent into the through hole of the sample platen in the array,
Further comprising introducing a sample containing one or more probes specific for hybridizing to a region of one or more target nucleic acid sequences, and amplifying the one or more target sequences, wherein 69. The method of identifying one or more SNPs of claim 68, wherein the one or more probes each contain a separate fluorescent group and fluorescent modifying group.
a)1つの疎水性表面を有し、そして親水性スルーホールの高密度ミクロ流体アレイを有する試料プラテンであって、
ここに、各試料プラテンのスルーホールは、少なくとも、
i)各々が、1以上の標的核酸配列の第一のセグメントに対して実質的に相補的な少なくとも一部分を有する、1以上の第一のプライマー、;
ii)該1以上の標的核酸配列の第二のセグメントに対して実質的に相補的な少なくとも一部分を有する第二のプライマー
を含有し、該1以上の第一のプライマーの3’末端は、該1以上の標的核酸配列への結合後に該第二のプライマーの5’末端に連結可能である、試料プラテン、
b)スルーホールの高密度ミクロ流体アレイを有する試薬プラテンであって、
各試薬プラテンのスルーホールは、少なくとも、
i)該第二のプライマーのランダム配列セグメントに対して実質的に相補的である第三のプライマー;
ii)1以上の標的核酸配列の領域へのハイブリダイジング、および該1以上の標的配列の増幅に対して特異的な1以上のプローブであって、ここに、該1以上のプローブは、各々、別個の蛍光基および蛍光修飾基を含有する、1以上のプローブ;
iii)4つの異なるヌクレオチド塩基;
iv)リガーゼ;
を含有する、試薬プラテン
とを備え、該試薬プラテンは、試薬の成分および標的核酸試料を該試料プラテン中のプライマーに送達することを可能にする試料プラテンに対応する構造的幾何学を有する、キット。 A kit for use in the identification of one or more amplified target nucleic acid sequences, the kit comprising: a) and b):
a) a sample platen having one hydrophobic surface and having a dense microfluidic array of hydrophilic through-holes,
Here, the through hole of each sample platen is at least
i) one or more first primers each having at least a portion substantially complementary to a first segment of the one or more target nucleic acid sequences;
ii) containing a second primer having at least a portion substantially complementary to a second segment of the one or more target nucleic acid sequences, wherein the 3 ′ end of the one or more first primers comprises the A sample platen that can be ligated to the 5 ′ end of the second primer after binding to one or more target nucleic acid sequences;
b) a reagent platen having a high-density microfluidic array of through-holes,
The through hole of each reagent platen is at least
i) a third primer that is substantially complementary to the random sequence segment of the second primer;
ii) one or more probes specific for hybridizing to a region of one or more target nucleic acid sequences and amplifying the one or more target sequences, wherein the one or more probes are each One or more probes containing separate fluorescent groups and fluorescent modifying groups;
iii) four different nucleotide bases;
iv) ligase;
A reagent platen, the reagent platen having a structural geometry corresponding to the sample platen that allows delivery of the components of the reagent and a target nucleic acid sample to a primer in the sample platen .
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