明 細 書 機能性 D N Aアレイ 技術分野 Description Functionality DNA Array Technical Field
本発明は、 ゲノム解析、 病態解析等の遺伝子の機能解析に有用な、 機能別にソ ートされた D N Aのアレイ、 当該アレイの製造方法、 ならびに当該アレイ開発シ ステムに関する。 背景技術 The present invention relates to an array of DNAs sorted by function, useful for analysis of gene functions such as genome analysis and disease state analysis, a method for producing the array, and an array development system. Background art
遺伝子工学の発達により、 遺伝情報解析及び遺伝子情報管理システムの技術発 展が近年急速に進展している。 蓄積した遺伝情報は、 例えば医薬品の開発を大き く変化させようとしている。 また、 疾病に関連する遺伝子も次々と見つかつてお り、 治療に有望な遺伝子、 その産物を同定し、 医薬品開発の標的を効率よく見つ けだす試みが進んでいる。 遺伝情報から見いだした標的と、 新たな医薬技術とし て急速に広がっている抗体、 アンチセンス核酸、 受容体技術、 遺伝子治療等を組 み合わせれば、 既存の医薬品では成し得なかった画期的な製品につながることが 期待できる。 また、 疾病を遺伝子レベルから分類し、 それにあった治療薬を投与 することも可能になる。 Due to the development of genetic engineering, the technological development of genetic information analysis and genetic information management systems has been rapidly progressing in recent years. The accumulated genetic information is, for example, trying to make a significant difference in drug development. In addition, genes related to diseases are being found one after another, and attempts are being made to identify promising therapeutic genes and their products, and to efficiently find targets for drug development. Combining targets found from genetic information with rapidly expanding new drugs, such as antibodies, antisense nucleic acids, receptor technologies, and gene therapy, breakthroughs that could not be achieved with existing drugs Can be expected to lead to new products. In addition, it is possible to classify diseases at the genetic level and to administer therapeutic drugs that match them.
遺伝子の情報を解析するための手段として、 近年 D N Aアレイの開発が進み、 多くの高密度 D NAアレイが市販されている。 In recent years, DNA arrays have been developed as a means for analyzing gene information, and many high-density DNA arrays are commercially available.
これらの D NAアレイは固定ィ匕する D NAの選択方法によって以下のように分 類できる。 These DNA arrays can be classified as follows depending on the method of selecting the DNA to be fixed.
その第 1は、 ある生物種の全ゲノムまたは全オープンリ一ディングフレームを 網羅する D N Aアレイである。 The first is a DNA array that covers the entire genome or open reading frame of a species.
この D N Aアレイは対象とする生物種の全遺伝子の発現を解析できるという利 点がある反面、 全ゲノムの D N A配列情報が必要である、 固定化する D NAの種 類が多いために製造コストが高くなる、 といった欠点がある。 このような D NA アレイの作製が可能な生物種は事実上、 原核生物かせいぜい下等真核微生物とい
つたゲノムサイズの小さなものに限られる。 This DNA array has the advantage of being able to analyze the expression of all genes of the target species, but requires DNA sequence information of the entire genome, and has a high manufacturing cost due to the large number of DNA types to be immobilized. There are drawbacks such as high. Species that can produce such a DNA array are virtually prokaryotic at best, eukaryotic microorganisms. It is limited to small genome size.
第 2は cDNAライプラリー、 ゲノム DNAライプラリー等からランダムに選 び出してきた DN Aを固定化するものである。 The second is to immobilize DNA randomly selected from cDNA libraries and genomic DNA libraries.
この DNAアレイは固定化する DN Aの配列情報を必要としない上に、 固定化 する DNAの数を自由に設定できるという利点がある。 This DNA array has the advantages that it does not require the sequence information of the DNA to be immobilized and that the number of DNAs to be immobilized can be freely set.
し力 し、 ランダムに選択した DNAを固定ィ匕しているので、 例えば、 2種の試 料における遺伝子発現の差を解析に利用した場合、 発現量に差のないスポットが 大部分を占めることが多い。 また、 全遺伝子を網羅している訳ではないので選択 力、ら漏れた遺伝子に関する情報は全く得られない。 更に、 特に cDNAライブラ リーから固定化する DNAを選択する場合には発現量の多い mRNAに由来する c DNAが何度も繰り返してスポットされ、 DNAアレイのスポット数の割には 少ない情報しか得られない危険性がある。 これに対し、 固定化すべき DNAを均 一化 (n o rma l i z a t i o n) された c DNAライブラリ一から選択する ことによつて高発現遺伝子を繰り返しスポットする危険を減少させることができ る。 また、 DNAの配列を決定し、 同じ配列を持つ DNAを予め排除してから固 定化すれば更に確実である。 しかしながら、 これらの改良法をもってしても第 2 の DNAアレイの他の欠点は、 依然として問題となる。 For example, when randomly selected DNA is immobilized, the difference in gene expression between the two samples is used for analysis. There are many. Also, since it does not cover all genes, no information on selectivity or missing genes can be obtained. Furthermore, particularly when selecting DNA to be immobilized from a cDNA library, cDNA derived from mRNA with a high expression level is spotted repeatedly, and only a small amount of information is obtained for the number of spots on the DNA array. There is no danger. On the other hand, the risk of repeatedly spotting highly expressed genes can be reduced by selecting the DNA to be immobilized from a uniform (normalization) cDNA library. It is even more reliable if the DNA sequence is determined and the DNA having the same sequence is eliminated in advance and then fixed. However, even with these improvements, the other drawbacks of the second DNA array remain problematic.
現在、 遺伝子の情報、 例えばゲノム解析には、 巨額の費用が必要とされ、 いか に資金の豊富な製薬会社、 化学会社であってもその負担は大きレ、。 At present, huge amounts of money are required for gene information, such as genomic analysis, and even the most well-funded pharmaceutical and chemical companies are burdened with large costs.
一方、 21世紀は、 バイオ、 遺伝子の時代であり、 また、 遺伝子は人類共通の 財産でもある。 ゲノム解析情報を得ることに関し、 リスクを少なくし、 大資本の 製薬会社、 化学会社だけに限られることなく、 種々の研究開発会社にその機会が 持たれるような方法が求められている。 On the other hand, the 21st century is the age of biotechnology and genes, and genes are also a common property of mankind. There is a need for a method of obtaining genomic analysis information that reduces risks and is not limited to large-capacity pharmaceutical and chemical companies, but is open to various R & D companies.
現在市販されている DN Aアレイは予め DNA配列が決定された DN Aを予め 定められた領域に固定化したアレイ、 いわゆるプレイン (p l a i n) アレイが 主体であり、 真に有用な DN Aの機能別に特定された DN Aを予め定められた領 域に固定化したアレイの開発、 提供は行われていないのが現状である。 Currently, commercially available DNA arrays are mainly arrays in which DNAs whose DNA sequences are determined in advance are immobilized in predetermined regions, so-called plain arrays. At present, no array has been developed or provided in which the specified DNA is immobilized in a predetermined area.
従って、 遺伝子を機能別に分類 (ソート: s o r t) し、 ソートされた遺伝子 を固定化したァレイを安価に、 簡便に開発するシステムの提供が求められている。
また D N Aアレイの開発には使用する D N Aの選別に長時間を要し、 高密度 D N Aマイクロアレイを作製する場合には特に、 ァレイに固定化する D N Aの製造 に多大な労力と経費を要するのが現状である。 Therefore, there is a need to provide a system that sorts genes by function (sort) and develops an array in which the sorted genes are immobilized inexpensively and easily. In addition, the development of DNA arrays takes a long time to select the DNA to be used, and in the case of producing high-density DNA microarrays, the production of DNA to be immobilized on an array requires a great deal of labor and cost. It is.
従って、 遺伝子の機能解析を利用して事業展開を行おうとしている多くの製薬 企業、 化学企業においても、 目的の D N Aアレイの入手に苦慮しているのが現状 である。 発明の目的 Therefore, many pharmaceutical and chemical companies that are trying to expand their business using gene function analysis are still struggling to obtain the desired DNA arrays. Purpose of the invention
本発明の目的は、 上記問題点を鑑み、 ゲノム解析への多様化、 効率化、 低リス ク化を可能とする機能別にソートされた遺伝子が固定ィヒされた D NAアレイ、 す なわち機能性 D N Aアレイの開発システムを提供することにある。 発明の概要 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a DNA array in which genes sorted according to functions that enable diversification, efficiency, and risk reduction in genome analysis are fixed, that is, functions. An object of the present invention is to provide a development system for a sex DNA array. Summary of the Invention
本発明を概説すると、 本発明の第 1の発明は、 比較対象間で塩基配列あるいは 発現量に違いがあるとして選択された 1以上の遺伝子あるいはその断片を担体上 のあらカ じめ定められた領域に固定化してなる D N Aァレイに関する。 An overview of the present invention is that, in the first invention of the present invention, one or more genes or fragments thereof selected as having a difference in the nucleotide sequence or expression level between the comparison subjects are previously determined on a carrier. It relates to a DNA array immobilized in a region.
本発明の第 1の発明において、 比較対象が 2種以上の細胞もしくは組織である ものが好適に使用できる。 また、 当該比較対象は、 起源を異にする 2種以上の細 胞もしくは組織であってもよい。 また、 比較対象の少なくとも 1つが病変部位由 来の細胞もしくは組織であってもよい。 さらに、 比較対象の少なくとも 1つが人 為的な処理を施された細胞もしくは組織であつてもよい。 In the first invention of the present invention, those in which the comparison object is two or more types of cells or tissues can be suitably used. Further, the comparison object may be two or more cells or tissues having different origins. In addition, at least one of the comparison targets may be a cell or a tissue derived from a lesion site. Furthermore, at least one of the comparison targets may be an artificially treated cell or tissue.
本発明の第 2の発明は、 本発明の第 1の発明の機能性 D N Aァレイの製造方法 であって、 A second invention of the present invention is a method for producing a functional DNA array according to the first invention of the present invention,
( 1 ) 比較対象間で塩基配列あるいはその発現量が異なる遺伝子を選択する工程、 ( 2 ) 上記 (1 ) で選択された遺伝子あるいはその断片を調製する工程、 および (1) a step of selecting a gene having a different base sequence or its expression level between comparison targets; (2) a step of preparing the gene selected in (1) above or a fragment thereof; and
( 3 ) 上記 (2 ) で調製された遺伝子あるいはその断片を担体上のあらかじめ定 められた領域に固定化する工程、 を包含することを特徴とする。 (3) a step of immobilizing the gene or the fragment thereof prepared in (2) above on a predetermined region on a carrier.
本発明の第 3の発明は、 機能性 D N Aアレイ開発システムであって、 A third invention of the present invention is a functional DNA array development system,
発起人が創設したコンソーシアム (c o n s o r t i u rn) はコンソーシアム
カロ盟者を募集し、 コンソーシアム加盟者より資金を調達し、 コンソーシアムは機能性 D N Aァレイ開発会社に機能性 D NATレイの製造を 発注し、 必要に応じ特定の被検遺伝子に関する情報及び/又は被検遺伝子を含有 する試料を機能性 D NATレイ開発会社に提供し、 The consortium founded by the founders (consortiurn) is a consortium Recruiting Caro members and raising funding from consortium members, the consortium orders a functional DNA array developer to produce a functional D NAT ray and, if necessary, provides information and / or Providing a sample containing a test gene to a functional D NAT ray developer,
機能性 D N Aアレイ開発会社は、 機能性 D NAアレイ作製のために被検遺伝子 を機能別にソートし、 当該機能別にソートされた遺伝子を使用した機能性 D NA アレイを製造し、 コンソーシアムに独占的に提供する、 The functional DNA array developer sorts the test genes by function to produce a functional DNA array, manufactures a functional DNA array using the genes sorted by the function, and provides exclusive access to the consortium. provide,
ことを特徴とする機能性 D NATレイ開発システムに関する。 図面の簡単な説明 The present invention relates to a functional D NAT ray development system. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1 :本発明の機能性 D NAアレイ開発システムを示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a functional DNA array development system of the present invention.
図 2 :本発明のの開発システムのフローチャートを示す図である。 発明の詳細な説明 FIG. 2 is a diagram showing a flowchart of the development system of the present invention. Detailed description of the invention
本発明において機能性 D NATレイとは、 比較対象間で塩基配列あるいは発現 量に違いのある遺伝子を分類、 選択し、 該遺伝子あるいはその断片を担体上のあ らかじめ定められた領域に固定化させたアレイのことをいう。 このように、 本発 明の D NAアレイには、 比較対象間で塩基配列あるいは発現量に違いがあるとし て選択された遺伝子が固定化されるので、 遺伝子の塩基配列あるいは発現量の違 いを考慮せずに作製されていた従来の D NAアレイとは異なる。 In the present invention, a functional D NAT ray refers to a gene that has a difference in base sequence or expression level between comparison targets, selects the gene, and fixes the gene or a fragment thereof in a predetermined region on a carrier. Refers to an array that has been converted As described above, in the DNA array of the present invention, the genes selected as having a difference in the nucleotide sequence or expression level between the comparison targets are immobilized, so that the difference in the nucleotide sequence or expression level of the gene is obtained. This is different from the conventional DNA array that was made without considering the above.
特に限定はされないが、 例えば、 疾患罹患率、 薬剤感受性、 薬剤に対する副作 用に関連する一塩基置換多型を解析するための機能性 D NAァレイ、 遺伝子発現 調節単位を解析するための機能性 D N Aァレイ、 疾患区分解析のための機能性 D NAアレイ、 疾患分類のための機能性 D N Aアレイ、 異なる細胞間の種類による 相違を解析するための機能性 D N Aアレイ、 特定の生体環境下での細胞の状態を 解析するための機能性 D N Aアレイ、 特定の刺激に対する細胞の反応を解析する ための機能性 D N Aアレイ、 病的状態を解析するための機能性 D N Aアレイ、 経 時変化に伴う遺伝子発現の変化を解析するための機能性 D N Aァレイ等が例示さ れる。
本発明により、 被検遺伝子を機能別にソートし、 当該機能別にソートされた遺 伝子を使用した機能性 DNAアレイが提供される。 当該機能性 DNAアレイとし ては、 上記の機能性 DN Aアレイが例示される。 Although not particularly limited, for example, a functional DNA array for analyzing single nucleotide substitution polymorphisms related to disease morbidity, drug susceptibility, side effects on drugs, and a functional group for analyzing gene expression regulatory units DNA arrays, functional DNA arrays for disease classification analysis, functional DNA arrays for disease classification, functional DNA arrays for analyzing differences between different cell types, cells in specific biological environments Functional DNA array for analyzing the state of the disease, functional DNA array for analyzing the response of cells to a specific stimulus, functional DNA array for analyzing the pathological condition, and gene expression over time Functional DNA arrays and the like for analyzing changes are exemplified. According to the present invention, a test DNA is sorted by function, and a functional DNA array using the genes sorted by the function is provided. The functional DNA array is exemplified by the functional DNA array described above.
本発明で提供される機能性 DNAァレイには、 機能別にソートされた遺伝子に ついてその塩基配列が既知力、否かにかかわらず使用されることが特徴である。 本発明において機能別にソートするとは、 比較対象間で塩基配列あるいは発現 量に違いのある遺伝子を分類することをいう。 The functional DNA array provided by the present invention is characterized in that, for genes sorted by function, their base sequences are used irrespective of their known ability or not. In the present invention, sorting by function refers to classifying genes having a difference in base sequence or expression level between comparison targets.
本明細書において、 DNAアレイとは、 遺伝子又は遺伝子由来の DN A断片が 担体上の定められた領域に固定されているアレイをいう。 かかる DNAァレイは、 例えば、 DNAチップと呼称されているものを包含する。 また、 遺伝子又は遺伝 子由来の DNA断片が担体上に高密度に固定されているものは DNAマイクロア レイとも呼ばれる。 当該 DNAアレイに使用される担体としては、 ハイブリダィ ゼーシヨンに使用可能な担体であればよく、 例えば、 スライ ドグラス、 シリコン チップ、 エトロセルロースやナイロンの膜等が挙げられる。 また、 その形状にも 特に限定はなく平板状、 円盤状、 テープ状、 ひも状等、 適宜選択することができ る。 As used herein, the term “DNA array” refers to an array in which genes or DNA-derived DNA fragments are immobilized on defined regions on a carrier. Such DNA arrays include, for example, those called DNA chips. A gene or a DNA fragment derived from a gene, which is fixed on a carrier at a high density, is also called a DNA microarray. The carrier used for the DNA array may be any carrier that can be used for hybridization, and examples thereof include a slide glass, a silicon chip, an etrocellulose, and a nylon membrane. The shape is not particularly limited, and may be appropriately selected from a flat plate, a disk, a tape, a string and the like.
機能性 DN Aアレイの製造方法としては特に限定はなく、 例えばディファレン シャルディスプレー法、 サブトラクシヨン法、 RFLP法ゃPCR_S SCP法 によって比較対象間で塩基配列あるいは発現量に差のある遺伝子の c DNAライ ブラリーを作製しておき、 ここから選択した DNA、 好ましくは複数の DNAを 固定化し、 機能性 DN Aアレイを作製すればよい。 この機能十生 DN Aアレイを使 用することにより、 比較対象間で塩基配列あるいは発現量に差のある遺伝子を選 択的に利用することができる。 また、 従来のプレインアレイとは異なり固定化す る D N Aの配列情報や機能情報を必要としないので新規遺伝子の発見にもつなが る可能†生がある。 The method for producing the functional DNA array is not particularly limited.For example, cDNA of a gene having a difference in the base sequence or expression level between the comparison subjects by a differential display method, a subtraction method, an RFLP method ゃ PCR_S SCP method. A library may be prepared, and a DNA selected from the library, preferably a plurality of DNAs, may be immobilized to prepare a functional DNA array. By using this functional DNA array, it is possible to selectively use genes having a difference in base sequence or expression level between comparison targets. In addition, unlike conventional plain arrays, it does not require sequence information or functional information of DNA to be immobilized, which may lead to discovery of new genes.
上記の比較対象としては、 例えば 2種以上の細胞もしくは組織を使用し、 この 両者間において塩基配列あるいは発現量の差のある遺伝子を選択することができ る。 これらの細胞、 組織としては、 特に本発明を限定するものではないが、 例え ば、 起源を異にする (異なる生物種に由来する、 同一生物種の異なる個体に由来
する、 あるいは同一個体由来で採取部位が異なる) 2種以上の細胞もしくは組織 を比較対象とすることができる。 また、 病変部位由来の細胞もしくは組織や、 人 為的な処理を施された細胞もしくは組織と、 適切な対照との間で発現量に差のあ る遺伝子を選択することもできる。 上記の対照としては、 病変部位に対しては正 常部位、 人為的処理が施されたものについては無処理のものを使用することがで きる力 病変部位同士、 人為的処理群同士を比較対照としてもよい。 上記の人為 的な処理としては、 薬剤処理や物理的刺激を挙げることができる。 As the above-mentioned comparison target, for example, two or more types of cells or tissues can be used, and a gene having a difference in base sequence or expression level between the two can be selected. These cells and tissues are not particularly limited to the present invention. For example, they have different origins (derived from different species, derived from different individuals of the same species). (Or different collection sites from the same individual). Two or more types of cells or tissues can be compared. It is also possible to select a gene that has a difference in expression level between a cell or tissue derived from a lesion site or an artificially treated cell or tissue and an appropriate control. As the above controls, the normal site can be used for the lesion site, and the untreated one can be used for those that have been artificially treated. It may be. Examples of the above-described artificial treatment include drug treatment and physical stimulation.
しかしながら比較対象間で発現量に差のある遺伝子を選択する場合、 ディファ レンシャゾレディスプレー法とサブトラクション法は、 いずれも操作が煩雑である、 再現性が低い、 偽陽性クローンが非常に多い、 等の問題点も有しており、 本発明 においては更に高性能の機能性 D NATレイ作製技術を適用することが好ましい。 本発明においては、 DN Aマイクロビーズアレイ技術、 例えばリンクス社の開 発した DNAマイク口ビーズァレイ技術 (米国特許第 5552278、 5599 675、 5856093、 5604097、 5635400、 5654413、 5831065、 5846719、 5888737、 6013445号他) を用 いることにより得られる機能性 DN Aァレイが最も高性能であり、 当該技術を用 いて作製される機能性 DN Aァレイを使用することができる。 However, when selecting genes whose expression levels differ between the comparison subjects, the differential shazo lady spray method and the subtraction method are both cumbersome, have low reproducibility, and have a large number of false positive clones. However, in the present invention, it is preferable to apply a more sophisticated functional D NAT ray manufacturing technology. In the present invention, DNA microbead array technology such as DNA microphone mouth bead array technology developed by Lynx (U.S. Patent Nos. The functional DNA array obtained by using the technology has the highest performance, and a functional DNA array produced using the technology can be used.
DN Aマイクロビーズアレイ (DMA) とは特定の DNAを結合した多種類の マイクロビーズの集合体を指す。 1個のマイク口ビーズには 1種類の D N Aが結 合しており、 多数のマイクロビーズ集合体が DN Aライブラリーを形成する。 D MA作製の例を以下に示す。 A DNA microbead array (DMA) refers to a collection of various types of microbeads that bind specific DNA. One type of DNA is bound to one microphone mouth bead, and a large number of microbead aggregates form a DNA library. An example of the preparation of DMA is shown below.
まず、 マイクロビーズ上でアンチタグ DN Aを合成する。 各マイク口ビーズは 単一の配列のアンチタグを持ち、 アンチタグ DNAは 4塩基から成る 「ワード」 8個が連結された 32塩基の 1本鎖 DNAである。 各ワードは 1個のグァニン (G) と 3個のアデニン (A) またはチミン (T) を含む 8種類の塩基配列のい ずれかであり、 どの 2種類のヮード間でも 3塩基が異なるように設計されている。 このようにして 88 = 16, 777, 216種類のアンチタグ付きマイクロビー ズが調製される。 First, synthesize anti-tag DNA on microbeads. Each microphone mouth bead has a single-sequence anti-tag, and the anti-tag DNA is a 32-base single-stranded DNA linked to eight 4-base “words”. Each word is one of eight base sequences containing one guanine (G) and three adenine (A) or thymine (T), with three bases differing between any two types of code. Designed. In this way, the 8 8 = 16, 777, 216 types of anti-tags with micro beads is prepared.
一方、 アンチタグに相補的な配列 (タグ) を組み込んだ 16, 777, 216
種類のプラスミド混合物をベクターにして cDN Aライブラリーを作製する。 こ こで cDN Aセンス鎖の 3' 末端側にタグが付加されるように設計しておく。 タ グ付き c DNA混合物を増幅 ·蛍光標識した後、 タグ部分を 1本鎖化する。 上記 1本鎖タグを結合した c D N Aとァンチタグ付きマイク口ビーズを混合し ストリンジェントな条件でハイブリダイゼーションを行う。 この過程では完全に 相捕的なタグとアンチタグのみがハイプリダイズし、 1個でも異なるワードを含 む組み合わせのタグとァンチタグはハイプリダイズしない。 c D N Aが結合した マイクロビーズをセルソーターで分取し、 DN Aポリメラーゼと DN Aリガーゼ で cDNAとアンチタグを連結することによって cDNAを共有結合により固定 化したマイクロビーズの集合体である DMAが得られる。 On the other hand, 16,777,216 incorporating a sequence (tag) complementary to the anti-tag A cDNA library is prepared using a mixture of different plasmids as vectors. Here, it is designed so that a tag is added to the 3 'end of the cDNA sense strand. After amplifying the tagged cDNA mixture and fluorescent labeling, the tag part is made single-stranded. Mix the above single-stranded tag-bound cDNA and anti-tagged microphone-mouth beads and perform hybridization under stringent conditions. In this process, only completely complementary tags and antitags will hybridize, and combinations of tags and antitags containing at least one different word will not hybridize. The microbeads to which the cDNA is bound are collected by a cell sorter, and the cDNA and the anti-tag are ligated with DNA polymerase and DNA ligase, whereby DMA, which is an aggregate of microbeads in which the cDNA is immobilized by covalent bond, is obtained.
2種類の細胞または組織間の遺伝子発現の差異を解析するために以下の操作を 行う。 ここでは摘出臓器の正常部と癌部を例にとって説明する。 Perform the following procedure to analyze the differences in gene expression between the two types of cells or tissues. Here, a normal part and a cancerous part of the removed organ will be described as an example.
正常部と癌部から抽出した; mRN Aを铸型として cDNAを合成し、 上記の方 法で DMAを調製する。 マイクロビーズに結合した c DNAをアル力リ処理して 1本鎖ィヒし、 正常部由来と癌部由来の DMAを等量混合する。 Extracted from normal part and cancer part; cDNA is synthesized using mRNA as type III, and DMA is prepared by the above method. The cDNA bound to the microbeads is subjected to single-strand treatment with cDNA, and equal amounts of the normal part and the cancer part DMA are mixed.
一方、 正常部と癌部から抽出した mRNAをもとにして異なる蛍光色素、 例え ば C y 5と 6—カルボキシフルォレセィン (F AM) で標識されたプローブを合 成する。 これらを混合し、 上記の 1本鎖 cDN A結合マイクロビーズとのハイブ リダィゼーシヨンを行う。 その後にマイクロビーズに結合した蛍光色素をセルソ 一ターで観測し、 Cy 5の蛍光と F AMの蛍光の比が予め設定した範囲から外れ るマイクロビーズを 1個ずつ別々の容器に分取する。 これらのマイク口ビーズを 鏺型にして遺伝子増幅を行うことにより正常部と癌部で発現量に差のある遺伝子 の単一な断片が得られる。 必要に応じてこれらの DN A断片はプラスミドベクタ 一へのクローニング、 塩基配列の解析、 全長 c DNA或はゲノム DNAのクロー エングのためのプローブ等に供することができる。 On the other hand, probes labeled with different fluorescent dyes, for example, Cy5 and 6-carboxyfluorescein (FAM), are synthesized based on mRNAs extracted from the normal part and the cancerous part. These are mixed and hybridized with the single-stranded cDNA binding microbeads described above. Thereafter, the fluorescent dye bound to the microbeads is observed with a cell sorter, and the microbeads in which the ratio of the fluorescence of Cy5 to the fluorescence of FAM is out of the preset range are separated into individual containers one by one. A single fragment of a gene having a difference in the expression level between the normal part and the cancerous part can be obtained by performing gene amplification using these microphone-mouth beads as a type III. If necessary, these DNA fragments can be used for cloning into a plasmid vector, nucleotide sequence analysis, probes for cloning full-length cDNA or genomic DNA, and the like.
こうして得られた遺伝子断片を固定化して、 正常部と癌部の間で発現量の異な る遺伝子の断片が固定化された DN Aアレイを作製することができる。 この DN Aァレイを用いて正常組織と癌組織、 正常細胞と癌細胞等の間で遺伝子発現解析 を行うと多くのスポットにおいて発現量の差が観察できると期待される。
このようにして得られた DN Aァレイを使用することにより、 DMA技術以外 の他の方法で選択してきた DNAを固定化した DNAアレイに比べて少ないスポ ット数の DNAアレイによって発現量に差のある遺伝子を多数検出でき、 DNA アレイ作製コストのコスト削減、 作製に要する時間の短縮が可能である。 By immobilizing the gene fragments thus obtained, it is possible to prepare a DNA array in which gene fragments having different expression levels between the normal part and the cancer part are immobilized. When gene expression analysis is performed between normal tissues and cancer tissues, normal cells and cancer cells, and the like using the DNA array, it is expected that differences in expression levels can be observed in many spots. By using the DNA array obtained in this way, the expression level can be reduced by a DNA array with a smaller number of spots compared to a DNA array in which DNA selected by other methods other than DMA technology is immobilized. As a result, it is possible to reduce the cost of DNA array production and the time required for production.
以上、 摘出臓器の正常部と癌部を例にとって説明したが、 これ以外にも薬剤処 理した細胞としていない細胞、 物理的刺激を加えた組織と加えていない組織等、 様々な組み合わせの間で発現量に差のある遺伝子を DMA技術を用いて簡便に拾 い出すことが可能である。 以上のように発現量に差のある遺伝子を得るためには 配列や機能の情報は不要であり、 新規遺伝子の発見が可能である。 このようにし て拾い出した遺伝子を固定化した DN Aアレイは特定の生理機能に関連する遺伝 子のみを固定化した DNAアレイ、 即ち機能性 DNAアレイである。 In the above, the normal part and the cancerous part of the removed organ have been described as examples.However, in addition to these, there are various combinations such as cells that have not been treated with drugs, tissues that have been subjected to physical stimulation, and tissues that have not been subjected to physical stimulation. Genes with different expression levels can be easily picked up using DMA technology. As described above, in order to obtain genes having different expression levels, information on the sequence and function is unnecessary, and new genes can be discovered. The DNA array in which the genes thus picked up are immobilized is a DNA array in which only genes related to specific physiological functions are immobilized, that is, a functional DNA array.
また、 塩基配列に違いがある遺伝子の選択方法としては、 特に限定はないが R FLP法や PCR— SSC P法等の公知の遺伝子多型解析技術を用いることがで き、 当該方法により塩基配列の違いが検出された遺伝子断片を用いて本発明の機 能性 DNAアレイとすることができる。 また、 公知の SNP検出法を用いて SN The method for selecting genes having a difference in nucleotide sequence is not particularly limited, and known gene polymorphism analysis techniques such as the RFLP method and the PCR-SSCP method can be used. The functional DNA array of the present invention can be obtained by using the gene fragment in which the difference is detected. In addition, using known SNP detection methods, SN
Pが検出された D N A断片を用いて S N P検出用の本発明の機能性 D N Aアレイ とすることもできる。 なお、 SNP検出用DNAァレィにぉぃては、 SNPが含 まれるヌクレオチド、 検出感度の点からは好ましくはオリゴヌクレオチドを使用 することができる。 The functional DNA array of the present invention for detecting SNP can also be used using the DNA fragment from which P has been detected. In the DNA array for SNP detection, nucleotides containing SNP, and oligonucleotides can be preferably used in terms of detection sensitivity.
例えば DMA技術を用いて選択した機能性 D N Aを使用し、 機能性 D N Aァレ ィを製造する方法に特に限定はなく、 公知の方法を使用し、 最適の機能性 DNA アレイを製造すればよい。 すなわち、 上記の DNA断片、 あるいはこの断片の塩 基配列に基づいて取得された c DNA、 ゲノム DNAやそれらの断片を調製し、 これらを適切な担体上に固定化して機能性 D NATレイを製造することができる。 なお、 本発明の機能性 DN Aアレイは、 上記のようにして選択された遺伝子やそ の断片のすべてが固定化されたものに限定されるものではなレ、。 選択された遺伝 子やその断片の一部のみが固定化されたもの等も本発明に包含される。 For example, there is no particular limitation on a method for producing a functional DNA array using a functional DNA selected by using the DMA technique, and an optimal functional DNA array may be produced using a known method. That is, cDNA, genomic DNA and their fragments obtained based on the above DNA fragment or the base sequence of this fragment are prepared, and these are immobilized on a suitable carrier to produce a functional D NAT layer. can do. It should be noted that the functional DNA array of the present invention is not limited to those in which all of the genes and their fragments selected as described above are immobilized. The present invention also includes those in which only a part of the selected gene or a fragment thereof is immobilized.
この機能 1·生 DN Aアレイにおいては、 担体表面上の予め定められた領域に DN Aが整列固定されておればよく、 DNAとしては、 特に限定はないが、 一般的に
は鎖長が 50塩基以上の 2本鎖ポリヌクレオチド、 1本鎖ポリヌクレオチドまた はそれらの誘導体が使用される。 当該 D N Aは選択された機能性 D N Aの情報を 基に、 遺伝子増幅反応、 例えば国際公開第 00/56877号パンフレツトに記 載の I CAN法等の遺伝子増幅反応により、 酵素的に増幅して調製されたものを、 担体に固定化すればよい。 DNAの誘導体としては、 例えば担体表面への固定化 を可能にするような修飾を付されたものを使用することができ、 特に限定するも のではないが、 例えば DNAの 5' 末端にアミノ基ゃチオール基等の官能基が導 入された DN Aが挙げられる。 This function1.In a raw DNA array, it is only necessary that DNA is aligned and fixed in a predetermined region on the surface of the carrier, and there is no particular limitation on DNA. A double-stranded polynucleotide having a chain length of 50 bases or more, a single-stranded polynucleotide or a derivative thereof is used. The DNA is prepared by enzymatic amplification based on information of the selected functional DNA by a gene amplification reaction, for example, a gene amplification reaction such as the ICAN method described in WO 00/56877 pamphlet. May be immobilized on a carrier. As the DNA derivative, for example, those modified so as to enable immobilization on the surface of a carrier can be used.Examples of the derivative include, but are not limited to, an amino group at the 5 ′ end of the DNA. DN DNA into which a functional group such as a thiol group is introduced.
DN Aアレイ製造において使用される担体には特に限定はないが、 非多孔性で、 表面が滑らかな構造を有する材料であるのが好ましく、 例えばスライドガラス等 のガラスが好適に使用することができる。 担体の表面は、 共有結合又は非共有結 合により DNAを固定化できるものであればよい。 また DNAアレイとしては円 盤状でもテープ状でもよく、 担体上の DNAの密度も、 使用者が最適の条件とす ればよいのは当然である。 The carrier used in the production of the DNA array is not particularly limited, but is preferably a non-porous material having a structure with a smooth surface.For example, glass such as a slide glass can be suitably used. . The surface of the carrier may be any as long as it can immobilize DNA by covalent or non-covalent bonds. In addition, the DNA array may be in the form of a disk or a tape, and the density of the DNA on the carrier may be set under the optimum conditions by the user.
本発明のシステムにおけるコンソーシアムは、 機能性 DNAアレイ コンソ一 シァ (Fun c t i o n a l DNA Ar r a y Co n s o r t i um : FDAC) と命名される。 The consortium in the system of the present invention is named a functional DNA array consortium (Function DNA Array DNA Consortium: FDAC).
本発明のシステムにおいて、 当該 FDAC力 tl盟者は当該機能性 DNAアレイを 用いて当該被検遺伝子の機能解析を行うことができる。 In the system of the present invention, the FDAC power member can analyze the function of the test gene using the functional DNA array.
本発明のシステムにおいて、 発起人である企業及び/又は個人はコンソーシァ ムを創設し、 加盟者を募集し、 コンソーシアムの加盟者は、 コンソーシアムを介 し、 機能性 DNAアレイ開発会社に当該アレイ開発を依頼することにより、 当該 アレイ開発に要する費用を節約できるだけでなく、 開発を効率化し、 短時間で多 くの成果を得ることができる。 In the system of the present invention, the founding company and / or individual establishes a consortium and recruits members, and consortium members request a functional DNA array development company through the consortium to develop the array. By doing so, not only can the cost of developing the array be reduced, but also the development can be streamlined and many results can be obtained in a short time.
すなわち本発明のシステムにより、 遺伝子機能解析を介した研究 ·開発が製薬 企業、 化学企業だけに限られることなく、 種々の研究者 ·研究開発会社において、 遺伝子解析プロジェクトを選択する幅が広がり、 利益を享受することが可能にな る。 すなわち、 コンソーシアム加盟者は、 いろいろな種類の機能別 DN Aアレイ 開発をより安価に製造 ·依頼することが可能になり、 本発明のシステムはゲノム
研究を介した研究 ·開発の水準の底上げに寄与することができる。 In other words, with the system of the present invention, research and development through gene function analysis is not limited to pharmaceutical companies and chemical companies, but a wide range of researchers and R & D companies can select gene analysis projects, and profit It becomes possible to enjoy. In other words, consortium members can manufacture and request various types of functional DNA arrays at lower cost. Research can contribute to raising the level of research and development.
本発明において、 コンソーシアムはコンソーシアム加盟者によって出資されて おり、 当該コンソーシアムは、 コンソーシアム加盟者の依頼により、 特定の被検 遺伝子に関する情報及び Z又は被検遺伝子を含有する試料を基に、 機能性 D NA アレイ作製能力を有する機能性 D NAアレイ開発会社に、 当該被検遺伝子を機能 別にソートし、 当該機能別にソートされた遺伝子を使用し機能性 D NAアレイの 製造を依頼する業務を行い、 機能性 D N Aアレイ開発会社に、 特定の被検遺伝子 に関する情報及び Z又は被検遺伝子を含有する試料の提供、 D N Aアレイの発注、 開発資金の提供を行う。 In the present invention, the consortium is funded by a consortium member, and the consortium, upon request of the consortium member, obtains functional D based on information on a specific test gene and Z or a sample containing the test gene. A functional DNA array production company was asked to produce a functional DNA array by sorting the test genes by function and using the genes sorted by function. Provide information on specific test genes and samples containing Z or test genes, order DNA arrays, and provide development funding to DNA array developers.
機能性 D N Aアレイ開発会社は、 特定の D NAアレイ開発プロジェクトごとに、 被検遺伝子を機能別にソートし、 当該機能別にソートされた遺伝子を使用し機能 性 D N Aァレイの製造を行レ、、 製造した D NATレイをコンソーシアムに独占的 に納入する。 For each specific DNA array development project, the functional DNA array development company sorted the test genes by function and manufactured and manufactured a functional DNA array using the genes sorted by that function. D NAT Ray will be exclusively delivered to the consortium.
コンソーシアムは納入された D NAアレイをコンソーシァム加盟者に配布する とともに、 必要に応じて機能性 D NAアレイに使用された D NAや D NAアレイ についての特許出願を行なうことができる。 The consortium can distribute the delivered DNA array to consortium members and, if necessary, apply for a patent for the DNA used for the functional DNA array or the DNA array.
なおコンソーシアムに納入された機能性 D N Aアレイの配布はコンソーシアム の裁量の範囲であり、 加盟者全員への無償あるいは有償での配布、 コンソーシァ ムへの出資金に応じた無償あるいは有償での配布等、 必要に応じて決定すること ができる。 The distribution of the functional DNA array delivered to the consortium is at the consortium's discretion, such as free or paid distribution to all members, free or paid distribution according to the investment in the consortium, etc. It can be determined as needed.
コンソーシアム加盟者は、 それぞれに配布された機能性 D NAァレイを使用し、 機能解析を行ない、 例えば薬効解析、 安全性試験、 薬剤スクリーニング等に当該 機能性 D NAァレイを使用し、 得られた成果を必要に応じ特許出願することがで さる。 Consortium members conduct functional analysis using the functional DNA arrays distributed to them, for example, using the functional DNA arrays for drug efficacy analysis, safety testing, drug screening, etc., and obtained results. You can apply for a patent if necessary.
本発明の開発システムの態様としては、 機能性 D N Aアレイ開発プロジェクト の進渉情報を定期的に又は随時にコンソーシアムに開示する開発システムが挙げ られ、 コンソーシアム及びコンソーシアム加盟者は当該機能^ feD NAアレイ開発 プロジェクトの進行状況に関する情報を得ることができる。 当該プロジェクトに 関する情報及び Z又はその進渉情報は、 例えば情報通信システムを介してコンソ
ーシアム及びコンソーシアム加盟者に定期的に又は随時に開示することができる。 また、 本発明の開発システムの態様として、 コンソーシアム加盟の権利はコン ソーシアムが開設する機能性 D NAァレイ取引市場で売買することができ、 本発 明においては、 例えば情報通信システムを介して、 投資家が権利書を購入し、 又 は売買することができる。 当該情報通信システムとしては、 コンピュータシステ ムがあり、 コンピュータシステムとしてはインターネットが例示される。 また、 機能性 D N Aアレイ開発プロジェクトとしては、 遺伝子発現情報解析用 D N Aァ レイ開発プロジェクトが挙げられる。 As an embodiment of the development system of the present invention, there is a development system in which progress information of a functional DNA array development project is disclosed to a consortium regularly or as needed, and the consortium and consortium members develop the function You can get information about the progress of the project. Information on the project and Z or its progress information can be obtained from the -May be disclosed to Members and Consortium Members regularly or as needed. In addition, as an aspect of the development system of the present invention, the right to join the consortium can be bought and sold in a functional DNA array trading market established by the consortium. In the present invention, for example, investment is made through an information communication system. Homes can buy or sell rights. There is a computer system as the information communication system, and the Internet is exemplified as the computer system. A functional DNA array development project is a DNA array development project for gene expression information analysis.
本発明において、 コンソーシアムは必要に応じて、 コンピュータシステム、 特 にインターネットを介する機能性 D N Aアレイ取引市場を開設する。 当該市場で 機能性 D NAアレイは自由に売買することができる。 本発明により、 研究開発者 はコンソーシアムが提示する 1以上の機能性 D NATレイから特定の機能性 D N Aァレイを選択することができ、 コンソーシアムはコンソーシアムが開設する機 能性 D N Aァレイ取引市場で売買することにより利益を得ることもできる。 In the present invention, the consortium will open a computer system, especially a functional DNA array trading market via the Internet as needed. Functional DNA arrays can be freely traded in such markets. According to the present invention, a researcher / developer can select a specific functional DNA array from one or more functional D NAT layers presented by the consortium, and the consortium trades in the functional DNA array trading market established by the consortium. You can also benefit from this.
本発明の開発システムの態様としては、 下記の要件を備えるものがある。 Some aspects of the development system of the present invention have the following requirements.
コンソーシァム加盟者である、 法人又は個人は必要に応じ特定の被検遺伝子に 関する情報及び Z又は被検遺伝子を含有する試料をコンソーシアムに提供する。 コンソーシアムは機能性 D N Aァレイ開発会社に当該ァレイの開発を依頼し、 当該開発会社は機能性 D N Aアレイの開発を行い、 コンソーシアムに独占的に機 能性 D NAアレイを納入する。 従って、 コンソーシアム加盟者は、 安価な資金で 多種類の機能性 D N Aァレイを入手することが可能となる。 Legal entities or individuals who are members of the consortium will provide the consortium with information on specific test genes and samples containing Z or test genes as necessary. The consortium requests a functional DNA array development company to develop the array, and the developer will develop a functional DNA array and deliver the functional DNA array exclusively to the consortium. Therefore, consortium members will be able to obtain a wide variety of functional DNA arrays with inexpensive funds.
図 1は本発明の機能性 D N Aアレイの開発システムの一例として機能性 D N A アレイ開発システムの概略を示す図である。 FIG. 1 is a diagram schematically showing a functional DNA array development system as an example of a functional DNA array development system of the present invention.
コンソーシアム加盟者、 例えば企業 A〜Dはサンプルの提供、 資金の提供をコ ンソーシアムに行う。 Consortium members, such as companies AD, provide samples and funding to the consortium.
コンソーシアムは加盟者から提供されたサンプルを機能性 D NAアレイ開発会 社に提供し、 D N Aアレイの発注、 資金の提供を行う。 The consortium will provide samples provided by members to the functional DNA array developer, order DNA funds, and provide funding.
D NAァレイ開発会社は最適の機能性 D NATレイ製造技術、 例えば D NAマ イク口ビーズァレイ技術を用い D NAァレイの作製を行い、 例えば未知遺伝子を
取捨選択、 分類、 ソートし、 機能性遺伝子を取得し、 機能性 D N Aアレイを作製 し、 コンソーシアムに独占的に提供する。 The DNA array developer develops the DNA array using the optimal functional DNA lay manufacturing technology, for example, the DNA micro-bead array technology, and for example, removes unknown genes. Select, classify, sort, obtain functional genes, create functional DNA arrays, and provide them exclusively to the consortium.
図 2は本発明の開発システムのフローチャートを示す。 すなわち図 2は、 本発 明の機能性 D NAアレイ開発システムの 1態様として、 機能性 D NAチップ開発 システムを示す図である。 FIG. 2 shows a flowchart of the development system of the present invention. That is, FIG. 2 is a diagram showing a functional DNA chip development system as one embodiment of the functional DNA array development system of the present invention.
コンソーシアム加盟者の各企業は、 目的の機能性 D N Aチップの製造に必要な サンプル、 資金をコンソーシアムに提供する。 Each member of the consortium will provide the consortium with the necessary samples and funding to produce the desired functional DNA chip.
コンソーシアムは各企業から依頼されたサンプル、 資金を機能性 D N Aチップ 開発会社に提供し、 機能性 D N Aチップの発注を行う。 The consortium will provide samples and funds requested by each company to the functional DNA chip development company, and place an order for functional DNA chips.
機能性 D N Aチップ開発会社は、 例えば D NAマイク口ビーズアレイ技術等を 用いて、 例えば 2種類の細胞又は組織の間で発現量の異なる遺伝子をソートし、 当該ソートされた遺伝子又はその断片が固定化された配列未知の遺伝子が固定化 された D N Aチップを作製する。 また必要に応じ当該配列未知の遺伝子の配列解 析を行う。 The functional DNA chip developer sorts genes with different expression levels between, for example, two types of cells or tissues using, for example, DNA microphone array beads array technology, and fixes the sorted genes or their fragments. Prepare a DNA chip on which the immobilized gene of unknown sequence is immobilized. If necessary, the sequence of the unknown gene is analyzed.
作製された機能性 D NAチップは独占的にコンソーシアムに提供され、 コンソ ーシアムからコンソーシァム加盟の各企業に目的に応じて分配され、 各企業は当 該機能別 D N Aチップを用いて得られる研究開発成果により収益を上げる。 本発明の機能性 D N Aアレイ開発システムの 1つの態様を以下に例示する。 本発明の機能性 D N Aァレイ開発システムにおいて、 発起人が創設したコンソ ーシアムは、 コンソーシアム加盟者に、 例えば機能性 D N Aアレイ開発会社が作 製した病理に対応する機能性 D N Aァレイを使用することを認可することができ る。 The manufactured functional DNA chip is exclusively provided to the consortium, distributed from the consortium to each company that is a member of the consortium according to the purpose, and each company obtains the research and development results obtained using the DNA chip for each function. Make money with. One embodiment of the functional DNA array development system of the present invention is exemplified below. In the functional DNA array development system of the present invention, the consortium created by the promoter authorizes consortium members to use a functional DNA array corresponding to a pathology created by, for example, a functional DNA array development company. be able to.
コンソーシアム加盟者の資金提供により、 コンソーシアムは機能性 D NAァレ ィ毎の開発費用を、 機能性 D NAァレイ開発会社に支払うことができる。 With the funding of the consortium members, the consortium will be able to pay the development costs for each functional DNA array to the functional DNA array developer.
コンソーシアム加盟者は提供された機能性 D NAアレイ (例えば、 病理別機能 性 D NAアレイ) を使用し、 医薬品開発等を独自に行うことができ、 また第三者 に研究を委託することもでき、 その成果を独自に得ることができる。 Consortium members can use the provided functional DNA arrays (for example, functional DNA arrays according to pathology) to independently develop drugs, etc., and can outsource research to third parties. The results can be obtained independently.
コンソーシアム自体は、 公共機関あるいは学術機関 (アカデミック センタ 一) 的な機能を保有することに特に限定は無く、 コンソーシアム力 B盟者の希望す
る機能性 D NAァレイを機能性 D NAァレイ開発会社に発注し、 製造された当該 アレイをコンソーシアム加盟者に提供する機能を有すればよい。 The consortium itself is not particularly limited to possessing the functions of a public institution or an academic institution (academic center). It is only necessary to have the function of ordering a functional DNA array from a functional DNA array developer and providing the manufactured array to consortium members.
コンソーシアム加盟者は、 提供された機能性 D NAァレイを使用することによ り、 同等の立場で、 同等のチャンスで、 当該アレイを使用した研究 ·開発を開始 することが可能になり、 得られる成果を独自に得ることができる。 By using the provided functional DNA array, consortium members will be able to start research and development using the array in the same position and with the same chance. The results can be obtained independently.
機能性 D N Aアレイ開発会社が開発した機能性 D NATレイは、 例えば病理的 分類のみが記載され、 希望する加盟者に配布され、 D NAアレイに使用された機 能別遺伝子の配列解析、 機能解析は各コンソーシアム加盟者が何ら制限の無い状 態で、 独自に行うこととなる。 A functional DNA array developed by a functional DNA array developer, for example, describes only pathological classifications, is distributed to desired members, and is used for DNA analysis. Will be performed independently by each consortium member without any restrictions.
例えば、 対象症例数の少ない稀少疾病関連の遺伝子が使用されている機能性 D For example, functional D using rare disease-related genes in a small number of cases
N Aアレイは、 対象症例数の多い疾病、 例えば心臓系奇形疾病の関連遺伝子が使 用された機能性 D N Aアレイより、 安価にするなど、 需要と供給の関係より、 機 能性 D N Aアレイ毎の価格を設定することができる。 NA arrays are priced for each functional DNA array based on the relationship between supply and demand, such as making the cost lower than that of a functional DNA array using genes related to diseases with a large number of cases, for example, cardiac teratology. Can be set.
コンソーシアムは、 ポランティァ組織や、 医科学的ネットワーク、 遺伝子セン ター等から機能性 D NAァレイの作製に使用する病理組織と健常組織の収集を行 つてもよい。 The consortium may collect pathological tissues and healthy tissues used for the preparation of functional DNA arrays from the polentia tissue, medical science network, gene center, etc.
収集物はコンソーシアム力 [[盟者からも集められ、 コンソーシアムを介し、 収集 物の集積センターに集めてもよい。 Collectibles may also be collected from consortium powers [[members] and may be collected via the consortium at collection centers.
集積センターはコンソーシアムにより設立されてもよく、 コンソーシアム加盟 者と独立の組織としてもよい。 集積センターは収集した試料、 例えば病理組織、 健常組織の品質管理をするとともに、 コンソーシアムの依頼を受けて、 機能性 D NAァレイ開発会社の業務状況に応じて、 機能性 D N Aァレイ開発のための試料 送付を行うことができる。 The agglomeration center may be established by the consortium or may be independent of the consortium members. The accumulation center manages the quality of collected samples, for example, pathological tissues and healthy tissues, and at the request of the consortium, prepares samples for the development of functional DNA arrays according to the business situation of the functional DNA array development company. You can send it.
これらの手段を介し、 コンソーシアムは学術組織や医科学研究組織としての機 能、 経費を要することなく、 人類の健康科学の推進に寄与することができる。 以上、 本発明により、 発起人によるコンソーシアムの創設、 コンソーシアム加 盟者の募集、 例えば企業、 個人による資金のコンソーシアムへの提供、 遺伝子サ ンプルのコンソーシアムへの提供、 コンソーシアムから当該サンプルの機能 'I4D N Aアレイ開発会社への提供、 機能性 D NAアレイの発注、 D NAアレイ開発会
社による最適の機能性 DNAァレイ製造技術、 例えば DN Aマイク口ビーズァレ ィ技術を用いた DN Aアレイの作製、 例えば未知遺伝子を取捨選択、 分類、 ソー トし、 機能性遺伝子を取得し作製した機能性 DNAアレイのコンソーシアムへの 納入、 コンソーシアムからコンソーシアム加盟者への当該アレイの配布、 コンソ ーシアム加盟者による当該アレイを用いた研究開発からなる、 機能性 DN Aァレ ィ開発システムが提供される。 Through these means, the consortium can contribute to the promotion of human health science without the functions and costs of an academic or medical science research organization. As described above, according to the present invention, the founder creates a consortium, recruits consortium members, for example, provides funds to the consortium by companies and individuals, provides gene samples to the consortium, and functions of the sample from the consortium 'I4D NA array Provision to development company, ordering of functional DNA array, DNA array development meeting Optimal functional DNA array production technology by the company, e.g., DNA array production using the DNA microarray bead array technology, e.g., selection, classification, and sorting of unknown genes, and functions obtained by acquiring functional genes A functional DNA array development system will be provided that includes the delivery of a functional DNA array to the consortium, the distribution of the array from the consortium to consortium members, and the research and development of the array by the consortium members.
本発明のシステムにより、 コンソーシアムの加盟者は、 コンソーシアムを介し、 機能性 DNAァレイ開発会社に当該ァレイ開発を依頼することにより、 コンソ一 シァム加盟者が必要とする機能性 D N Aアレイ開発に要する費用を節約できるだ けでなく、 開発を効率ィ匕し、 短時間で多くの成果を得ることが可能になる。 The system of the present invention allows consortium members to request the functional DNA array development company through the consortium for the development of such arrays, thereby reducing the costs required for the development of functional DNA arrays required by consortium members. Not only can you save money, you can also streamline development and get more results in less time.
すなわち本発明のシステムにより、 遺伝子機能解析を介した研究'開発が大資 本を有する製薬企業、 化学会社だけに限られることなく、 種々の研究者 ·研究開 発会社でも可能になり、 コンソーシアム加盟者であれば、 同条件での遺伝子解析 プロジェクトの選択が可能になり、 研究開発により得られる利益の享受が可能に なる。 In other words, the system of the present invention enables research and development through gene function analysis not only to pharmaceutical companies and chemical companies with large capital, but also to various researchers and R & D companies, and becomes a consortium member. Would be able to select a gene analysis project under the same conditions and enjoy the benefits of R & D.
本発明のシステムにより、 コンソーシアム加盟者は、 いろいろな種類の機能別 DNAアレイ開発をより安価、 容易に入手することが可能になり、 本発明のシス テムはゲノム研究の発展、 遺伝子機能研究.開発の水準の底上げに極めて有用で ある。 The system of the present invention allows consortium members to obtain various types of functional DNA arrays at a lower cost and easier access. It is extremely useful for raising the level of
実施例 Example
以下、 実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、 本発明はこれらの 実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
実施例 1 DNAマイクロビーズァレイの作製と遺伝子の選択 Example 1 Preparation of DNA microbead array and selection of genes
プロシーディングズ ォブ ナショナノレ アカデミー ォブ サイェンシズ ォブ USA (Proc. Natl. Acad. Sci. USA) 、 第 97巻、 第 1665〜 167 Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 97, pp. 1665-167
0頁、 (2000年) (以下、 文献 1と呼ぶ。 ) 記載の方法に準じて、 以下に示 すように DN Aマイクロビーズアレイの作製を行った。 According to the method described on page 0, (2000) (hereinafter referred to as Reference 1), a DNA microbead array was prepared as shown below.
(1) cDNAの合成 (1) cDNA synthesis
ヒト前骨髄性白血病細胞 H L-60細胞 (ATCC CCL— 240) を 1
0%ゥシ胎児血清 (JRH バイオサイェンシズ社製) 、 1. 3%ジメチルスル ホキシドをそれぞれ含有する RPMI 1640培地 (バイオウイタカ一社製) に 懸濁し、 5 %炭酸ガス存在下、 37でで 1週間培養し、 上記細胞を好中球様に分 化誘導した。 得られた細胞を遠心により回収し、 10%ゥシ胎児血清含有 RPM 1 1640培地に 1 X 106 e e l 1 s /m 1となるように懸濁したうえ、 こ の懸濁液を 10 cmシャーレ 2枚に 1 Omlずつ加えた。 1方のシャーレに 10 0 μ 1の水 (Α) 、 もう 1方のシャーレに 10 /X 1の 100 μ g/m 1ホノレポー ルミリステートアセテート (TPA、 ギブコネ土製) ジメチルスルホキシド溶液 (B) を添加してそれぞれ 4時間培養した。 それぞれのシャーレより回収した (A) 、 (B) の細胞のそれぞれより トリゾール試薬 (ギブコ社製) を用いて全Human promyelocytic leukemia cells HL-60 cells (ATCC CCL-240) Suspended in RPMI 1640 medium (manufactured by BioWhitaka Inc.) containing 0% fetal bovine serum (manufactured by JRH Biosciences) and 1.3% dimethyl sulfoxide, respectively, and incubated with 37% in the presence of 5% carbon dioxide. After culturing for a week, the cells were induced to differentiate into neutrophils. The cells obtained were collected by centrifugation, suspended in RPM11640 medium containing 10% fetal bovine serum to a concentration of 1 × 10 6 eel 1 s / m1, and the suspension was placed in a 10 cm Petri dish. 1 Oml was added to each of the two plates. 100 µg of water (Α) in one dish and 100 µg / m 1 honolepole myristate acetate (TPA, Gibbone clay) dimethylsulfoxide solution (B) in the other dish Each was added and cultured for 4 hours. All cells from (A) and (B) collected from each Petri dish were treated with Trizol reagent (Gibco).
RNAを調製し、 次いでオリゴテックス τ M _dT30 (宝酒造社製) を用いて 全 RNAから mRNAを精製した。 この mRNA2. 5 // gを鐯型とし、 cDN A合成キット (ストラタジーン社製) を用いて cDNAの合成を行った。 その際、 逆転写に用いるプライマーとして、 配列表の配列番号 1に示される塩基配列の 5' ビォチン標識プライマーを使用した。 RNA was prepared, and then mRNA was purified from total RNA using Oligotex τ M _dT30 (Takara Shuzo). Using this mRNA 2.5 // g as type II, cDNA was synthesized using a cDNA synthesis kit (Stratagene). At this time, a 5 ′ biotin-labeled primer having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing was used as a primer for reverse transcription.
こうして得られた c DNAをフエノール'クロ口ホルム処理し、 セファロース CL4B (アマシャム■ フアルマシア社製) を用いてゲルろ過精製した後、 エタ ノール沈殿を行った。 沈殿として回収された c DNAを 200 / 1の D p n I I 緩衝 (ニュー イングランド バイオラブズ社製) に溶解し、 制限酵素 Dp n I I (ニュー イングランド バイオラブズ社製) による消化を行った。 この消 化物よりストレプトァビジンマグネットビーズ (ダイナール社製) を用いて c D N Aの 3 ' 側部分を回収した後、 20 1の 10XNEB#2緩衝液 (ニュー イングランド バイオラブズ社製) を加えて全量を 200 1に調整し、 制限酵 素 B smB I (ニュー イングランド バイオラブズ社製) による消化を行った。 反応液についてフエノール'クロ口ホルム処理およびエタノール沈殿を行った後、 沈殿を滅菌水 10. 5 1に溶解し、 これを 3 ' 側 c DNA溶液として以下の実 験に用いた。 The cDNA thus obtained was treated with phenol-form and subjected to gel filtration and purification using Sepharose CL4B (manufactured by Amersham Pharmacia), followed by ethanol precipitation. The cDNA recovered as a precipitate was dissolved in 200/1 DpnII buffer (New England Biolabs) and digested with the restriction enzyme DpnII (New England Biolabs). After recovering the 3'-side portion of the cDNA from the digest using streptavidin magnet beads (manufactured by Dynal), add 20 1 of 10XNEB # 2 buffer (manufactured by New England Biolabs) to a total volume of 200 ml. It was adjusted to 1 and digested with the restriction enzyme B smB I (New England Biolabs). The reaction solution was subjected to phenol-form mouth treatment and ethanol precipitation, and the precipitate was dissolved in sterilized water 10.51, and this was used as a 3 'side cDNA solution in the following experiments.
(2) 3, 側 cDNAとアンチタグ付きマイクロビーズのハイブリダィゼーショ ン
実施例 1一 (1) で合成した (A) および (B) 由来の 3' 側 cDNA溶液 1 μ 1を文献 1記載のタグベクター p LCV2 200 n gにそれぞれ揷入して 1 4万〜 1 8万クローンからなるプラスミドプール 6個を調製した。 配列表の配列 番号 2に記載の塩基配列の 5 ' ビォチン標識ブラィマー、 および配列表の配列番 号 3に記載の塩基配列の 5 ' F AM標識プライマ一を 1 00 μ 1の反応液 1本あ たりそれぞれ 1 00 p m ο 1使用し、 反応液 1本あたり上記の各ブラスミドプー ル 1 25 n gを鍚型とした PC Rを、 各プラスミドプールあたり 48本行った。 PCRは以下の条件で行つた。 (2) Hybridization of the side cDNA and anti-tagged microbeads Example 1 1 μl of the 3′-side cDNA solution derived from (A) and (B) synthesized in (1) was inserted into 200 ng of the tag vector pLCV2 described in Reference 1 to obtain 140,000 to 18 Six plasmid pools consisting of 10,000 clones were prepared. One 100 μl reaction mixture of 5 ′ biotin-labeled primer of the nucleotide sequence shown in SEQ ID No. 2 of the sequence listing and 5 ′ FAM-labeled primer of the nucleotide sequence shown in SEQ ID No. 3 of the sequence listing was added. For each plasmid pool, 100 PCRs were used, and PCR was performed using 125 ng of each of the above-mentioned brasmid pools per type as one reaction solution. PCR was performed under the following conditions.
94。C— 3分保持 94. C—hold for 3 minutes
94°C—30秒、 6 7°C_ 3分を 1サイクルとした 8サイクル 8 cycles of 1 cycle at 94 ° C-30 seconds, 67 ° C_3 minutes
94°C— 30秒、 64 °C— 3分を 1サイクルとした 22サイクル 22 cycles of 1 cycle of 94 ° C-30 seconds, 64 ° C-3 minutes
6 7 °C— 3分保持 6 7 ° C—hold for 3 minutes
反応終了後、 PCR反応液を各プールごとに 1本に集め、 フエノーノレ'クロ口 ホルム処理およびエタノール沈殿を行った後、 得られた沈殿を滅菌水 1 200 /z 1に溶解した。 ここに 10 XNEB#4緩衝液 (ニュー イングランド バイ オラブズ社製) 1 80 μ 1を加え、 全量を 1 800 μ 1にした後、 制限酵素 P a c I (ニュー イングランド バイオラブズ社製) による消化を行った。 反応液 よりウルトラリンク S Aレジン (ピアス社製) に吸着する画分を除いて得られる c D N A溶液についてフエノール 'クロ口ホルム処理おょぴエタノール沈殿を行 つた後、 沈殿を滅菌水 1 200 1に溶解した。 ここに 10 X N E B # 2緩衝 液 (ニュー イングランド バイオラブズ社製) 1 80 μ 1をカロえ、 全量を 1 8 00 μ 1に調整して Τ 4 DNAポリメラーゼ (宝酒造社製) 処理を行った。 こ の際基質として d GT Ρのみを加えることによりタグ部分の 1本鎖ィ匕を行った。 この 1本鎖タグを持つ cDNAの各プールごと 300 μ gを文献 1記載の 1億 4 400万個のァンチタグ付きマイク口ビーズと混合し、 400 μ 1のハイブリダ ィゼーシヨン緩衝液 (1 OmM リン酸緩衝液 (pH7. 2) 、 0. 5M N a C l、 0. 01 % Twe e n 20、 1. 2% デキストラン硫酸) 中、 7 2 °Cで振盪しながら 3日間ハイブリダイゼーションを行つた。 遠心分離に って マイクロビーズを集め、 500 / 1の10111]\[ T r i s -HC 1 (pH7.
9) 、 1 OmM Mg C 12 、 5 OmM N a C 1、 1 mM ジチォスレイトー ル、 0. 01% Twe e n 20に懸濁して振盪しながら 64〜 70 °Cで 30 分間洗浄を行つた。 この洗浄操作を数回繰り返した後に 6プール分の洗浄済み c DNA付きマイクロビーズを集め、 Mo F 1 。サイトメーター (サイトメーショ ン社製) を用いてマイク口ビーズの F AMの蛍光強度 (励起波長: 488 nm、 検出波長: 530 nm) を測定し、 蛍光強度の大きい方から 1 %のマイク口ビー ズを分取した。 以上の操作によって、 cDN Aがハイプリダイゼーシヨンによつ て結合した約 600万個のマイク口ビーズを得た。 After the completion of the reaction, the PCR reaction solution was collected into a single tube for each pool, subjected to phenolic-form-form processing and ethanol precipitation, and then the obtained precipitate was dissolved in sterilized water (1200 / z1). After adding 180 μl of 10 XNEB # 4 buffer (manufactured by New England Biolabs) to make the total volume 1800 μl, digestion with the restriction enzyme PacI (manufactured by New England Biolabs) was performed. . After removing the fraction adsorbed by Ultralink SA Resin (Pierce) from the reaction solution, the cDNA solution obtained is subjected to phenol-form mouth treatment and ethanol precipitation. Dissolved. Here, 180 μl of 10 XNEB # 2 buffer solution (manufactured by New England Biolabs) was charged, and the total amount was adjusted to 1800 μl, followed by treatment with Τ4 DNA polymerase (manufactured by Takara Shuzo). At this time, the single-stranded chain of the tag was added by adding only dGT GT as a substrate. 300 μg of each pool of the cDNA having the single-stranded tag was mixed with 144 million antimicrobial microphone-tagged beads described in Reference 1, and 400 μl of hybridization buffer (1 OmM phosphate buffer) was mixed. The solution (pH 7.2), 0.5 M NaCl, 0.01% Tween 20, 1.2% dextran sulfate) was hybridized for 3 days with shaking at 72 ° C. The microbeads were collected by centrifugation and 500/1 of 10111] \ [Tris-HC1 (pH 7. 9), 1 OmM Mg C 1 2, 5 OmM N a C 1, 1 mM Jichiosureito Le, 0. 01% Twe KoTsuta the shaking washed 30 minutes. 64 to 70 ° C and suspended in en 20. After repeating this washing operation several times, 6 pooled microbeads with washed cDNA were collected and MoF 1 was added. Measure the FAM fluorescence intensity (excitation wavelength: 488 nm, detection wavelength: 530 nm) of the beads of the microphone mouth using a cytometer (manufactured by Cytomation). The beads were collected. By the above operation, about 6 million microphone mouth beads to which cDNA was bound by hybridization were obtained.
(3) D N Aマイクロビーズ懸濁液の調製 (3) Preparation of DNA microbead suspension
実施例 1一 (2) で得られた、 cDNAがハイブリダィゼーシヨンによって結 合したマイク口ビーズのうち約 200万個を 100 Αί 1の 10 mM T r i s— HC 1 (pH7. 9) 、 10 mM M g C 12 、 50 mM N a C 1、 1. 4m M ジチオスレイト一ノレ、 0. 01 % Twe e n 20、 各 0. 1 mMの d A TP、 dGTP、 dTTP、 5—メチル dCTP、 1 mM ATPに懸濁し、 2 OUの T4 DNAポリメラーゼと 40 OUの Τ 4 DNAリガーゼを添カロしてExample 11 About 2 million of the microbeads obtained by hybridization in which the cDNA was obtained by hybridization in Example 11 (2) were used for 100/1 of 10 mM Tris-HC1 (pH 7.9), 10 mM M g C 1 2, 50 mM N a C 1, 1. 4m M dithiothreitol one Honoré, 0. 01% Twe en 20, each 0. 1 mM of d a TP, dGTP, dTTP, 5- methyl dCTP, Suspend in 1 mM ATP and add 2 OU T4 DNA polymerase and 40 OU Τ4 DNA ligase.
12 °Cで 2時間反応させた。 反応はプロナーゼ処理によって停止し、 次いで反応 液より'マイクロビーズを遠心分離によって集め、 100 μ 1の D p n I I緩衝液The reaction was performed at 12 ° C for 2 hours. The reaction was stopped by pronase treatment, and the microbeads were collected from the reaction solution by centrifugation, and 100 μl of DpnII buffer was added.
(ニュー イングランド パイオラブズ社製) に懸濁して Dp n I I (ニュー イングランド バイオラブズ社製) で消化した。 遠心分離によってマイクロビー ズを集め、 100// 1の 1 OmM T r i s一 HC 1 (pH7. 5) 、 5 mM(New England Biolabs) and digested with Dpn II (New England Biolabs). The microbeads were collected by centrifugation and 100 // 1 1 OmM Tris-HC1 (pH 7.5), 5 mM
MgC l 2 、 0. 033mM dGTP、 7. 5mM ジチオスレィトール、 0. 01% Twe e n 20に懸濁し、 10 Uの DNAポリメラーゼ I ラージフ ラグメント (宝酒造社製) を加えて 25 °Cで 15分間反応させた。 遠心分離によ つてマイク口ビーズを集めて 100 μ 1のライゲーシヨン緩衝液 (宝酒造社製) に懸濁後、 予め配列表の配列番号 4、 配列番号 5に示される塩基配列の DNAを ァエールさせて作製したアダプター 0. I nmo lを加え、 Τ4 DNAリガ一 ゼ (宝酒造社製) を用いてライゲーシヨン反応を行った。 マイクロビーズを遠心 分離によって集め、 ビーズストリツビング溶液 (15 OmM NaOH、 0. 0 1% Twe e n 20) に懸濁して室温で 10分間反応させた。 反応液より遠
心分離により上清を除いた後、 マイクロビーズを 1 OmM T r i s -HC 1 (pH8. 0) 、 ImM EDTA、 0. 01% Twe e n 20で洗浄し、 lmlの l OmM T r i s— HC 1 (pH8. 0) 、 ImM EDTA、 0.Suspend in MgCl 2 , 0.033 mM dGTP, 7.5 mM dithiothreitol, 0.01% Tween 20, and add 10 U of DNA polymerase I large fragment (Takara Shuzo) at 25 ° C for 15 minutes. Reacted. Microbeads were collected by centrifugation, suspended in ligation buffer (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), and DNA of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 5 in the Sequence Listing was aerial in advance. The prepared adapter (0.1 nmol) was added, and a ligation reaction was performed using # 4 DNA ligase (Takara Shuzo). The microbeads were collected by centrifugation, suspended in a bead stripping solution (15 OmM NaOH, 0.01% Tween 20), and reacted at room temperature for 10 minutes. Farther than the reaction solution After removing the supernatant by centrifugation, the microbeads were washed with 1 OmM Tris-HC 1 (pH 8.0), ImM EDTA, 0.01% Tween 20, and 1 ml of l OmM Tris-HC 1 ( pH 8.0), ImM EDTA, 0.
01% Twe e n 20に懸濁して、 サンプノレ 1およびサンプル 2由来の DN Aマイク口ビーズ懸濁液を得た。 Suspension was performed in 01% Tween 20 to obtain a DNA bead suspension from Sample No. 1 and Sample 2.
(4) プローブの作製 (4) Preparation of probe
実施例 1— (1) で調製した (A) および (B) 由来の 3' 側 cDNAl i 1 を文献 1記載のプローブベクター p LCV 200 n gにそれぞれ揷入して 80 0万〜 1000万クローンからなるプラスミ ドを調製した。 、 このプラスミドの それぞれ 10 μ gにユニバーサル緩衝液 Η (宝酒造社製) 20 // 1を加えて全量 を 200 μ 1にした後、 制限酵素 S a u 3 A I (宝酒造社製) にて消ィ匕した。 Example 1—The 3′-side cDNA li 1 derived from (A) and (B) prepared in (1) was inserted into 200 ng of the probe vector p LCV described in Reference 1, respectively, to obtain from 800,000 to 10 million clones. Was prepared. After adding universal buffer 20 (manufactured by Takara Shuzo) 20 // 1 to each 10 μg of this plasmid to make the total volume 200 μ1, then use the restriction enzyme S au3AI (manufactured by Takara Shuzo) to delete the plasmid. did.
(A) 由来の S a u 3 A I消化済ブラスミド 1. 2 μ gを鎊型に配列表の配列番 号 6に示される塩基配列の 5, FAM標識プライマー 2 nmo 1を用いて、 また、(A) 1.2 μg of the Sau3AI digested plasmid derived from (A) was used as a type II protein using the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 6, 5, FAM-labeled primer 2 nmo1, and
(B) 由来の S a u 3 A I消化済ブラスミド 2. 4 μ gを錶型に配列表の配列番 号 7に示される塩基配列の 5' Cy 5標識プライマー 4 nmo 1を用いて、 それ ぞれリユア PC Rを行った。 リユア PC Rは、 以下の条件で行った。 (B) 2.4 μg of Sau3AI-digested plasmid derived from type B, using a 5 nm Cy5 labeled primer 4 nmo1 of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 7 in the sequence listing I did a Reyua PC R. Lyure PCR was performed under the following conditions.
950C— 5分保持 95 0 C—hold for 5 minutes
95°C— 30秒、 64°C— 30秒、 72°C— 30秒を 1サイクルとした 25サ イタル 25 cycles with one cycle of 95 ° C-30 seconds, 64 ° C-30 seconds, 72 ° C-30 seconds
72°C—10分保持 _ リエア P C R後の反応液のそれぞれより、 キアクイック PCRピユリフィケ一 シヨンキット (キアゲン社製) を用いて増幅 DNAを精製し、 エタノール沈殿を 行った後、 滅菌水 21 μ 1に溶解し、 サンプル 1由来 F AM蛍光標識プローブお よびサンプル 2由来 Cy 5蛍光標識プローブを得た。 Hold at 72 ° C for 10 minutes _ Purify the amplified DNA from each of the reaction solutions after the rear-air PCR using the QiaQuick PCR Piperification Kit (Qiagen), precipitate with ethanol, and then use sterile water 21 μl. The sample was dissolved in 1 to obtain a FAM fluorescently labeled probe derived from sample 1 and a Cy5 fluorescently labeled probe derived from sample 2.
(5) DN Aマイクロビーズとのハイブリダィゼーシヨン (5) Hybridization with DNA microbeads
実施例 1— (3) で調製したサンプル 1由来の DNAマイクロビーズとサンプ ル 2由来の DNAマイクロビーズを、 それぞれ約 36万個ずつ混合し、 このビー ズに ( 4 ) で作製したサンプル 1由来 F AM蛍光標識プ口ープぉよぴサンプル 2 由来 C y 5蛍光標識プローブを各 5 gを加え、 50 μ 1の緩衝液 (4 X S S
C、 25 %ホノレムァミ ド、 0. 1 % S D S ) 中で振盪しながら 65 °Cで終夜ハイ ブリダイゼーションを行つた。 遠心分離によつて集めたマイク口ビーズを 1 X SSC、 0. 1 %SDS溶液で 65°Cで 30分間洗浄後、 0. 1 XSSC, 0. 1 % S D Sで 65でで 30分間洗浄し、 遠心分離にて D N Aマイク口ビーズを集 め、 これを 10mM Tr i s— HC 1 (p H8. 0) 、 1 mM EDTA、 0.Example 1 DNA microbeads derived from sample 1 prepared in (3) and DNA microbeads derived from sample 2 were mixed in an amount of about 360,000 each, and this bead was mixed with sample 1 derived from sample 1 prepared in (4). Add 5 g of each of the Cy5 fluorescently labeled probes derived from FAM fluorescently labeled Puyopu sample 2 and add 50 μl of buffer (4 XSS Hybridization was carried out overnight at 65 ° C with shaking in C, 25% honolemamide, 0.1% SDS). The microbeads collected by centrifugation were washed with 1X SSC, 0.1% SDS solution at 65 ° C for 30 minutes, and then washed with 0.1 XSSC, 0.1% SDS at 65 for 30 minutes, Collect the DNA microbead beads by centrifugation, and mix them with 10 mM Tris-HC1 (pH 8.0), 1 mM EDTA, 0.
01% Twe e n 20に懸濁し、 ハイブリダイゼーション済 D N Aマイク口 ビーズを得た。 The suspension was suspended in 01% Tween 20 to obtain hybridized DNA microphone bead beads.
(6) ソーティング (6) Sorting
実施例 1一 (5) で得たハイブリダィゼーシヨン済 DN Aマイクロビーズを、 Mo F 1 oサイ卜メーター (サイトメーション社製) を用いたソーティングに供 した。 DN Aマイクロビーズについて F AMの蛍光強度 (励起波長 : 488 nm、 検出波長: 530 nm) および C y 5の蛍光強度 (励起波長: 647 nm, 検出 波長: 670 n m) を測定し、 F AMの蛍光強度の強い DN Aマイクロビーズを 3692個 (ビーズ懸濁液 A) 、 Cy 5の蛍光強度の強い DN Aマイクロビーズ を 3349個 (ビーズ懸濁液 B) 分取した。 The hybridized DNA microbeads obtained in Example 11- (5) were subjected to sorting using a MoF 1 o cytometer (manufactured by Cytomation). Measure the fluorescence intensity of FAM (excitation wavelength: 488 nm, detection wavelength: 530 nm) and the fluorescence intensity of Cy5 (excitation wavelength: 647 nm, detection wavelength: 670 nm) of the DNA microbeads. 3692 DNA microbeads with high fluorescence intensity (bead suspension A) and 3349 DNA microbeads with strong Cy5 fluorescence intensity (bead suspension B) were fractionated.
(7) P C Rおよび D N A塩基配列決定 (7) PCR and DNA nucleotide sequencing
実施例 1一 (6) で分取したビーズ懸濁液 Aおよび Bを鍀型に、 配列表の配列 番号 8および配列番号 9にそれぞれ塩基配列を示したプライマーを用いて P C R を行った。 100 μ 1の反応液中に、 铸型ビーズを 200個とプライマーを 40 pmo lずつ加え、 ビーズ懸濁液 A, Bそれぞれについて 5本ずつの反応を行つ た。 P C Rは以下の条件で行つた。 Example 11 PCR was performed on the bead suspensions A and B fractionated in Example 1 (6) using the primers whose base sequences were shown in SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9, respectively, in Type I. To 100 μl of the reaction solution, 200 铸 -type beads and 40 pmol of the primer were added, and five reactions were performed for each of the bead suspensions A and B. PCR was performed under the following conditions.
95 °C— 5分保持 95 ° C—hold for 5 minutes
95°C— 30秒、 64°C— 30秒、 72°C_30秒を 1サイクルとした 25サ イタル 25 cycles with 1 cycle of 95 ° C-30 seconds, 64 ° C-30 seconds, 72 ° C_30 seconds
72 °C— 10分保持 72 ° C—hold for 10 minutes
P C R反応液を懸濁液 A, Bごとに 1本にまとめ、 それぞれの 1 μ 1をクロー ユングベクター ρ Τ 7 Β 1 u e (ノバジェン社製) と混合してライゲーシヨンを 行い、 ク口一二ノ、 グした。 ビーズ懸濁液 A由来のコ口ニー 960個と、 ビーズ懸 濁液 B由来のコロニー 960個の合計 1920個のコロニーからプラスミドを精
製し、 揷入 DNA断片の塩基配列解析を行った。 得られた塩基配列の中で、 以下 に示すどちらかの条件を満たすものを選択した。 Combine the PCR reaction solution into one for each of suspensions A and B, mix 1 μl of each with Clawing vector ρ Τ 7 Β 1 ue (manufactured by Novagen), ligate and mix. , Plasmids were purified from a total of 1920 colonies, 960 colonies from bead suspension A and 960 colonies from bead suspension B. The DNA sequence of the DNA fragment was analyzed. Among the obtained base sequences, those that satisfy one of the following conditions were selected.
条件 1 :インサート酉己列の長さが、 40ベース以上のもの。 Condition 1: The length of the insert rooster is 40 bases or more.
条件 2 :インサート配列の長さが、 30ベース以上、 40ベース以下で、 p o 1 y A配列を持たないもの。 Condition 2: The length of the insert sequence is 30 bases or more and 40 bases or less and does not have a po1yA sequence.
複数のプラスミドにおいて同じィンサート配列が出現した場合は、 どれか 1個 のプラスミドを選択し、 DNAマイクロアレイ用の錶型プラスミドとして 740 個のプラスミドを得た。 When the same insert sequence appeared in a plurality of plasmids, one of the plasmids was selected, and 740 plasmids were obtained as a type I plasmid for DNA microarray.
実施例 2 DNAマイクロアレイの作製 Example 2 Preparation of DNA microarray
実施例 1において取得した 740個のプラスミドを铸型として、 配列表の配列 番号 1 0、 1 1に示す塩基配列のプライマー対を用いて PC Rを行った。 ついで、 得られた増幅産物をエタノール沈殿に供し、 得られた沈殿を 0. 3 μ 1に なるように l X S o l u t i o n T (宝酒造社製) に溶解し、 これをアレイ作 製に使用するスポッティング溶液とした。 Using the 740 plasmids obtained in Example 1 as type III, PCR was performed using a primer pair having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NOS: 10 and 11 in the sequence listing. Then, the obtained amplification product is subjected to ethanol precipitation, and the obtained precipitate is dissolved in lXSolution T (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) to a concentration of 0.3 μl, and this is dissolved in a spotting solution used for making an array. And
前記スポッティング溶液を A f f yme t r i x 4 1 7アレイヤー (ァフィ メトリックス社製) を用いて、 アミノ化スライドグラスである MASコートスラ イドガラス (松浪硝子社製) にスポットした。 スポット後のスライドグラスを 3 マ。 Cヽ 湿度 90%にて 1時間保持した後、 60mjZcm2 の UVを照射してク ロスリンクを行った。 さらに、 スライドグラスを 0. 2% SD Sで 1回、 次い で蒸留水で 2回洗浄した後、 2. 7 5 gの無水コハク酸と 1 6 2. 5m lのN— メチル _ 2—ピロリ ドン、 1 5m lの 1M ほう酸緩衝液 (pH8. 0) 力 らな るブロッキング溶液に 20分間浸し、 遊離のァミノ基をプロックした。 次いで、 スライドグラスを蒸留水で 2回洗浄した後、 沸騰水中にて 2分間熱変性し、 氷温 の 1 00 %エタノ一ルで急冷した。 その後、 低速遠心分離によりスライドガラス を乾燥させ、 DNAマイクロアレイとして以下の実験に用いた。 The spotting solution was spotted on MAS-coated slide glass (Matsunami Glass Co., Ltd.), which is an aminated slide glass, using Affymetrix 417 Arrayer (Affy Metrix). 3 glass slides after spotting. After maintaining at C ヽ humidity 90% for 1 hour, UV irradiation of 60mjZcm 2 was performed to perform crosslink. Further, after the slide glass was washed once with 0.2% SDS and then twice with distilled water, 2.75 g of succinic anhydride and 162.5 ml of N-methyl_2- Pyrrolidone was immersed in 15 ml of a 1 M borate buffer (pH 8.0) viable blocking solution for 20 minutes to block free amino groups. Next, the slide glass was washed twice with distilled water, heat-denatured in boiling water for 2 minutes, and quenched with 100% ethanol at ice temperature. Thereafter, the slide glass was dried by low-speed centrifugation and used as a DNA microarray in the following experiments.
実施例 3 細胞の調製 Example 3 Cell Preparation
HL- 60細胞を 1 0 %ゥシ胎児血清 ( J R H バイオサイェンシズ社製) 、 1. 3 %ジメチルスルホキシドを含有する R PM I 1 640培地に懸濁し、 5 % 炭酸ガス存在下、 3 7でで 1週間培養し、 上記細胞を好中球様に分化誘導した。
得られた細胞を遠心により回収し、 10 %ゥシ胎児血清含有 R P M I 1640 培地に 1 X 106 c e 1 1 s /m 1となるように懸濁したうえ、 この懸濁液を 10 cmシャーレに 1 Om 1ずつ加え、 それぞれを以下のように処理した:① 1 00 μ 1の 4mM D G E水溶液を添加して 4時間後に RNAを回収した区分、 ② 10 Lの 1 Ο Ομ gZmLホルボールミリステートアセテート (TPA、 ギ プコネ土製) ジメチルスルホキシド溶液を添加して 4時間後に RNAを回収した区 分、 ③ l O O Lの 4mM DGE水溶液を添加して 6時間培養後さらに 10 μ Lの 100〃 gZ;mL TPAジメチルスルホキシド溶液を添加して 4時間後に R N Aを回収した区分、 ④陰性対照として、 100 Lの水を添加して 4時間後 に RN Aを回収した区分。 HL-60 cells were suspended in RPMI 1640 medium containing 10% fetal serum (manufactured by JRH Biosciences) and 1.3% dimethyl sulfoxide, and then suspended in the presence of 5% carbon dioxide. The cells were cultured for 1 week, and the cells were induced to differentiate into neutrophils. The cells obtained were collected by centrifugation, suspended in RPMI 1640 medium containing 10% fetal calf serum to a concentration of 1 x 10 6 ce 11 s / m1, and the suspension was placed in a 10 cm Petri dish. One Om1 was added, and each was treated as follows: 1 100 μl of 4 mM DGE aqueous solution was added and the RNA was recovered 4 hours after the addition. ② 10 L of 1 Ο Ομg ZmL phorbol myristate acetate (TPA, manufactured by Gipcone earth) A section in which RNA was recovered 4 hours after the addition of the dimethyl sulfoxide solution. ③ After addition of 4 mL of 4 mM aqueous DGE solution and culturing for 6 hours, an additional 10 μL of 100 μg; mL TPA The category in which RNA was collected 4 hours after adding the dimethyl sulfoxide solution, and the category in which RNA was collected 4 hours after adding 100 L of water as a negative control.
実施例 4 DN Aマイクロアレイを用いた発現解析 Example 4 Expression analysis using DNA microarray
(1) 検出用標識 cDNAの調製とハイブリダィゼーシヨン (1) Preparation of labeled cDNA for detection and hybridization
実施例 3で調製した H L— 60細胞のそれぞれから、 T r i z o 1試薬と O 1 i g o t e x-dT30<Sup e r > (宝酒造社製) とを用い、 それぞれのキ ットのプロトコールに従い P o 1 y A (+) RNAを調製した。 次いで、 それぞ れ P o 1 yA ( + ) RNA 1. 0 μ gを铸型とし、 RNA F 1 u o r e s c e n c e La b e l i n g Co r e K i t (M— ML V V e r s i o n、 宝酒造社製) を用いて、 キットのプロトコールに従って Cy 3、 Cy 5でそれぞ れ標識された c DNAを調製した。 得られた標識 c DNAを表 1に示した組み合 わせで混合し、 以下の実験で使用するサンプルを調製した。 From each of the HL-60 cells prepared in Example 3, using Trizo 1 reagent and O 1 igote x-dT30 <Supper> (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), according to the protocol of each kit, Po 1 y A (+) RNA was prepared. Next, 1.0 μg of Po1yA (+) RNA was used as type III, and the kit was prepared using RNA F1uorescence Labeling Core Kit (M-MLV Version, manufactured by Takara Shuzo). According to the protocol, cDNA labeled with Cy 3 and Cy 5 respectively was prepared. The obtained labeled cDNAs were mixed in the combinations shown in Table 1 to prepare samples used in the following experiments.
I n t e 1 1 i Ge n e (宝酒造社製) の取扱説明書に記載された操作手順に 準じて、 実施例 2で作製した DN Aマイクロアレイと、 Cy 3標識 cDNAと C y 5標識が混合された上記のサンプル 1〜 4のそれぞれとのハイプリダイゼーシ ョンを行い、 洗浄 ·乾燥までの操作を行った。 次いで、 A ί f yme t r i X 428 Ar r a y S c a nn e r (ァフィメ トリックス社製) を用いて、 C y 3 (励起波長: 532 nm、 検出波長: 570nm) と Cy 5 (励起波長: 6 35 nms 検出波長: 660 nm) の蛍光画像を取得した。 その後、 各スポット のスポット領域のシグナノレ強度の平均値と、 スポットの周辺領域 (以下、 バック グラウンド領域と称す。 ) のシグナル強度の平均値と標準偏差を、 画像定量解析 ソフト ImaGe n e 4. 1 (B i o d i s c o v e r y社製) を用いて定量 - 算出した。 In accordance with the operating procedure described in the instruction manual for the Inte 11 iGene (Takara Shuzo), the DNA microarray prepared in Example 2 was mixed with the Cy3-labeled cDNA and Cy5 label. Hybridization with each of the above samples 1 to 4 was performed, and the operations from washing to drying were performed. Then, Cy3 (excitation wavelength: 532 nm, detection wavelength: 570 nm) and Cy5 (excitation wavelength: 635 nm) were used using A Af yme tri X 428 Ar ray Scanner (manufactured by Affimetrix). s detection wavelength: 660 nm). Then, the average value of the signal intensity of the spot area of each spot and the average value and the standard deviation of the signal intensity of the area around the spot (hereinafter referred to as the background area) were calculated using the image quantitative analysis software ImaGen 4.1 ( (Manufactured by Biodiscovery).
(2) 各クローンのグノレープ化 (2) Gnorape of each clone
遺伝子の発現比率から統計解析により各クローンのグループ化を行うには、 信 頼性の低いデータと有意な変動を示さないクローンのデータを除去する必要があ る。 よって、 以下の手順によりグループィ匕に供するクローンの絞り込みを行った。 すなわち、 実施例 4一 (1) で得られたバックグラウンド領域のシグナル強度 の平均値と標準偏差から、 以下の数式によりシグナル強度の閾値を求めた。 To group each clone by statistical analysis based on the gene expression ratio, it is necessary to remove data of low reliability and data of clones showing no significant variation. Therefore, clones to be subjected to groupi dang were narrowed down by the following procedure. That is, from the average value and the standard deviation of the signal intensity in the background region obtained in Example 4 (1), a signal intensity threshold was obtained by the following formula.
シグナノレ強度の閾値 =バックグラウンド領域のシグナル強度の平均値 + 2 X Signal intensity threshold = average signal intensity in background + 2 X
領域のシグナル強度の標準偏差) 各スポット領域のシグナル強度の平均値が上記の閾値より大きいか否かで、 当 該スポットシグナルの各チャンネルにおける有意性を判断した。 次いで、 4つの サンプル全てで、 Cy 3と C y 5の両方のチヤンネルで有効シグナルを持たない スポットのクローンを除外した。 さらに、 Cy 3のシグナルに対する C y 5のシ グナル強度の比率 (以下、 発現比率と称す。 ) を算出し、 すべてのサンプルにお いて当該比率が 2分の 1より大きくかつ 2より小さいクローンについて、 変動を 示さなかったクローンとして以後の解析から除外した。 (Standard Deviation of Signal Intensity of Region) The significance of the spot signal in each channel was determined based on whether or not the average value of the signal intensity of each spot region was larger than the above threshold. Then, in all four samples, clones in spots with no effective signal on both the Cy3 and Cy5 channels were excluded. Furthermore, the ratio of the Cy 5 signal intensity to the Cy 3 signal (hereinafter referred to as the expression ratio) was calculated, and for all the clones, the ratio was larger than 1/2 and smaller than 2 in all samples. Clones that did not show a change were excluded from further analysis.
以上の絞り込みの結果、 740個のクローンの中から 227個のクローンが選
択された。 As a result of the above refinement, 227 clones were selected from 740 clones. Was selected.
次に、 以下に示す手順にて、 発現比率のデータからクローン間のクラスタリン グを行った。 Next, clustering between clones was performed from the expression ratio data by the following procedure.
すなわち、 上記の 2 2 7個のクローンの中で、 4サンプノレすべてにおいてその スポットのシグナル強度の平均値がバックグラウンドのシグナル強度の平均値よ り大きいクローンを抽出し、 計 1 2 4個のクローンを選択した。 さらに、 4サン プノレのいずれかで C y 3シグナルおよび C y 5シグナルの両方において有意性が ないクローンを除去し、 計 8 2個のクローンを最終的に選択した。 その後、 底を 2とする発現比率の対数を求めた (以下、 L o g 2比率と称す。 ) 。 次いで、 4 つの L o g 2比率のデータの各クローン間での相関係数を求め、 当該相関係数を 類似度として結合法に平均距離法を用いる階層的クラスタリングを行った。 得ら れたデンドログラムから、 相関係数が 0 . 9 5以上のクラスターを 1つのグルー プとした。 以上のクラスタリングにより、 上記の 8 2クローンのグループ化を行 つた結果、 計 1 8個のグループが生成した。 各グループに含まれる個々のクロー ンの塩基配列をコンピュータアルゴリズム B L A S Tで遺伝子データベースに対 して相同性検索を行ったところ、 既知の遺伝子とは相同性がなく新規遺伝子と予 想されるものが 7個、 対応する既知遺伝子の存在するものが 7 5個存在していた。 以上より、 T P A及び/又は D G Eの生体への作用機作に関連する新規遺伝子が 7個、 既知遺伝子が 7 2個得られた。 産業上の利用の可能性 That is, out of the above-mentioned 227 clones, clones in which the average value of the signal intensity of the spot was greater than the average value of the background signal intensity in all four sample sumps were extracted, and a total of 124 clones were extracted. Was selected. In addition, clones that were insignificant in both the Cy3 and Cy5 signals in any of the 4 samples were removed, and a total of 82 clones were finally selected. Thereafter, the logarithm of the expression ratio with the base at 2 was determined (hereinafter referred to as the Log 2 ratio). Next, the correlation coefficient between the four clones of the data of the Log 2 ratio was obtained, and hierarchical clustering was performed using the average distance method as a combination method using the correlation coefficient as a similarity. From the obtained dendrograms, clusters with a correlation coefficient of 0.95 or more were classified into one group. As a result of the above clustering, the above-mentioned grouping of 82 clones resulted in a total of 18 groups. When the base sequence of each clone contained in each group was searched for homology against the gene database using the computer algorithm BLAST, it was found that there was no homology with the known gene and that a new gene was expected. And 75 corresponding genes existed. As described above, seven novel genes and 72 known genes related to the mechanism of action of TPA and / or DGE on the living body were obtained. Industrial applicability
本発明の機能性 D N Aアレイは、 機能別にソートされた遺伝子、 またはその断 片が固定化されている。 当該アレイを使用することにより、 従来のプレインァレ ィでは行えなかった、 機能別の遺伝子発現解析を容易に行えるようになる。 すな わち、 本発明のアレイは、 そこに固定化された遺伝子が関与する生体の機能に関 して、 包括的、 力つ詳細な研究を行ううえで極めて有用である。 また、 その製造 において D NAマイクロビーズアレイを利用することにより、 効率的に、 かつ有 用な遺伝子を見逃すことなく機能†生 D NAァレイを作製することが可能である。
In the functional DNA array of the present invention, genes sorted by function or their fragments are immobilized. By using the array, gene expression analysis by function, which cannot be performed by the conventional plain array, can be easily performed. That is, the array of the present invention is extremely useful for conducting comprehensive and detailed research on the functions of living organisms involving genes immobilized thereon. In addition, by using a DNA microbead array in its production, it is possible to efficiently and functionally produce a functionally-generated DNA array without overlooking useful genes.