JP2002345499A - Method for detecting nucleic acid sequence and kit usable for the method - Google Patents
Method for detecting nucleic acid sequence and kit usable for the methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、核酸配列の検出方
法及び該方法に使用する標的塩基配列の検出用キットに
関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for detecting a nucleic acid sequence and a kit for detecting a target base sequence used in the method.
【0002】[0002]
【従来の技術】ゲノムドラフトが明らかにされ、時代は
ポストシーケンスへと移りつつある。SNPsのような遺伝
子の機能解析や、その解析結果に基づく遺伝子診断の必
要性がますます高まっている。遺伝子の塩基配列をより
正確に、より迅速に解析することができる技術の開発
は、機能解析を迅速に進めるために、また遺伝子の機能
解析の成果を実際の医療の現場で実用化するうえで、重
要な課題となっている。2. Description of the Related Art A genome draft has been identified, and the era is shifting to post-sequencing. There is an increasing need for functional analysis of genes such as SNPs and genetic diagnosis based on the analysis results. The development of technology that can analyze the nucleotide sequence of a gene more accurately and more quickly is necessary to advance functional analysis quickly and to put the results of gene functional analysis to practical use in actual medical practice. Has become an important issue.
【0003】PCR(Polymerase Chain Reaction)法に
よる鋳型依存的な核酸の合成方法は、近年の生命科学分
野における研究の大きな推進力となった。PCR法は、
少量の2本鎖核酸を鋳型として、鋳型に対して相補的な
塩基配列で構成される核酸の指数関数的な増幅を可能と
した。いまやPCR法は、遺伝子のクローニングや検出
のための道具として、広く普及している。PCR法で
は、目的とする塩基配列の両端に対して相補的な塩基配
列からなる1組のプライマーが用いられる。一方のプラ
イマーによってもたらされる伸長生成物には、他方のプ
ライマーがアニールするように設計される。こうして、
互いの伸長生成物へのアニールと相補鎖合成が繰り返し
行われる合成反応が進み、指数関数的な増幅が達成され
る。[0003] A method of synthesizing a template-dependent nucleic acid by the PCR (Polymerase Chain Reaction) method has been a great driving force for research in the life science field in recent years. The PCR method is
Using a small amount of double-stranded nucleic acid as a template, exponential amplification of a nucleic acid composed of a base sequence complementary to the template was enabled. Now, the PCR method is widely used as a tool for cloning and detecting genes. In the PCR method, a set of primers consisting of a base sequence complementary to both ends of a target base sequence is used. The extension product provided by one primer is designed to anneal to the other primer. Thus,
A synthesis reaction in which annealing of the extension products with each other and synthesis of a complementary strand are repeatedly performed proceeds, and exponential amplification is achieved.
【0004】PCR法においては、複雑な温度制御が不
可欠である。複雑な温度制御に対応するには、専用の反
応装置を使わなければならない。したがって、ベッドサ
イドや野外でPCRを実施することは困難である。また、
反応特異性の向上も、公知の相補鎖合成反応の重要な課
題であった。たとえばPCR法では、相補鎖合成産物が
新たな鋳型として用いられるとき、プライマーがアニー
ルする領域は、厳密には試料に由来する塩基配列ではな
くプライマーの塩基配列を写し取ったものに過ぎない。
したがって、PCR用のプライマーを利用してわずかな
塩基配列の相違を認識するのは、一般には困難とされて
いる。[0004] In the PCR method, complicated temperature control is indispensable. In order to cope with complicated temperature control, a special reactor must be used. Therefore, it is difficult to perform PCR at the bedside or outdoors. Also,
Improvement of the reaction specificity was also an important issue of the known complementary strand synthesis reaction. For example, in the PCR method, when a complementary strand synthesis product is used as a new template, the region to which the primer anneals is not exactly a base sequence derived from the sample but a transcript of the base sequence of the primer.
Therefore, it is generally difficult to recognize slight nucleotide sequence differences using PCR primers.
【0005】これらの課題を解決するための1つの方法
として、本発明者らは、LAMP法(Loop-mediated isother
mal amplification)を完成している(Nucleic Acid Res.
2000 Vol.28 No.12 e63、WO 00/28082)。LAMP法は、鋳
型ポリヌクレオチドに自身の3'末端をアニールさせて相
補鎖合成の起点とするとともに、このとき形成されるル
ープにアニールするプライマーを組み合わせることによ
って等温での相補鎖合成反応を可能とした。またLAMP法
では、3'末端が常に試料に由来する領域に対してアニー
ルするために、塩基配列のチェック機構が繰り返し機能
する。その結果、わずかな塩基配列の判別が可能となっ
た。[0005] As one method for solving these problems, the present inventors have proposed the LAMP method (Loop-mediated isotherm).
mal amplification) (Nucleic Acid Res.
2000 Vol.28 No.12 e63, WO 00/28082). In the LAMP method, the 3 'end of the template polynucleotide is annealed to serve as a starting point for complementary strand synthesis, and a complementary strand synthesis reaction can be performed at isothermal temperature by combining a primer that anneals to the loop formed at this time. did. In the LAMP method, the base sequence check mechanism repeatedly functions because the 3 ′ end always anneals to a region derived from the sample. As a result, a slight discrimination of the nucleotide sequence became possible.
【0006】LAMP法やPCR法のような相補鎖合成反応に
基づいて、標的塩基配列の検出を行う場合、その反応に
要する時間と、検出感度との間には密接な関係がある。
つまり、反応がプラトーに達するまでは、できるだけ長
い時間反応させることが、高い検出感度を達成するため
の条件となる。LAMP法やPCR法のような公知の相補鎖合
成反応は、1時間前後で反応がプラトーに達する。つま
り、最大の感度を得るためには1時間前後の反応時間を
要すると言って良い。1時間は、反応時間としてはそれ
ほど長いものではないが、もしも検出感度や操作性を犠
牲にすることなく、より短い反応時間を実現することが
できれば有用である。When a target base sequence is detected based on a complementary strand synthesis reaction such as the LAMP method or the PCR method, there is a close relationship between the time required for the reaction and the detection sensitivity.
That is, it is a condition for achieving a high detection sensitivity that the reaction is performed for as long as possible until the reaction reaches a plateau. Known complementary strand synthesis reactions such as the LAMP method and the PCR method reach a plateau in about 1 hour. In other words, it can be said that a reaction time of about one hour is required to obtain the maximum sensitivity. One hour is not so long as a reaction time, but it is useful if a shorter reaction time can be realized without sacrificing detection sensitivity or operability.
【0007】核酸の増幅法によって得られた増幅産物の
検出は、核酸反応混合物をゲル電気泳動で展開し、増幅
産物と、鋳型核酸やプライマー等の非検出対象成分とを
分離した状態で、蛍光染色によって増幅産物のバンドを
その分子量などから判断して特定してから、そのバンド
の蛍光強度を測定することにより行われてきた。[0007] To detect an amplification product obtained by the nucleic acid amplification method, a nucleic acid reaction mixture is developed by gel electrophoresis, and the amplified product is separated from a non-detection target component such as a template nucleic acid or a primer. It has been performed by determining the band of the amplification product by staining based on its molecular weight and the like, and then measuring the fluorescence intensity of the band.
【0008】しかしながら、核酸の増幅法を用いた核酸
の検出においては、反応溶液中に鋳型核酸と大過剰なプ
ライマー等が含まれており、増幅対象の核酸配列の種類
によっては、非検出対象成分と増幅産物とのゲル電気泳
動による分離操作が困難な場合も多い。また、検体数が
多くなると、煩雑なゲル電気泳動を行うことが多大な労
力と時間の浪費を伴うことになり、効率良い検出操作を
行う上での障害となっていた。特に臨床等における遺伝
子解析においては、多くの検体をより短時間で効率良く
処理できることが要求され、従来の方法ではこのような
要求には十分対応できるものではないという問題があっ
た。However, in the detection of nucleic acid using the nucleic acid amplification method, the reaction solution contains a template nucleic acid and a large excess of primers, and depending on the type of nucleic acid sequence to be amplified, non-detection target components may be used. In many cases, it is difficult to perform a separation operation between gel and amplification product by gel electrophoresis. In addition, when the number of specimens increases, performing complicated gel electrophoresis involves a great deal of labor and waste of time, which is an obstacle to performing an efficient detection operation. In particular, in gene analysis in clinical practice and the like, it is required that many samples can be processed efficiently in a shorter time, and there has been a problem that conventional methods cannot sufficiently meet such a demand.
【0009】上記問題を解決するために、より簡便な核
酸増幅産物検出方法の開発が試みられてきた。特開平9
−168400には核酸増幅反応に用いるプライマーを
不溶性担体に固定化、もしくは固定可能な状態にしてお
き、核酸増幅産物を凝集反応により検出する方法が記載
されている。In order to solve the above problems, development of a simpler method for detecting a nucleic acid amplification product has been attempted. JP 9
-168400 describes a method in which primers used for a nucleic acid amplification reaction are immobilized on an insoluble carrier or can be immobilized, and a nucleic acid amplification product is detected by an agglutination reaction.
【0010】特開平9−168400ではPCRにより
核酸を増幅しているが、PCRにより増幅産物を検出す
るためには、2種類のプライマーを固定化、もしくは固
定化可能な状態にしておく必要がある。また、不溶性担
体に固定化したプライマーを用いてPCRを行った場
合、PCR特有の温度サイクルに伴って核酸増幅産物は
凝集と分散を繰り返すことになるので、凝集反応により
核酸増幅反応をリアルタイムにモニタリングするには適
さない。このように、1種類の固定化プライマーで核酸
増幅産物を凝集し検出する方法や、核酸増幅反応を凝集
反応によりリアルタイムにモニタリングする方法は未だ
知られていない。In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-168400, nucleic acid is amplified by PCR. To detect an amplified product by PCR, it is necessary to immobilize two types of primers or to immobilize them. . In addition, when PCR is performed using primers immobilized on an insoluble carrier, the nucleic acid amplification product repeatedly aggregates and disperses with the temperature cycle peculiar to PCR, so that the nucleic acid amplification reaction is monitored in real time by the aggregation reaction. Not suitable for. As described above, a method of aggregating and detecting a nucleic acid amplification product with one type of immobilized primer and a method of monitoring a nucleic acid amplification reaction in real time by an agglutination reaction are not yet known.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ポリ
ヌクレオチドを鋳型として用いるポリヌクレオチドの増
幅反応に伴う凝集反応の有無を観察することによって、
試料中の標的核酸配列を迅速に検出する方法の提供であ
る。An object of the present invention is to observe the presence or absence of an agglutination reaction accompanying a polynucleotide amplification reaction using a polynucleotide as a template.
A method for rapidly detecting a target nucleic acid sequence in a sample is provided.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために相補鎖合成の条件について研究を重ね
た。そして、相補鎖合成に用いるプライマーと、相補鎖
合成の起点となる3’末端との組み合わせが、相補鎖合
成の反応速度と密接に関連していることを見出した。更
に、特定の構造を持った鋳型ポリヌクレオチドと、この
ポリヌクレオチドの特定の位置で相補鎖合成の起点を与
えることができる不溶性担体に固定したプライマーを組
み合わせることによって、相補鎖合成の反応効率を改善
するとともにポリヌクレオチドの増幅反応に伴い凝集反
応が生じることを発見し、本発明を完成した。すなわち
本発明は、以下の核酸配列を検出する方法、ならびにそ
の方法に使用する検出用キットに関する。Means for Solving the Problems The present inventors have repeated studies on the conditions for complementary strand synthesis in order to solve the above problems. Then, they found that the combination of the primer used for complementary strand synthesis and the 3 ′ end serving as the starting point of complementary strand synthesis was closely related to the reaction rate of complementary strand synthesis. Furthermore, by combining a template polynucleotide having a specific structure with a primer immobilized on an insoluble carrier capable of providing a starting point for complementary strand synthesis at a specific position on the polynucleotide, the reaction efficiency of complementary strand synthesis is improved. As a result, the present inventors have discovered that an agglutination reaction occurs with the amplification reaction of the polynucleotide, and thus completed the present invention. That is, the present invention relates to a method for detecting the following nucleic acid sequence, and a detection kit used for the method.
【0013】1.以下の要素〔1〕〜〔5〕を混合して
インキュベートし、ポリヌクレオチドの増幅反応に伴う
凝集反応の有無を観察することを特徴とする、試料中の
標的核酸配列を検出する方法。 〔1〕:次の条件(a)〜(d)を持つ鋳型ポリヌクレオチ
ド、(a)少なくとも1組の相補的な塩基配列からなる標
的塩基配列を有する、(b)(a)の相補的な塩基配列がハ
イブリダイズしたときに、塩基対結合が可能なループを
形成することができる、(c)3'末端が自身にアニールし
てループを形成することができる、(d)自身にアニール
した3'末端は自身を鋳型とする相補鎖合成の起点となる
ことができる 〔2〕:鋳型ポリヌクレオチドのループにおいて、異な
る位置に相補鎖合成の起点を与えることができる少なく
とも2種類のプライマー、 〔3〕:鋳型ポリヌクレオチド、および/または鋳型ポ
リヌクレオチドに〔2〕のプライマーがアニールして生
成する伸長生成物において、〔2〕のプライマーとは異
なる位置に相補鎖合成の起点を与えることができる少な
くとも1種類のプライマーであって、5’末端を不溶性
担体に固定化したもの(固定プライマー)、 〔4〕:鎖置換を伴う相補鎖合成を触媒することができ
るDNAポリメラーゼ、 〔5〕:相補鎖合成のための基質、 2.前記固定プライマー〔3〕が、鋳型ポリヌクレオチ
ド、および/または鋳型ポリヌクレオチドに〔2〕のプ
ライマーがアニールして生成する伸長生成物が形成する
ループにおいて、〔2〕のプライマーとは異なる位置に
相補鎖合成の起点を与えることができるプライマー(固
定ループプライマー)であることを特徴とする1に記載
の方法。 3.不溶性担体が天然高分子担体、合成高分子担体、金
属コロイド、または磁性粒子である1または2に記載の
方法。 4.不溶性担体が合成高分子担体のラテックスであるこ
とを特徴とする3に記載の方法。 5.鋳型ポリヌクレオチドが、自身の塩基配列の任意の
領域に対して相補的な塩基配列をその5’末端に備えて
いる1〜4のいずれかに記載の方法。 6.次の工程によって鋳型ポリヌクレオチドを生成する
1〜5のいずれかに記載の方法。 a)標的塩基配列に第1のプライマーをアニールさせ、
これを起点とする相補鎖合成反応を行う工程;ここで第
1のプライマーはその3'末端において標的塩基配列を構
成する一方の鎖の3'側を規定する領域に相補鎖合成の起
点を与えることができ、かつ第1のプライマーの5'側に
は、このプライマーを起点とする相補鎖合成反応生成物
の任意の領域に対して相補的な塩基配列を備えるもので
ある、 b)工程a)で合成された第1のプライマーを起点とす
る伸長生成物における第2のプライマーがアニールすべ
き領域を塩基対結合が可能な状態とする工程;ここで第
2のプライマーはその3'末端において前記第1のプライ
マーを起点とする伸長生成物における標的塩基配列の3'
側を規定する領域に相補鎖合成の起点を与えることがで
きる塩基配列を備え、かつ第2のプライマーの5'側に
は、このプライマーを起点とする相補鎖合成反応生成物
の任意の領域に対して相補的な塩基配列を備えるもので
ある、 c)工程b)において塩基対結合が可能となった領域に
第2のプライマーをアニールさせ、これを起点とする相
補鎖合成を行う工程、 d)工程c)によって合成された第2のプライマーを起
点とする伸長生成物の3'末端を自身にアニールさせて、
自身を鋳型とする相補鎖合成を行う工程 7.前記2種類のプライマー〔2〕が、第1のプライマ
ー、および第2のプライマーである6に記載の方法。 8.前記固定プライマー〔3〕が、第1のプライマーを
起点とする伸長生成物における第1のプライマーに由来
する領域と、第1のプライマーに対する前記任意の領域
の間において相補鎖合成の起点を与えることができる第
1の固定プライマー;および/または第2のプライマー
を起点とする伸長生成物における第2のプライマーに由
来する領域と、第2のプライマーに対する前記任意の領
域の間において相補鎖合成の起点を与えることができる
第2の固定プライマーを含むものである7に記載の方
法。 9.工程b)および/または工程c)において、第1の
プライマーまたは第2のプライマーに対してその上流に
相補鎖合成の起点を与えるアウタープライマーからの相
補鎖合成によって、第1のプライマーおよび/または第
2のプライマーを起点とする伸長生成物を置換して第1
のプライマーまたは第2のプライマーを起点とする各生
成物を1本鎖とする4に記載の方法。 10.工程a)において、標的塩基配列が2本鎖ポリヌ
クレオチドとして存在しており、第1のプライマーがア
ニールする領域が、任意のプライマーを起点とする相補
鎖合成反応によって塩基対結合が可能な状態とされる4
に記載の方法。 11.工程a)を融解温度調整剤の存在下で行う10に
記載の方法。 12.融解温度調整剤が、ベタイン、プロリン、ジメチ
ルスルホキシド、およびトリメチルアミンN−オキシド
から選択される少なくとも1つの化合物である11に記
載の方法。 13.ピロリン酸塩形成抑制剤の存在下にポリヌクレオ
チドの増幅反応を行う1〜12のいずれかに記載の方
法。 14.ピロリン酸塩形成抑制剤がPyrophosphataseであ
る13に記載の方法。 15.1〜14のいずれかに記載の方法によって標的塩
基配列における変異を検出する方法であって、標的塩基
配列が予測された塩基配列でなかったときに、前記増幅
方法を構成する相補鎖合成反応から選択される少なくと
も1つの相補鎖合成反応が妨げられるものであり、前記
増幅反応に伴う凝集反応が生じたかどうかを観察し、凝
集反応が生じなかったときに標的塩基配列が予測した塩
基配列でないと判定する工程を含む方法。 16.1〜14のいずれかに記載の方法によって標的塩
基配列における変異を検出する方法であって、前記増幅
反応に伴う凝集反応が生じたかどうかを観察し、凝集反
応が生じたときに標的塩基配列が予測した塩基配列であ
ると判定する工程を含む方法。 17.次の要素を含む、標的塩基配列の検出用キット。 a)第1のプライマー;ここで第1のプライマーはその
3'末端において標的塩基配列を構成する一方の鎖の3'側
を規定する領域に相補鎖合成の起点を与えることがで
き、かつ第1のプライマーの5'側には、このプライマー
を起点とする相補鎖合成反応生成物の任意の領域に対し
て相補的な塩基配列を備えるものである、 b)第2のプライマー;ここで第2のプライマーはその
3'末端において前記第1のプライマーを起点とする伸長
生成物における標的塩基配列の3'側を規定する領域に相
補鎖合成の起点を与えることができる塩基配列を備え、
かつ第2のプライマーの5'側には、このプライマーを起
点とする相補鎖合成反応生成物の任意の領域に対して相
補的な塩基配列を備えるものである、 c)少なくとも1種類の5’末端を不溶性担体に固定し
た固定プライマー;ここで該固定プライマーは、第1の
プライマー、または第2のプライマーを起点とする伸長
生成物において、各プライマーとは異なる位置に相補鎖
合成の起点を与えることができるものである、 d)鎖置換を伴う相補鎖合成を触媒することができるDN
Aポリメラーゼ、 e)相補鎖合成のための基質、 f)ピロリン酸塩形成抑制剤、 18.固定プライマーが、鋳型ポリヌクレオチド、およ
び/または鋳型ポリヌクレオチドに第1のプライマーま
たは第2のプライマーがアニールして生成する伸長生成
物が形成するループにおいて、各プライマーとは異なる
位置に相補鎖合成の起点を与えることができるプライマ
ー(固定ループプライマー)であることを特徴とする17
に記載のキット。 19.前記固定プライマーc)が、第1のプライマーを
起点とする伸長生成物における第1のプライマーに由来
する領域と、第1のプライマーに対する前記任意の領域
の間において相補鎖合成の起点を与えることができる第
1の固定プライマー;および第2のプライマーを起点と
する伸長生成物における第2のプライマーに由来する領
域と、第2のプライマーに対する前記任意の領域の間に
おいて相補鎖合成の起点を与えることができる第2の固
定プライマーを含むものである17または18に記載の
キット。 20.更に次の要素g)を含む17〜19のいずれかに
記載のキット。 g)アウタプライマー;アウタープライマーは、第1の
プライマーおよび/または第2のプライマーの上流に相
補鎖合成の起点を与えることができる 21.ピロリン酸塩形成抑制剤がPyrophosphataseであ
る17〜20のいずれかに記載のキット。1. A method for detecting a target nucleic acid sequence in a sample, comprising mixing and incubating the following elements [1] to [5], and observing the presence or absence of an agglutination reaction accompanying the amplification reaction of the polynucleotide. [1]: a template polynucleotide having the following conditions (a) to (d): (a) a complementary polynucleotide of (b) and (a) having a target base sequence consisting of at least one set of complementary base sequences; When the base sequence hybridizes, it can form a loop capable of base pairing, (c) the 3 'end can anneal to itself to form a loop, (d) anneal to itself The 3 'end can serve as a starting point for complementary strand synthesis using itself as a template [2]: at least two types of primers capable of providing starting points for complementary strand synthesis at different positions in a loop of a template polynucleotide; 3]: In a template polynucleotide and / or an extension product generated by annealing a primer of [2] to a template polynucleotide, a starting point of complementary strand synthesis can be provided at a position different from that of the primer of [2]. At least one kind of primer having a 5 'end immobilized on an insoluble carrier (immobilized primer), [4]: a DNA polymerase capable of catalyzing complementary strand synthesis involving strand displacement, [5]: 1. a substrate for complementary strand synthesis; The above-mentioned immobilized primer [3] is complementary to a position different from the primer of [2] in the loop formed by the template polynucleotide and / or an extension product generated by annealing of the primer of [2] to the template polynucleotide. 2. The method according to 1, wherein the primer is a primer (fixed loop primer) that can provide a starting point for strand synthesis. 3. 3. The method according to 1 or 2, wherein the insoluble carrier is a natural polymer carrier, a synthetic polymer carrier, a metal colloid, or a magnetic particle. 4. 4. The method according to 3, wherein the insoluble carrier is a latex of a synthetic polymer carrier. 5. 5. The method according to any one of 1 to 4, wherein the template polynucleotide has a base sequence complementary to an arbitrary region of its own base sequence at its 5 ′ end. 6. 6. The method according to any one of 1 to 5, wherein the template polynucleotide is produced by the following steps. a) annealing a first primer to a target base sequence;
A step of conducting a complementary strand synthesis reaction using this as a starting point; wherein the first primer gives a starting point of complementary strand synthesis to a region defining the 3 ′ side of one of the strands constituting the target base sequence at its 3 ′ end And a base sequence complementary to any region of the complementary strand synthesis reaction product starting from this primer is provided on the 5 ′ side of the first primer. B) Step a) B) making the region to be annealed by the second primer in the extension product starting from the first primer synthesized in the step (1) ready for base pairing; 3 ′ of the target base sequence in the extension product starting from the first primer
A base sequence capable of providing a starting point for complementary strand synthesis in a region defining the side, and a 5 ′ side of the second primer is provided with an optional region of a complementary strand synthesis reaction product starting from this primer. C) a step of annealing a second primer to the region where the base pairing has become possible in step b) and synthesizing a complementary strand starting from the second primer, d) ) Annealing the 3 'end of the extension product starting from the second primer synthesized in step c) to itself,
6. Step of performing complementary strand synthesis using itself as a template 7. The method according to 6, wherein the two kinds of primers [2] are a first primer and a second primer. 8. The immobilized primer [3] provides a starting point for complementary strand synthesis between a region derived from the first primer in the extension product starting from the first primer and the arbitrary region relative to the first primer. And / or a starting point for complementary strand synthesis between the region derived from the second primer in the extension product originating from the second primer and the optional region for the second primer. 8. The method according to 7, which comprises a second immobilized primer capable of providing the following. 9. In step b) and / or step c), the first primer and / or the first primer may be synthesized by complementary strand synthesis from an outer primer which provides a starting point for complementary strand synthesis upstream of the first primer or the second primer. The extension product originating from primer 2 is replaced to
5. The method according to 4, wherein each product starting from the primer or the second primer is single-stranded. 10. In step a), the target base sequence is present as a double-stranded polynucleotide, and the region where the first primer anneals is in a state where base pairing can be performed by a complementary strand synthesis reaction starting from any primer. Be done 4
The method described in. 11. 11. The method according to 10, wherein step a) is performed in the presence of a melting temperature modifier. 12. 12. The method according to 11, wherein the melting temperature regulator is at least one compound selected from betaine, proline, dimethyl sulfoxide, and trimethylamine N-oxide. 13. 13. The method according to any one of 1 to 12, wherein the amplification reaction of the polynucleotide is carried out in the presence of a pyrophosphate formation inhibitor. 14. 14. The method according to 13, wherein the pyrophosphate formation inhibitor is Pyrophosphatase. 15. A method for detecting a mutation in a target base sequence by the method according to any one of 15.1 to 14, wherein when the target base sequence is not the predicted base sequence, complementary strand synthesis constituting the amplification method At least one complementary strand synthesis reaction selected from the reaction is obstructed, and it is observed whether or not an agglutination reaction accompanying the amplification reaction has occurred. Determining that they are not. 16. A method for detecting a mutation in a target nucleotide sequence by the method according to any one of 16.1 to 14, wherein it is observed whether or not an agglutination reaction accompanying the amplification reaction has occurred. A method comprising determining that the sequence is a predicted nucleotide sequence. 17. A kit for detecting a target nucleotide sequence, comprising: a) a first primer; wherein the first primer is
A starting point for complementary strand synthesis can be given to a region defining the 3 ′ side of one of the strands constituting the target base sequence at the 3 ′ end, and this primer is used as the starting point on the 5 ′ side of the first primer. B) a second primer; wherein the second primer is the second primer;
At the 3 ′ end, a base sequence capable of providing a starting point for complementary strand synthesis to a region defining the 3 ′ side of the target base sequence in the extension product starting from the first primer,
And the 5 ′ side of the second primer is provided with a base sequence complementary to an arbitrary region of a complementary strand synthesis reaction product starting from the primer. C) At least one type of 5 ′ An immobilized primer having an end immobilized on an insoluble carrier; wherein the immobilized primer provides a starting point for complementary strand synthesis at a position different from each primer in an extension product starting from the first primer or the second primer D) a DN capable of catalyzing complementary strand synthesis with strand displacement
17. A polymerase, e) a substrate for complementary strand synthesis, f) a pyrophosphate formation inhibitor, In the loop formed by the immobilized primer and a template polynucleotide and / or an extension product generated by annealing of the first or second primer to the template polynucleotide, complementary strand synthesis is performed at a position different from each primer. A primer (fixed loop primer) which can provide a starting point.
The kit according to 1. 19. The immobilized primer c) may provide a starting point for complementary strand synthesis between a region derived from the first primer in the extension product starting from the first primer and the arbitrary region for the first primer. A first immobilized primer that can be provided; and providing an origin of complementary strand synthesis between a region derived from the second primer in the extension product originating from the second primer and the arbitrary region relative to the second primer. 19. The kit according to 17 or 18, which comprises a second immobilized primer. 20. The kit according to any one of 17 to 19, further comprising the following element g): g) outer primer; the outer primer can provide a starting point for complementary strand synthesis upstream of the first primer and / or the second primer. 21. The kit according to any one of 17 to 20, wherein the pyrophosphate formation inhibitor is Pyrophosphatase.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】本発明は、特定構造の鋳型ポリヌ
クレオチドと、このポリヌクレオチドの特定の領域に相
補鎖合成の起点を与えることができる、5’末端を不溶
性担体に固定したプライマーを組み合わせることによっ
て、迅速な相補鎖合成を可能とするとともに、ポリヌク
レオチドの増幅反応に伴う凝集反応の有無を観察するこ
とによって、試料中の標的核酸配列を迅速に検出するこ
とを可能とした。まず本発明に用いる鋳型ポリヌクレオ
チドは、次の構造を有する。 (a)少なくとも1組の相補的な塩基配列からなる標的塩
基配列を有する、(b)(a)の相補的な塩基配列がハイブリ
ダイズしたときに、塩基対結合が可能なループを形成す
ることができる、(c)3'末端が自身にアニールしてルー
プを形成することができる、(d)自身にアニールした3'
末端は自身を鋳型とする相補鎖合成の起点となることが
できる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention combines a template polynucleotide having a specific structure with a primer having a 5 ′ end immobilized on an insoluble carrier, which can provide a starting point for complementary strand synthesis to a specific region of the polynucleotide. As a result, rapid complementary strand synthesis can be performed, and the target nucleic acid sequence in the sample can be rapidly detected by observing the presence or absence of an agglutination reaction accompanying the amplification reaction of the polynucleotide. First, the template polynucleotide used in the present invention has the following structure. (a) having a target base sequence consisting of at least one set of complementary base sequences, (b) forming a loop capable of base pairing when the complementary base sequences of (a) are hybridized. (C) 3 ′ end can anneal to itself to form a loop, (d) 3 ′ annealed to itself
The end can be a starting point for complementary strand synthesis using itself as a template.
【0015】本発明において、ポリヌクレオチドとは、
DNA、またはRNA、あるいはそれらのキメラ分子であるこ
とができる。ポリヌクレオチドは、天然のものであるこ
ともできるし、人工的に合成されたものであることもで
きる。また部分的に、あるいは全体が完全に人工的な構
造からなるヌクレオチド誘導体であっても、それが塩基
対結合を形成しうるものであり、かつ必要に応じて相補
鎖合成の鋳型とすることが可能であるかぎり本発明のポ
リヌクレオチドに含まれる。このような分子としては、
たとえばペプチド結合によってバックボーンが形成され
ているPNAなどを示すことができる。本発明におけるポ
リヌクレオチドの構成塩基数は、制限されない。ポリヌ
クレオチドは、用語「核酸」と同義である。一方、本発
明におけるオリゴヌクレオチドとは、ポリヌクレオチド
の中でも特に構成塩基数が少ないものを示す用語として
用いる。一般にオリゴヌクレオチドは、2〜100、よ
り一般的には、2〜50程度の塩基数のポリヌクレオチ
ドを指してオリゴヌクレオチドと呼ぶが、これらの数値
に限定されるものではない。In the present invention, a polynucleotide is
It can be DNA, or RNA, or a chimeric molecule thereof. Polynucleotides can be natural or artificially synthesized. In addition, even if the nucleotide derivative is partially or wholly entirely composed of an artificial structure, it can form a base pair bond, and can be used as a template for complementary strand synthesis as necessary. Where possible, it is included in the polynucleotide of the present invention. Such molecules include
For example, a PNA having a backbone formed by peptide bonds can be shown. The number of constituent bases of the polynucleotide in the present invention is not limited. Polynucleotide is synonymous with the term "nucleic acid". On the other hand, the term "oligonucleotide" in the present invention is used as a term indicating a polynucleotide having a particularly small number of constituent bases among polynucleotides. Generally, an oligonucleotide refers to a polynucleotide having a base number of 2 to 100, more generally about 2 to 50, and is referred to as an oligonucleotide, but is not limited to these numerical values.
【0016】本発明において標的塩基配列とは、合成す
べきポリヌクレオチドの塩基配列を意味する。一般にポ
リヌクレオチドの塩基配列は、5'側から3'側に向けてセ
ンス鎖の塩基配列を記載する。本発明における標的塩基
配列とは、センス鎖の塩基配列に加えて、その相補鎖、
すなわちアンチセンス鎖の塩基配列も含む。すなわち、
用語「標的塩基配列」とは、合成すべき塩基配列、およ
びその相補鎖の少なくともいずれかを意味する用語とし
て用いる。なお本発明はポリヌクレオチドの合成、増幅
のみならず標的塩基配列の検出をも可能とする方法を提
供する。本発明に基づいてポリヌクレオチドの増幅を行
う場合には、増幅すべき塩基配列を標的塩基配列と呼
ぶ。標的塩基配列は、長いポリヌクレオチドの中から選
択された任意の連続した塩基配列であることもできる
し、あるいは1本鎖や環状のポリヌクレオチドの全長を
標的塩基配列とすることもできる。なお合成(synthesi
s)とは1つの標的塩基配列を少なくとも2倍以上に増や
す行為を意味する。一方、合成された標的塩基配列に基
づいて、連続的に新たな標的塩基配列が合成されると
き、特に増幅(amplification)と呼ぶ。増幅とは、合成
が連続的に行われること、と言うこともできる。更に本
発明において、相補鎖合成の起点を与えることとは、鋳
型となるポリヌクレオチドに対して、相補鎖合成に必要
なプライマーとして機能するポリヌクレオチドの3'末端
をハイブリダイズさせることを言う。特定の領域におい
て相補鎖合成の起点を与えると言うときは、当該領域の
中の任意の位置に相補鎖合成の起点となる3'末端が位置
するように、ポリヌクレオチドをハイブリダイズさせる
ことを意味する。このとき、3'末端が目的とする領域に
位置する限り、ハイブリダイズに必要な塩基配列の一部
をその領域の外に配置することもできる。また本発明に
おいて、3'末端、あるいは5'末端:3'末端、あるいは5'
末端とは、単にいずれかの末端の1塩基のみならず、末
端の1塩基を含み、かつ末端に位置する領域を意味す
る。より具体的には、いずれかの末端から500塩基、
望ましくは100塩基、あるいは少なくとも20塩基
は、3'末端、あるいは5'末端に含まれる。これに対し
て、末端の1塩基や末端付近に存在する特定の位置の塩
基を示すためには、その位置を数値で特定することによ
って示すものとする。In the present invention, the term "target nucleotide sequence" means the nucleotide sequence of a polynucleotide to be synthesized. Generally, the base sequence of a polynucleotide describes the base sequence of a sense strand from the 5 'side to the 3' side. The target nucleotide sequence in the present invention is, in addition to the nucleotide sequence of the sense strand, its complementary strand,
That is, it also includes the base sequence of the antisense strand. That is,
The term “target base sequence” is used as a term that means at least one of a base sequence to be synthesized and a complementary strand thereof. The present invention provides a method that enables not only synthesis and amplification of a polynucleotide but also detection of a target base sequence. When a polynucleotide is amplified according to the present invention, the base sequence to be amplified is referred to as a target base sequence. The target base sequence can be any continuous base sequence selected from long polynucleotides, or the entire length of a single-stranded or circular polynucleotide can be the target base sequence. The synthesis (synthesi
s) means an act of increasing one target base sequence at least twice or more. On the other hand, when a new target base sequence is continuously synthesized based on the synthesized target base sequence, it is particularly referred to as amplification. Amplification can also be referred to as continuous synthesis. Further, in the present invention, providing a starting point for complementary strand synthesis refers to hybridizing a 3 ′ end of a polynucleotide that functions as a primer necessary for complementary strand synthesis to a polynucleotide as a template. When a starting point for complementary strand synthesis is given in a specific region, it means that the polynucleotide is hybridized such that the 3 ′ end serving as the starting point for complementary strand synthesis is located at an arbitrary position in the region. I do. At this time, as long as the 3 'end is located in the target region, a part of the base sequence required for hybridization can be arranged outside the target region. Further, in the present invention, the 3 ′ end or 5 ′ end: 3 ′ end or 5 ′
The terminus means not only one terminal at any terminal but also a region including one terminal at the terminal and located at the terminal. More specifically, 500 bases from either end,
Desirably, 100 bases, or at least 20 bases, are included at the 3 'end or 5' end. On the other hand, in order to indicate one base at the end or a base at a specific position near the end, the position is indicated by specifying a numerical value.
【0017】本発明の標的塩基配列は少なくとも1組の
相補的な塩基配列からなっている。本発明において同
一、あるいは相補的という用語は、いずれも完全に同一
でない場合、あるいは完全に相補的でない場合を含む。
すなわち、ある配列と同一とは、ある配列に対してアニ
ールすることができる塩基配列に対して相補的な配列を
も含むことができる。他方、相補的とは、ストリンジェ
ントな条件下でアニールすることができ、相補鎖合成の
起点となる3'末端を提供することができる配列を意味す
る。具体的には、ある塩基配列に対して、一般に50−
100%、通常は70−100%、好ましくは80−1
00%の同一性を有する塩基配列は、実質的に同一と言
うことができる。同一性はBLASTN等の公知のアルゴリズ
ムに基づいて決定することができる。The target base sequence of the present invention comprises at least one set of complementary base sequences. In the present invention, the terms identical or complementary include cases where neither is completely identical or which is not completely complementary.
That is, the same as a certain sequence may include a sequence complementary to a base sequence capable of annealing to a certain sequence. On the other hand, complementary refers to sequences that can be annealed under stringent conditions and provide a 3 ′ end from which to synthesize complementary strands. Specifically, for a certain base sequence, generally 50-
100%, usually 70-100%, preferably 80-1
Base sequences having 00% identity can be said to be substantially identical. Identity can be determined based on known algorithms such as BLASTN.
【0018】本発明の鋳型ポリヌクレオチドは、前記相
補的な塩基配列がハイブリダイズしたときに、ループを
形成することができる。相補的な塩基配列はハイブリダ
イズした後には、塩基対結合が安定に維持される条件の
もとでは、もはや新たな塩基対結合を生じることは困難
である。一方ループは、このループを構成する塩基配列
に相補的な塩基配列からなる別のポリヌクレオチドと新
たな塩基対結合を形成することができる。ループを構成
する塩基配列は任意である。The template polynucleotide of the present invention can form a loop when the complementary base sequence hybridizes. After the complementary base sequence has hybridized, it is difficult to generate a new base pair bond under the condition that the base pair bond is stably maintained. On the other hand, the loop can form a new base pair bond with another polynucleotide having a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence constituting the loop. The base sequence constituting the loop is arbitrary.
【0019】本発明において用いられるハイブリダイズ
という用語は、相補的な塩基配列からなるポリヌクレオ
チドが塩基対結合によって結合することを意味する。塩
基対結合するポリヌクレオチドは別の分子であることも
できるし、同一の分子であることもできる。異なる分子
間で生じたハイブリダイズを解消すれば、複数のポリヌ
クレオチド分子に解離する。一方、同一の分子上でハイ
ブリダイズしたポリヌクレオチドは、塩基対結合を解消
しても1分子のポリヌクレオチドのままである。本発明
においては、アニールという用語も用いられる。ポリヌ
クレオチドが相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチ
ドにハイブリダイズして相補鎖合成の起点となる3’末
端を与えるとき、特にアニールと表現する場合がある。The term “hybridization” used in the present invention means that polynucleotides consisting of complementary base sequences bind by base pairing. The polynucleotides that base-pair can be different molecules or the same molecule. When the hybridization that occurs between different molecules is eliminated, the polynucleotide is dissociated into a plurality of polynucleotide molecules. On the other hand, a polynucleotide hybridized on the same molecule remains a single-molecule polynucleotide even if base pairing is eliminated. In the present invention, the term annealing is also used. When a polynucleotide hybridizes to a polynucleotide having a complementary base sequence to give a 3 ′ end which is a starting point of complementary strand synthesis, the term “anneal” may be particularly used.
【0020】本発明の鋳型ポリヌクレオチドは、その3'
末端が自身にアニールしてループを形成することがで
き、更に自身にアニールした3'末端は自身を鋳型とする
相補鎖合成の起点となることができる。アニールするた
めの塩基配列は、その3’末端からの相補鎖合成を可能
とする限り制限されない。具体的には、たとえばポリヌ
クレオチドの3’から100−200塩基、通常50−
80塩基、望ましくは20−30塩基が前記標的塩基配
列中の任意の領域に対して相補的な塩基配列を有する。
このとき、アニールした3’末端の塩基は、標的塩基配
列に対して完全に相補的であることが望ましい。3’末
端の塩基が完全に相補的であることは、必須ではない
が、効率的な相補鎖合成の重要な条件である。本発明の
鋳型ポリヌクレオチドは、3’末端の自身へのアニール
によって、ループを形成することができる。ループは前
記ループと同様に、任意の塩基配列からなり、他のポリ
ヌクレオチドと塩基対結合が可能な状態で存在する。The template polynucleotide of the present invention has its 3 ′
The end can anneal to itself to form a loop, and the 3 'end annealed to itself can serve as a starting point for complementary strand synthesis using itself as a template. The base sequence for annealing is not limited as long as it allows complementary strand synthesis from its 3 'end. Specifically, for example, 3 'to 100-200 bases, usually 50-
80 bases, preferably 20-30 bases, have a base sequence complementary to any region in the target base sequence.
At this time, it is desirable that the annealed 3′-terminal base is completely complementary to the target base sequence. Complete complementarity of the bases at the 3 'end is not essential, but is an important condition for efficient complementary strand synthesis. The template polynucleotide of the present invention can form a loop by annealing the 3 ′ end to itself. The loop consists of an arbitrary base sequence like the above-mentioned loop, and exists in a state capable of base pairing with another polynucleotide.
【0021】また本発明の鋳型ポリヌクレオチドは、そ
の5’末端において、自身が有する任意の領域に対して
相補的な塩基配列を備えることができる。このような鋳
型ポリヌクレオチドの相補鎖が合成されると、合成され
た新たなポリヌクレオチドの3’末端は、自身の任意の
領域に対してアニールして、自身を鋳型とする相補鎖合
成反応の起点となることができる。3’末端が自身にア
ニールすることによって、ループが形成される。こうし
て形成されるループには、本発明におけるプライマーが
アニールすることができる。このように、鋳型ポリヌク
レオチドの5’末端を、自身が有する任意の領域に対し
て相補的な塩基配列とすることによって、相補鎖合成の
生成物を再び鋳型ポリヌクレオチドとして利用すること
ができる。したがって、このような鋳型ポリヌクレオチ
ドは、本発明において、高度に効率的な相補鎖合成反応
を達成するための望ましい構造である。[0021] The template polynucleotide of the present invention may have a base sequence complementary to an arbitrary region of the template polynucleotide at the 5 'end. When the complementary strand of such a template polynucleotide is synthesized, the 3 ′ end of the synthesized new polynucleotide anneals to an arbitrary region of the new polynucleotide to form a complementary strand synthesis reaction using itself as a template. Can be a starting point. The 3 ′ end anneals to itself to form a loop. The primer thus formed can be annealed to the loop thus formed. In this manner, by setting the 5 ′ end of the template polynucleotide to a base sequence complementary to an arbitrary region of the template polynucleotide, a product of complementary strand synthesis can be reused as the template polynucleotide. Accordingly, such a template polynucleotide is a desirable structure for achieving a highly efficient complementary strand synthesis reaction in the present invention.
【0022】本発明における鋳型ポリヌクレオチドは、
酵素的に、あるいは化学的に合成することができる。た
とえば、以下の工程a)−d)を経て鋳型ポリヌクレオ
チドを合成することができる。以下の工程a)−d)
は、LAMP法を利用したポリヌクレオチドの合成方法と言
うことができる。 a)標的塩基配列に第1のプライマーをアニールさせ、
これを起点とする相補鎖合成反応を行う工程;ここで第
1のプライマーはその3'末端において標的塩基配列を構
成する一方の鎖の3'側を規定する領域に相補鎖合成の起
点を与えることができ、かつ第1のプライマーの5'側に
は、このプライマーを起点とする相補鎖合成反応生成物
の任意の領域に対して相補的な塩基配列を備えるもので
ある、 b)工程a)で合成された第1のプライマーを起点とす
る伸長生成物における第2のプライマーがアニールすべ
き領域を塩基対結合が可能な状態とする工程;ここで第
2のプライマーはその3'末端において前記第1のプライ
マーを起点とする伸長生成物における標的塩基配列の3'
側を規定する領域に相補鎖合成の起点を与えることがで
きる塩基配列を備え、かつ第2のプライマーの5'側に
は、このプライマーを起点とする相補鎖合成反応生成物
の任意の領域に対して相補的な塩基配列を備えるもので
ある、 c)工程b)において塩基対結合が可能となった領域に
第2のプライマーをアニールさせ、これを起点とする相
補鎖合成を行う工程、 d)工程c)によって合成された第2のプライマーを起
点とする伸長生成物の3'末端を自身にアニールさせて、
自身を鋳型とする相補鎖合成を行う工程。The template polynucleotide of the present invention comprises:
It can be synthesized enzymatically or chemically. For example, a template polynucleotide can be synthesized through the following steps a) to d). The following steps a) -d)
Is a method for synthesizing a polynucleotide using the LAMP method. a) annealing a first primer to a target base sequence;
A step of conducting a complementary strand synthesis reaction using this as a starting point; wherein the first primer gives a starting point of complementary strand synthesis to a region defining the 3 ′ side of one of the strands constituting the target base sequence at its 3 ′ end And a base sequence complementary to any region of the complementary strand synthesis reaction product starting from this primer is provided on the 5 ′ side of the first primer. B) Step a) B) making the region to be annealed by the second primer in the extension product starting from the first primer synthesized in the step (1) ready for base pairing; 3 ′ of the target base sequence in the extension product starting from the first primer
A base sequence capable of providing a starting point for complementary strand synthesis in a region defining the side, and a 5 ′ side of the second primer is provided with an optional region of a complementary strand synthesis reaction product starting from this primer. C) a step of annealing a second primer to the region where the base pairing has become possible in step b) and synthesizing a complementary strand starting from the second primer, d) ) Annealing the 3 'end of the extension product starting from the second primer synthesized in step c) to itself,
A step of performing complementary strand synthesis using itself as a template.
【0023】上記工程を図1に基づいてより具体的に説
明する。以下の説明では、仮にR2およびR1cからな
る第1のプライマー(RA)、ならびにF2およびF1
cからなる第2のプライマー(FA)を用いて、本発明
における鋳型ポリヌクレオチドを生成する行程を例示す
る。以下の説明においては、第1のプライマーおよび第
2のプライマーを、それぞれ仮にRAおよびFAと名づ
ける。第1のプライマーRAは、その3'末端において標
的塩基配列を構成する一方の鎖の3'側を規定する領域に
相補鎖合成の起点を与えることができ、かつ第1のプラ
イマーRAの5'側には、このプライマーを起点とする相
補鎖合成反応生成物の任意の領域に対して相補的な塩基
配列を備える。RAの3’側の領域をR2、5’側の領域
をR1cと称する。一方、第2のプライマーFAは、そ
の3'末端において前記第1のプライマーRAを起点とす
る伸長生成物における標的塩基配列の3'側を規定する領
域に相補鎖合成の起点を与えることができる塩基配列を
備え、かつ第2のプライマーFAの5'側には、このプラ
イマーを起点とする相補鎖合成反応生成物の任意の領域
に対して相補的な塩基配列を備える。FAの3’側はF
2、5’側はF1cと称する。更にRAとFAの3’側と
5’側を構成する各領域は、それぞれ次のような領域に
対して相補的な塩基配列からなっている。 RAの3’側(R2) :R2c RAの5’側(R1c):R1 FAの3’側(F2) :F2c FAの5’側(F1c):F1The above steps will be described more specifically with reference to FIG. In the following description, it is assumed that a first primer (RA) consisting of R2 and R1c, and F2 and F1
The process of generating a template polynucleotide in the present invention using the second primer (FA) consisting of c is illustrated. In the following description, the first primer and the second primer are tentatively named RA and FA, respectively. The first primer RA can provide a starting point for complementary strand synthesis to a region defining the 3 ′ side of one of the strands constituting the target base sequence at the 3 ′ end, and the 5 ′ of the first primer RA On the side, a base sequence complementary to any region of the complementary strand synthesis reaction product starting from this primer is provided. The region on the 3 ′ side of RA is referred to as R2, and the region on the 5 ′ side is referred to as R1c. On the other hand, the second primer FA can provide a starting point for complementary strand synthesis to a region defining the 3 ′ side of the target base sequence in the extension product starting from the first primer RA at the 3 ′ end. On the 5 ′ side of the second primer FA, a base sequence complementary to an arbitrary region of a complementary strand synthesis reaction product starting from this primer is provided. 3 'side of FA is F
The 2, 5 'side is called F1c. In addition, the 3 'side of RA and FA
Each of the regions constituting the 5 'side has a base sequence complementary to the following regions. 3 'side of RA (R2): R2c 5' side of RA (R1c): R1 3 'side of FA (F2): F2c 5' side of FA (F1c): F1
【0024】結局、RAは標的塩基配列のR2cとR1
によって、またFAは標的塩基配列におけるF2cとF
1によってその構造が決定されることになる。したがっ
て本発明においては、標的塩基配列は、少なくともその
一部の塩基配列が明らかとなっている、あるいは推測が
可能な状態にある塩基配列であることが求められる。塩
基配列を明らかにすべき部分とは、RAとFAの構造を
決定する各領域、あるいはその相補的な塩基配列からな
る領域である。R2cとR1c(またはF2cとF1
c)は、連続する場合、そして離れて存在する場合とを
想定することができる。両者の相対的な位置関係によ
り、生成物であるポリヌクレオチドが自己アニールした
ときに形成されるループ部分の状態が決定される。本発
明において、自己アニールとは、1本鎖ポリヌクレオチ
ドの3'末端を含む領域が、そのポリヌクレオチド自身の
相補的な塩基配列にハイブリダイズして、自身を鋳型と
する相補鎖合成の起点となることを意味する。生成物で
あるポリヌクレオチドが分子間のアニールではなく自己
アニールを優先的に行うためには、両者の距離が不必要
に離れないほうが望ましい。したがって、両者の位置関
係は、通常0-500塩基分の距離を介して連続するように
するのが望ましい。ただし、後に述べる自己アニールに
よるループの形成において、両者があまりにも接近して
いる場合には望ましい状態のループの形成を行うには不
利となるケースも予想される。Eventually, RA is the target base sequence R2c and R1
Depending on the F2c and F2c in the target sequence.
1 will determine its structure. Therefore, in the present invention, the target base sequence is required to be a base sequence in which at least a part of the base sequence is clear or can be estimated. The portion where the nucleotide sequence is to be clarified is a region which determines the structure of RA and FA, or a region comprising a complementary nucleotide sequence thereof. R2c and R1c (or F2c and F1
c) can be assumed to be continuous and distant. The relative positional relationship between the two determines the state of the loop portion formed when the product polynucleotide self-anneals. In the present invention, self-annealing means that a region including the 3 ′ end of a single-stranded polynucleotide hybridizes to a complementary base sequence of the polynucleotide itself, and the origin of complementary strand synthesis using itself as a template. It means becoming. In order for the product polynucleotide to preferentially perform self-annealing rather than intermolecular annealing, it is desirable that the distance between the two is not unnecessarily large. Therefore, it is desirable that the positional relationship between the two is usually continuous over a distance of 0 to 500 bases. However, in the formation of a loop by self-annealing, which will be described later, if both are too close together, it may be disadvantageous to form a loop in a desirable state.
【0025】ループにおいては、新たなオリゴヌクレオ
チドのアニールと、それを合成起点とする鎖置換を伴う
相補鎖合成反応がスムーズに開始できる構造が求められ
る。したがってより望ましくは、領域R2cおよびその
5'側に位置する領域R1cとの距離が、0〜100塩
基、さらに望ましくは10〜70塩基となるように設計
する。なおこの数値はR1cとR2cを含まない長さを
示している。ループ部分を構成する塩基数は、更にR2
に相当する領域を加えた長さとなる。なお同様の条件が
FAにおけるF2cとF1cにも適用される。The loop is required to have a structure capable of smoothly initiating annealing of a new oligonucleotide and a complementary strand synthesis reaction involving strand displacement starting from the annealing. Therefore, more preferably, the region R2c and its region
The distance from the region R1c located on the 5 ′ side is designed to be 0 to 100 bases, more preferably 10 to 70 bases. Note that this numerical value indicates a length that does not include R1c and R2c. The number of bases constituting the loop portion is further R2
Is obtained by adding a region corresponding to. Note that the same condition is applied to F2c and F1c in FA.
【0026】上記標的塩基配列に対してRAおよびFA
を構成する領域R2とR1c(またはF2とF1c)
は、通常は重複することなく連続して配置される。ある
いはもしも両者の塩基配列に共通の部分があるのであれ
ば、部分的に両者を重ねて配置することもできる。R2
(またはF2)はプライマーとして機能する必要がある
ことから、常に3'末端となるようにしなければならな
い。一方R1c(またはF1c)は、後に述べるよう
に、これを鋳型として合成された相補鎖の3'末端にプラ
イマーとしての機能を与える必要があることから、5'末
端に配置する。このオリゴヌクレオチドを合成起点とし
て得られる相補鎖は、次のステップにおいては逆向きか
らの相補鎖合成の鋳型となり、最終的にはRAとFAも
鋳型として相補鎖に写し取られる。写し取られることに
よって生じる3'末端は塩基配列R1(またはF1)を備
えており、同一鎖上のR1c(またはF1c)にアニー
ルするとともに、ループを形成する。RA and FA for the target base sequence
R2 and R1c (or F2 and F1c)
Are usually arranged consecutively without overlapping. Alternatively, if there is a common portion in both base sequences, they can be partially overlapped. R2
Since (or F2) needs to function as a primer, it must always be at the 3 'end. On the other hand, R1c (or F1c) is placed at the 5 ′ end because it is necessary to give the 3 ′ end of the complementary strand synthesized using the R1c as a template as a primer, as described later. In the next step, the complementary strand obtained using this oligonucleotide as a starting point of synthesis serves as a template for complementary strand synthesis from the opposite direction, and RA and FA are finally copied to the complementary strand as templates. The 3 'end generated by copying has the base sequence R1 (or F1), anneals to R1c (or F1c) on the same strand, and forms a loop.
【0027】まず1本鎖とされた標的塩基配列における
R2cに第1のプライマーのR2がアニールし、相補鎖
合成が行われる[図1―(1)]。第1のプライマーを
起点とする伸長生成物を、例えばアウタープライマーR
3を使用して鎖置換伸長反応を行うことによって1本鎖
とし[図1−(2)]、そのF2cに第2のプライマーの
F2をアニールさせて相補鎖合成を行うと[図1−
(3)]、相補鎖合成は第1のプライマーの5’末端に達
したところで終了する。このとき合成される第2のプラ
イマーを起点とする伸長生成物は、その3’末端にR1
を備えている[図1−(4)]。3’末端のR1は、第1
のプライマーの5’側R1cを鋳型として合成された領
域である。第2のプライマーを起点とする伸長生成物
を、例えばアウタープライマーF3を使用して鎖置換伸
長反応を行うことによって、両端にループを有する第1
のポリヌクレオチド(basic dumbbel form 1)が得られ
る[図−(5)]。このポリヌクレオチドでは、R1は自
身のR1cにアニールして相補鎖合成の起点となり、自
身を鋳型とする相補鎖合成が行われる[図2−
(6)]。以上の反応を経て生成されるポリヌクレオチ
ドは、標的塩基配列とその相補鎖からなる1組の相補的
な塩基配列を備え、それがハイブリダイズしたときには
塩基対結合が可能なループを形成する。加えて、その
3’末端には、自身のF1cに相補的な塩基配列からな
るF1を備えている。F1は第2のプライマーのF1c
を鋳型として合成された領域である。すなわち、この生
成物は本発明における鋳型ポリヌクレオチドに他ならな
い。First, R2c of the first primer anneals to R2c in the single-stranded target base sequence, and the complementary strand is synthesized [FIG. 1- (1)]. The extension product originating from the first primer is, for example, an outer primer R
1 to form a single strand by performing a strand displacement elongation reaction [FIG. 1- (2)]. When F2c of the second primer is annealed to F2c to perform complementary strand synthesis [FIG.
(3)], the complementary strand synthesis ends when the 5 ′ end of the first primer is reached. The elongation product starting from the second primer synthesized at this time has R1 at its 3 'end.
[Fig. 1- (4)]. R1 at the 3 'end is the first
This is a region synthesized using the 5'-side R1c of the primer as a template. The extension product starting from the second primer is subjected to a strand displacement extension reaction using, for example, the outer primer F3, whereby the first product having loops at both ends is obtained.
The polynucleotide (basic dumbbel form 1) is obtained [Fig .- (5)]. In this polynucleotide, R1 anneals to its own R1c and becomes a starting point for complementary strand synthesis, and complementary strand synthesis is performed using itself as a template [FIG.
(6)]. The polynucleotide produced through the above reaction has a set of complementary base sequences consisting of the target base sequence and its complementary strand, and when hybridized, forms a loop capable of base pairing when hybridized. In addition,
At the 3 'end, F1 comprising a base sequence complementary to its own F1c is provided. F1 is the second primer F1c
Is a region synthesized using as a template. That is, this product is nothing but the template polynucleotide of the present invention.
【0028】この生成物のループには、第1のプライマ
ーRAのR2がアニールし、鎖置換反応を伴なう相補鎖
合成が行われる。そして、鎖置換によって1本鎖とされ
た3’末端のF1は自身のF1Cにアニールしてループ
を形成するとともに、相補鎖合成の起点となり、自身を
鋳型とする相補鎖合成が行われる。[図2−(7)]この
F1を起点とする鎖置換伸長反応によって、図2−
(8)のループを有する鎖伸長生成物が得られるととも
に、前記ループにアニールした第1のプライマーを起点
とする伸長生成物が置換されて、両端にループを有する
第2のポリヌクレオチド(basic dumbble form 2)が得
られる。〔図2−(5’)〕The loop of this product is annealed by R2 of the first primer RA, and the complementary strand synthesis accompanied by a strand displacement reaction is performed. Then, the F1 at the 3′-terminal, which has been made into a single strand by strand displacement, anneals to its own F1C to form a loop, and serves as a starting point for complementary strand synthesis, and the complementary strand is synthesized using itself as a template. [FIG. 2- (7)] FIG.
A chain extension product having the loop of (8) is obtained, and the extension product starting from the first primer annealed to the loop is replaced to form a second polynucleotide (basic dumbble) having loops at both ends. form 2) is obtained. [Fig. 2- (5 ')]
【0029】そして、このbasic dumbbel form 2におい
てもbasic dumbbel form1と同様に、F1が自身のF1
cにアニールして相補鎖合成の起点となり、自身を鋳型
とする相補鎖合成反応〔図2−(5’)〕、ループへの
第2のプライマーFAのアニールと鎖置換伸長反応〔図
2−(6’)〕、および1本鎖とされた3’末端のR1
のR1cへのアニールと自身を鋳型とする相補鎖合成反
応が行われ、図2−(8’)のループを有する鎖伸長生
成物とともに図2−(5)のbasic dumbbel form1が得
られる。In this basic dumbbel form 2, similarly to basic dumbbel form 1, F1 is its own F1.
c as a starting point for complementary strand synthesis, using itself as a template, a complementary strand synthesis reaction [FIG. 2- (5 ′)], annealing of the second primer FA to the loop and strand displacement extension reaction [FIG. (6 ′)], and a single-stranded 3′-terminal R1
Annealing to R1c and a complementary strand synthesis reaction using itself as a template are performed, and the basic dumbbel form 1 in FIG. 2- (5) is obtained together with the chain extension product having a loop in FIG. 2- (8 ′).
【0030】なお、図2−(8)において標的塩基配列
を構成しているのは、F2とR2cの間、ならびにその
相補的な塩基鎖であるR2とF2cの間を構成する塩基
配列である。図1における(1)〜(5)の反応は、実
際には標的塩基配列の相補鎖においても平行して進行
し、第2のプライマーFAの相補鎖合成から始まって、
図2−(5’)の両端にループを有する第2のポリヌク
レオチド(basic dumbbel form2)が得られる。The target base sequence in FIG. 2 (8) is a base sequence between F2 and R2c, and a complementary base chain between R2 and F2c. . The reactions (1) to (5) in FIG. 1 actually proceed in parallel also on the complementary strand of the target base sequence, starting from the complementary strand synthesis of the second primer FA,
A second polynucleotide (basic dumbbel form 2) having loops at both ends in FIG. 2- (5 ′) is obtained.
【0031】次に、LAMP法に基づいて鋳型ポリヌクレオ
チドを合成するための反応における工程b)、すなわち
工程a)で合成された第1のプライマーを起点とする伸
長生成物における第2のプライマーがアニールすべき領
域を塩基対結合が可能な状態とする工程を行うには、ア
ウタープライマーの利用が有利である。本発明におい
て、アウタープライマーとは、標的塩基配列に対してア
ニールする第1のプライマーおよび第2のプライマーよ
り上流に対して相補的な塩基配列からなるプライマーで
ある。本発明において、上流とは、鋳型における3'側を
意味する。したがってアウタープライマーがアニールす
るのは、第1のプライマーおよび第2のプライマーから
見れば5'側の領域となる。Next, step b) in the reaction for synthesizing the template polynucleotide based on the LAMP method, ie, the second primer in the extension product starting from the first primer synthesized in step a) is used. Use of an outer primer is advantageous for performing a step of bringing a region to be annealed into a state where base pairing is possible. In the present invention, the outer primer is a primer consisting of a base sequence complementary to the first and second primers that anneals to the target base sequence and upstream of the second primer. In the present invention, “upstream” means the 3 ′ side of the template. Therefore, the region where the outer primer anneals is a region on the 5 ′ side when viewed from the first primer and the second primer.
【0032】例えば図1−(2)においては、RAがア
ニールする領域R2cの3'側に位置するR3cにアニー
ルするアウタープライマーR3が記載されている。同様
にその相補鎖においては、FAがアニールする領域の3'
側に位置するF3cに対してアウタープライマーF3を
アニールさせることができる〔図1−(4)〕。アウタ
ープライマーは、プライマーとして機能する塩基配列を
少なくともその3'側に備えるオリゴヌクレオチドを用い
ることができる。第1のプライマーおよび第2のプライ
マー2種は、本発明における3種のプライマーのうちの
2種として用いることができる。一方ここで述べたアウ
タープライマーは、必ずしも本発明の3種のプライマー
を構成しなくても良い。アウタープライマーは、鋳型ポ
リヌクレオチドの合成のために用いられる。For example, FIG. 1- (2) shows an outer primer R3 that anneals to R3c located on the 3 ′ side of the region R2c to which RA anneals. Similarly, in the complementary strand, 3 ′ of the region where FA anneals
The outer primer F3 can be annealed to F3c located on the side [FIG. 1- (4)]. As the outer primer, an oligonucleotide having a base sequence that functions as a primer on at least the 3 ′ side thereof can be used. The first primer and the second primer can be used as two of the three primers in the present invention. On the other hand, the outer primers described here do not necessarily have to constitute the three kinds of primers of the present invention. The outer primer is used for the synthesis of the template polynucleotide.
【0033】第1のプライマーおよび第2のプライマー
が通常2つのプライマーの組み合わせで構成されるのに
対して、アウタープライマーは、任意の数であることが
できる。本発明において、一般的なアウタープライマー
は、第1のプライマーおよび第2のプライマーのそれぞ
れに対して上流に相補鎖合成の起点を与えることができ
る2つのアウタープライマーからなる。しかし、いずれ
かの第1のプライマーおよび第2のプライマーに対して
のみ、アウタープライマーを配置する場合でも、本発明
の方法を実施することができる。あるいは、第1のプラ
イマーおよび第2のプライマーのそれぞれ、あるいは一
方に対して、複数のアウタープライマーを組み合わせる
こともできる。いずれにせよ、より上流からの相補鎖合
成を伴う場合に、第1のプライマーおよび第2のプライ
マーを複製起点とする相補鎖合成反応の生成物を効率良
く生じさせることが可能となる。While the first primer and the second primer are usually composed of a combination of two primers, the outer primer can be any number. In the present invention, a general outer primer is composed of two outer primers that can provide a starting point for complementary strand synthesis upstream of each of the first primer and the second primer. However, the method of the present invention can be carried out even when the outer primer is disposed only for any one of the first primer and the second primer. Alternatively, a plurality of outer primers can be combined with each or one of the first primer and the second primer. In any case, when a complementary strand is synthesized from a more upstream site, a product of a complementary strand synthesis reaction using the first primer and the second primer as a replication origin can be efficiently generated.
【0034】本発明におけるアウタープライマーからの
相補鎖合成は、第1のプライマーおよび第2のプライマ
ーを複製起点とする相補鎖合成よりも後に開始されるよ
うに設計する。そのための最も単純な方法は第1のプラ
イマーおよび第2のプライマーの濃度をアウタープライ
マーの濃度よりも高くすることである。具体的には、通
常2〜50倍、望ましくは4〜10倍の濃度差でプライ
マーを用いることにより、第1のプライマーおよび第2
のプライマーからの相補鎖合成を優先的に行わせること
ができる。またアウタープライマーの融解温度(Tm)を第
1のプライマーおよび第2のプライマーのTmより低くな
るように設定することによって合成のタイミングをコン
トロールすることもできる。In the present invention, the synthesis of the complementary strand from the outer primer is designed to be started after the synthesis of the complementary strand using the first primer and the second primer as a replication origin. The simplest method for that is to make the concentration of the first primer and the second primer higher than the concentration of the outer primer. Specifically, by using primers at a concentration difference of usually 2 to 50 times, preferably 4 to 10 times, the first primer and the second primer are used.
Of the complementary strand from the primer can be preferentially performed. The timing of synthesis can also be controlled by setting the melting temperature (Tm) of the outer primer to be lower than the Tm of the first primer and the second primer.
【0035】すなわち、(アウタープライマーF3:F
3c)≦(R2c/R2)≦(R1c/R1)、であ
る。なおここで(R2c/R2)≦(R1c/R1)と
したのは、R2がループ部分にアニールするよりも先に
R1c/R1間のアニールを行わせるためである。R1
c/R1間のアニールは分子内の反応なので優先的に進
む可能性が高い。しかしより望ましい反応条件を与える
ためにTmを考慮することには意義がある。同様の条件
は、リバースプライマーの設計においても考慮すべきで
あることは言うまでもない。このような関係とすること
により、確率的に理想的な反応条件を達成することがで
きる。融解温度(Tm)は、他の条件が一定であればアニー
ルする相補鎖の長さと塩基対結合を構成する塩基の組み
合わせによって理論的に算出することができる。したが
って当業者は、本明細書の開示に基づいて望ましい条件
を容易に導くことができる。That is, (outer primer F3: F
3c) ≦ (R2c / R2) ≦ (R1c / R1). The reason why (R2c / R2) ≦ (R1c / R1) is set here is that annealing between R1c / R1 is performed before R2 anneals to the loop portion. R1
Since annealing between c / R1 is an intramolecular reaction, there is a high possibility that the annealing will proceed preferentially. However, it is significant to consider Tm to give more desirable reaction conditions. It goes without saying that similar conditions should be considered in the design of the reverse primer. With such a relationship, ideal reaction conditions can be stochastically achieved. The melting temperature (Tm) can be theoretically calculated based on the combination of the length of the complementary strand to be annealed and the base constituting the base pairing, if other conditions are constant. Therefore, those skilled in the art can easily derive desirable conditions based on the disclosure of the present specification.
【0036】更にアウタープライマーのアニールのタイ
ミングを調整するために、コンティギュアス・スタッキ
ング(contiguous stacking)と呼ばれる現象を応用する
こともできる。コンティギュアス・スタッキングとは、
単独ではアニールすることができないオリゴヌクレオチ
ドが2本鎖部分に隣接することによってアニールが可能
となる現象である(Chiara Borghesi-Nicoletti et.al.
Bio Techniques 12, 474-477, 1992)。つまり、アウタ
ープライマーを第1のプライマーおよび第2のプライマ
ーに隣接させ、しかもアウタープライマー単独ではイン
キュベーションの条件下ではアニールできないように設
計しておくのである。こうすれば、第1のプライマーお
よび第2のプライマーがアニールしたときに初めてアウ
タープライマーのアニールが可能となるので、必然的に
第1のプライマーおよび第2のプライマーのアニールが
優先されることになる。この原理に基づいて、一連の反
応にプライマーとして必要なオリゴヌクレオチドの塩基
配列を設定した例が実施例に記載されている。Further, in order to adjust the timing of annealing of the outer primer, a phenomenon called contiguous stacking can be applied. What is Contiguous Stacking?
This is a phenomenon in which an oligonucleotide that cannot be annealed by itself is adjacent to a double-stranded portion, thereby enabling annealing (Chiara Borghesi-Nicoletti et.al.
Bio Techniques 12, 474-477, 1992). That is, the outer primer is designed to be adjacent to the first primer and the second primer, and is designed so that the outer primer alone cannot be annealed under incubation conditions. In this case, the outer primer can be annealed only when the first primer and the second primer have annealed, so that the annealing of the first primer and the second primer is necessarily given priority. . Based on this principle, an example in which an oligonucleotide base sequence required as a primer in a series of reactions is set is described in Examples.
【0037】上記反応において、標的塩基配列を含むポ
リヌクレオチド試料は、相補鎖合成の鋳型となりうる任
意のポリヌクレオチドを利用することができる。具体的
には、DNAやRNA、それらの誘導体、並びにキメラ分子を
示すことができる。更にポリヌクレオチド試料には、ゲ
ノムDNAやmRNA等の天然のポリヌクレオチドの他、プ
ラスミドやファージなどに人為的に組みこまれたポリヌ
クレオチドを用いることもできる。ポリヌクレオチド試
料は精製したもののみならず、未精製の状態のまま用い
ることもできる。細胞中のポリヌクレオチドをIn situ
で合成の対象とすることもできる。In the above reaction, as the polynucleotide sample containing the target base sequence, any polynucleotide that can serve as a template for complementary strand synthesis can be used. Specifically, DNA and RNA, derivatives thereof, and chimeric molecules can be shown. Furthermore, as the polynucleotide sample, besides natural polynucleotides such as genomic DNA and mRNA, polynucleotides artificially incorporated into plasmids and phages can also be used. The polynucleotide sample can be used not only in a purified state but also in an unpurified state. In situ polynucleotide in cells
Can be used as the object of synthesis.
【0038】次に本発明においては、ループの異なる領
域に相補鎖合成の起点を与えることができる少なくとも
3種類のプライマーが用いられる。プライマーが相補鎖
合成の起点を与えるループとは、前記鋳型ポリヌクレオ
チドが備えているループに加え、その3’末端やいずれ
かのプライマーを起点とする相補鎖合成の結果生成され
る新たなポリヌクレオチドによって形成されるループが
含まれる。鋳型ポリヌクレオチドは、少なくとも次の2
つのループを有する。 1.標的塩基配列がハイブリダイズすることによって形成
されるループ 2.鋳型ポリヌクレオチドの3'末端が自身にアニールする
ことによって形成されるループNext, in the present invention, at least three types of primers capable of providing a starting point for complementary strand synthesis to different regions of the loop are used. A loop in which a primer provides a starting point for complementary strand synthesis is, in addition to the loop provided in the template polynucleotide, a 3′-terminal or a new polynucleotide generated as a result of complementary strand synthesis starting from any primer. Included in the loop. The template polynucleotide contains at least the following 2
With two loops. 1. Loop formed by hybridization of the target base sequence 2. Loop formed by annealing of the 3 'end of the template polynucleotide to itself
【0039】鋳型ポリヌクレオチドが2組以上の相補的
な標的塩基配列からなり、かつ相補的な塩基配列が交互
に並んでいる場合には、その数に応じたループが鋳型ポ
リヌクレオチド上に形成される。例えば、ある塩基配列
Aと、その相補的な塩基配列aとで構成されるポリヌク
レオチドを想定する。複数組の相補的な塩基配列が交互
に並んだ状態とは、たとえば次のように表すことができ
る。 5'-[A]-(L)-[a]−[A]-(L)-[a]−[A]-
(L)-[a]-3'When the template polynucleotide is composed of two or more sets of complementary target base sequences and the complementary base sequences are alternately arranged, a loop corresponding to the number is formed on the template polynucleotide. You. For example, assume a polynucleotide composed of a certain base sequence A and its complementary base sequence a. The state in which a plurality of sets of complementary base sequences are alternately arranged can be represented, for example, as follows. 5 '-[A]-(L)-[a]-[A]-(L)-[a]-[A]-
(L)-[a] -3 '
【0040】この例では、隣り合う[A]−[a]間で
ハイブリダイズが起きたときに3つのループを形成する
ことができる。相補的な塩基配列のハイブリダイズによ
ってループが形成される部分を-(L)-で示した。更に3'
末端の自身へのアニールによって形成されるループが加
わり、この鋳型ポリヌクレオチドは合計4つのループを
形成することになる。なお、3’末端が自身へのアニー
ルによってループを形成するときには、[a]の塩基配
列の一部がアニールのために利用される。したがって、
3’末端の[a]においては、[A]と相補的な塩基配
列でありながら、[A]とはハイブリダイズすることな
く自身へのアニールに利用される領域が存在することに
なる。なお本発明における鋳型ポリヌクレオチドが含む
ことができる相補的な塩基配列の数は制限されない。し
たがって、[A]と[a]とで構成される鋳型ポリヌク
レオチドを一般式で表すとすれば、次のように表すこと
ができる。式中、nは任意の自然数を意味する。 5'-{[A]-(L)-[a]}n-3'In this example, when hybridization occurs between adjacent [A]-[a], three loops can be formed. A portion where a loop is formed by hybridization of a complementary base sequence is indicated by-(L)-. 3 'more
Addition of a loop formed by annealing the end to itself, the template polynucleotide will form a total of four loops. When the 3 ′ end forms a loop by annealing to itself, a part of the base sequence of [a] is used for annealing. Therefore,
At [a] at the 3 'end, there is a region that is used for annealing to itself without hybridizing with [A], even though the nucleotide sequence is complementary to [A]. The number of complementary base sequences that can be included in the template polynucleotide in the present invention is not limited. Therefore, if a template polynucleotide composed of [A] and [a] is represented by a general formula, it can be represented as follows. In the formula, n means an arbitrary natural number. 5 '-{[A]-(L)-[a]} n-3'
【0041】一方、鋳型ポリヌクレオチドの3’末端、
あるいはいずれかのプライマーを起点とする相補鎖合成
の結果生成される新たなポリヌクレオチドによって形成
されるループは、具体的には次のようにして形成され
る。まず鋳型ポリヌクレオチドは、その3’末端を自身
にアニールさせて自身を鋳型とする相補鎖合成反応を行
うことができる。この反応は、3'末端とそれがアニール
する領域とを繰り返し塩基対結合が可能な状態にするこ
とができれば、連続的に進行する。その結果、鋳型ポリ
ヌクレオチドに相補的な塩基配列が繰り返し伸長するこ
とになる。したがって、鋳型ポリヌクレオチドが1組の
相補的な塩基配列からなる場合、相補鎖合成によって得
られた新たなポリヌクレオチドには、相補鎖合成反応を
繰り返す度に相補的な塩基配列の数は倍になる。ここで
新たに生成されたポリヌクレオチドにおける2組の相補
的な塩基配列がそれぞれハイブリダイズすると、相補的
な塩基配列のセットの数に応じた数のループを生じる
[たとえば図3−(9)等]。これらのループのうち、
あるものは鋳型ポリヌクレオチドがもともと有していた
ループである。他方のループは、鋳型ポリヌクレオチド
のループの相補的な塩基配列からなっている。このよう
にして生じた新たなループも、本発明におけるプライマ
ーがアニールするループに含まれる。On the other hand, the 3 ′ end of the template polynucleotide,
Alternatively, a loop formed by a new polynucleotide generated as a result of complementary strand synthesis starting from one of the primers is specifically formed as follows. First, the 3 ′ end of the template polynucleotide can be annealed to itself to perform a complementary strand synthesis reaction using itself as a template. This reaction proceeds continuously if the 3 'end and the region to which it anneals can be repeatedly brought into a state capable of base pairing. As a result, the base sequence complementary to the template polynucleotide is repeatedly extended. Therefore, when the template polynucleotide is composed of one set of complementary base sequences, the number of complementary base sequences in a new polynucleotide obtained by complementary strand synthesis doubles every time the complementary strand synthesis reaction is repeated. Become. Here, when the two sets of complementary base sequences in the newly generated polynucleotide hybridize with each other, loops are generated in a number corresponding to the number of sets of the complementary base sequences [for example, FIG. ]. Of these loops,
Some are loops originally possessed by the template polynucleotide. The other loop consists of a complementary nucleotide sequence of the loop of the template polynucleotide. The new loop thus generated is also included in the loop where the primer anneals in the present invention.
【0042】更に本発明におけるループには、鋳型ポリ
ヌクレオチドが有するループにプライマーがアニールし
て相補鎖合成の起点となることによって生成した新たな
ポリヌクレオチドに形成されたループが含まれる。たと
えば、鋳型ポリヌクレオチドの3’末端が自身にアニー
ルすることによって形成されるループに相補鎖合成の起
点を与えることができるプライマーを起点として相補鎖
を合成することができる。その生成物は、鋳型に対して
相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとなる。こ
のポリヌクレオチドは、鋳型ポリヌクレオチドと同様に
相補的な塩基配列がハイブリダイズすることによって、
ループを形成する。すなわち、鋳型ポリヌクレオチドが
有するループに相補的な塩基配列からなるループを備え
るポリヌクレオチドが生成する。Further, the loop in the present invention includes a loop formed in a new polynucleotide generated by the primer annealing to the loop of the template polynucleotide to become a starting point of complementary strand synthesis. For example, a complementary strand can be synthesized starting from a primer that can provide a starting point for complementary strand synthesis to a loop formed by annealing the 3 ′ end of the template polynucleotide to itself. The product is a polynucleotide having a base sequence complementary to the template. This polynucleotide is hybridized by a complementary base sequence similar to the template polynucleotide,
Form a loop. That is, a polynucleotide having a loop consisting of a base sequence complementary to the loop of the template polynucleotide is generated.
【0043】本発明におけるプライマーは、このように
して形成される新たなループに相補鎖合成の起点を与え
ることができるプライマーが含まれる。あるいは、既に
述べたように鋳型ポリヌクレオチドが自身の任意の領域
に相補的な塩基配列を5’末端に含む場合、これを鋳型
として合成されたポリヌクレオチドの3’末端は、自身
にアニールしてループを形成することができる。本発明
では、このようにして形成されるループに相補鎖合成の
起点を与えることができるプライマーを用いることもで
きる。なお鋳型ポリヌクレオチドの5'末端が自身の任意
の領域に対して相補的な塩基配列を含むとき、5’末端
は自身にハイブリダイズしてループを形成することがで
きる。5’末端のループも塩基対結合が可能な状態には
ある。しかし、このループに相補鎖合成の起点を与える
プライマーからは、通常、ループから5’末端までのわ
ずかな領域についてしか相補鎖合成の対象とすることが
できない。The primer of the present invention includes a primer capable of providing a starting point for complementary strand synthesis to the new loop thus formed. Alternatively, as described above, when the template polynucleotide contains a base sequence complementary to an arbitrary region of its own at the 5 ′ end, the 3 ′ end of the polynucleotide synthesized using this as a template is annealed to itself. A loop can be formed. In the present invention, a primer that can provide a starting point for complementary strand synthesis to the loop thus formed can also be used. When the 5 ′ end of the template polynucleotide contains a base sequence complementary to an arbitrary region of the template polynucleotide, the 5 ′ end can hybridize to itself to form a loop. The loop at the 5 'end is also ready for base pairing. However, from a primer that gives a starting point for complementary strand synthesis to this loop, usually, only a small region from the loop to the 5 ′ end can be subjected to complementary strand synthesis.
【0044】本発明のプライマーは、前記のような、い
くつかの種類のループから選択される少なくとも1種
類、好ましくは2種類、あるいは3種類以上のループに
おいて相補鎖合成の起点となることができるプライマー
を3種以上利用する。3種類以上とは、3つのプライマ
ーが相互に異なる位置において相補鎖合成の起点を与え
ることを意味する。The primer of the present invention can be a starting point for complementary strand synthesis in at least one, preferably two, or three or more loops selected from several types of loops as described above. Use three or more primers. Three or more means that three primers provide starting points for complementary strand synthesis at mutually different positions.
【0045】本発明におけるプライマーの種類は、少な
くとも3種、好ましくは4種、あるいは5種類以上のプ
ライマーを組み合わせることもできる。なお相互に異な
る位置とは、プライマーがアニールしたときの各プライ
マーの3’末端の位置が相互に異なっていることを言
う。したがって、アニールに必要な塩基配列を部分的に
重複させることもできる。しかしながら、アニールに必
要な領域が重複する場合にはプライマーの間で競合を生
じるため、できるだけ相互に独立した領域に対してアニ
ールできるようにプライマーの塩基配列を設計すること
が望ましい。更に、鋳型ポリヌクレオチドにおいてハイ
ブリダイズやアニールの対象となる領域に対しても、で
きるだけ重複しないようにプライマーの塩基配列を設計
することにより、より迅速な相補鎖合成を期待すること
ができる。したがって、たとえば鋳型ポリヌクレオチド
と、鋳型ポリヌクレオチドを鋳型として生成する相補鎖
合成生成物に形成される、相互に異なるループに対して
アニールする3種類以上のプライマーの組み合わせは、
本発明に好適なプライマーの組み合わせと言うことがで
きる。In the present invention, at least three, preferably four, or five or more primers can be used in combination. The mutually different positions mean that the positions of the 3 'ends of the respective primers when the primers are annealed are different from each other. Therefore, the base sequences required for annealing can be partially overlapped. However, if the regions necessary for annealing overlap, competition occurs between the primers. Therefore, it is desirable to design the base sequence of the primers so that the regions can be annealed as independently as possible. Furthermore, by designing the base sequence of the primer so that the region to be hybridized or annealed in the template polynucleotide does not overlap as much as possible, more rapid complementary strand synthesis can be expected. Therefore, for example, a combination of a template polynucleotide and three or more types of primers that anneal to mutually different loops formed in a complementary strand synthesis product generated using the template polynucleotide as a template,
It can be said that the combination of primers is suitable for the present invention.
【0046】本発明のプライマーを構成する塩基配列
は、前述した複数のループの塩基配列に相補的な塩基配
列を含む塩基配列とする。その3’側はループに相補鎖
合成の起点を与えられることが求められる。したがっ
て、少なくともその3'末端はループ内に位置するべきで
ある。しかし、アニールに必要な塩基配列の全てがルー
プ内に配置される必要はない。したがって、プライマー
が必要な反応条件の下で相補鎖合成の起点を与えること
ができる限り、たとえばアニールに必要な塩基配列の一
部が、ループに隣接する2本鎖ポリヌクレオチドを構成
する塩基配列と重複することが許される。また、プライ
マーの5’側には任意の塩基配列を付加することもでき
る。本発明において鋳型ポリヌクレオチドが有するルー
プに相補鎖合成の起点を与えるプライマーとして、前述
のLAMP用プライマーを用いることができる。The base sequence constituting the primer of the present invention is a base sequence containing a base sequence complementary to the base sequences of the plurality of loops described above. On the 3 'side, it is required that the loop be provided with a starting point for complementary strand synthesis. Therefore, at least its 3 'end should be located within the loop. However, not all of the base sequences required for annealing need be arranged in the loop. Therefore, as long as the primer can provide a starting point for complementary strand synthesis under the required reaction conditions, for example, a part of the base sequence required for annealing may be different from the base sequence constituting the double-stranded polynucleotide adjacent to the loop. Duplication is allowed. Also, an arbitrary base sequence can be added to the 5 ′ side of the primer. In the present invention, the above-described LAMP primer can be used as a primer that gives a starting point of complementary strand synthesis to the loop of the template polynucleotide.
【0047】LAMP法(Nucleic Acid Res. 2000 Vol.28 N
o.12 e63、WO 00/28082)は、鋳型ポリヌクレオチドに自
身の3'末端をアニールさせて相補鎖合成の起点とすると
ともに、このとき形成されるループに相補鎖合成の起点
を与えることができるプライマーを組み合わせることに
よって高度な等温での相補鎖合成反応を可能とする方法
である。LAMP法には、少なくとも次の2つのプライマー
が用いられる。 [1]第1のプライマー;第1のプライマーはその3'末端
において標的塩基配列を構成する一方の鎖の3'側を規定
する領域に相補鎖合成の起点を与えることができ、かつ
第1のプライマーの5'側には、このプライマーを起点と
する相補鎖合成反応生成物の任意の領域に対して相補的
な塩基配列を備えるものである、[2] 第2のプライマ
ー;第2のプライマーはその3'末端において前記第1の
プライマーを起点とする伸長生成物における標的塩基配
列の3'側を規定する領域に相補鎖合成の起点を与えるこ
とができる塩基配列を備え、かつ第2のプライマーの5'
側には、このプライマーを起点とする相補鎖合成反応生
成物の任意の領域に対して相補的な塩基配列を備えるも
のである。The LAMP method (Nucleic Acid Res. 2000 Vol. 28 N
o.12 e63, WO 00/28082) anneals its own 3 ′ end to the template polynucleotide to serve as a starting point for complementary strand synthesis, and also provides a loop formed at this time with a starting point for complementary strand synthesis. This is a method that enables a complementary strand synthesis reaction at a high isothermal temperature by combining primers that can be used. In the LAMP method, at least the following two primers are used. [1] First primer: The first primer can provide a starting point for complementary strand synthesis to a region defining the 3 ′ side of one of the strands constituting the target base sequence at the 3 ′ end thereof, and A primer having a base sequence complementary to an arbitrary region of a complementary strand synthesis reaction product starting from the primer on the 5 ′ side of the primer [2]. The primer has at its 3 ′ end a base sequence capable of providing a starting point for complementary strand synthesis to a region defining the 3 ′ side of the target base sequence in the extension product starting from the first primer, and 5 'of the primer
On the side, a base sequence complementary to an arbitrary region of a complementary strand synthesis reaction product starting from this primer is provided.
【0048】つまり、上記鋳型ポリヌクレオチドの合成
に用いられた第1のプライマー、および第2のプライマ
ーは、本発明に基づくポリヌクレオチドの合成方法にお
ける少なくとも3種のプライマーの一部を構成すること
ができる。言い換えれば、鋳型ポリヌクレオチド、およ
び/または鋳型ポリヌクレオチドに第1または第2のプ
ライマーがアニールして生成する伸長生成物において、
前記第1のプライマーおよび第2のプライマーとは異な
る位置で相補鎖合成の起点を与えることができるその
5’末端を不溶性担体に固定した3つ目のプライマーを
組み合わせることにより、本発明を実施することができ
る。本発明において、標的塩基配列の合成に必要なプラ
イマーに加えて、組み合わせられる3つ目のプライマー
を固定プライマーと呼ぶことがある。That is, the first primer and the second primer used for the synthesis of the template polynucleotide may constitute a part of at least three kinds of primers in the polynucleotide synthesis method according to the present invention. it can. In other words, in the template polynucleotide and / or the extension product generated by annealing the first or second primer to the template polynucleotide,
The present invention is practiced by combining a third primer having its 5 'end immobilized on an insoluble carrier, which can provide a starting point for complementary strand synthesis at a position different from that of the first and second primers. be able to. In the present invention, in addition to the primers necessary for the synthesis of the target base sequence, the third primer to be combined may be referred to as an immobilized primer.
【0049】この固定プライマーの5’末端を固定する
不溶性担体としては特に制限はなく、通常の不溶性担体
はいずれも使用することが可能である。好適な不溶性担
体としては、例えば不溶性アガロース、セルロース、不
溶性デキストランなどの天然高分子担体、ポリスチレ
ン、スチレンースチレンスルホン酸共重合体、酢酸ビニ
ルーアクリル酸エステル共重合体などの合成高分子担
体、その他、金コロイド、磁性粒子などの機能性粒子な
どが挙げられ、特に合成高分子担体が水などに均一に分
散されたラテックスが好ましい。The insoluble carrier for immobilizing the 5 'end of the immobilized primer is not particularly limited, and any ordinary insoluble carrier can be used. Suitable insoluble carriers include, for example, insoluble agarose, cellulose, natural polymer carriers such as insoluble dextran, polystyrene, styrene-styrene sulfonic acid copolymer, synthetic polymer carrier such as vinyl acetate-acrylate copolymer, and the like. And functional particles such as gold colloids and magnetic particles. Particularly preferred is a latex in which a synthetic polymer carrier is uniformly dispersed in water or the like.
【0050】なお鋳型ポリヌクレオチドの合成に用いた
プライマーを、標的塩基配列を合成するためのプライマ
ーとしても利用することは、必須の条件ではない。鋳型
ポリヌクレオチドを合成するためのプライマーとは別
に、更に標的塩基配列の合成用のプライマーを加えるこ
とも可能である。しかしながら、通常は、より少ない要
素で反応を構成するのが合理的である。It is not an essential condition that the primer used for the synthesis of the template polynucleotide is also used as a primer for synthesizing the target base sequence. Apart from the primer for synthesizing the template polynucleotide, it is also possible to add a primer for synthesizing the target base sequence. However, it is usually reasonable to make up the reaction with fewer elements.
【0051】本発明における好ましい固定プライマーと
しては、鋳型ポリヌクレオチド、および/または鋳型ポ
リヌクレオチドに第1または第2のプライマーがアニー
ルして生成する伸長生成物が形成するループにおいて、
第1または第2のプライマーとは異なる位置に相補鎖合
成の起点を与えることができるプライマー(固定ループ
プライマー)が挙げられる。特に望ましい固定ループプ
ライマーとして、R1−R2間(あるいはF1−F2
間)の領域に相補鎖合成の起点を与えることができるプ
ライマーを示すことができる。固定ループプライマー
は、R1−R2間、あるいはF1−F2間にアニールす
ることができるプライマーのいずれか1つをLAMP用のプ
ライマーに組み合わせるとき、3種のプライマーが用い
られることになる。更にR1−R2間、あるいはF1−
F2間にアニールすることができるプライマーを両方と
も組み合わせれば、LAMP用プライマーに2種類の固定ル
ーププライマーが加わって、合計で4種類のプライマー
を用いることになる。本発明における固定ループプライ
マーは、少なくとも1種類、望ましくは2種類、あるい
はそれ以上の種類を組み合わせることによって、ポリヌ
クレオチドの合成反応を促進する作用をも期待できる。Preferred immobilized primers in the present invention include a template polynucleotide and / or a loop formed by an extension product formed by annealing the first or second primer to the template polynucleotide.
A primer (fixed loop primer) that can provide a starting point for complementary strand synthesis at a position different from the first or second primer is exemplified. Particularly preferred fixed loop primers are R1-R2 (or F1-F2
Primers capable of providing a starting point for complementary strand synthesis in the region (between) can be shown. When any one of the primers capable of annealing between R1 and R2 or between F1 and F2 is combined with a primer for LAMP, three types of fixed loop primers are used. Further, between R1 and R2 or F1-
If both primers capable of annealing between F2 are combined, two types of fixed loop primers are added to the LAMP primer, so that a total of four types of primers are used. The combination of at least one, preferably two or more of the fixed loop primers according to the present invention can also be expected to have the effect of promoting the polynucleotide synthesis reaction.
【0052】この固定ループプライマーは、R2を含む
ループ[たとえば図3−(9)等]に対してアニールす
る。このループは、標的塩基配列におけるR1−R2に
かけての領域(ただし図3−(9)においてはR2を含
み、R1は含まない)で構成されている。このようなル
ープに対して、本発明の固定ループプライマーは、ルー
プを構成する塩基配列に相補的な塩基配列を含む任意の
塩基配列からなるヌクレオチドを固定ループプライマー
とすることができる。This fixed loop primer anneals to a loop containing R2 (for example, FIG. 3- (9)). This loop is composed of a region extending from R1 to R2 in the target base sequence (however, in FIG. 3 (9), R2 is included and R1 is not included). With respect to such a loop, the fixed loop primer of the present invention can use, as the fixed loop primer, a nucleotide having an arbitrary base sequence including a base sequence complementary to the base sequence constituting the loop.
【0053】結局、本発明をLAMP法に適用したときに組
み合わせられる望ましい固定ループプライマーとして、
次の条件を満たすプライマーを挙げることができる。す
なわち、鋳型ポリヌクレオチド、および/または鋳型ポ
リヌクレオチドと第1のプライマーおよび第2のプライ
マーとの反応によって生成するポリヌクレオチドに形成
されるループのうち、第1のプライマーおよび第2のプ
ライマーがアニールできないループにおいて、相補鎖合
成の起点を提供することである。固定ループプライマー
は、ループ内に相補鎖合成の起点となる3'末端を配置す
る領域にアニールすることができれば良い。したがっ
て、アニールするための塩基配列が完全にループ内に含
まれる場合のみならず、その一部がループ以外の領域に
重なる場合であっても、3'末端がループ内に位置する場
合には、望ましい条件を満たしていると言うことができ
る。たとえば、固定ループプライマーがアニールすべき
塩基配列の一部が、ループに隣接する2本鎖構造に及ん
でいる場合であっても、アニールすべき領域を完全にル
ープ内に配置したときと同様の反応促進効果を得られ
る。Finally, as a desirable fixed loop primer to be combined when the present invention is applied to the LAMP method,
Primers satisfying the following conditions can be given. That is, of the loop formed in the template polynucleotide and / or the polynucleotide generated by the reaction of the template polynucleotide with the first primer and the second primer, the first primer and the second primer cannot be annealed. In the loop, to provide a starting point for complementary strand synthesis. The fixed loop primer only needs to be able to anneal to the region where the 3 'end serving as the starting point of complementary strand synthesis is located in the loop. Therefore, not only when the base sequence for annealing is completely contained in the loop, but also when a part thereof overlaps a region other than the loop, when the 3 ′ end is located in the loop, It can be said that the desired condition is satisfied. For example, even when a part of the base sequence to be annealed by the fixed loop primer extends to the double-stranded structure adjacent to the loop, the same as when the region to be annealed is completely arranged in the loop A reaction promoting effect can be obtained.
【0054】固定ループプライマーと鋳型ポリヌクレオ
チドを構成する塩基配列との好ましい位置関係を図5に
示した。図5は、自身にアニールするF1の3'末端を起
点として相補鎖合成が行われるところを示している。図
5は、図2−(5’)と同じ構造を示している。すなわ
ちこの図に示された相補鎖合成が完了すれば、本発明に
おける鋳型ポリヌクレオチドが完成するところである。
固定ループプライマーRは、R2を含むループにアニー
ルするプライマーであることが、図5に示されている。
なお図5は、固定ループプライマーRがアニールする領
域を示すために記載したものである。図5の構造に対し
てアニールした固定ループプライマーRからの相補鎖合
成は、実際にはすぐに5'末端に達してしまう。鋳型ポリ
ヌクレオチドから生成する反応生成物に形成される同様
の塩基配列からなるループにアニールして相補鎖合成が
行われるとき、固定ループプライマーRを起点とする相
補鎖合成が反応効率の向上に貢献する。FIG. 5 shows a preferred positional relationship between the fixed loop primer and the nucleotide sequence constituting the template polynucleotide. FIG. 5 shows that complementary strand synthesis is performed starting from the 3 ′ end of F1 that anneals to itself. FIG. 5 shows the same structure as FIG. 2- (5 ′). That is, when the complementary strand synthesis shown in this figure is completed, the template polynucleotide of the present invention is about to be completed.
FIG. 5 shows that the fixed loop primer R is a primer that anneals to the loop containing R2.
FIG. 5 is provided to show a region where the fixed loop primer R anneals. The synthesis of the complementary strand from the fixed loop primer R annealed to the structure of FIG. 5 actually reaches the 5 ′ end immediately. When complementary strand synthesis is performed by annealing to a loop consisting of a similar base sequence formed in a reaction product generated from a template polynucleotide, complementary strand synthesis starting from the fixed loop primer R contributes to an improvement in reaction efficiency. I do.
【0055】本発明をLAMP法に適用するとき、固定プラ
イマーは、LAMP法の条件と同じ条件下でアニールできる
ことが望ましい。全ての反応を温度変化無しで実施でき
ることは、LAMP法の大きな利点である。この利点を損な
わないように、本発明のための固定プライマーを組み合
わせるときにも、LAMP法のための反応と同じ温度条件で
固定プライマーを用いることが理想的である。そのため
には、固定プライマーのTmが、LAMP法のためのプライマ
ーと同じレベルとなるように設計する。Tmはプライマー
を構成する塩基の種類と数、並びに反応液に含まれる塩
類や各種のTmに影響を与える成分によって決定される。
したがって、本発明においては、LAMP法のための反応液
の条件に合わせて、固定プライマーのTmをその塩基配列
によって調整する。当業者は、各種の条件に合わせてプ
ライマーの塩基配列を調整し適切なTmを与えることがで
きる。なお、固定ループプライマーに関するこれらの条
件は、F1c−F2c(あるいはR1c−R2c)によ
って構成されるループについても適用されることは言う
までも無い。When the present invention is applied to the LAMP method, it is desirable that the immobilized primer can be annealed under the same conditions as those of the LAMP method. The fact that all reactions can be carried out without temperature changes is a major advantage of the LAMP method. In order not to impair this advantage, when combining the immobilized primers for the present invention, it is ideal to use the immobilized primers under the same temperature conditions as the reaction for the LAMP method. For that purpose, the Tm of the immobilized primer is designed to be at the same level as the primer for the LAMP method. Tm is determined by the type and number of bases constituting the primer, salts contained in the reaction solution, and various components that affect Tm.
Therefore, in the present invention, the Tm of the immobilized primer is adjusted by its base sequence in accordance with the conditions of the reaction solution for the LAMP method. A person skilled in the art can adjust the base sequence of the primer according to various conditions to give an appropriate Tm. Needless to say, these conditions for the fixed loop primer are also applied to the loop constituted by F1c-F2c (or R1c-R2c).
【0056】前記のとおり、図2−(5)、あるいは図
2−(5’)に示された、3'末端を自身にアニールさせ
て相補鎖合成を行う工程が完了すると、本発明における
鋳型ポリヌクレオチドが得られる。更にこの鋳型ポリヌ
クレオチドのループには、それぞれRA[図2−
(6)]、あるいはFA[図2−(6’)]がアニール
して相補鎖合成が行われ、鋳型ポリヌクレオチドの3'末
端は置換によって再び1本鎖となる。1本鎖となった3'
末端は、自身にアニールして相補鎖合成が進む結果〔図
2−(7)及び図2−(7’)〕、図2−(8)、およ
び図2−(8’)が生成する。このように、ループにプ
ライマーRA、あるいはFAのアニール、相補鎖合成、
鋳型ポリヌクレオチドの3'末端の置換、自身へのアニー
ルと相補鎖合成というサイクルが繰り返し行われる。As described above, when the step of annealing the 3 'end to itself and performing complementary strand synthesis shown in FIG. 2- (5) or FIG. 2- (5') is completed, the template of the present invention is obtained. A polynucleotide is obtained. In addition, each of the loops of this template polynucleotide has RA [FIG.
(6)] or FA [FIG. 2- (6 ′)] is annealed to perform complementary strand synthesis, and the 3 ′ end of the template polynucleotide becomes single-stranded again by substitution. 3 'became a single strand
The end anneals to itself and the complementary strand synthesis proceeds (FIG. 2- (7) and FIG. 2- (7 ′)), FIG. 2- (8), and FIG. 2- (8 ′). Thus, annealing of primer RA or FA to the loop, complementary strand synthesis,
A cycle of substitution of the 3 ′ end of the template polynucleotide, annealing to itself and synthesis of the complementary strand is repeated.
【0057】このとき、鋳型ポリヌクレオチドの自身を
鋳型とする3'末端の伸長によって、やがてループにアニ
ールしたRAやFAを複製起点とする相補鎖合成の生成
物が置換され、新たな1本鎖のポリヌクレオチドが生成
する〔図2−(7)及び図2−(7’)〕。この1本鎖
ポリヌクレオチドは、3'末端と5'末端に自身に相補的な
塩基配列を備える。つまり、ちょうど図2−(5)や図
2−(5’)と同じ構造の生成物となる。これらは新た
な鋳型ポリヌクレオチドとなって、同様の反応が繰り返
し進行することとなる。ここまでは、全てLAMP法として
明らかにされている反応機序である。At this time, the elongation of the 3 ′ end of the template polynucleotide using the template itself as a template displaces the product of complementary strand synthesis starting from RA or FA, which has annealed to the loop, as a replication origin. [FIG. 2- (7) and FIG. 2- (7 ′)]. This single-stranded polynucleotide has a base sequence complementary to itself at the 3 ′ end and the 5 ′ end. That is, a product having the same structure as that of FIG. 2- (5) or FIG. 2- (5 ′) is obtained. These become new template polynucleotides, and the same reaction repeatedly proceeds. So far, the reaction mechanism has been elucidated as the LAMP method.
【0058】さて、図2−(8)において、ループにア
ニールしたプライマーFAは、鋳型ポリヌクレオチドの
2本鎖構造を置換しながら伸長して、やがてその5'末端
に達する。このとき、置換された鋳型ポリヌクレオチド
の3'末端側は1本鎖構造となっている。そのため、自身
の相補的な塩基配列が相互にハイブリダイズする。こう
して形成されるのが図3−(9)に示す構造である。す
なわち鋳型ポリヌクレオチドの3'が自身にアニールし、
同時に相補的な塩基配列がハイブリダイズしてループを
形成している。相補的な塩基配列がハイブリダイズする
ことによって形成されるループは、もとになった鋳型ポ
リヌクレオチドのループ部分を写し取った相補鎖となっ
ている。このループは、図からも明らかなようにR2を
含むループで、FAやRAはアニールすることができな
い。しかし固定ループプライマーRは、R2を含むルー
プにアニールすることができる。そこで、R2を含むル
ープに固定ループプライマーRがアニールして相補鎖合
成を開始する。一方で、公知のLAMP法に基づくポリヌク
レオチドの増幅反応は継続する。すなわち、鋳型ポリヌ
クレオチドによる自身を鋳型とする伸長反応と、ループ
にアニールするプライマーFAとによる増幅反応が継続
している。この反応そのものは、新たな鋳型ポリヌクレ
オチドを連続して生成するポリヌクレオチドの増幅反応
に他ならない。なお、既にLAMP法で明らかにされている
図3−(9)以降の増幅反応については、ここでは図示
しない。In FIG. 2- (8), the primer FA annealed to the loop extends while displacing the double-stranded structure of the template polynucleotide, and eventually reaches its 5 ′ end. At this time, the 3′-terminal side of the substituted template polynucleotide has a single-stranded structure. Therefore, their complementary base sequences hybridize with each other. The structure thus formed is the structure shown in FIG. That is, the 3 ′ of the template polynucleotide anneals to itself,
At the same time, the complementary base sequences hybridize to form a loop. The loop formed by the hybridization of the complementary base sequence is a complementary strand that copies the loop portion of the original template polynucleotide. This loop is a loop including R2 as is clear from the figure, and FA and RA cannot be annealed. However, the fixed loop primer R can anneal to the loop containing R2. Then, the fixed loop primer R anneals to the loop containing R2 to start complementary strand synthesis. On the other hand, the amplification reaction of the polynucleotide based on the known LAMP method continues. That is, the extension reaction using the template polynucleotide itself as a template and the amplification reaction using the primer FA that anneals to the loop continue. This reaction itself is nothing but an amplification reaction of a polynucleotide that continuously produces a new template polynucleotide. In addition, the amplification reaction after FIG. 3- (9) already revealed by the LAMP method is not shown here.
【0059】本発明では、5’末端を不溶性担体に固定
した固定プライマーを使用することによって、この固定
プライマーを起点とする増幅反応の進行に伴なって、以
下に示す凝集反応が生じる。図3−(9)のポリヌクレ
オチドの1本鎖構造のR2を含むループには固定ループ
プライマーR(LoopR)がアニールし、このLoo
pRを起点とする相補鎖伸長反応の進行に伴なって、図
2−(8)でプライマーFAを起点として得られた伸長
生成物が置換され、図3−(10)に示す1本鎖のポリ
ヌクレオチドが生成する。一方、LoopRの伸長生成
物は、図3−(9)のポリヌクレオチドの3’末端F1
からの自己を鋳型とする鎖伸長反応によって置換され、
図3−(11)に示す1本鎖のポリヌクレオチドが生成
する。In the present invention, by using an immobilized primer having the 5 ′ end immobilized on an insoluble carrier, the following agglutination reaction occurs as the amplification reaction proceeds from the immobilized primer. The fixed loop primer R (LoopR) anneals to the loop containing the single-stranded structure R2 of the polynucleotide of FIG.
With the progress of the complementary strand elongation reaction starting from pR, the extension product obtained starting from the primer FA in FIG. 2- (8) was displaced, and the single-stranded DNA shown in FIG. A polynucleotide is produced. On the other hand, the extension product of LoopR is the 3′-end F1 of the polynucleotide of FIG.
Is displaced by a chain extension reaction using self as a template,
The single-stranded polynucleotide shown in FIG. 3- (11) is produced.
【0060】図4にみられるように、この1本鎖ポリヌ
クレオチド(11)にはF2を含むループ、R2を含む
ループ、ならびに3’末端のF1がF1cにアニールし
て形成されるループの計3個のループが存在する。F2
及びR2を含むループには、固定ループプライマーLo
opF及びLoopRがアニールし、それぞれ鎖伸長反
応が進行する。また、3’末端F1からも自己を鋳型と
する鎖伸長反応が進行する。そして、LoopFの伸長
生成物は、LoopRを起点とする鎖伸長反応の進行に
伴なって置換され、1本鎖のポリヌクレオチド(12)
が生成する。このポリヌクレオチド(12)の3’末端
にはLoopRと相補的な配列LoopRcが存在し、
このLoopRcにLoopRがアニールして鎖伸長反
応が進行すると、両末端にそれぞれ固定ループプライマ
ーLoopF及びLoopRを有する安定な二本鎖ポリ
ヌクレオチドからなる凝集生成物(13)が生成する。As shown in FIG. 4, the single-stranded polynucleotide (11) has a loop containing F2, a loop containing R2, and a loop formed by annealing F1 at the 3 ′ end to F1c. There are three loops. F2
And the loop containing R2, the fixed loop primer Lo
opF and LoopR anneal, and a chain extension reaction proceeds, respectively. In addition, a chain elongation reaction using the self as a template proceeds from the 3 ′ terminal F1. The elongation product of LoopF is displaced as the chain elongation reaction proceeds from LoopR as a starting point, and the single-stranded polynucleotide (12)
Is generated. At the 3 ′ end of the polynucleotide (12), there is a sequence LoopRc complementary to LoopR,
When LoopR anneals to LoopRc and the chain elongation reaction proceeds, an aggregation product (13) consisting of a stable double-stranded polynucleotide having fixed loop primers LoopF and LoopR at both ends is generated.
【0061】一方、LoopRの伸長生成物は、ポリヌ
クレオチド(11)の3’末端F1からの自己を鋳型と
する鎖伸長反応によって置換され、1本鎖のポリヌクレ
オチド(14)が生成する。このポリヌクレオチド(1
4)の3’末端にはLoopRと相補的な配列Loop
Rcが存在し、このLoopRcにLoopRがアニー
ルして鎖伸長反応が進行すると、両末端に固定ループプ
ライマーLoopRを有する安定な2本鎖ポリヌクレオ
チドからなる凝集生成物(15)が生成する。On the other hand, the extension product of LoopR is displaced by a chain extension reaction using the self from the 3 ′ end F1 of the polynucleotide (11) as a template to produce a single-stranded polynucleotide (14). This polynucleotide (1
At the 3 ′ end of 4), a sequence Loop complementary to LoopR
When Rc is present and LoopR anneals to LoopRc and the chain elongation reaction proceeds, an aggregation product (15) consisting of a stable double-stranded polynucleotide having a fixed loop primer LoopR at both ends is generated.
【0062】同様の凝集生成物は、図2−(5’)に示
されたbasic dumbbel form 2を出発物質とし、図2−
(5’)〜図2−(8’)の相補鎖合成を経由して進行
する対応する反応においても生成する。そして、反応の
進行に伴なって生成するこれらの凝集生成物は反応系に
おける濁度の変化として分光光度計等の光学的手段を利
用するか、もしくは肉眼によって検知することができ
る。すなわち、本発明によれば、基本LAMP法で使用
される第1のプライマーRA、及び第2のプライマーF
Aに加えて、少なくとも1種類の5’末端を不溶性担体
に固定した固定プライマーを使用することによって、新
たな検出工程を必要とせずに、単に反応系における凝集
反応の有無を観察することにより、標的塩基配列が予測
された塩基配列であったかどうかを判定することが可能
となる。The same aggregated product starts from basic dumbbel form 2 shown in FIG.
It is also produced in the corresponding reaction proceeding via complementary strand synthesis from (5 ′) to FIG. 2- (8 ′). These aggregated products generated as the reaction proceeds can be detected as changes in turbidity in the reaction system using an optical means such as a spectrophotometer or by the naked eye. That is, according to the present invention, the first primer RA and the second primer F used in the basic LAMP method are used.
By using an immobilized primer having at least one 5 ′ end immobilized on an insoluble carrier in addition to A, by simply observing the presence or absence of an agglutination reaction in the reaction system without requiring a new detection step, It is possible to determine whether the target base sequence is a predicted base sequence.
【0063】本発明における凝集反応は、前記したよう
に2種類の固定ループプライマー(LoopR及びLo
opF)を使用する場合のみならず、LoopR又はL
oopFいずれか1種類の固定ループプライマーを使用
する場合にも速かに進行する。そして、この固定ループ
プライマーは、ポリヌクレオチドの増幅反応開始時点か
ら反応液中に含まれるものであり、試薬調製が不要であ
ることから、反応中にコンタミネーションが生じるおそ
れがない。さらに、増幅開始から検出までを一連の反応
として等温で行なうことができ、凝集反応後の濁度の測
定は分光光度計等の光学的分析機器を使用しなくても、
肉眼によっても行なうことができるので、きわめて簡便
なポリヌクレオチドの検出方法となる。また、LAMP
反応自体には影響を及ぼさず、固定ループプライマーを
使用することによって、基本LAMP法におけるポリヌ
クレオチドの増幅反応は大幅に促進される。As described above, the agglutination reaction in the present invention is performed by using two types of fixed loop primers (LoopR and LoP).
opF) as well as LoopR or L
Even when any one of the fixed loop primers is used, progress proceeds quickly. The fixed loop primer is contained in the reaction solution from the start of the amplification reaction of the polynucleotide, and does not require any reagent preparation. Therefore, there is no possibility that contamination occurs during the reaction. Furthermore, from the start of amplification to the detection can be performed isothermally as a series of reactions, and the measurement of turbidity after the agglutination reaction can be performed without using an optical analyzer such as a spectrophotometer.
Since it can be carried out with the naked eye, it is a very simple method for detecting a polynucleotide. Also, LAMP
By using the fixed loop primer without affecting the reaction itself, the amplification reaction of the polynucleotide in the basic LAMP method is greatly accelerated.
【0064】ところで本発明の鋳型ポリヌクレオチド
は、2本鎖の状態にあるポリヌクレオチドに含まれる標
的塩基配列を出発物質として合成することができる。2
本鎖の状態にある標的塩基配列にプライマーをアニール
させ、相補鎖合成を行う方法は、本出願人によって出願
された特許出願2000-111939に記載されている。図1に
おいては1本鎖の標的塩基配列を出発物質として鋳型ポ
リヌクレオチドを合成している。しかし2本鎖の状態に
あるポリヌクレオチドに含まれる標的塩基配列を出発物
質として用いる方法を応用すれば、1本鎖に変性する工
程を省略し、2本鎖のポリヌクレオチドをそのまま出発
物質として利用することができる。2本鎖ポリヌクレオ
チドとしては、たとえばcDNAやゲノムDNAを示すことが
できる。あるいはこれらのDNAを各種のベクターに挿入
したものを本発明の2本鎖ポリヌクレオチドとして用い
ることもできる。一方1本鎖の状態にあるポリヌクレオ
チドとは、これら2本鎖ポリヌクレオチドを加熱やアル
カリ条件等の変性処理によって1本鎖としたものや、あ
るいはmRNAのようにもともと1本鎖として存在している
ポリヌクレオチドを示すことができる。本発明の2本鎖
ポリヌクレオチドは、精製されたものであっても良い
し、未精製のものであることもできる。また、細胞内に
存在する状態(in situ)で、本発明の方法を適用するこ
ともできる。細胞内のポリヌクレオチドを鋳型とするこ
とによって、ゲノムのin situ解析が可能となる。The template polynucleotide of the present invention can be synthesized using a target base sequence contained in a double-stranded polynucleotide as a starting material. 2
A method for annealing a complementary strand by annealing a primer to a target base sequence in a main strand state is described in Patent Application 2000-111939 filed by the present applicant. In FIG. 1, a template polynucleotide is synthesized using a single-stranded target base sequence as a starting material. However, if the method using the target base sequence contained in the polynucleotide in a double-stranded state as a starting material is applied, the step of denaturation into a single strand is omitted, and the double-stranded polynucleotide is used as a starting material as it is. can do. Examples of the double-stranded polynucleotide include cDNA and genomic DNA. Alternatively, those obtained by inserting these DNAs into various vectors can be used as the double-stranded polynucleotide of the present invention. On the other hand, a polynucleotide in a single-stranded state means that these double-stranded polynucleotides are made into a single strand by denaturation treatment such as heating or alkaline conditions, or originally present as a single strand like mRNA. Can be indicated. The double-stranded polynucleotide of the present invention may be purified or unpurified. In addition, the method of the present invention can be applied in a state where it is present in a cell (in situ). By using a polynucleotide in a cell as a template, in situ analysis of the genome becomes possible.
【0065】本発明においてcDNAを鋳型として用いる場
合、cDNAを合成する工程と、本発明におけるポリヌクレ
オチドの合成方法とを、同一の条件下で実施することが
できる。RNAを鋳型としてcDNAの第1鎖を合成すると、D
NA-RNAハイブリッドによる2本鎖ポリヌクレオチドが完
成する。この2本鎖ポリヌクレオチドを本発明における
鋳型として、ポリヌクレオチドの検出方法を実施するこ
とができる。本発明のポリヌクレオチドの検出方法に用
いるDNAポリメラーゼが、逆転写酵素活性を備えるもの
であれば、単一の酵素を用い、同一の条件下でポリヌク
レオチドの合成を行うことができる。たとえばBca DNA
ポリメラーゼは、鎖置換活性を有し、逆転写酵素活性を
併せ持つDNAポリメラーゼである。なお、第2鎖を合成
したうえで完全な2本鎖cDNAとした後に、本発明による
ポリヌクレオチドの検出方法を適用しうることは言うま
でも無い。When cDNA is used as a template in the present invention, the step of synthesizing the cDNA and the method of synthesizing the polynucleotide of the present invention can be performed under the same conditions. When the first strand of cDNA is synthesized using RNA as a template, D
The double-stranded polynucleotide by the NA-RNA hybrid is completed. Using this double-stranded polynucleotide as a template in the present invention, a polynucleotide detection method can be performed. As long as the DNA polymerase used in the method for detecting a polynucleotide of the present invention has reverse transcriptase activity, a single enzyme can be used to synthesize a polynucleotide under the same conditions. For example, Bca DNA
The polymerase is a DNA polymerase having a strand displacement activity and a reverse transcriptase activity. It is needless to say that the method for detecting a polynucleotide according to the present invention can be applied after the second strand is synthesized and converted into a complete double-stranded cDNA.
【0066】2本鎖の状態にあるポリヌクレオチドに含
まれる標的塩基配列から鋳型ポリヌクレオチドを合成す
るときには、まず2本鎖ポリヌクレオチドに任意のプラ
イマーを加え、このプライマーを起点とする相補鎖合成
反応が達成できる条件のもとでインキュベートされる。
ここで用いられる任意のプライマーとは、第1のプライ
マーがアニールすべき領域を塩基対結合可能な状態とす
るために用いられる。したがって、任意のプライマー
は、標的塩基配列における、第1のプライマーがアニー
ルすべきポリヌクレオチド鎖に対して、その相補鎖にア
ニールすることができるものである必要がある。更に、
本発明における任意のプライマーを複製起点とする相補
鎖合成は、第1のプライマーがアニールすべき領域の方
向に向かって進行するような位置関係にあるべきであ
る。言いかえれば、第1のプライマーを起点とする相補
鎖合成反応において鋳型として機能する領域の、任意の
領域に対してアニールするものであることができる。任
意のプライマーは、この条件を満たす限り、任意の領域
から選択することができる。たとえば、第2のプライマ
ーを、任意のプライマーとして用いることもできる。こ
のような態様は反応に必要な成分を少なくすることか
ら、本発明における望ましい態様の一つである。When a template polynucleotide is synthesized from a target base sequence contained in a double-stranded polynucleotide, first, an arbitrary primer is added to the double-stranded polynucleotide, and a complementary strand synthesis reaction using the primer as a starting point is performed. Are incubated under conditions that can achieve this.
The term "arbitrary primer" used herein is used to bring a region to which the first primer should be annealed into a state capable of base pairing. Therefore, any primer must be able to anneal to the complementary strand to the polynucleotide strand of the target base sequence to be annealed by the first primer. Furthermore,
In the present invention, the complementary strand synthesis using an arbitrary primer as a replication origin should be in a positional relationship such that the first primer proceeds toward the region to be annealed. In other words, it can anneal to any region of the region functioning as a template in the complementary strand synthesis reaction starting from the first primer. Any primer can be selected from any region as long as this condition is satisfied. For example, the second primer can be used as an optional primer. Such an embodiment is one of the desirable embodiments in the present invention because it reduces the components required for the reaction.
【0067】したがってLAMP法に基づいて鋳型ポリヌク
レオチドを合成するための反応における工程a)、すな
わち標的塩基配列に第1のプライマーをアニールさせ、
これを起点とする相補鎖合成反応を行う工程では、任意
のプライマーを起点とする相補鎖合成で2本鎖ポリヌク
レオチドの一方の鎖を置換し、第1のプライマーによる
塩基対結合が可能な状態とすることができる。この条件
を採用したことによって、温度変化の不要な合成反応が
実現できた。任意のプライマーの2本鎖ポリヌクレオチ
ドに対するアニール、およびこのプライマーを起点とす
る相補鎖合成反応が達成できる条件とは、実際には次の
複数の工程を同じ条件下で進めることができる条件とい
うことができる。 i) 2本鎖ポリヌクレオチドの状態にある鋳型に対して
プライマーがアニールする ii) アニールしたプライマーを複製起点とする相補鎖合
成が進む。Therefore, step a) in the reaction for synthesizing the template polynucleotide based on the LAMP method, ie, annealing the first primer to the target base sequence,
In the step of performing a complementary strand synthesis reaction starting from this, one strand of the double-stranded polynucleotide is displaced by complementary strand synthesis starting from an arbitrary primer, and base pairing by the first primer is possible. It can be. By adopting these conditions, a synthesis reaction requiring no temperature change was realized. The conditions under which an arbitrary primer can be annealed to a double-stranded polynucleotide and a complementary strand synthesis reaction starting from this primer can be achieved are conditions under which the following multiple steps can actually proceed under the same conditions. Can be. i) The primer anneals to the template in a double-stranded polynucleotide state. ii) The complementary strand synthesis with the annealed primer as the replication origin proceeds.
【0068】プライマーは、少なくともそれがアニール
すべき領域が1本鎖でなければアニールすることはでき
ないと考えられていた。そのため従来は、2本鎖のポリ
ヌクレオチドを鋳型とする場合には、プライマーのアニ
ールに先立って必ず変性によって1本鎖とする工程が実
施されてきた。しかし必ずしも完全な1本鎖としなくと
も、何らかの手段によって2本鎖が不安定化される条件
のもとで、プライマーとインキュベートすることによ
り、プライマーを起点とする相補鎖合成反応が開始され
る。2本鎖が不安定化される条件としては、たとえば融
解温度(以下、Tmと省略する)近くにまで加温する方法
を示すことができる。あるいは、更にTm調整剤を存在さ
せることも有効である。It was thought that a primer would not be able to anneal unless it had at least a single-stranded region to anneal. Therefore, conventionally, in the case where a double-stranded polynucleotide is used as a template, a step of always forming a single strand by denaturation prior to annealing of the primer has been carried out. However, even if it is not necessarily a single strand, a complementary strand synthesis reaction starting from the primer is started by incubating with the primer under the condition that the duplex is destabilized by some means. As a condition for destabilizing the duplex, for example, a method of heating to near the melting temperature (hereinafter abbreviated as Tm) can be shown. Alternatively, the presence of a Tm modifier is also effective.
【0069】本発明において、一連の反応は、酵素反応
に好適なpHを与える緩衝剤、酵素の触媒活性の維持やア
ニールのために必要な塩類、酵素の保護剤、更には必要
に応じて融解温度(Tm)の調整剤等の共存下で行う。緩衝
剤としては、Tris-HCl等の中性から弱アルカリ性に緩衝
作用を持つものが用いられる。pHは使用するDNAポリメ
ラーゼに応じて調整する。塩類としてはKCl、NaCl、あ
るいは(NH4)2SO4等が、酵素の活性維持とポリヌクレ
オチドの融解温度(Tm)調整のために適宜添加される。酵
素の保護剤としては、ウシ血清アルブミンや糖類が利用
される。更に融解温度(Tm)の調整剤には、ベタイン、プ
ロリン、ジメチルスルホキシド(以下、DMSOと省略す
る)、ホルムアミド、およびトリメチルアミンN−オキ
シドが一般に利用される。融解温度(Tm)の調整剤を利用
することによって、前記オリゴヌクレオチドのアニール
を限られた温度条件の下で調整することができる。更に
ベタイン(N,N,N,-trimethylglycine)やテトラアルキル
アンモニウム塩は、そのisostabilize作用によって鎖置
換効率の向上にも有効である。ベタインは、反応液中0.
2〜3.0 M、好ましくは0.5〜1.5 M程度の添加により、本
発明におけるポリヌクレオチド増幅反応の促進作用を期
待できる。これらの融解温度の調整剤は、融解温度を下
げる方向に作用するので、塩濃度や反応温度等のその他
の反応条件を考慮して、適切なストリンジェンシーと反
応性を与える条件を設定する。Tm調整剤を利用すること
により、酵素反応に好適な温度条件を容易に設定するこ
とができる。Tmはプライマーと標的塩基配列の関係によ
って変動する。したがって、酵素活性を維持できる条件
と、本発明の条件を満たすインキュベーションの件とが
一致するように、Tm調整剤の使用量を調整することが望
ましい。本発明の開示に基づいて、プライマーの塩基配
列に応じて適切なTm調整剤の使用量を設定することは、
当業者にとって自明である。たとえば、アニールする塩
基配列の長さとそのGC含量、塩濃度、およびTm調整剤の
濃度に基づいて、Tmを算出することができる。In the present invention, a series of reactions include a buffer for giving a pH suitable for the enzymatic reaction, salts necessary for maintaining or annealing the catalytic activity of the enzyme, a protective agent for the enzyme, and melting if necessary. It is carried out in the presence of a temperature (Tm) regulator or the like. As the buffering agent, one having a neutral to weak alkaline buffering action such as Tris-HCl is used. The pH is adjusted according to the DNA polymerase used. As salts, KCl, NaCl, (NH 4 ) 2 SO 4 and the like are appropriately added for maintaining the activity of the enzyme and adjusting the melting temperature (Tm) of the polynucleotide. Bovine serum albumin and saccharides are used as enzyme protecting agents. Further, betaine, proline, dimethyl sulfoxide (hereinafter abbreviated as DMSO), formamide, and trimethylamine N-oxide are generally used as a regulator of the melting temperature (Tm). By utilizing a melting temperature (Tm) modifier, the annealing of the oligonucleotide can be adjusted under limited temperature conditions. Furthermore, betaine (N, N, N, -trimethylglycine) and tetraalkylammonium salts are also effective in improving the efficiency of chain displacement by their isostabilize action. Betaine is present in the reaction mixture at 0.
By the addition of about 2 to 3.0 M, preferably about 0.5 to 1.5 M, the effect of promoting the polynucleotide amplification reaction in the present invention can be expected. Since these melting temperature regulators act in the direction of lowering the melting temperature, conditions for providing appropriate stringency and reactivity are set in consideration of other reaction conditions such as salt concentration and reaction temperature. By using the Tm adjuster, it is possible to easily set a temperature condition suitable for the enzyme reaction. Tm varies depending on the relationship between the primer and the target base sequence. Therefore, it is desirable to adjust the amount of the Tm adjuster used so that the conditions capable of maintaining the enzyme activity coincide with the conditions of the incubation satisfying the conditions of the present invention. Based on the disclosure of the present invention, to set the appropriate amount of Tm adjusting agent according to the base sequence of the primer,
It is obvious to those skilled in the art. For example, Tm can be calculated based on the length of the base sequence to be annealed, its GC content, salt concentration, and the concentration of the Tm modifier.
【0070】このような条件下における2本鎖のポリヌ
クレオチドに対するプライマーのアニールは、おそらく
不安定であると推測される。しかし鎖置換型のポリメラ
ーゼとともにインキュベートすることにより、不安定な
がらアニールしたプライマーを複製起点として相補鎖が
合成される。相補鎖が合成されれば、プライマーのアニ
ールは次第に安定化されることになる。The annealing of the primer to the double-stranded polynucleotide under these conditions is presumably unstable. However, by incubating with a strand-displacing polymerase, a complementary strand is synthesized with the primer annealed while being unstable as a replication origin. If the complementary strand is synthesized, the annealing of the primer will be gradually stabilized.
【0071】また、本発明の核酸配列を検出する方法で
は、ピロリン酸塩形成抑制剤の存在下にポリヌクレオチ
ドの増幅反応を行うようにすることができる。LAMP
反応において、加速度的に特異的塩基配列を有するDN
Aが増幅する課程で、ピロリン酸が大量に生成され、反
応液中に含まれるマグネシウムと結合して、ピロリン酸
マグネシウムの白色沈澱が形成される。この白色沈澱の
形成は、目視によっても識別することが可能であり、増
幅反応の進行の有無を判断する最も簡易な手段として使
用することができるものであるが、本発明のポリヌクレ
オチドの増幅反応に伴う凝集反応の有無を観察する際に
は、障害となるものである。このような障害は、LAM
P反応液に酵素Pyrophosphatase等のピロリン酸塩形成
抑制剤剤を反応開始時から一定量添加しておくことによ
って、抑制することができる。すなわち、ピロリン酸塩
形成抑制剤によって、DNA伸長反応により生成するリ
ン酸はモノリン酸のままの状態に保たれ、ピロリン酸マ
グネシウムの白色沈澱が形成されるのを抑制することが
できる。ピロリン酸塩形成抑制剤を添加せずに本発明の
検出方法を実施する場合には、反応液中の濁度の上昇を
分光光度計等の光学的手段を利用して測定する際に、反
応液の測定値からピロリン酸マグネシウムの白色沈澱に
よる濁度上昇分をバックグラウンドとして差し引くこと
によって、固定プライマーによる凝集反応の有無を確認
することができる。In the method for detecting a nucleic acid sequence of the present invention, a polynucleotide amplification reaction can be carried out in the presence of a pyrophosphate formation inhibitor. LAMP
In reaction, DN having a specific base sequence at an accelerated rate
During the process of A amplification, pyrophosphoric acid is produced in large quantities and combines with magnesium contained in the reaction solution to form a white precipitate of magnesium pyrophosphate. The formation of this white precipitate can be visually identified, and can be used as the simplest means for judging the progress of the amplification reaction. When observing the presence or absence of the agglutination reaction accompanying the above, it is an obstacle. Such an obstacle is LAM
It can be suppressed by adding a certain amount of a pyrophosphate formation inhibitor such as the enzyme Pyrophosphatase to the P reaction solution from the start of the reaction. That is, the pyrophosphate formation inhibitor keeps the phosphoric acid generated by the DNA elongation reaction as monophosphate, and can suppress the formation of a white precipitate of magnesium pyrophosphate. When the detection method of the present invention is carried out without adding a pyrophosphate formation inhibitor, when measuring the rise in turbidity in the reaction solution using an optical means such as a spectrophotometer, By subtracting the turbidity increase due to the white precipitation of magnesium pyrophosphate from the measured value of the liquid as a background, the presence or absence of the agglutination reaction by the immobilized primer can be confirmed.
【0072】本発明に用いるプライマーは、いずれも化
学的に合成することができる。DNAの合成方法は公知で
ある。あるいは天然のポリヌクレオチドを制限酵素など
によって切断し、必要な塩基配列で構成されるように改
変する、あるいは連結することも可能である。また本発
明に用いる各種のプライマーは、天然のDNAと同じ構造
のもののみならず、人工的な変異体であることもでき
る。プライマーとは、標的塩基配列と相補的な塩基対結
合を形成できること、そしてその3'末端において相補鎖
合成の起点となる-OH基を与えること、の2つの条件を
満たすものを意味する。更にプライマーは、望ましく
は、相補鎖合成の鋳型となることができる。したがっ
て、そのバックボーンは必ずしもホスホジエステル結合
によるものに限定されない。たとえばホスホチオエート
体やペプチド結合に基づくペプチド核酸からなるもので
あることもできる。また、塩基は、相補的な塩基対結合
を可能とするものであれば良い。天然の状態では、一般
にはACTGおよびUの5種類となるが、たとえばブロモデ
オキシウリジン(bromodeoxyuridine)といった類似体で
あることもできる。本発明に用いるオリゴヌクレオチド
は、合成の起点となるのみならず、相補鎖合成の鋳型と
しても機能するものであることが望ましい。The primers used in the present invention can be chemically synthesized. Methods for synthesizing DNA are known. Alternatively, a natural polynucleotide can be cleaved with a restriction enzyme or the like, and modified or linked so as to be composed of a required base sequence. The various primers used in the present invention can be not only those having the same structure as natural DNA but also artificial mutants. A primer refers to a primer that satisfies the two conditions of being able to form a complementary base pair bond with a target base sequence and providing an —OH group at the 3 ′ end thereof as a starting point for complementary strand synthesis. Furthermore, the primer can desirably be a template for complementary strand synthesis. Therefore, the backbone is not necessarily limited to the phosphodiester bond. For example, it may be composed of a phosphothioate compound or a peptide nucleic acid based on a peptide bond. The base may be any one that enables complementary base pairing. In the natural state, there are generally five types, ACTG and U, but it can also be an analog such as, for example, bromodeoxyuridine. It is desirable that the oligonucleotide used in the present invention not only serves as a starting point of synthesis but also functions as a template for complementary strand synthesis.
【0073】本発明に用いるプライマーは、本発明を構
成する各種のポリヌクレオチド合成反応において、与え
られた環境の下で必要な特異性を維持しながら相補鎖と
の塩基対結合を行うことができる程度の鎖長を持つ。具
体的には、5-200塩基、より望ましくは10-50塩基対とす
る。配列依存的なポリヌクレオチド合成反応を触媒する
公知のポリメラーゼが認識するプライマーの鎖長が、最
低5塩基前後であることから、アニールする部分の鎖長
はそれ以上である必要がある。加えて、塩基配列として
の特異性を期待するためには、確率的に10塩基以上の長
さを利用するのが望ましい。一方、あまりにも長い塩基
配列は化学合成によって調製することが困難となること
から、前記のような鎖長が望ましい範囲として例示され
る。なお、ここで例示した鎖長はあくまでも相補鎖とア
ニールする部分の鎖長である。たとえばRAは、少なく
とも2つの領域R2およびR1cからなっている。した
がって、ここに例示する鎖長は、プライマーを構成する
各領域の鎖長と理解するべきである。本発明において用
いられる鋳型という用語は、相補鎖合成の鋳型となる側
のポリヌクレオチドを意味する。鋳型に相補的な塩基配
列を持つ相補鎖は、鋳型に対応する鎖としての意味を持
つが、両者の関係はあくまでも相対的なものに過ぎな
い。すなわち、相補鎖として合成された鎖は、再び鋳型
として機能することができる。つまり、相補鎖は鋳型に
なることができる。The primer used in the present invention can perform base pairing with a complementary strand in a variety of polynucleotide synthesis reactions constituting the present invention while maintaining necessary specificity in a given environment. It has about a chain length. Specifically, it is 5 to 200 base pairs, more preferably 10 to 50 base pairs. Since the length of a primer recognized by a known polymerase that catalyzes a sequence-dependent polynucleotide synthesis reaction is at least about 5 bases, the length of a portion to be annealed needs to be longer. In addition, in order to expect specificity as a base sequence, it is desirable to use a length of 10 bases or more stochastically. On the other hand, an extremely long base sequence is difficult to prepare by chemical synthesis, and thus the above-mentioned chain length is exemplified as a desirable range. The chain length exemplified here is the chain length of the portion that anneals to the complementary strand. For example, RA includes at least two regions R2 and R1c. Therefore, the chain lengths exemplified here should be understood as the chain lengths of the respective regions constituting the primer. The term template used in the present invention means a polynucleotide on the side that serves as a template for complementary strand synthesis. A complementary strand having a base sequence complementary to the template has a meaning as a strand corresponding to the template, but the relationship between the two is merely relative. That is, a chain synthesized as a complementary chain can again function as a template. That is, the complementary strand can serve as a template.
【0074】本発明におけるポリヌクレオチドの合成方
法、あるいは増幅方法には、鎖置換を伴う相補鎖合成反
応を触媒することができるDNAポリメラーゼが利用され
る。この種のポリメラーゼは、SDAなどに用いられたDNA
ポリメラーゼと同様のものが用いられる。すなわち、あ
る塩基配列の3'側に相補的なプライマーを合成起点とし
て相補鎖合成を行うときに、5'側に2本鎖の領域が有る
とその2本鎖を置換しながら相補鎖の合成を行う特殊な
ポリメラーゼが公知である。本発明においては、更に相
補鎖合成に必要な基質が添加される。In the polynucleotide synthesis method or amplification method of the present invention, a DNA polymerase capable of catalyzing a complementary strand synthesis reaction involving strand displacement is used. This type of polymerase is used in DNA such as SDA
The same as the polymerase is used. That is, when a complementary strand is synthesized using a primer complementary to the 3 ′ side of a certain base sequence as a synthesis starting point, if there is a double-stranded region on the 5 ′ side, synthesis of the complementary strand is performed while displacing the two strands. Specialized polymerases that perform the above are known. In the present invention, a substrate necessary for complementary strand synthesis is further added.
【0075】本発明におけるポリヌクレオチドの合成方
法を支えているのは、鎖置換型の相補鎖合成反応を触媒
することができるDNAポリメラーゼである。この種のDNA
ポリメラーゼには、以下のようなものが知られている。
また、これらの酵素の各種変異体についても、それが配
列依存型の相補鎖合成活性と鎖置換活性を有する限り、
本発明に利用することができる。ここで言う変異体と
は、酵素の必要とする触媒活性をもたらす構造のみを取
り出したもの、あるいはアミノ酸の変異等によって触媒
活性、安定性、あるいは耐熱性を改変したもの等を示す
ことができる。 Bst DNAポリメラーゼ Bca(exo-)DNAポリメラーゼ DNA ポリメラーゼIのクレノウ・フラグメント Vent DNAポリメラーゼ Vent(Exo-)DNAポリメラーゼ(Vent DNAポリメラーゼか
らエクソヌクレアーゼ活性を除いたもの) DeepVent DNAポリメラーゼ DeepVent(Exo-)DNAポリメラーゼ(DeepVent DNAポリメ
ラーゼからエクソヌクレアーゼ活性を除いたもの) Φ29ファージDNAポリメラーゼ MS-2ファージDNAポリメラーゼ Z-Taq DNAポリメラーゼ(宝酒造) KOD DNAポリメラーゼ(東洋紡績)Supporting the polynucleotide synthesis method of the present invention is a DNA polymerase capable of catalyzing a strand displacement type complementary strand synthesis reaction. This kind of DNA
The following are known as polymerases.
Also, as for various mutants of these enzymes, as long as they have a sequence-dependent complementary strand synthesis activity and a strand displacement activity,
It can be used in the present invention. As used herein, the term “mutant” refers to a product obtained by extracting only a structure that provides the catalytic activity required by an enzyme, or a product obtained by modifying the catalytic activity, stability, or heat resistance by amino acid mutation or the like. Bst DNA polymerase Bca (exo-) DNA polymerase Klenow fragment of DNA polymerase I Vent DNA polymerase Vent (Exo-) DNA polymerase (Vent DNA polymerase excluding exonuclease activity) DeepVent DNA polymerase DeepVent (Exo-) DNA polymerase (Excluding exonuclease activity from DeepVent DNA polymerase) Φ29 phage DNA polymerase MS-2 phage DNA polymerase Z-Taq DNA polymerase (Takara Shuzo) KOD DNA polymerase (Toyobo)
【0076】これらの酵素の中でもBst DNAポリメラー
ゼやBca(exo-)DNAポリメラーゼは、ある程度の耐熱性を
持ち、触媒活性も高いことから特に望ましい酵素であ
る。本発明において、特に2本鎖の状態にあるポリヌク
レオチドを鋳型として用いる場合には、プライマーのア
ニールと相補鎖合成反応とを同一条件下で行う。このよ
うな反応は、しばしばある程度の加温を必要とすること
から、酵素が耐熱性であることは望ましい条件の一つで
ある。耐熱性の酵素を用いることにより、幅広い反応条
件に対応することができる。Among these enzymes, Bst DNA polymerase and Bca (exo-) DNA polymerase are particularly desirable enzymes because they have some heat resistance and high catalytic activity. In the present invention, particularly when a double-stranded polynucleotide is used as a template, the annealing of the primer and the complementary strand synthesis reaction are performed under the same conditions. Since such reactions often require some degree of heating, it is one of the desirable conditions that the enzyme be thermostable. By using a thermostable enzyme, it is possible to cope with a wide range of reaction conditions.
【0077】たとえばVent(Exo-)DNAポリメラーゼは、
鎖置換活性と共に高度な耐熱性を備えた酵素である。と
ころでDNAポリメラーゼによる鎖置換を伴う相補鎖合成
反応は、1本鎖結合タンパク質(single strand binding
protein)の添加によって促進されることが知られてい
る(Paul M.Lizardi et al, Nature Genetics 19, 225-2
32, July,1998)。この作用を本発明に応用し、1本鎖結
合タンパク質を添加することによって相補鎖合成の促進
効果を期待することができる。Vent(Exo-)DNAポリメラ
ーゼに対しては、1本鎖結合タンパク質としてT4 gene
32が有効である。なお3'-5'エクソヌクレアーゼ活性を
持たないDNAポリメラーゼには、相補鎖合成が鋳型の5'
末端に達した部分で停止せず、1塩基突出させた状態ま
で合成を進める現象が知られている。本発明では、相補
鎖合成が末端に至ったときの3'末端の配列が次の相補鎖
合成の開始につながるため、このような現象は望ましく
ない。しかし、DNAポリメラーゼによる3'末端への塩基
の付加は、高い確率でAとなる。したがって、dATPが誤
って1塩基付加しても問題とならないように、3'末端か
らの合成がAで開始するように配列を選択すれば良い。
また、相補鎖合成時に3'末端がたとえ突出してしまって
も、これを消化してblunt endとする3'→5'エクソヌク
レアーゼ活性を利用することもできる。たとえば、天然
型のVent DNAポリメラーゼはこの活性を持つことから、
Vent(Exo-)DNAポリメラーゼと混合して利用することに
より、この問題を回避することができる。For example, Vent (Exo-) DNA polymerase
It is an enzyme with high heat resistance as well as strand displacement activity. By the way, a complementary strand synthesis reaction involving strand displacement by DNA polymerase is a single strand binding protein (single strand binding protein).
(Paul M. Lizardi et al, Nature Genetics 19, 225-2)
32, July, 1998). Applying this effect to the present invention, the effect of promoting the complementary strand synthesis can be expected by adding a single-stranded binding protein. For Vent (Exo-) DNA polymerase, T4 gene
32 is valid. For DNA polymerases without 3'-5 'exonuclease activity, complementary strand synthesis requires 5'
A phenomenon is known in which the synthesis proceeds to a state where one base is protruded without stopping at the end. In the present invention, such a phenomenon is not desirable because the sequence at the 3 ′ end when the complementary strand synthesis reaches the end leads to the start of the next complementary strand synthesis. However, the addition of a base to the 3 ′ end by DNA polymerase results in A with a high probability. Therefore, the sequence may be selected so that synthesis from the 3 'end starts at A so that there is no problem even if dATP is added by one base by mistake.
In addition, even if the 3 'end protrudes during synthesis of the complementary strand, the 3' → 5 'exonuclease activity can be utilized by digesting the 3' end and making it a blunt end. For example, natural Vent DNA polymerase has this activity,
This problem can be avoided by using the mixture with Vent (Exo-) DNA polymerase.
【0078】これらのDNAポリメラーゼに対して、PCRな
どで一般に用いられているTaqポリメラーゼ等のDNAポリ
メラーゼは、通常の条件では鎖置換作用は実質的に見ら
れない。しかし、この種のDNAポリメラーゼであって
も、鎖置換が可能な条件を与えることができる場合に
は、本発明に利用することができる。In contrast to these DNA polymerases, DNA polymerases such as Taq polymerase generally used in PCR and the like have substantially no strand displacement under ordinary conditions. However, this type of DNA polymerase can be used in the present invention if conditions that allow strand displacement can be provided.
【0079】LAMP法は、標的塩基配列のプライマーがア
ニールすべき領域が適切な位置関係にあり、しかもその
塩基配列が設計どおりであった場合に、高度な増幅反応
が起きる。言いかえれば、相補鎖合成の起点としなけれ
ばならない領域において、標的塩基配列が予測した塩基
配列と異なっていたときには、LAMP法が著しく阻害され
る。特に、自身にアニールする3'末端を起点とする相補
鎖合成は重要である。LAMP法においては、自身にアニー
ルする3'末端は、プライマーの5'末端に配置された塩基
配列を鋳型として合成される相補鎖の3'末端に相当す
る。したがって、第1のプライマー(RA)および/ま
たは第2のプライマー(FA)の5'側に配置された領域
(R1あるいはF1)の5'末端、あるいはその近辺に、
検出すべき変異部位に相補的な塩基を配置するようにす
るのが望ましい。そこで、この重要な配列を検出すべき
変異に対応するように設計すれば、LAMP法による増幅反
応の進行に伴なって生じる凝集生成物を観察することに
よって、塩基の欠失や挿入といった変異の有無、あるい
はSNPsのような遺伝子多型を分析することができる。In the LAMP method, a high-level amplification reaction occurs when a region of a target base sequence to which a primer is to be annealed has an appropriate positional relationship and the base sequence is as designed. In other words, when the target base sequence is different from the predicted base sequence in the region that must be used as the starting point for complementary strand synthesis, the LAMP method is significantly inhibited. In particular, synthesis of a complementary strand starting from the 3 'end that anneals to itself is important. In the LAMP method, the 3 'end that anneals to itself corresponds to the 3' end of a complementary strand synthesized using the base sequence located at the 5 'end of the primer as a template. Therefore, at or near the 5 ′ end of the region (R1 or F1) located on the 5 ′ side of the first primer (RA) and / or the second primer (FA),
It is desirable to arrange a complementary base at the mutation site to be detected. Therefore, if this important sequence is designed to correspond to the mutation to be detected, by observing the aggregated products generated as the amplification reaction proceeds by the LAMP method, mutations such as deletion or insertion of a base can be observed. The presence or absence, or gene polymorphisms such as SNPs can be analyzed.
【0080】より具体的には、変異や多型が予想される
塩基が、相補鎖合成の起点となる3'末端付近(相補鎖が
起点となる場合には5'末端付近)に相当するように設計
するのである。すなわち、プライマーや、自身に相補的
な3'末端がアニールする領域において、いずれかの塩基
が予測された塩基とは異なっているときに、そのプライ
マーを起点とする相補鎖合成が妨げられるように設計す
るのである。ここで、予測される塩基配列とは、野生型
であっても、変異型であっても良い。変異型を予測した
場合には、特定の変異があったときにのみ、相補鎖合成
が開始することになる。相補鎖の合成起点となる3'末端
や、その付近にミスマッチが存在するとポリヌクレオチ
ドの相補鎖合成反応は著しく阻害される。したがって増
幅反応に伴なう凝集生成物が観察されたときには、標的
塩基配列は予測した塩基配列からなっていると判定する
ことができる。逆に、もしも増幅に伴なう凝集生成物が
対照と同程度に生じないときには、標的塩基配列は予測
した塩基配列とは異なっていると判定できる。LAMP法に
おいては、反応初期の生成物における末端構造が繰り返
し反応を行わなければ高度な増幅反応に結びつかない。
したがって、たとえ誤った合成が行われたとしても、増
幅反応を構成する相補鎖合成がいずれかの段階で常に妨
げられるのでミスマッチを含んだままでは高度な増幅は
起きない。結果的にミスマッチが増幅反応を効果的に抑
制し、最終的には正確な結果をもたらすことになる。つ
まりLAMP法に基づくポリヌクレオチドの増幅反応は、よ
り完成度の高い塩基配列のチェック機構を備えていると
言うことができる。これらの特徴は、たとえば単純に2
つの領域で増幅反応を行っているPCR法などでは期待
しにくい利点である。More specifically, the base where the mutation or polymorphism is expected corresponds to the vicinity of the 3 ′ end which is the starting point of the complementary strand synthesis (or the 5 ′ end if the complementary strand is the starting point). Design. That is, when any base is different from the predicted base in the region where the primer or the 3 ′ end complementary to itself anneals, complementary strand synthesis starting from the primer is prevented. Design. Here, the predicted nucleotide sequence may be a wild type or a mutant type. When a mutant type is predicted, complementary strand synthesis starts only when a specific mutation occurs. If there is a mismatch at or near the 3 'end which is the starting point of the complementary strand synthesis, the complementary strand synthesis reaction of the polynucleotide is significantly inhibited. Therefore, when an aggregated product accompanying the amplification reaction is observed, it can be determined that the target base sequence is composed of the predicted base sequence. Conversely, if the agglutination product accompanying amplification is not generated to the same degree as the control, it can be determined that the target nucleotide sequence is different from the predicted nucleotide sequence. In the LAMP method, the terminal structure in the product at the beginning of the reaction does not lead to a high amplification reaction unless the reaction is repeated.
Therefore, even if erroneous synthesis is carried out, the synthesis of the complementary strand constituting the amplification reaction is always hindered at any stage, so that a high degree of amplification does not occur if a mismatch is contained. As a result, the mismatch effectively suppresses the amplification reaction, and ultimately leads to accurate results. That is, it can be said that the amplification reaction of the polynucleotide based on the LAMP method has a more complete base sequence check mechanism. These features are simply 2
This is an advantage that cannot be expected with the PCR method or the like in which amplification reaction is performed in two regions.
【0081】本発明によるポリヌクレオチドの検出方法
に必要な各種の試薬類は、あらかじめパッケージングし
てキットとして供給することができる。すなわち、本発
明はポリヌクレオチドの増幅反応に伴なう凝集反応の有
無を利用した標的塩基配列の検出用キットを提供する。
具体的には、本発明のために、第1のプライマーおよび
第2のプライマー、不溶性担体に5’末端を固定した固
定プライマーとして必要な各種のオリゴヌクレオチド、
相補鎖合成の基質となるdNTP、鎖置換型の相補鎖合成を
行うDNAポリメラーゼ、酵素反応に好適な条件を与える
緩衝液といった試薬類で構成されるキットが提供され
る。本発明のキットには、アウタープライマーを組み合
わせることができる。アウタープライマーを組み合わせ
ることにより、等温での反応が可能となる。また、本発
明による標的塩基配列の検出用キットには、アウタープ
ライマーに加えて、融解温度調整剤やピロリン酸塩形成
抑制剤、更に必要に応じて合成反応生成物の検出のため
に必要な試薬類を組み合わせることができる。特に、本
発明の望ましい態様においては、反応途中で試薬の添加
が不要なことから、1回の反応に必要な試薬を反応容器
に分注した状態で供給することにより、サンプルの添加
のみで反応を開始できる状態とすることができる。ま
た、増幅反応に伴なう凝集生成物の検出を反応容器のま
まで行なうことが可能となり、反応後の容器の開封を全
面的に廃止することができる。これは、コンタミネーシ
ョンの防止上、たいへん望ましいことである。以下、実
施例に基づいて本発明を更に具体的に説明する。Various reagents necessary for the method for detecting a polynucleotide according to the present invention can be packaged in advance and supplied as a kit. That is, the present invention provides a kit for detecting a target base sequence utilizing the presence or absence of an agglutination reaction accompanying a polynucleotide amplification reaction.
Specifically, for the present invention, a first primer and a second primer, various oligonucleotides required as an immobilized primer having a 5 ′ end immobilized on an insoluble carrier,
A kit is provided which comprises reagents such as dNTP as a substrate for complementary strand synthesis, a DNA polymerase for performing strand displacement-type complementary strand synthesis, and a buffer for providing conditions suitable for enzymatic reaction. An outer primer can be combined with the kit of the present invention. By combining the outer primer, a reaction at an isothermal temperature becomes possible. In addition, the kit for detecting a target base sequence according to the present invention includes, in addition to the outer primer, a melting temperature regulator and a pyrophosphate formation inhibitor, and further, if necessary, reagents required for detecting a synthesis reaction product. Types can be combined. In particular, in a desirable embodiment of the present invention, since it is not necessary to add a reagent during the reaction, the reagent necessary for one reaction is supplied in a state of being dispensed to the reaction vessel, and the reaction is performed only by adding the sample. Can be started. In addition, it becomes possible to detect the aggregated product accompanying the amplification reaction in the reaction vessel, and it is possible to completely eliminate the opening of the vessel after the reaction. This is very desirable in preventing contamination. Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples.
【0082】[0082]
【実施例】1.固定ループプライマーの設計 以下に示す塩基配列(配列番号1)を有するλDNAを
標的塩基配列として、公知のLAMP法(WO 00/28082)に基
づいて、以下のプライマーをそれぞれ設計した。 (λDNA:配列番号1) GCTTATCTTT CCCTTTATTT TTGCTGCGGT AAGTCGCATA AAAACCATTC TTCATAATTC AATCCATTTA CTATGTTATG TTCTGAGGGG AGTGAAAATT CCCCTAATTC GATGAAGATT CTTGCTCAAT TGTTATCAGC TATGCGCCGA CCAGAACACC TTGCCGATCA GC (172base)DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Design of Fixed Loop Primers The following primers were respectively designed based on the known LAMP method (WO 00/28082) using λDNA having the following base sequence (SEQ ID NO: 1) as a target base sequence. (ΛDNA: SEQ ID NO: 1) GCTTATCTTT CCCTTTATTT TTGCTGCGGT AAGTCGCATA AAAACCATTC TTCATAATTC AATCCATTTA CTATGTTATG TTCTGAGGGG AGTGAAAATT CCCCTAATTC GATGAAGATT CTTGCTCAAT TGTTATCAGC TATGCGCCGA CCAGAACACC TTGCCGATCA GC GC
【0083】インナープライマーFA(Inner F:配列番
号2):CGTGAGCAAT GGGTATATGC AAATAGAGCT CTGTGTTTG
T CTTCCTGC (48base)、 インナープライマーRA(Inner R:配列番号3):ATGTC
CTTGT CGATATAGGG ATGAAGCACA TTATCCTGAA TTTTCGGTG
(49base)、 アウタープライマーF3(Outer F:配列番号4):CCTGC
CTCCA AACGATACCT (20base)、及び アウタープライマーR3(Outer R:配列番号5):TTGTG
GTGAT ATAGGACAGA CA (22base)Inner primer FA (Inner F: SEQ ID NO: 2): CGTGAGCAAT GGGTATATGC AAATAGAGCT CTGTGTTTG
T CTTCCTGC (48base), inner primer RA (Inner R: SEQ ID NO: 3): ATGTC
CTTGT CGATATAGGG ATGAAGCACA TTATCCTGAA TTTTCGGTG
(49base), outer primer F3 (Outer F: SEQ ID NO: 4): CCTGC
CTCCA AACGATACCT (20base), and outer primer R3 (Outer R: SEQ ID NO: 5): TTGTG
GTGAT ATAGGACAGA CA (22base)
【0084】次に、上記プライマーによって規定される
R1とF1に同方向となるように、以下のループプライ
マーを設計した。ループプライマーを設計する場所は、
LAMP反応中に生成するループ構造のR2あるいはF2領
域以外とし、方向はR1あるいはF1と同じ向きとし
た。なおR1やF1とは、鋳型ポリヌクレオチドが自身
にアニールして相補鎖合成を行う方向と同じ方向を意味
する。ループプライマーは、公知の方法により5’末端
をアミノ基で修飾したものを使用した。 ループプライマーF(Loop F:配列番号6):(NH2)GGA
ACTCCGG GTGCTATCAG (20base)、および ループプライマーR(Loop R:配列番号7):(NH2)TGA
CCTTTCT CTCCCATATT GCAGTCG (27base)Next, the following loop primers were designed so as to be in the same direction as R1 and F1 defined by the above primers. Where to design the loop primer
The direction other than the R2 or F2 region of the loop structure generated during the LAMP reaction was the same as that of R1 or F1. Note that R1 and F1 mean the same direction as the direction in which the template polynucleotide anneals to itself to perform complementary strand synthesis. The loop primer used was one whose 5 ′ end was modified with an amino group by a known method. Loop primer F (Loop F: SEQ ID NO: 6): (NH 2 ) GGA
ACTCCGG GTGCTATCAG (20base), and loop primer R (Loop R: SEQ ID NO: 7): (NH 2 ) TGA
CCTTTCT CTCCCATATT GCAGTCG (27base)
【0085】つぎに、以下に示す塩基配列(配列番号
8)を有するM13DNAを標的塩基配列として、同様
に以下のプライマーをそれぞれ設計した。 (M13DNA:配列番号8) GCGCCCAATA CGCAAACCGC CTCTCCCCGC GCTTTGGCCG ATTCATTAAT GCAGCTGGCA CGACAGGTTT CCCGACTGGA AAGCGGGCAG TGAGCGCAAC GCAATTAATG TGAGTTAGCT CACTCATTAG GCACCCCAGG CTTTACACTT TATGCTTCCG GCTCGTATGT TGTGTGGAAT TGTGAGCGGA TAACAATTTC ACACAGGAAA CAGCTATGAC CATGATTACG AATTCGAGCT CGGTACCCGG GGATCCTCTA GAGTCGACCT GCAGGAATGC AAGCTTGGCA CTGGCCGTCG TTTTACAACG TCGTGACTGG GAAAACCCTG GCGTTACCCA ACTTAATCGC CTTGCAGCAC ATCCCCCTTT CGCCAGCTGG CGTAATAGCG AAGAGGCCCG CACCGATCGC CCTTCCCAAC AGTTGCGCAG CCTGAATGGC GAATGGCGCT TTGCCTGGTT TCCGGCACCA GAAGCGGTGC CGGAAAGCTG GCTGGAGTGC GATCTTCCTG AGGCCGATAC GGTCGTCGTC CCCTCAAACT GGCAGATGCA CGGTTACGAT GCGCCCATCT ACACCAACGT AACCTATCCC ATTACGGTCA (600base)Next, the following primers were similarly designed using M13 DNA having the following base sequence (SEQ ID NO: 8) as a target base sequence. (M13DNA: SEQ ID NO: 8) GCGCCCAATA CGCAAACCGC CTCTCCCCGC GCTTTGGCCG ATTCATTAAT GCAGCTGGCA CGACAGGTTT CCCGACTGGA AAGCGGGCAG TGAGCGCAAC GCAATTAATG TGAGTTAGCT CACTCATTAG GCACCCCAGG CTTTACACTT TATGCTTCCG GCTCGTATGT TGTGTGGAAT TGTGAGCGGA TAACAATTTC ACACAGGAAA CAGCTATGAC CATGATTACG AATTCGAGCT CGGTACCCGG GGATCCTCTA GAGTCGACCT GCAGGAATGC AAGCTTGGCA CTGGCCGTCG TTTTACAACG TCGTGACTGG GAAAACCCTG GCGTTACCCA ACTTAATCGC CTTGCAGCAC ATCCCCCTTT CGCCAGCTGG CGTAATAGCG AAGAGGCCCG CACCGATCGC CCTTCCCAAC AGTTGCGCAG CCTGAATGGC GAATGGCGCT TTGCCTGGTT TCCGGCACCA GAAGCGGTGC CGGAAAGCTG GCTGGAGTGC GATCTTCCTG AGGCCGATAC GGTCGTCGTC CCCTCAAACT GGCAGATGCA CGGTTACGAT GCGCCCATCT ACACCAACGT AACCTATCCC ATTACGGTCA (600base)
【0086】インナープライマーFA (Innner F:配列番
号9):CGACTCTAGA GGATCCCCGG GTACTTTTTG TTGTGTGGAA
TTGTGAGCGG AT (52base) インナープライマーRA (Inner R:配列番号10):ACAAC
GTCGT GACTGGGAAA ACCCTTTTTG TGCGGGCCTC TTCGCTATTA
C (51base) アウタープライマーF3 (Outer F:配列番号11):ACTTT
ATGCT TCCGGCTCGT A (21base) アウタープライマーR3 (Outer R:配列番号12):GTTGG
GAAGG GCGATCG (17base)Inner primer FA (Inner F: SEQ ID NO: 9): CGACTCTAGA GGATCCCCGG GTACTTTTTG TTGTGTGGAA
TTGTGAGCGG AT (52base) Inner primer RA (Inner R: SEQ ID NO: 10): ACAAC
GTCGT GACTGGGAAA ACCCTTTTTG TGCGGGCCTC TTCGCTATTA
C (51base) Outer primer F3 (Outer F: SEQ ID NO: 11): ACTTT
ATGCT TCCGGCTCGT A (21base) Outer primer R3 (Outer R: SEQ ID NO: 12): GTTGG
GAAGG GCGATCG (17base)
【0087】次に、上記プライマーによって規定される
R1とF1に同方向となるように、以下のループプライマー
を設定した。また、ループプライマーは公知の方法にて
5'末端をアミノ基修飾したものを用いた。 ループプライマーF (Loop F:配列番号13) : (NH2)C
ATGGTCATA GCTGTTTCCT GTGT(24base) ループプライマーR (Loop R:配列番号14) :(NH2)CA
ACTTAATC GCCTTGCAGC AC(22base)Next, the primer is defined by the above primer.
The following loop primers were set so that R1 and F1 were in the same direction. Also, the loop primer is obtained by a known method.
An amino group-modified 5 ′ end was used. Loop primer F (Loop F: SEQ ID NO: 13): (NH 2 ) C
ATGGTCATA GCTGTTTCCT GTGT (24base) Loop primer R (Loop R: SEQ ID NO: 14): (NH 2 ) CA
ACTTAATC GCCTTGCAGC AC (22base)
【0088】2.固定ループプライマーの調製 上記の各ループプライマーについて、次の手順でその
5’末端をラテックス粒子に固定して、固定ループプラ
イマーを調製した。10mM MES(Morpholinol Ethane sul
fonic acid)(pH6)緩衝液(和光純薬工業社製)中で、
平均粒径103nmのカルボキシル基含有ポリスチレンラテ
ックス(固形分1%(w/w)、JSR社製)100μlおよび2000pm
olの5'末端アミノ修飾ループプライマーを混合し(最終
容量1ml)、水溶性カルボジイミドEDC(1-Ethyl-3-[3-di
methylaminopropyl] carbodiimide Hydrochloride)水溶
液 10mg/mlを必要量添加する。EDC水溶液の必要量と
は、使用するカルボキシラテックス表面上のカルボキシ
ル基の総量の約5倍等量が好ましい。EDC添加後、65℃温
浴中で4時間反応させた後、更に2M Glycine(和光純薬
社製)を含有する上記MES緩衝液 1mlを添加し、さらに6
5℃温浴中で1時間反応させた。この反応によって、ラテ
ックス粒子上のカルボキシル基とループプライマーの5'
末端アミノ基の間で安定なエステル結合を形成し、さら
にGlycineによって余剰のEDCとラテックス粒子上の活性
化カルボキシル基をブロックする。2. Preparation of fixed loop primers For each of the above loop primers,
The 5 'end was fixed to latex particles to prepare a fixed loop primer. 10mM MES (Morpholinol Ethane sul
fonic acid) (pH6) buffer (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
100 μl and 2000 pm of a carboxyl group-containing polystyrene latex having an average particle diameter of 103 nm (solid content 1% (w / w), manufactured by JSR)
ol 5'-terminal amino-modified loop primer was mixed (final volume 1 ml), and water-soluble carbodiimide EDC (1-Ethyl-3- [3-di
methylaminopropyl] carbodiimide Hydrochloride) Add the required amount of 10mg / ml aqueous solution. The required amount of the EDC aqueous solution is preferably about five times the total amount of the carboxyl groups on the surface of the carboxy latex to be used. After the addition of EDC, the reaction was carried out in a 65 ° C. warm bath for 4 hours.
The reaction was performed for 1 hour in a 5 ° C warm bath. By this reaction, the carboxyl group on the latex particles and the 5 'of the loop primer
A stable ester bond is formed between the terminal amino groups, and the excess EDC and activated carboxyl groups on the latex particles are further blocked by Glycine.
【0089】上記の化学結合反応終了後、洗浄液の添加
と超遠心分離(80,000rpm/10分)後の上清除去、そして
超音波処理による再分散を繰り返すことによって、ラテ
ックス粒子の洗浄を行った。洗浄液は以下のものを用い
た。 洗浄液1:0.1% SDSを含むTE緩衝液(10mM Tris/HCl pH7.
5、1mM EDTA) 洗浄液2:0.25M NaClおよび0.1% SDSを含むTE緩衝液(10
mM Tris/HCl pH7.5、1mMEDTA) 洗浄液3:滅菌水 各洗浄液で少なくとも二回ずつ洗浄を行った。洗浄後、
最終的に固形分0.25%になるように滅菌水で再分散さ
せ、固定ループプライマーを含むラテックス液を得、4
℃で保存した。After completion of the chemical bonding reaction, latex particles were washed by repeating addition of a washing solution, removal of supernatant after ultracentrifugation (80,000 rpm / 10 minutes), and redispersion by ultrasonic treatment. . The following cleaning liquid was used. Wash solution 1: TE buffer containing 0.1% SDS (10 mM Tris / HCl pH7.
5, 1 mM EDTA) Washing solution 2: TE buffer containing 0.25 M NaCl and 0.1% SDS (10
mM Tris / HCl pH 7.5, 1 mM EDTA) Wash solution 3: sterile water Washing was performed at least twice with each wash solution. After washing
Finally, the suspension was redispersed in sterile water to a solid content of 0.25% to obtain a latex solution containing a fixed loop primer.
Stored at ° C.
【0090】3.固定ループプライマーによる凝集反応 上記2.で得られた5’末端をラテックス粒子に固定し
た固定ループプライマーを、LAMP法の増幅反応開始時当
初から反応液に添加し、増幅反応後に生じる凝集反応に
ついて検討した。3. Aggregation reaction using fixed loop primer 2. The immobilized loop primer obtained by fixing the 5 'end to latex particles obtained in the above was added to the reaction solution from the beginning of the amplification reaction of the LAMP method, and an agglutination reaction occurring after the amplification reaction was examined.
【0091】(実施例1) (λDNA LAMP反応液の組成:25μl中) ・20mM Tris-HCl pH8.8 ・10mM KCl ・10mM (NH4)2SO4 ・4mM MgSO4 ・1M Betaine ・0.1% Triton X100 ・0.4mM dNTPs ・8U Bst polymerase (NEB) ・1600nM λDNA Inner F(配列番号2) ・1600nM λDNA Inner R(配列番号3) ・400nM λDNA Outer F(配列番号4) ・400nM λDNA Outer R(配列番号5) 上記のλDNA LAMP反応液に、次のa.) 〜c.) を添加し、
反応後に生じる凝集反応について、観察した。 a.) ループプライマー溶液〔λDNA Loop F(配列番号
6)およびλDNA Loop R(配列番号7)〕 b.) ループプライマー溶液 (λDNA Loop FおよびλDNA
Loop R)、および未感作ラテックス液(0.25%固形分) c.) 固定ループプライマーを含むラテックス液 (λDNA
Loop FおよびλDNA LoopRをそれぞれ上記2.によりラ
テックス粒子に固定したものの等量混合物:0.25%固形
分)(Example 1) (Composition of λ DNA LAMP reaction solution: in 25 μl) 20 mM Tris-HCl pH 8.8 10 mM KCl 10 mM (NH 4 ) 2 SO 4 .4 mM MgSO 4 .1 M Betaine .0.1% Triton X100 ・ 0.4mM dNTPs ・ 8U Bst polymerase (NEB) ・ 1600nM λDNA Inner F (SEQ ID NO: 2) ・ 1600nM λDNA Inner R (SEQ ID NO: 3) ・ 400nM λDNA Outer F (SEQ ID NO: 4) ・ 400nM λDNA Outer R (SEQ ID NO: 4) 5) Add the following a.) To c.) To the above λDNA LAMP reaction solution,
The agglutination reaction occurring after the reaction was observed. a.) Loop primer solution [λDNA Loop F (SEQ ID NO: 6) and λDNA Loop R (SEQ ID NO: 7)] b.) Loop primer solution (λDNA Loop F and λDNA
Loop R) and unsensitized latex solution (0.25% solids) c.) Latex solution containing immobilized loop primer (λDNA
Loop F and λ DNA LoopR are respectively described in 2. above. Equivalent mixture of those fixed to latex particles by: 0.25% solids)
【0092】上記のλDNA LAMP反応液に、a.)〜c.)をそ
れぞれ4μl添加する。したがって、b.) および c.)の反
応液中には10μgのラテックス(0.04%固形分)が含まれ
る。Positive/Nagativeの比較のため、Positive試料と
してλDNA 1x105分子、Nagative試料としてDNAを含まな
い滅菌水を被験体として用いた。90分間・65℃で反応を
行い、反応終了後の濁度をPharmacia社製分光光度計Ult
rospect2000を用い、可視光570nmの波長での濁度を測定
した(反応液量が少ないために、滅菌水でそれぞれ4倍
に希釈して測定に供した)。結果を、図6及び図7に示
す。To the above λDNA LAMP reaction solution, add 4 μl of each of a.) To c.). Therefore, the reaction solution of b.) And c.) Contains 10 μg of latex (0.04% solid content). For comparison of Positive / Nagative, 1 × 10 5 λDNA molecules were used as a Positive sample, and sterile water containing no DNA was used as a Nagative sample. Perform the reaction at 65 ° C for 90 minutes, and measure the turbidity after the
Using rospect2000, the turbidity at a wavelength of 570 nm of visible light was measured (because the amount of the reaction solution was small, each was diluted 4-fold with sterile water and used for measurement). The results are shown in FIGS.
【0093】Negative試料では、増幅反応が進行しない
ので、濁度の上昇は確認されないが(ラテックスが含ま
れる反応液はラテックス分の濁度のみ)、特異的な配列
を含むPositive試料では、すべての例において濁度の上
昇が観察される(図6)。ラテックスを含まない a.)の
濁度の上昇は増幅反応中に生成されるピロリン酸マグネ
シウムによる白色沈殿によるもので、この白沈による濁
度上昇は b.) および c.)においても同様に起こる。し
かし、そのa.)の白色沈殿による濁度上昇分を差し引く
と、 b.)ではPositive試料とNegative試料で、有意の濁
度の変化は確認されないが(OD570nm / 0.089及び0.06
5)、c.) においては有意な濁度の上昇が確認された(O
D570nm / 0.064及び0.329)(図7)。以上の結果か
ら、固定ループプライマーを、特異的なLAMP反応液に最
初から添加した場合にのみ、増幅反応の進行に伴って凝
集反応が生じることわかる。増幅反応の進行によってピ
ロリン酸マグネシウムによる白色沈殿が生じるが、それ
による濁度上昇分を差し引けば、特異的な増幅が進んだ
かどうかをラテックス同士の凝集による濁度上昇で判別
することが可能である(上記白色沈殿への対応について
は実施例4で記述する)。Since the amplification reaction does not proceed in the negative sample, no increase in turbidity is observed (the reaction solution containing latex is only the turbidity of the latex), but in the positive sample containing a specific sequence, An increase in turbidity is observed in the examples (FIG. 6). The increase in turbidity in a.), Which does not contain latex, is due to the white precipitation due to magnesium pyrophosphate generated during the amplification reaction, and the increase in turbidity due to the white precipitation similarly occurs in b.) And c.). . However, when the increase in turbidity due to the white precipitation in a.) Was subtracted, no significant change in turbidity was confirmed between the positive sample and the negative sample in b.) (OD570nm / 0.089 and 0.06).
In 5) and c.), A significant increase in turbidity was confirmed (O
D570nm / 0.064 and 0.329) (Figure 7). From the above results, it can be seen that the agglutination reaction occurs with the progress of the amplification reaction only when the fixed loop primer is added to the specific LAMP reaction solution from the beginning. By the progress of the amplification reaction, a white precipitate is generated by magnesium pyrophosphate.By subtracting the increase in turbidity, it is possible to determine whether specific amplification has progressed based on the increase in turbidity due to aggregation between latexes. There is (corresponding to the white precipitate described above in Example 4).
【0094】(実施例2:凝集反応の特異性の確認その
1)この例では、本発明の固定ループプライマーの塩基
配列による特異性を確認するために、対照として特定の
増幅産物のSingle Strand Loop部分とはアニールしな
い、異種の固定ループプライマーを使用して、実施例1
と同様にして凝集反応を観察した。実施例1のλDNA LA
MP反応液に、次のa.) 〜c.) をそれぞれ4μl添加し、反
応後に生じる凝集反応について、観察した。したがっ
て、 b.) および c.)の反応液中には10μgのラテックス
(0.04%固形分)が含まれる。 a.) ループプライマー溶液〔λDNA Loop F(配列番号
6)およびλDNA Loop R(配列番号7)〕 b.) 固定ループプライマーを含むラテックス液 (λDNA
Loop FおよびλDNA LoopRをそれぞれ上記2.によりラ
テックス粒子に固定したものの等量混合物:0.25%固形
分) c.) 固定ループプライマーを含むラテックス液 〔M13 D
NA Loop F(配列番号13)およびM13 DNA Loop R(配列番
号14)をそれぞれ上記2.によりラテックス粒子に固
定したものの等量混合物:0.25%固形分〕Example 2 Confirmation of Specificity of Aggregation Reaction (1) In this example, in order to confirm the specificity of the fixed loop primer of the present invention depending on the nucleotide sequence, a single strand loop of a specific amplification product was used as a control. Example 1 using a heterogeneous fixed loop primer that does not anneal to the portion
An agglutination reaction was observed in the same manner as described above. Λ DNA LA of Example 1
4 μl of each of the following a.) To c.) Were added to the MP reaction solution, and an agglutination reaction occurring after the reaction was observed. Therefore, 10 μg of latex is contained in the reaction solution of b.) And c.).
(0.04% solids). a.) Loop primer solution [λDNA Loop F (SEQ ID NO: 6) and λDNA Loop R (SEQ ID NO: 7)] b.) Latex solution containing fixed loop primer (λDNA
Loop F and λ DNA LoopR are respectively described in 2. above. An equal mixture of those fixed to latex particles by means of: 0.25% solids) c.) Latex solution containing fixed loop primer [M13 D
NA Loop F (SEQ ID NO: 13) and M13 DNA Loop R (SEQ ID NO: 14) were each used as described in 2. above. Equivalent mixture of those fixed to latex particles by: 0.25% solids]
【0095】Positive/Nagativeの比較のため、Positiv
e試料としてλDNA 1x105分子、Nagative試料としてDNA
を含まない滅菌水を被験体として用いた。90分間・65℃
で反応を行い、反応終了後の濁度をPharmacia社製分光
光度計Ultrospect2000を用い、可視光570nmの波長での
濁度を測定した(反応液量が少ないために、滅菌水でそ
れぞれ4倍に希釈して測定に供した)。結果を、図8及
び図9に示す。図8及び図9によれば、実施例1と同様
に、濁度の上昇が確認されないNegative試料に対し、Po
sitive試料では、ピロリン酸マグネシウムの白色沈殿分
の濁度上昇分も併せてすべてにおいて濁度が上昇する
(図8)。しかし、この白色沈殿による濁度上昇分を差
し引いた、ラテックスだけによる濁度上昇は、生成され
る増幅産物が有する塩基配列に特異的な固定ループプラ
イマーを含むラテックス液を加えたb.)の 系でしか起こ
らない。図9にみられるように、b.)では0.087から0.28
5に上昇したのに対して、c.)では0.141から0.129と有意
の変化は見られない。For comparison of Positive / Nagative, Positiv
e 1 × 10 5 molecules of λDNA as sample, DNA as Nagative sample
Sterile water containing no was used as a subject. 90 minutes at 65 ° C
The turbidity at the end of the reaction was measured using a Pharmacia spectrophotometer, Ultraspect2000, at a wavelength of visible light of 570 nm. Diluted for measurement). The results are shown in FIGS. According to FIG. 8 and FIG. 9, as in Example 1, the Po
In the case of the sitive sample, the turbidity increases in all cases, including the increase in the turbidity of the white precipitate of magnesium pyrophosphate (FIG. 8). However, the increase in turbidity due to latex alone, after subtracting the increase in turbidity due to the white precipitate, is as follows. It only happens in. As can be seen in FIG. 9, in b.), 0.087 to 0.28
In contrast to c.), There was no significant change from 0.141 to 0.129.
【0096】すなわち、たとえ別の増幅産物が加速度的
に増幅されようとも、目的の増幅産物が生成されない限
り、特異的塩基配列を有する固定ループプライマーによ
る凝集反応は生じないことがわかる。データには示さな
いが、この逆、つまりM13 DNA LAMP反応系にM13 DNA用
またはλDNA用の固定ループプライマーを添加して、増
幅反応の進行にともなう凝集の有無を確認したところ、
M13 DNA 用固定ループプライマーを添加した場合にのみ
凝集反応が認められた。以上の結果から、当該凝集反応
は目的とする増幅反応のみを極めて特異的に認識し、進
行する。その反応特異性はループプライマーの塩基配列
に厳密に規定されるもので、使用するその塩基配列によ
って特異性は大きく影響される。That is, even if another amplification product is amplified at an accelerated rate, the aggregation reaction by the fixed loop primer having the specific base sequence does not occur unless the target amplification product is generated. Although not shown in the data, the reverse, that is, the addition of a fixed loop primer for M13 DNA or λ DNA to the M13 DNA LAMP reaction system, and confirmed the presence or absence of aggregation accompanying the progress of the amplification reaction,
Aggregation was observed only when the fixed loop primer for M13 DNA was added. From the above results, the agglutination reaction proceeds with very specific recognition of only the target amplification reaction. The reaction specificity is strictly defined by the base sequence of the loop primer, and the specificity is greatly affected by the base sequence used.
【0097】(実施例3:凝集反応の特異性の確認その
2)ラテックス凝集反応と同時に、LAMP反応の増幅特異
性を再確認するために、λDNA LAMP反応液に、λDNA 用
固定ループプライマーを添加した反応系に、次のa.)〜
c.)を添加して反応を行った。 a.) 滅菌水 (DNA フリー) b.) λDNA (1x105分子) c.) M13 DNA (6x105分子) 各反応においては、実施例1のλDNA LAMP反応液に、実
施例1のc.)λDNA 用固定ループプライマーを含むラテ
ックス液を4μl添加した。したがって、 すべての反応
液中には10μgのラテックス(0.04%固形分)が含まれ
る。Example 3 Confirmation of Specificity of Agglutination Reaction 2) Simultaneously with latex agglutination reaction, a fixed loop primer for λDNA was added to λDNA LAMP reaction solution to reconfirm the amplification specificity of LAMP reaction. The following a.) ~
c.) was added to carry out the reaction. a.) Sterile water (DNA free) b.) λ DNA (1 × 10 5 molecules) c.) M13 DNA (6 × 10 5 molecules) In each reaction, add the λ DNA LAMP reaction solution of Example 1 4 μl of a latex solution containing a fixed loop primer for λDNA was added. Therefore, all reactions contain 10 μg of latex (0.04% solids).
【0098】すなわち、この例では比較のために、Nagat
ive試料としてa.)にDNAを含まない滅菌水を、c.)にM13
DNAを 6x105分子、そしてPositive試料としてλDNA 1x1
05分子を、それぞれ被験体として使用した。90分間・65
℃で反応を行い、反応終了後の濁度をPharmacia社製分
光光度計Ultrospect2000を用い、可視光570nmの波長で
の濁度を測定した(反応液量が少ないために、滅菌水で
それぞれ4倍に希釈して測定に供した)。結果を図10
に示す。また、増幅終了後の反応液を2%アガロースゲル
にて電気泳動し、SYBR-Greenで染色し、増幅の確認を行
った。結果を図11に示す。That is, in this example, for comparison, Nagat
As a ive sample, sterile water without DNA was used in a.), and M13 was used in c.).
6x10 5 molecules of DNA and λDNA 1x1 as a positive sample
0 5 molecules, were used as subjects, respectively. 90 minutes, 65
C., and the turbidity after the completion of the reaction was measured using a Pharmacia spectrophotometer, Ultraspect2000, at a wavelength of 570 nm of visible light. And used for measurement). FIG. 10 shows the results.
Shown in After completion of the amplification, the reaction solution was electrophoresed on a 2% agarose gel, stained with SYBR-Green, and the amplification was confirmed. The results are shown in FIG.
【0099】LAMP反応の特異性により、目的の塩基配列
が含まれるλDNA のみで増幅が確認された(図11)。
同時に、ラテックス凝集による濁度の上昇もb.) のλDN
A のみで認められ、凝集反応の特異性をも確認すること
ができた(図10)。データには示さないが、この逆、
つまりM13 DNA LAMP/M13 DNA用固定ループプライマーの
反応系においても同様に反応特異性が認められた。以上
の結果から、当該凝集反応は目的とする増幅反応のみを
極めて特異的に認識し、進行する。特に標的塩基配列を
含まないDNA検体が含まれた場合でも、固定ループプラ
イマーのみでは増幅反応も凝集反応も進行しない。その
反応特異性は、ループプライマーの塩基配列に厳密に規
定されるもので、使用するその塩基配列によって特異性
は大きく影響される。Due to the specificity of the LAMP reaction, amplification was confirmed only with λDNA containing the target base sequence (FIG. 11).
At the same time, turbidity increase due to latex agglutination
A alone was observed, and the specificity of the agglutination reaction could also be confirmed (FIG. 10). Not shown in the data, but vice versa
That is, the reaction specificity was similarly observed in the reaction system of the M13 DNA LAMP / M13 DNA fixed loop primer. From the above results, the agglutination reaction proceeds with very specific recognition of only the target amplification reaction. In particular, even when a DNA sample containing no target base sequence is contained, neither the amplification reaction nor the agglutination reaction proceeds with the fixed loop primer alone. The reaction specificity is strictly defined by the base sequence of the loop primer, and the specificity is greatly affected by the base sequence used.
【0100】(実施例4:ピロリン酸マグネシウム白色
沈殿への対応)この例では、ピロリン酸塩形成抑制剤と
して酵素Pyrophosphataseを使用し、LAMP法による増幅
及び凝集反応を行った。λDNA LAMP反応液として、実施
例1のλDNA LAMP反応液に、5mUのPyrophosphataseを添
加したものを使用し、このλDNA LAMP反応液に、実施例
1のa.)〜c.)をそれぞれ4μl添加する。したがって、
b.) および c.)の反応液中には10μgのラテックス(0.04
%固形分)が含まれる。被検体DNAとして、Positive試料
であるλDNA(1x105分子)をすべてに添加し、90分間・
65℃で反応を行い、反応終了後の濁度をPharmacia社製
分光光度計Ultrospect2000を用い、可視光570nmの波長
での濁度を測定した(反応液量が少ないために、滅菌水
でそれぞれ4倍に希釈して測定に供した)。結果を図1
2に示す。また、増幅終了後の反応液を2%アガロースゲ
ルにて電気泳動し、SYBR-Greenで染色し、増幅の確認を
行った。結果を図13に示す。全ての例において特異的
な増幅反応は行われたが(図13)、これまで懸案であ
ったピロリン酸マグネシウムの白色沈殿はa.) において
も確認されず、濁度の上昇はなかった。ラテックスを含
むb.) とc.) を比較して、固定ループプライマーを含む
c.)において、有意に濁度が上昇していることから、Pyr
ophosphataseの使用によって、増幅反応の進行に伴う特
異的な凝集反応には影響が無いことが確認された(図1
2)。Example 4 Corresponding to White Precipitation of Magnesium Pyrophosphate In this example, the enzyme Pyrophosphatase was used as a pyrophosphate formation inhibitor, and amplification and agglutination reactions were performed by the LAMP method. As a λDNA LAMP reaction solution, a solution obtained by adding 5 mU of pyrophosphatase to the λDNA LAMP reaction solution of Example 1 is used, and 4 μl of each of a.) to c.) of Example 1 is added to the λDNA LAMP reaction solution. . Therefore,
b)) and c.) contain 10 μg of latex (0.04
% Solids). Add λDNA (1 × 10 5 molecules), which is a positive sample, to all of the DNA samples,
The reaction was performed at 65 ° C, and the turbidity after the reaction was measured using a Pharmacia spectrophotometer, Ultraspect2000, at a wavelength of 570 nm of visible light. The sample was diluted and used for measurement). Figure 1 shows the results
It is shown in FIG. After completion of the amplification, the reaction solution was electrophoresed on a 2% agarose gel, stained with SYBR-Green, and the amplification was confirmed. FIG. 13 shows the results. Although a specific amplification reaction was performed in all cases (FIG. 13), white precipitate of magnesium pyrophosphate, which had been pending, was not confirmed in a.), And there was no increase in turbidity. Comparison between b.) And c.) Including latex, including fixed loop primer
c.), the turbidity was significantly increased.
It was confirmed that the use of ophosphatase had no effect on the specific agglutination reaction accompanying the progress of the amplification reaction (Fig. 1).
2).
【0101】(実施例5)実施例4で使用した、ピロリン
酸塩形成抑制剤として酵素Pyrophosphataseを含有する
λDNA LAMP反応液に、次のa.)〜d.)をそれぞれ4μl添加
した。したがって、すべての反応液中には10ugのラテッ
クス(0.04%固形分)が含まれる。 a.) λDNA 用固定Loop F を含むラテックス液 (λDNA L
oop Fを上記2.によりラテックス粒子に固定したも
の:0.25%固形分) b.) λDNA 用固定Loop R を含むラテックス液 (λDNA L
oop Rを上記2.によりラテックス粒子に固定したも
の:0.25%固形分) c.) 上記 a.)および b.) の等量混合物 d.) λDNA 用Loop F およびλDNA 用Loop R を混合して
固定した固定ループプライマー(2種類のループプライ
マーを、同時に上記2.によりラテックス粒子に固定し
たもの:0.25%固形分)Example 5 4 μl of each of the following a.) To d.) Was added to the λ DNA LAMP reaction solution containing the enzyme Pyrophosphatase as a pyrophosphate formation inhibitor used in Example 4. Therefore, all reactions contain 10 ug of latex (0.04% solids). a.) A latex solution containing fixed Loop F for λDNA (λDNA L
oop F as described in 2. Latex particles immobilized on latex particles: 0.25% solids) b.) Latex solution containing λDNA immobilized Loop R (λDNA L
oop R as described in 2. Immobilized on latex particles by: 0.25% solids) c.) Equivalent mixture of a.) And b.) Above d.) Fixed loop primer immobilized by mixing Loop F for λDNA and Loop R for λDNA Two types of loop primers are simultaneously immobilized on latex particles according to 2 .: 0.25% solids)
【0102】Positive/Nagativeの比較のため、Positiv
e試料としてλDNA 1x105分子、Nagative試料としてDNA
を含まない滅菌水を被験体として用いた。90分間・65℃
で反応を行い、反応終了後の濁度をPharmacia社製分光
光度計Ultrospect2000を用い、可視光570nmの波長での
濁度を測定した(反応液量が少ないために、滅菌水でそ
れぞれ4倍に希釈して測定に供した)。結果を図14に
示す。固定ループFまたは固定ルールRをそれぞれ単独で
使用した場合にも、濁度に若干の差は認められるもの
の、凝集反応は進行する。同様に、固定ループFおよび
固定ルールRの等量混合物を使用した場合においても、
凝集反応は問題なく進行するが、濁度の上昇は最も大き
かった。For comparison of Positive / Nagative, Positiv
e 1 × 10 5 molecules of λDNA as sample, DNA as Nagative sample
Sterile water containing no was used as a subject. 90 minutes at 65 ° C
The turbidity at the end of the reaction was measured using a Pharmacia spectrophotometer, Ultraspect2000, at a wavelength of visible light of 570 nm. Diluted for measurement). FIG. 14 shows the results. Even when the fixed loop F or the fixed rule R is used alone, the agglutination reaction proceeds, although there is a slight difference in turbidity. Similarly, even when using an equal mixture of fixed loop F and fixed rule R,
The agglutination reaction proceeded without problems, but the increase in turbidity was the largest.
【0103】これに対して、同一ラテックス上にループ
FおよびループRを同時に固定した固定ループプライマー
を使用した場合には、濁度の上昇は極めて小さい(図1
4)。この場合には、ラテックス上に固定したループプ
ライマーから伸長した塩基配列に相補的なループプライ
マーが同一ラテックス上に存在するので、同じラテック
ス上でハイブリダイズを完了してしまう機会が多くな
り、複数のラテックス粒子が結合することによる凝集反
応が生じにくくなるためと考えられる。すなわち、ラテ
ックス上に固定したループプライマーから伸長した塩基
配列に、別の固定ループプライマーがハイブリダイズす
る過程において、別のラテックス粒子とハイブリダイズ
してマトリクスを形成し凝集塊を形成しやすい、他の
a.) b.) およびc.) と比較して、d.)では同じラテック
ス上でハイブリダイズを完了してしまう機会が多く、凝
集に不適当な条件であると推測される。On the other hand, loop on the same latex
When a fixed loop primer in which F and loop R were simultaneously fixed was used, the increase in turbidity was extremely small (FIG. 1).
4). In this case, since the loop primer complementary to the base sequence extended from the loop primer fixed on the latex is present on the same latex, the chance of completing the hybridization on the same latex increases, and the It is considered that the aggregation reaction due to the binding of the latex particles hardly occurs. That is, in the process of hybridizing another fixed loop primer to the base sequence extended from the loop primer fixed on the latex, another latex particle is likely to hybridize with another latex particle to form a matrix and form an aggregate.
Compared with a.) b.) and c.), d.) has more opportunities to complete hybridization on the same latex, which is presumed to be an unsuitable condition for aggregation.
【0104】これを確認するために、上記と同様のLAMP
増幅・凝集反応において、反応液中にエチジウムブロマ
イドをインターカレーターとして添加し、増幅速度をAB
I社7700を用いてそれぞれ確認を行った。結果を図15
に示す。上記の結果に呼応するように、増幅効率はc.)
>b.)>a.)の順で速く、d.)は最も遅かった。おそらく
d.) は伸長鎖とそれと相補なループプライマーとのハイ
ブリダイズが同一ラテックス上で起きてしまい、ループ
プライマー本来の増幅効率を高める効果も反応の過程で
失ってしまうものと推測される。To confirm this, the same LAMP as described above was used.
In the amplification / agglutination reaction, ethidium bromide was added to the reaction solution as an intercalator, and the amplification speed was increased to AB.
Each was confirmed using 7700 company I. FIG. 15 shows the results.
Shown in As is evident from the above results, the amplification efficiency is c.)
>B.)> A.), And d.) The slowest. Probably
In d.), it is presumed that hybridization between the extended strand and the loop primer complementary thereto occurs on the same latex, and the effect of increasing the amplification efficiency inherent in the loop primer is lost in the course of the reaction.
【0105】[0105]
【発明の効果】本発明によれば、特定の構造を持った鋳
型ポリヌクレオチドと、このポリヌクレオチドの特定の
位置で相補鎖合成の起点を与えることができる不溶性担
体に固定したプライマーを組み合わせることにより、次
のような顕著な効果を奏する。 (1)LAMP反応による増幅産物は自己相補配列の繰り返
しを持つので、1種類の固定化プライマーのみで増幅産
物は凝集反応を起こす。 (2)相補鎖合成の反応効率を改善するとともにポリヌ
クレオチドの増幅反応の進行に伴って生じる凝集反応を
観察することによって、きわめて簡単かつ迅速に試料中
の標的核酸配列を検出することができる。 (3)反応系にピロリン酸塩形成抑制剤を添加した場合
には、LAMP法の増幅反応に伴うピロリン酸マグネシウム
の形成を防止することができるので、きわめて簡単に凝
集反応の有無を確認することが可能になる。 (4)反応の途中で試薬を添加する必要がなく、増幅反
応に伴なう凝集生成物の検出を反応容器のままで行なう
ことが可能となり、反応後の容器の開封を全面的に廃止
することができるるので、容易にコンタミネーションを
防止することができる。 (5)LAMP反応は等温で連続的に進行するので、凝集反
応による吸光度の変化を経時的に測定することにより、
核酸の増幅の有無をリアルタイムにモニタリングするこ
とが可能である。 本発明は、等温での反応が可能で、増幅反応時のミスマ
ッチを抑制し、効率良く標的核酸配列を検出することが
できるというLAMP法の特徴を全て実現しつつ、きわめて
簡単に標的核酸配列を検出する方法と、その方法に使用
する検出用キットを提供するものであり、実用的価値の
高い発明である。According to the present invention, a combination of a template polynucleotide having a specific structure and a primer immobilized on an insoluble carrier capable of providing a starting point for complementary strand synthesis at a specific position of the polynucleotide is provided. Has the following remarkable effects. (1) Since the amplification product by the LAMP reaction has a repeat of a self-complementary sequence, the amplification product causes an agglutination reaction with only one type of immobilized primer. (2) The target nucleic acid sequence in a sample can be detected very simply and quickly by improving the reaction efficiency of complementary strand synthesis and observing the agglutination reaction that occurs as the polynucleotide amplification reaction proceeds. (3) When a pyrophosphate formation inhibitor is added to the reaction system, the formation of magnesium pyrophosphate associated with the amplification reaction of the LAMP method can be prevented. Becomes possible. (4) It is not necessary to add a reagent in the course of the reaction, and it is possible to detect an agglutination product accompanying the amplification reaction in the reaction vessel, and completely abolish the opening of the vessel after the reaction. Therefore, contamination can be easily prevented. (5) Since the LAMP reaction proceeds continuously at an isothermal temperature, the change in absorbance due to the agglutination reaction is measured over time,
The presence or absence of nucleic acid amplification can be monitored in real time. The present invention enables the reaction at an isothermal temperature, suppresses mismatching during the amplification reaction, and realizes all the features of the LAMP method that the target nucleic acid sequence can be detected efficiently. The present invention provides a method for detection and a kit for detection used in the method, and is a highly practical invention.
【0106】[0106]
【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> Eiken Chemical Co., Ltd. <120> A Method for Detecting Polynucleotide and a kit therefor <130> <140> <141> <160> 14 <170> PatentIn Ver. 2.1 <210> 1 <211> 172 <212> DNA <213> Bacteriophage lambda <400> 1 gcttatcttt ccctttattt ttgctgcggt aagtcgcata aaaaccattc ttcataattc 60 aatccattta ctatgttatg ttctgagggg agtgaaaatt cccctaattc gatgaagatt 120 cttgctcaat tgttatcagc tatgcgccga ccagaacacc ttgccgatca gc 172 <210> 2 <211> 48 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:an artificially synthesized primer sequence <400> 2 cgtgagcaat gggtatatgc aaatagagct ctgtgtttgt cttcctgc 48 <210> 3 <211> 49 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:an artificially synthesized primer sequence <400> 3 atgtccttgt cgatataggg atgaagcaca ttatcctgaa ttttcggtg 49 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:an artificially synthesized primer sequence <400> 4 cctgcctcca aacgatacct 20 <210> 5 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:an artificially synthesized primer sequence <400> 5 ttgtggtgat ataggacaga ca 22 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:an artificially synthesized primer sequence <400> 6 ggaactccgg gtgctatcag 20 <210> 7 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:an artificially synthesized primer sequence <400> 7 tgacctttct ctcccatatt gcagtcg 27 <210> 8 <211> 600 <212> DNA <213> <400> 8 gcgcccaata cgcaaaccgc ctctccccgc gctttggccg attcattaat gcagctggca 60 cgacaggttt cccgactgga aagcgggcag tgagcgcaac gcaattaatg tgagttagct 120 cactcattag gcaccccagg ctttacactt tatgcttccg gctcgtatgt tgtgtggaat 180 tgtgagcgga taacaatttc acacaggaaa cagctatgac catgattacg aattcgagct 240 cggtacccgg ggatcctcta gagtcgacct gcaggaatgc aagcttggca ctggccgtcg 300 ttttacaacg tcgtgactgg gaaaaccctg gcgttaccca acttaatcgc cttgcagcac 360 atcccccttt cgccagctgg cgtaatagcg aagaggcccg caccgatcgc ccttcccaac 420 agttgcgcag cctgaatggc gaatggcgct ttgcctggtt tccggcacca gaagcggtgc 480 cggaaagctg gctggagtgc gatcttcctg aggccgatac ggtcgtcgtc ccctcaaact 540 ggcagatgca cggttacgat gcgcccatct acaccaacgt aacctatccc attacggtca 600 <210> 9 <211> 52 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:an artificially synthesized primer sequence <400> 9 cgactctaga ggatccccgg gtactttttg ttgtgtggaa ttgtgagcgg at 52 <210> 10 <211> 51 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:an artificially synthesized primer sequence <400> 10 acaacgtcgt gactgggaaa accctttttg tgcgggcctc ttcgctatta c 51 <210> 11 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:an artificially synthesized primer sequence <400> 11 actttatgct tccggctcgt a 21 <210> 12 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:an artificially synthesized primer sequence <400> 12 gttgggaagg gcgatcg 17 <210> 13 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:an artificially synthesized primer sequence <400> 13 catggtcata gctgtttcct gtgt 24 <210> 14 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:an artificially synthesized primer sequence <400> 14 caacttaatc gccttgcagc ac 22 [Sequence List] SEQUENCE LISTING <110> Eiken Chemical Co., Ltd. <120> A Method for Detecting Polynucleotide and a kit therefor <130> <140> <141> <160> 14 <170> PatentIn Ver. 2.1 <210 > 1 <211> 172 <212> DNA <213> Bacteriophage lambda <400> 1 gcttatcttt ccctttattt ttgctgcggt aagtcgcata aaaaccattc ttcataattc 60 aatccattta ctatgttatg ttctgagggg agtgaaatt cccctaattc gatgaagcatgccattg 120cc > DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: an artificially synthesized primer sequence <400> 2 cgtgagcaat gggtatatgc aaatagagct ctgtgtttgt cttcctgc 48 <210> 3 <211> 49 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: an artificially synthesized primer sequence <400> 3 atgtccttgt cgatataggg atgaagcaca ttatcctgaa ttttcggtg 49 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: an artificially synthesized primer seque nce <400> 4 cctgcctcca aacgatacct 20 <210> 5 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: an artificially synthesized primer sequence <400> 5 ttgtggtgat ataggacaga ca 22 < 210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: an artificially synthesized primer sequence <400> 6 ggaactccgg gtgctatcag 20 <210> 7 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: an artificially synthesized primer sequence <400> 7 tgacctttct ctcccatatt gcagtcg 27 <210> 8 <211> 600 <212> DNA <213> <400> 8 gcgcccaata cgcaaaccgc ctctccccgc gctttggccg attcattaat gcagctggca 60 cgacaggttt cccgactgga aagcgggcag tgagcgcaac gcaattaatg tgagttagct 120 cactcattag gcaccccagg ctttacactt tatgcttccg gctcgtatgt tgtgtggaat 180 tgtgagcgga taacaatttc acacaggaaa cagctatgac catgattacg aattcgagct 240 cggtacccgg ggatcctcta gagtcgacct gcaggaatgc aagcttggca ctggccgtcg 300 ttttacaacg tcgtgactgg gaaaaccc tg gcgttaccca acttaatcgc cttgcagcac 360 atcccccttt cgccagctgg cgtaatagcg aagaggcccg caccgatcgc ccttcccaac 420 agttgcgcag cctgaatggc gaatggcgct ttgcctggtt tccggcacca gaagcggtgc 480 cggaaagctg gctggagtgc gatcttcctg aggccgatac ggtcgtcgtc ccctcaaact 540 ggcagatgca cggttacgat gcgcccatct acaccaacgt aacctatccc attacggtca 600 <210> 9 <211> 52 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: an artificially synthesized primer sequence <400> 9 cgactctaga ggatccccgg gtactttttg ttgtgtggaa ttgtgagcgg at 52 <210> 10 <211> 51 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: an artificially synthesized primer sequence <400> 10 acaacgtcgt gactgggaaa accctttttg tgcgggcctc ttcgctatta c 51 <210> 11 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: an artificially synthesized primer sequence <400> 11 actttatgct tccggctcgt a 21 <210> 12 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Descr iption of Artificial Sequence: an artificially synthesized primer sequence <400> 12 gttgggaagg gcgatcg 17 <210> 13 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: an artificially synthesized primer sequence <400> 13 catggtcata gctgtttcct gtgt 24 <210> 14 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: an artificially synthesized primer sequence <400> 14 caacttaatc gccttgcagc ac 22
【図1】本発明を利用したポリヌクレオチドの増幅方法
の反応原理を示す図。 図中、FA:LAMP法用プライマーFA RA:LAMP法用プライマーRAFIG. 1 is a diagram showing the reaction principle of a polynucleotide amplification method using the present invention. In the figure, FA: primer for LAMP method FA RA: primer for LAMP method RA
【図2】本発明を利用したポリヌクレオチドの増幅方法
の反応原理を示す図。図中の略号は図1と同じ意味を表
す。FIG. 2 is a diagram showing a reaction principle of a polynucleotide amplification method using the present invention. The abbreviations in the figure have the same meaning as in FIG.
【図3】本発明を利用したポリヌクレオチドの増幅方法
の反応原理を示す図。 loop F:固定ループプライマーF loop R:固定ループプライマーRFIG. 3 is a diagram showing the reaction principle of a polynucleotide amplification method using the present invention. loop F: Fixed loop primer F loop R: Fixed loop primer R
【図4】本発明を利用したポリヌクレオチドの増幅方法
の反応原理を示す図。図中の略号は図3と同じ意味を表
す。FIG. 4 is a diagram showing a reaction principle of a polynucleotide amplification method using the present invention. The abbreviations in the figure have the same meaning as in FIG.
【図5】ループプライマーと鋳型ポリヌクレオチドを構
成する塩基配列との好ましい位置関係を示す図。FIG. 5 is a view showing a preferable positional relationship between a loop primer and a base sequence constituting a template polynucleotide.
【図6】実施例1でλDNA LAMP反応を行った反応液の可
視光570nmの波長での濁度を測定した結果を示す図。 a.)未固定ループプライマーを使用した場合。 b.)未固定ループプライマー及び未感作ラテックス液を
使用した場合。 c.)固定ループプライマーを含むラテックス液を使用し
た場合。FIG. 6 is a view showing the results of measuring the turbidity of a reaction solution obtained by performing a λDNA LAMP reaction in Example 1 at a wavelength of 570 nm of visible light. a.) When an unfixed loop primer is used. b.) When unfixed loop primer and unsensitized latex solution are used. c.) When a latex solution containing a fixed loop primer is used.
【図7】実施例1でλDNA LAMP反応を行った反応液の可
視光570nmの波長での濁度を測定した結果を示す図。増
幅反応の進行に伴って形成されるピロリン酸マグネシウ
ムによるによる濁度上昇分を差し引いたもの。FIG. 7 is a view showing the result of measuring the turbidity of a reaction solution obtained by performing a λDNA LAMP reaction in Example 1 at a wavelength of 570 nm of visible light. A value obtained by subtracting an increase in turbidity due to magnesium pyrophosphate formed as the amplification reaction proceeds.
【図8】実施例2でλDNA LAMP反応を行った反応液の可
視光570nmの波長での濁度を測定した結果を示す図。 a.)未固定ループプライマーを使用した場合。 b.)λDNA用固定ループプライマーを含むラテックス液を
使用した場合。 c.)M13 DNA用固定ループプライマーを含むラテックス液
を使用した場合。FIG. 8 is a view showing the results of measuring the turbidity of a reaction solution obtained by performing a λDNA LAMP reaction in Example 2 at a wavelength of 570 nm of visible light. a.) When an unfixed loop primer is used. b.) When a latex solution containing a fixed loop primer for λDNA is used. c.) When a latex solution containing a fixed loop primer for M13 DNA is used.
【図9】実施例2でλDNA LAMP反応を行った反応液の可
視光570nmの波長での濁度を測定した結果を示す図。増
幅反応の進行に伴って形成されるピロリン酸マグネシウ
ムによるによる濁度上昇分を差し引いたもの。FIG. 9 is a view showing the result of measuring the turbidity of a reaction solution obtained by performing a λDNA LAMP reaction in Example 2 at a wavelength of 570 nm of visible light. A value obtained by subtracting an increase in turbidity due to magnesium pyrophosphate formed as the amplification reaction proceeds.
【図10】実施例3でλDNA LAMP反応を行った反応液の
可視光570nmの波長での濁度を測定した結果を示す図。 a.) 滅菌水 (DNA フリー)を試料とした場合。 b.) λDNA (1x105分子)を試料とした場合。 c.) M13 DNA (6x105分子)を試料とした場合。FIG. 10 is a view showing the result of measuring the turbidity of a reaction solution obtained by performing a λDNA LAMP reaction in Example 3 at a wavelength of 570 nm of visible light. a.) When using sterile water (DNA free) as the sample. b.) When λ DNA (1 × 10 5 molecules) is used as a sample. c.) When M13 DNA (6 × 10 5 molecules) is used as a sample.
【図11】実施例3で増幅終了後の反応液を2%アガロー
スゲルにて電気泳動し、SYBR-Greenで染色した結果を示
す図。FIG. 11 is a diagram showing the results of electrophoresis of a reaction solution after completion of amplification in Example 3 on a 2% agarose gel and staining with SYBR-Green.
【図12】実施例4でλDNA LAMP反応を行った反応液の
可視光570nmの波長での濁度を測定した結果を示す図。 a.)未固定ループプライマーを使用した場合。 b.)未固定ループプライマー及び未感作ラテックス液を
使用した場合。 c.)固定ループプライマーを含むラテックス液を使用し
た場合。FIG. 12 is a graph showing the results of measuring the turbidity of a reaction solution obtained by performing a λDNA LAMP reaction in Example 4 at a wavelength of 570 nm of visible light. a.) When an unfixed loop primer is used. b.) When unfixed loop primer and unsensitized latex solution are used. c.) When a latex solution containing a fixed loop primer is used.
【図13】実施例4で増幅終了後の反応液を2%アガロー
スゲルにて電気泳動し、SYBR-Greenで染色した結果を示
す図。FIG. 13 is a diagram showing the results of electrophoresis of a reaction solution after completion of amplification in Example 4 on a 2% agarose gel and staining with SYBR-Green.
【図14】実施例5でλDNA LAMP反応を行った反応液の
可視光570nmの波長での濁度を測定した結果を示す図。 a.) λDNA 用固定Loop F を含むラテックス液 を使用し
た場合。 b.) λDNA 用固定Loop R を含むラテックス液 を使用し
た場合。 c.) 上記 a.)および b.) の等量混合物を使用した場
合。 d.) λDNA 用Loop F およびλDNA 用Loop R を混合して
固定した固定ループプライマーを使用した場合。FIG. 14 is a diagram showing the results of measuring the turbidity of a reaction solution obtained by performing a λDNA LAMP reaction in Example 5 at a wavelength of 570 nm of visible light. a.) When a latex solution containing immobilized Loop F for λDNA is used. b.) When a latex solution containing immobilized Loop R for λDNA is used. c.) When an equal mixture of a.) and b.) above is used. d.) When using a fixed loop primer in which Loop F for λDNA and Loop R for λDNA are mixed and fixed.
【図15】実施例5で反応液中にエチジウムブロマイド
をインターカレーターとして添加し、増幅速度をABI社7
700を用いてそれぞれ確認を行った結果を示す図。[FIG. 15] In Example 5, ethidium bromide was added as an intercalator to the reaction solution, and the amplification rate was reduced by ABI 7
The figure which shows the result of having confirmed each using 700.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4B024 AA11 AA20 CA01 CA11 CA20 HA08 HA14 4B063 QA01 QQ42 QQ52 QR08 QR13 QR32 QR41 QR49 QR62 QR83 QS24 QX01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4B024 AA11 AA20 CA01 CA11 CA20 HA08 HA14 4B063 QA01 QQ42 QQ52 QR08 QR13 QR32 QR41 QR49 QR62 QR83 QS24 QX01
Claims (21)
キュベートし、ポリヌクレオチドの増幅反応に伴う凝集
反応の有無を観察することを特徴とする、試料中の標的
核酸配列を検出する方法。 〔1〕:次の条件(a)〜(d)を持つ鋳型ポリヌクレオチ
ド、(a)少なくとも1組の相補的な塩基配列からなる標
的塩基配列を有する、(b)(a)の相補的な塩基配列がハ
イブリダイズしたときに、塩基対結合が可能なループを
形成することができる、(c)3'末端が自身にアニールし
てループを形成することができる、(d)自身にアニール
した3'末端は自身を鋳型とする相補鎖合成の起点となる
ことができる〔2〕:鋳型ポリヌクレオチドのループに
おいて、異なる位置に相補鎖合成の起点を与えることが
できる少なくとも2種類のプライマー、〔3〕:鋳型ポ
リヌクレオチド、および/または鋳型ポリヌクレオチド
に〔2〕のプライマーがアニールして生成する伸長生成
物において、〔2〕のプライマーとは異なる位置に相補
鎖合成の起点を与えることができる少なくとも1種類の
プライマーであって、5’末端を不溶性担体に固定化し
たもの(固定プライマー)、〔4〕:鎖置換を伴う相補
鎖合成を触媒することができるDNAポリメラーゼ、
〔5〕:相補鎖合成のための基質、1. A method for detecting a target nucleic acid sequence in a sample, comprising mixing and incubating the following elements [1] to [5], and observing the presence or absence of an agglutination reaction accompanying the amplification reaction of the polynucleotide. how to. [1]: a template polynucleotide having the following conditions (a) to (d); (a) a complementary polynucleotide of (b) and (a) having a target base sequence consisting of at least one set of complementary base sequences; When the base sequence hybridizes, it can form a loop capable of base pairing, (c) the 3 'end can anneal to itself to form a loop, (d) anneal to itself The 3 'end can serve as a starting point for complementary strand synthesis using itself as a template [2]: at least two types of primers capable of providing complementary strand synthesis starting points at different positions in a loop of a template polynucleotide, [ 3]: In a template polynucleotide and / or an extension product generated by annealing a primer of [2] to a template polynucleotide, a starting point for complementary strand synthesis can be provided at a position different from that of the primer of [2]. And at least one primer that, the 5 'end of which is immobilized on an insoluble carrier (anchor primer), [4]: DNA polymerase complementary strand synthesis accompanying strand displacement can catalyze,
[5]: a substrate for complementary strand synthesis,
クレオチド、および/または鋳型ポリヌクレオチドに
〔2〕のプライマーがアニールして生成する伸長生成物
が形成するループにおいて、〔2〕のプライマーとは異
なる位置に相補鎖合成の起点を与えることができるプラ
イマー(固定ループプライマー)であることを特徴とする
請求項1に記載の方法。2. The loop according to claim 1, wherein the immobilized primer [3] is a template polynucleotide and / or a loop formed by an extension product generated by annealing the primer [2] to the template polynucleotide. The method according to claim 1, wherein is a primer (fixed loop primer) capable of providing a starting point for complementary strand synthesis at a different position.
担体、金属コロイド、または磁性粒子である請求項1ま
たは2に記載の方法。3. The method according to claim 1, wherein the insoluble carrier is a natural polymer carrier, a synthetic polymer carrier, a metal colloid, or a magnetic particle.
であることを特徴とする請求項3に記載の方法。4. The method according to claim 3, wherein the insoluble carrier is a latex of a synthetic polymer carrier.
の任意の領域に対して相補的な塩基配列をその5’末端
に備えている請求項1〜4のいずれかに記載の方法。5. The method according to claim 1, wherein the template polynucleotide has a base sequence complementary to an arbitrary region of its own base sequence at its 5 ′ end.
生成する請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 a)標的塩基配列に第1のプライマーをアニールさせ、
これを起点とする相補鎖合成反応を行う工程;ここで第
1のプライマーはその3'末端において標的塩基配列を構
成する一方の鎖の3'側を規定する領域に相補鎖合成の起
点を与えることができ、かつ第1のプライマーの5'側に
は、このプライマーを起点とする相補鎖合成反応生成物
の任意の領域に対して相補的な塩基配列を備えるもので
ある、 b)工程a)で合成された第1のプライマーを起点とす
る伸長生成物における第2のプライマーがアニールすべ
き領域を塩基対結合が可能な状態とする工程;ここで第
2のプライマーはその3'末端において前記第1のプライ
マーを起点とする伸長生成物における標的塩基配列の3'
側を規定する領域に相補鎖合成の起点を与えることがで
きる塩基配列を備え、かつ第2のプライマーの5'側に
は、このプライマーを起点とする相補鎖合成反応生成物
の任意の領域に対して相補的な塩基配列を備えるもので
ある、 c)工程b)において塩基対結合が可能となった領域に
第2のプライマーをアニールさせ、これを起点とする相
補鎖合成を行う工程、 d)工程c)によって合成された第2のプライマーを起
点とする伸長生成物の3'末端を自身にアニールさせて、
自身を鋳型とする相補鎖合成を行う工程6. The method according to claim 1, wherein the template polynucleotide is produced by the following steps. a) annealing a first primer to a target base sequence;
A step of conducting a complementary strand synthesis reaction using this as a starting point; wherein the first primer gives a starting point of complementary strand synthesis to a region defining the 3 ′ side of one of the strands constituting the target base sequence at its 3 ′ end And a base sequence complementary to any region of the complementary strand synthesis reaction product starting from this primer is provided on the 5 ′ side of the first primer. B) Step a) B) making the region to be annealed by the second primer in the extension product starting from the first primer synthesized in the step (1) ready for base pairing; 3 ′ of the target base sequence in the extension product starting from the first primer
A base sequence capable of providing a starting point for complementary strand synthesis in a region defining the side, and a 5 ′ side of the second primer is provided with an optional region of a complementary strand synthesis reaction product starting from this primer. C) a step of annealing a second primer to the region where the base pairing has become possible in step b) and synthesizing a complementary strand starting from the second primer, d) ) Annealing the 3 'end of the extension product starting from the second primer synthesized in step c) to itself,
Step of performing complementary strand synthesis using itself as a template
プライマー、および第2のプライマーである請求項6に
記載の方法。7. The method according to claim 6, wherein the two kinds of primers [2] are a first primer and a second primer.
イマーを起点とする伸長生成物における第1のプライマ
ーに由来する領域と、第1のプライマーに対する前記任
意の領域の間において相補鎖合成の起点を与えることが
できる第1の固定プライマー;および/または第2のプ
ライマーを起点とする伸長生成物における第2のプライ
マーに由来する領域と、第2のプライマーに対する前記
任意の領域の間において相補鎖合成の起点を与えること
ができる第2の固定プライマーを含むものである請求項
7に記載の方法。8. The method according to claim 1, wherein the immobilized primer [3] comprises a complementary strand synthesized between a region derived from the first primer in the extension product starting from the first primer and the arbitrary region with respect to the first primer. And / or between a region derived from the second primer in the extension product originating from the second primer and said optional region for the second primer. The method according to claim 7, comprising a second immobilized primer capable of providing a starting point for complementary strand synthesis.
て、第1のプライマーまたは第2のプライマーに対して
その上流に相補鎖合成の起点を与えるアウタープライマ
ーからの相補鎖合成によって、第1のプライマーおよび
/または第2のプライマーを起点とする伸長生成物を置
換して第1のプライマーまたは第2のプライマーを起点
とする各生成物を1本鎖とする請求項4に記載の方法。9. In the step b) and / or the step c), the first primer or the second primer is subjected to complementary strand synthesis from an outer primer which provides a starting point for complementary strand synthesis upstream thereof. The method according to claim 4, wherein the extension products originating from the primer and / or the second primer are substituted to make each product originating from the first primer or the second primer single-stranded.
鎖ポリヌクレオチドとして存在しており、第1のプライ
マーがアニールする領域が、任意のプライマーを起点と
する相補鎖合成反応によって塩基対結合が可能な状態と
される請求項4に記載の方法。10. In step a), the target base sequence is present as a double-stranded polynucleotide, and the region where the first primer anneals is subjected to base pair binding by a complementary strand synthesis reaction starting from an arbitrary primer. 5. The method according to claim 4, wherein the state is enabled.
う請求項10に記載の方法。11. The method according to claim 10, wherein step a) is performed in the presence of a melting temperature modifier.
ン、ジメチルスルホキシド、およびトリメチルアミンN
−オキシドから選択される少なくとも1つの化合物であ
る請求項11に記載の方法。12. The melting temperature controlling agent is betaine, proline, dimethyl sulfoxide, and trimethylamine N.
The method according to claim 11, which is at least one compound selected from -oxide.
ヌクレオチドの増幅反応を行う請求項1〜12のいずれ
かに記載の方法。13. The method according to claim 1, wherein the amplification reaction of the polynucleotide is carried out in the presence of a pyrophosphate formation inhibitor.
aseである請求項13に記載の方法。14. The method of claim 1, wherein the pyrophosphate formation inhibitor is Pyrophosphat.
14. The method according to claim 13, which is ase.
によって標的塩基配列における変異を検出する方法であ
って、標的塩基配列が予測された塩基配列でなかったと
きに、前記増幅方法を構成する相補鎖合成反応から選択
される少なくとも1つの相補鎖合成反応が妨げられるも
のであり、前記増幅反応に伴う凝集反応が生じたかどう
かを観察し、凝集反応が生じなかったときに標的塩基配
列が予測した塩基配列でないと判定する工程を含む方
法。15. A method for detecting a mutation in a target base sequence by the method according to any one of claims 1 to 14, wherein the amplification method is carried out when the target base sequence is not a predicted base sequence. At least one complementary strand synthesis reaction selected from the constituent complementary strand synthesis reactions is hindered, and whether or not an agglutination reaction accompanying the amplification reaction has occurred is observed. Is determined to be not the predicted nucleotide sequence.
によって標的塩基配列における変異を検出する方法であ
って、前記増幅反応に伴う凝集反応が生じたかどうかを
観察し、凝集反応が生じたときに標的塩基配列が予測し
た塩基配列であると判定する工程を含む方法。16. A method for detecting a mutation in a target base sequence by the method according to any one of claims 1 to 14, wherein an observation is made as to whether an agglutination reaction accompanying the amplification reaction has occurred. And determining that the target base sequence is a predicted base sequence when the target base sequence is detected.
キット。 a)第1のプライマー;ここで第1のプライマーはその
3'末端において標的塩基配列を構成する一方の鎖の3'側
を規定する領域に相補鎖合成の起点を与えることがで
き、かつ第1のプライマーの5'側には、このプライマー
を起点とする相補鎖合成反応生成物の任意の領域に対し
て相補的な塩基配列を備えるものである、 b)第2のプライマー;ここで第2のプライマーはその
3'末端において前記第1のプライマーを起点とする伸長
生成物における標的塩基配列の3'側を規定する領域に相
補鎖合成の起点を与えることができる塩基配列を備え、
かつ第2のプライマーの5'側には、このプライマーを起
点とする相補鎖合成反応生成物の任意の領域に対して相
補的な塩基配列を備えるものである、 c)少なくとも1種類の5’末端を不溶性担体に固定し
た固定プライマー;ここで該固定プライマーは、第1の
プライマー、または第2のプライマーを起点とする伸長
生成物において、各プライマーとは異なる位置に相補鎖
合成の起点を与えることができるものである、 d)鎖置換を伴う相補鎖合成を触媒することができるDN
Aポリメラーゼ、 e)相補鎖合成のための基質、 f)ピロリン酸塩形成抑制剤、17. A kit for detecting a target nucleotide sequence, comprising the following elements: a) a first primer; wherein the first primer is
A starting point for complementary strand synthesis can be given to a region defining the 3 ′ side of one of the strands constituting the target base sequence at the 3 ′ end, and this primer is used as the starting point on the 5 ′ side of the first primer. B) a second primer; wherein the second primer is the second primer;
At the 3 ′ end, a base sequence capable of providing a starting point for complementary strand synthesis to a region defining the 3 ′ side of the target base sequence in the extension product starting from the first primer,
And the 5 ′ side of the second primer is provided with a base sequence complementary to an arbitrary region of a complementary strand synthesis reaction product starting from the primer. C) At least one type of 5 ′ An immobilized primer having an end immobilized on an insoluble carrier; wherein the immobilized primer provides a starting point for complementary strand synthesis at a position different from each primer in an extension product starting from the first primer or the second primer D) a DN capable of catalyzing complementary strand synthesis with strand displacement
A polymerase, e) substrate for complementary strand synthesis, f) pyrophosphate formation inhibitor,
ド、および/または鋳型ポリヌクレオチドに第1のプラ
イマーまたは第2のプライマーがアニールして生成する
伸長生成物が形成するループにおいて、各プライマーと
は異なる位置に相補鎖合成の起点を与えることができる
プライマー(固定ループプライマー)であることを特徴と
する請求項17に記載のキット。18. The immobilized primer is located at a position different from each primer in a loop formed by the template polynucleotide and / or an extension product generated by annealing the first or second primer to the template polynucleotide. The kit according to claim 17, which is a primer (fixed loop primer) capable of giving a starting point for complementary strand synthesis to the kit.
イマーを起点とする伸長生成物における第1のプライマ
ーに由来する領域と、第1のプライマーに対する前記任
意の領域の間において相補鎖合成の起点を与えることが
できる第1の固定プライマー;および第2のプライマー
を起点とする伸長生成物における第2のプライマーに由
来する領域と、第2のプライマーに対する前記任意の領
域の間において相補鎖合成の起点を与えることができる
第2の固定プライマーを含むものである請求項17また
は18に記載のキット。19. The method according to claim 19, wherein the immobilized primer c) is used for complementary strand synthesis between a region derived from the first primer in the extension product starting from the first primer and the arbitrary region relative to the first primer. A first fixed primer capable of providing an origin; and complementary strand synthesis between a region derived from the second primer in the extension product originating from the second primer and any of the regions for the second primer. The kit according to claim 17 or 18, comprising a second immobilized primer capable of providing a starting point for the primer.
9のいずれかに記載のキット。 g)アウタプライマー;アウタープライマーは、第1の
プライマーおよび/または第2のプライマーの上流に相
補鎖合成の起点を与えることができる20. The method according to claim 17, further comprising the following element g):
The kit according to any one of claims 9 to 13. g) outer primer; the outer primer can provide a starting point for complementary strand synthesis upstream of the first primer and / or the second primer.
aseである請求項17〜20のいずれかに記載のキッ
ト。21. The method according to claim 20, wherein the pyrophosphate formation inhibitor is Pyrophosphat.
The kit according to any one of claims 17 to 20, which is ase.
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