JP2002539802A - 複合生物試料における核酸の単工程調製及び検出 - Google Patents

複合生物試料における核酸の単工程調製及び検出

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複合生物試料から核酸の遊離及び検出を同時に行う方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、細胞溶解及び細胞性核酸の遊離を促進するためのグアニジンチオシアネートのような強力なカオトロピック剤の使用の組合せ、及び溶解中に遊離された特異的な核酸を核酸ハイブリッド形成によって検出するための新規型二環式核酸類縁体、ロック核酸(LNA)の使用に関する。特に、捕捉用LNAオリゴの共有結合による付着に関する方法に関する。試料調製の新規の方法、例えばポリアデニル化mRNA種にも関する。本発明は更に、方法の試薬及び適用と同様に方法を実行するための試薬も扱う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (背景技術) 関連技術の簡単な説明 フェノール及びクロロホルムのような有機溶媒は、原核細胞及び真核細胞から
、又は複合生物試料から核酸を単離するために用いられる技術で従来から使用さ
れている。核酸の単離は典型的には、プロテアーゼによる酵素消化に始まり、イ
オン性界面活性剤を用いた細胞溶解、次いでフェノール又はフェノール/クロロ
ホルム混合物による抽出が続く。有機相と水性相が分離され、水性相に位置する
核酸はアルコールによる沈殿によって回収される。しかしながら、フェノール又
はフェノール/クロロホルム混合物はヒトの皮膚に対して腐食性であり、慎重に
扱い、適切に廃棄しなければならない有害廃棄物としてみなされている。更に、
抽出方法は、時間と労力を要するものである。Marmur(J. Mol. Biol., 3
:208~218, 1961)は、酵素処理、界面活性剤の添加、及びフェノール又はフェノ
ール/クロロホルムのような有機溶媒の使用を用いた原核生物からの原型のまま
の高分子量DNAの抽出及び精製に関する標準調製法を記載している。Chir
gwinら(Biochemistry, 18:5294~5299, 1979)は、GnSCNと2−メルカ
プトエタノールにおけるホモジネート次いでエタノール沈殿又は塩化セシウムを
介した遠心分離による、リボヌクレアーゼで濃縮した組織からの原型のままのR
NAの単離を記載している。更に方法の開発はAusubelらによって記載さ
れている(Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, 199
8)。
【0002】 さらに、主として、カオトロピック塩は細胞の溶解を促進する一方で、ヌクレ
アーゼ及びプロテアーゼを阻害するという事実のために、グアニジンチオシアネ
ート(GnSCN)のようなカオトロピック剤の使用は細胞から溶液に核酸を溶
解し遊離するために広く用いられている。
【0003】 核酸のハイブリッド形成は、核酸を同定するために既知の立証された方法であ
る。ハイブリッド形成は、相補的な核酸の鎖の塩基対に基づいている。1本鎖核
酸を適当な緩衝液中でインキュベートすると、相補的な塩基配列が対になって安
定な2本鎖分子を形成する。数種の異なった公知の方法によってかかる対合の存
在又は非存在を検出してもよい。
【0004】 本発明に関連して、特に関心のある技術がDunn及びHassellによっ
てCell(12巻、23〜36ページ、1977年)に記載された。彼らのア
ッセイはサンドイッチ型のもので、それによって『標的』核酸と固体の担体に固
相化されている『捕捉』用核酸プローブとの間に第1のハイブリッド形成が生じ
る。 次いで第2のハイブリッド形成が続き、その際、『シグナル』核酸は、典
型的には蛍光団、放射性同位元素又は抗原決定基で標識されているが、それが、
固相化された標的核酸の別の領域とハイブリッド形成する。次いで、例えば、蛍
光光度計によってシグナルプローブのハイブリッド形成を検出してもよい。
【0005】 Rankiらは米国特許第4,486,539号、同第4,563,419号
及び欧州特許第0,079,139号の中で、先ず核酸を1本鎖にする工程を必
要とし、次いで1本鎖核酸が、固体キャリアに貼り付けられた核酸及び放射性同
位元素で標識された核酸とハイブリッド形成することができるサンドイッチ型の
アッセイを記載している。従って、Rankiらのアッセイは、先ず1本鎖にさ
れるべきアッセイにおいて同定されるべき又は標的とされるべき核酸を必要とす
る。
【0006】 カオトロピック溶液において生物試料を溶解し、溶解した試料で直接、分子ハ
イブリッド形成を行う1つのアプローチはThompson及びGillesp
ie(Analytical Biochemistry, 163:281~291, 1987)によって記載されている
。 WO87/06621号も参照のこと。Coxらは核酸ハイブリッド形成ア
ッセイを行い、細胞から核酸を単離するための方法におけるGnSCNに使用を
記載している(欧州特許出願公開公報第0−127−327号)。
【0007】 DNA又はRNAプローブによる分子ハイブリッド形成に好適な状態でニトロ
セルロース膜に捕捉し、固相化するために利用できる、生物資源におけるDNA
又はmRNAを作成するために、Bresser、Doering及びGill
espie(DNA, 2:243~254, 1983)はNaIの使用を報告し、Manser及
びGefter(Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81:2470~2474, 1984)はNaS
CNの使用を報告した。
【0008】 捕捉用プローブ及び検出用オリゴとしてのLNAの使用は今まで研究されてこ
なかった。LNAの普通とは異なる特徴のために、例えば純水又は界面活性剤及
び高濃度の強力なカオトロピック剤を含有する緩衝液のような、DNA及びRN
Aが安定なハイブリッドを形成することができないような条件下で十分なハイブ
リッド形成を得ることが可能である。従って、捕捉用ハイブリッド形成、検出用
ハイブリッド形成及び細胞溶解を1つの工程で行うことが可能である。これは、
以前公表された方法の実質的な簡略化を提供する。
【0009】 (発明の開示) 本発明は、核酸のハイブリッド形成及び抽出のための組成物及びアッセイ方法
に関する。特に本発明は、溶解中に遊離された相補的核酸を同時にハイブリッド
形成させながら、複合生物試料又は検体における細胞から核酸を遊離するための
組成物及び方法に関する。本発明の重要な成分は、それをin vitroにお
けるDNA診断を改善するための最上の候補にするような、普通とは異なった特
徴を持つ、DNA類縁体の新規の部類であるLNAである。LNAのモノマーは
構造的にはRNAモノマーに極めて似た二環式化合物である。 式Iを参照のこ
と。LNAは、DNA及びRNAの化学的特性のほとんどを有しており、水溶性
であり、電気泳動により分離することができ、エタノールで沈殿することができ
る。更に、LNAオリゴヌクレオチドは通常のホスフォアミダイト化学反応によ
って従来のように合成される。ホスフォアミダイト化学反応によってLNAモノ
マーとDNA(又はRNA)モノマーの両方を含有するキメラオリゴを合成する
ことができる。従って、融点(T)を事前に定めた混合LNA/DNAオリゴ
を調製することができる。ホスフォアミダイト合成のアプローチの柔軟性によっ
て、あらゆる市販のリンカー、蛍光団及びこの標準化学反応で利用できる標識分
子を持つLNAの容易な製造が円滑になる。重要なことに、DNAオリゴ又はR
NAオリゴのどちらかにLNAモノマーを導入することによって、ワトソン−ク
リックの塩基対法則に従う一方で、相補的なDNA又はRNAとの二重らせんの
前代未聞の高い温度安定性が生じる。一般に異種2本鎖の温度安定性は、2本鎖
におけるLNAモノマー当り3〜8℃上昇する。我々の知る限りでは、今までに
報告された相補的DNA及びRNAに対してLNAは最も高い親和性を有する(
Tetrahedron, 54:3607~3630, 1998)。LNA/DNA及びLNA/RNA異種
2本鎖の温度安定性は十分に安定なので、グアニジンチオシアネート(GnSC
N)のようなカオトロピック剤の存在下でさえ起きるような効率的なハイブリッ
ドを形成することができる。
【0010】 本発明は、ハイブリッド形成アッセイのために存在する核酸材料を調製し、利
用できるようにするために複合生物試料又は検体における細胞から核酸を遊離す
るための新規の方法に関する。核酸のハイブリッド形成に関する新規の方法も提
示する。特に、方法は、関心のある標的核酸を含有することが推測される試料か
らの核酸のハイブリッド形成について記載され、その際、試料は、LNAとのハ
イブリッド形成を可能にする一方で、細胞溶解及び細胞性の核酸の遊離を促進す
る少なくとも1つの強力なカオトロピック剤を含む緩衝液と混合される。次いで
相補的核酸の標的核酸に対するハイブリッド形成の程度が測定される。
【0011】 このようなハイブリッド形成法の1つの利点は、事前に混合された試薬ととも
に1つの簡単な工程でハイブリッド形成を行ってもよいことである。
【0012】 (詳細な説明) 本発明は、核酸を含有する、溶解された複雑な生物混合物から遊離した核酸を
検出するための新規の方法に関する。本発明の方法によって、細胞、細胞の一部
、又はウイルスに存在することが推測される核酸、即ち標的核酸のための容易な
アッセイが可能になる。かかる方法には、強力なカオトロピック剤を含むハイブ
リッド形成媒質において細胞を溶解すること、ハイブリッド形成条件下にて細胞
に存在することが推測される核酸配列に実質的に相補的なヌクレオチド配列を有
するロック核酸(LNA)と溶解物を接触させること、及びハイブリッド形成の
程度を測定することが包含される。
【0013】 『標的核酸』は、その存在に関心が向けられれており、且つその存在又は非存
在がハイブリッド形成アッセイによって検出されるべき、デオキシリボ核酸(D
NA)、リボ核酸(リボソームリボ核酸(rRNA)、転移RNA(tRNA)
、小型核RNA(snRNA)、テロメラーゼ関連RNA、リボザイムなどを含
む)のヌクレオチド配列を意味する。関心の向けられている核酸試料は、特定の
遺伝子、遺伝子断片又はRNAのような標的核酸を含有することが推測されるも
のである。特に関心が持たれているのは、真核、原核、古生物又はウイルス起源
の特定のmRNAの検出である。重要なこととして、本発明は、特定の微生物に
関連することが知られている特定の配列に関してアッセイすることによって種々
の感染疾患の診断に役立つことが可能である。標的核酸は、核酸(RNA、DN
A及び/又はrRNA)と非核酸の複合生物混合物で提供されてもよい。まずこ
こで取り上げられるべき標的核酸は、RNA分子であり、特に、本明細書に参考
として組み入れられる、通常に譲渡された米国特許出願、出願番号第08/14
2,106号に記載された、16S及び23SのrRNAである。選択した標的
核酸が2本鎖である、又はさもなければ重要な二次及び三次構造を有する場合、
ハイブリッド形成の前にそれらを加熱する必要がある可能性がある。この場合、
捕捉用プローブを含有するハイブリッド形成媒質に核酸を導入する前に又は後に
加熱が起きてもよい。バックグランドの干渉を軽減するためにハイブリッド形成
に先だって、公知の方法により複合生物試料から核酸を抽出することが望ましい
場合もある。
【0014】 本発明のハイブリッド形成法及び抽出法を、核酸(RNA及び/又はDNA)
と非核酸の複合生物混合物に適用してもよい。かかる複合生物混合物は、プロト
プラスト、又は標的核酸を有する可能性のあるその他の生物材料を含む幅広い真
核細胞及び原核細胞を包含する。従って、該方法は、組織培養動物細胞、動物細
胞(例えば、血液、血清、血漿、網状赤血球、リンパ球、尿、骨髄組織、脳脊髄
液、又は血液又はリンパ液から調製されたいかなる産物)、又はいかなる種類の
組織生検(例えば、溶解緩衝液中でホモジネートされた筋肉生検、肝臓生検、腎
臓生検、膀胱生検、骨生検、関節生検、皮膚生検、膵臓生検、腸管の生検、胸腺
生検、乳房生検、子宮生検、精巣生検、眼生検又は脳生検)、植物細胞又は浸透
圧ショックに感受性の高いその他の細胞及び細菌、酵母、ウィルス、マイコプラ
ズマ、原生動物、リケッチャ、真菌の細胞及びその他の小さな微生物細胞などに
適用可能である。本発明のアッセイ及び単離法は、例えば、関心のある非病原性
又は病原性微生物の検出に有用である。既知の起源のヌクレオチドプローブと生
物試料に存在する核酸との特異的なハイブリッド形成を検出することによって、
微生物の存在を立証してもよい。
【0015】 高濃度のグアニジン、グアニジンチオシアネート又は特定のその他のカオトロ
ピック剤及び界面活性剤を含有する溶液は、同時にLNAプローブと遊離した内
因性の核酸との特異的なハイブリッド形成を可能にする一方で、原核細胞及び真
核細胞を効率的に溶解することができる。細胞の溶解及び溶解性並びに核酸のハ
イブリッド形成を促進するために、溶液は、通常の緩衝液及び界面活性剤以外の
いかなる他の成分を含有する必要もない。
【0016】 ハイブリッド形成に先だって、抽出を採用する場合、核酸を単離するのに用い
る技術においてフェノール及びクロロホルムのような有機溶媒を使用してもよい
。 相分離を用いて核酸を抽出するのに、従来からフェノール又はフェノール/
クロロホルム混合物のような有機溶媒が使われている(Ausubel et al., Curren
t Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, 1998)。本発明も溶
解溶液と共にこのような方法を効率的に用いてもよい;しかしながら、本発明の
方法の利点は、冗漫な抽出法を必要としないことであり、従って、処理能力の高
いアッセイの性能を改善している。好ましくは、一方で依然としてLNAプロー
ブの効率的なハイブリッド形成を可能にしながら、細胞の溶解を促進するために
、溶解緩衝液/ハイブリッド形成媒質は、通常の緩衝液及び界面活性剤を含有す
る。クエン酸ナトリウム、トリスHCl、PIPES又はHEPES、好ましく
は約0.05〜0.1Mの濃度でのトリスHClを使用することができる。ハイ
ブリッド形成媒質は好ましくは、約0.05〜0.5%のイオン性又は非イオン
性の界面活性剤、例えば、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)又はサルコシル(
ミズーリ州、セントルイスのシグマケミカル社製)、及び1〜10mMのEDT
Aも含有する。他の添加剤、例えば、陰イオンポリアクリレート又はポリメタク
リレートのような極性水溶性又は膨張可能剤、及びデキストランサルフェートな
どのような荷電糖ポリマーを含有する体積調整剤のようなものを包含してもよい
。例えば、カオトロピック剤の濃度及び種類並びに例えば0.1、0.2、0.
3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、又は1.0のような典
型的には0〜1MのNaClのNaCl濃度を変えることによって、ハイブリッ
ド形成の特異性及び厳密性を制御してもよい。
【0017】 天然に生じる核酸を解離し、ヌクレアーゼを阻害するために、例えば、塩酸グ
アニジン(GnHCl)及びグアニジンチオシアネート(GnSCN)のような
グアニジン塩、又は尿素、塩化リチウム及びその他のチオシアネートのような、
タンパク質の二次構造及び三次構造を妨害するカオトロピック剤を、界面活性剤
、及び、例えばベータメルカプトエタノール又はDTTのような還元剤と組合せ
て使用してもよい。核酸の抽出及びハイブリッド形成におけるカオトロピック剤
の使用は、参考として本明細書に組み入れる欧州特許公開第0,127,327
号に記載されている。
【0018】 上記の標的核酸に、実質的に相補的なLNAがハイブリッド形成工程に導入さ
れる。用語『標的核酸に実質的に相補的なLNA』は、ハイブリッド形成の条件
下にて当該標的核酸と相補的な核酸との間に安定且つ特異的な結合が生じるよう
に標的核酸とハイブリッド形成するのに十分相補的である、少なくとも1つのL
NAモノマー及び変動する数の天然のヌクレオチド又は例えば7−デアザグアノ
シン又はイノシンのようなその類縁体を含有するポリヌクレオチド又はオリゴヌ
クレオチドをいう。従って、LNAの配列は標的核酸の正確な配列を反映する必
要はない。例えば、相補的な核酸配列が標的核酸の配列とハイブリッド形成する
のに十分なくらい相補的であり、それと共にハイブリッド形成複合体を形成し、
更に、以下で詳しく説明するように標的核酸を固体の担体に固相化することがで
きるという条件で、非相補的なヌクレオチド断片が相補的断片に接続してもよい
し、又は別の方法として、非相補的塩基若しくは更に長い配列が相補的核酸の中
で分散することができる。遊離した核酸に結合するべき捕捉用プローブを基(例
えば、ビオチン、フルオレセイン、磁気微粒子など)に連結することができる。
別の方法としては、 例えばアントラキノン光化学反応によって、あらかじめ捕
捉用プローブを永久に固体の担体又は粒子に結合することができる(WO96/
31557)。
【0019】 本発明における関心を引く可能性は、配列形式(array format)において点状
配置され、永続的に表面に貼りつけられているゲノムにおける様々な配列に対し
て様々なLNAオリゴマーを使用することである(Nature Genetics, suppl., 2
1:1~60, 1999及びWO 96/31557)。 続いて、溶解した細胞及び多数
の好適な検出用LNAプローブを含有する溶解緩衝液/ハイブリッド形成媒質の
混合物と共に、かかる配列をインキュベートすることができる。次いで、溶解及
びハイブリッド形成を生じることができ、最終的に配列を洗浄し、適当な発色反
応を行う。かかる方法の結果は、大量の異なった標的核酸の半定量的評価とし得
る。
【0020】 DNA又はRNAに関しては、LNAを含む安定なハイブリッド形成複合体(
二重らせん)の形成に必要とされる相補性の程度は、ハイブリッド形成媒質及び
/又は洗浄媒質の厳密性によって変化する。相補的な核酸は、事前に調製された
ハイブリッド形成用媒質の中に存在してもよいし、ハイブリッド形成に先立つ少
し後の時点で導入されてもよい。
【0021】 細胞の溶解及び核酸の対合を促進するために、ハイブリッド形成用媒質を生物
試料と混合する。好ましくは、生物試料の容積とハイブリッド形成用媒質の容積
は約1:10である。
【0022】 複合生物試料に対して1つの工程でそれらを行うことが意図されており、それ
はまた本発明のハイブリッド形成法の利点にもなっている。しかしながら、特定
の状況下では、些細な機械的処理又はその他の処理を考慮してもよい。例えば、
低速遠心又は濾過によってハイブリッド形成の前に溶解物を清浄にすること、又
は上述したようにハイブリッド形成の前に核酸を抽出することを所望してもよい
【0023】 当業者に既知のいかなる方法によっても、又は本明細書に提示された指針に与
えられた免疫アッセイ法に類似したいかなる方法によっても、本発明のハイブリ
ッド形成アッセイを行うことができる。アッセイの好ましい方法は、サンドイッ
チ・アッセイ及びその変法又は置き換えアッセイである。ハイブリッド形成技術
は一般に『Nucleic Acid Hybridization,A Pr
actical Approach(核酸のハイブリッド形成、実践的アプロー
チ)』(Ed. Hames, B. D. and Higgins, S. J., IRL Press, 1985);Gall
及びPardue(1969年)(Proc. Natl. Acad.Sci. USA, 63:378~383)
:及びJohn、Burnsteil及びJones(1969年)(Nature,
223:582~587)に記載されている。ハイブリッド形成技術における更なる改善は
当業者に知られており、容易に適用することができる。
【0024】 本発明では、典型的には捕捉用LNAプローブを、例えば微量力価トレイのウ
エル表面又はマイクロビーズの表面のような固体表面に付着する。 従って、好
都合で極めて効率的な洗浄法を実行することができ、発明の性能に加えられても
よい、種々の酵素に基づいた反応に対する可能性が開かれている。最も注目に値
することは、ハイブリッド形成アッセイの感度が、検出される標的核酸を増やす
核酸増幅システムを使用することによって高められるという可能性である。かか
るシステムの例には、ポリメラーゼ鎖反応(PCR)システム及びリガーゼ鎖反
応(LCR)システムが挙げられる。最近記載され、当業者に既知のその他の方
法は、核酸配列に基づいた増幅(NASBA:登録商標、オンタリオ州、ミシサ
ーガのキャンジーン)及びQベータレプリカーゼシステムである。PCRは選択
されたDNA配列を複製する、鋳型に依存したDNAポリメラーゼのプライマー
伸展の方法である。方法は、DNAポリヌクレオチドの特異的な一部配列のDN
Aポリメラーゼによる複製を開始するために過剰量の特異的なプライマーを使用
し、続いて変性とポリメラーゼによる伸展の工程を反復することに基づいている
。PCRシステムは当該技術で周知である(米国特許第4,683,195号及
び米国特許第4,683,202号を参照のこと)。PCR法に関する更なる情
報については、PCRプロトコール:方法と応用のガイド(Ed. Innis, Gelland
, Shinsky and White, Academic Press, Inc., 1990)も参照のこと。PCRを
行うための試薬及びハードウエアはコネチカット州、ノーウォークのパーキン−
エルマー/セータスインストルメンツ(Perkin~Elmer/Cetus Instruments)を介
して市販されている。
【0025】 LCRはPCR同様、交互に変化する温度のサイクルを複数使用して目的のD
NA配列の数を増幅する。しかしながら、LCRは鋳型の伸展のために個々のヌ
クレオチドを使用しない。代わりにLCRは、目的領域の両鎖に相補的である過
剰量のオリゴヌクレオチドに基づいている。2本鎖鋳型DNAの変性に続いて、
LCR法は目的鎖の1つに隣接した領域に相補的な2つのオリゴヌクレオチドプ
ライマーの連結を開始する。どちらの鎖に相補的なオリゴヌクレオチドも接続す
ることができる。連結及び2回目の変性の後、最初の鋳型と新しく2個の接続さ
れた産物が次の連結の鋳型として働き、目的配列の指数的増幅を提供する。この
方法は、Genomics第4巻の560〜569ページ(1989年)に詳述
されており、参考として本明細書に組み入れられる。他の増幅システムも開発さ
れているので、本発明における使用を見い出してもよい。
【0026】 本発明のハイブリッド形成用媒質及びハイブリッド形成法は独自の1工程アッ
セイに適している。ハイブリッド形成に必要なあらゆる成分を含有するように商
業的に又は実験室規模で事前に媒質を調製してもよい。例えば、例えばサンドイ
ッチアッセイでは、媒質はカオトロピック剤(例えばグアニジンチオシアネート
)、所望の緩衝液及び界面活性剤、ミクロビーズのような固体の担体に結合させ
た捕捉用LNAプローブ、及びLNAであってもよい検出用核酸を含むことがで
きる。 その後、この媒質は実行すべきアッセイ時に標的核酸を含有する試料を
混合することが必要なだけである。いったんハイブリッド形成が起きると、固体
の担体に付着させたハイブリッド複合体を洗浄してもよく、ハイブリッド形成の
程度を測定してもよい。
【0027】 サンドイッチアッセイは、核酸配列を検出する、又は単離するために、商業的
に有用なハイブリッド形成アッセイである。かかるアッセイは、固体の担体に共
有結合で固相化された『捕捉用』核酸及び溶液中で標識された『シグナル』核酸
を利用する。試料は標的核酸を提供する。『捕捉用』核酸及び『シグナル』核酸
プローブは標的核酸とハイブリッド形成して、『サンドイッチ状態』のハイブリ
ッド複合体を形成する。効果的にするのは、シグナル核酸が捕捉用核酸とはハイ
ブリッド形成しないが、捕捉用プローブとは異なった位置で標的核酸とハイブリ
ッド形成するように、シグナル核酸を設計する。
【0028】 実際、ハイブリッド形成アッセイのための担体として金属及びプラスチックを
含めていかなる固体表面も使用することができる。一般に2種類の固体表面を利
用することができる。即ち、 a) 核酸又はオリゴヌクレオチドを固相化することができる固体表面の基体と
して使用するのに、膜、ポリスチレンビーズ、ナイロン、テフロン(登録商標) 、ポリスチレン/ラテックスビーズ、ラテックスビーズ、又は活性化カルボキシ レート、スルホネート、リン酸基又は類似の活性化が可能な基を持つ固体の担体 が好適である。 b) 商業的に入手(例えば、ニューヨーク州イーストヒルのポール・バイオサ
ポート・ディビジョンのポールイムノダイン・イムノアフィニティ膜、又はマサ
チューセッツ州、ベッドフォードのミリポアからのイムノビロン・アフィニティ
膜)してもよく、且つ捕捉用オリゴヌクレオチドを固相化するのに使用してもよ
い事前に活性化された表面を持つ多孔性膜、磁気ビーズ、ポリエチレン、テフロ
ン、ナイロン、シリカ又はラテックスビーズを含むミクロビーズも使用してもよ
い。
【0029】 しかしながら、特に核酸の複合体混合物及びその他の溶解された生体分子をハ
イブリッド形成によって分析する場合、上記a)及びb)に記載された一般的に
利用できる表面の使用はバックグランドの問題を起こすことが多い。当該技術(
WO 96/31557を参照のこと)に記載されているアントラキノン(AQ
)を基にした光カップリング法によって捕捉用プローブを固体表面に共有結合で
付着すると、バックグランドの有意な低下が得られている。この方法によって、
処理されたガラス表面同様に、ポリカーボネート及びポリエチレンのような相対
的に熱安定性のポリマーを含めたほとんどのポリマー素材の表面への捕捉用LN
Aオリゴの共有結合による付着が可能になる。従って、AQ−光カップリング法
の使用によって、今日のPCR増幅技術に適合する容器の表面に捕捉用LNAプ
ローブを付着することができる。
【0030】 生物のゲノム全体の配列又はその一部、メッセンジャーRNA、又はメッセン
ジャーRNAの逆転写で得られたcDNAから、ハイブリッド形成アッセイで使
用するための捕捉用又はシグナル用核酸に好適な配列を得ることができる。かか
る得られた配列からヌクレオチド配列を得る方法は公知である(Ausubel et al.
, Current Protocols in Molecular Biology, pub John Wiley & Sons, 1998 及
びSambrook et al., in Molecular Cloning, A Laboratory Mannual, Cold Spri
ng Habor Laborattory Press, 1989を参照のこと)。更に、関連配列を入手する
には、多数の公的な及び商業的な配列データベースにアクセスすることが可能で
あり、交渉することができる。
【0031】 いったん適切な配列を決定したら、当該技術で記載された(Tetrahedron, 54:
3607~30, 1998)ような市販の方法及び装置を用いて、好ましくはLNAプロー
ブを化学的に合成する。例えば、短いLNAプローブを作製するのに固相ホスフ
ォアミダイト法を用いることができる(Caruthers et al., Cold Spring Harbor
Symp. Quant. Biol., 47:411~418, 1982; Adams et al., J. Am. Chem. Soc.,
105:661, 1983)。
【0032】 特定の標的に対するプローブを合成する場合、ヌクレオチド配列の選択は試験
の特異性を決定する。例えば、数種のウイルス単離物からのDNA配列を比較す
ることによって種に特異的又は属に特異的のどちらかであるウイルスの検出のた
めの配列を選択することができる。市販のコンピュータプログラムを用いて、D
NA領域と配列の比較を達成することができる。
【0033】 当該技術で周知の方法のいずれかによってハイブリッド形成の程度の測定を行
ってもよい。検出可能なハイブリッド形成がない場合、ハイブリッド形成の程度
は0である。典型的には、ハイブリッド形成を検出するのには標識されたシグナ
ル核酸を使用する。ハイブリッド形成したポリヌクレオチドの存在を検出するた
めに典型的に使用される数種の方法のいずれか1つによって相補的核酸又はシグ
ナル核酸を標識してもよい。最も一般的な検出法は、標識された抗体、蛍光団又
は化学発光剤に結合するリガンドの使用である。しかしながら、3H、125I
、35S、14C、33P又は32Pでプローブを標識し、続いてオートラジオ
グラフィで検出してもよい。 放射性同位元素の選択は、合成の容易さ、変化す
る安定性、及び選択した同位元素の半減期による研究の優先性に依存する。その
他の標識には、標識されたリガンドに対する特異的な結合相手として作用する抗
体が挙げられる。標識の選択は、必要とされる感度、プローブとの共役の容易さ
、安定性の必要性、及び利用可能な設備に依存する。
【0034】 LNAプローブは典型的には合成中に標識される。ホスフォアミダイト合成法
の柔軟性によって、市販のリンカー、蛍光団及びこの標準的な化学反応に利用で
きる標識分子を持つLNAの容易な製造が促進される。例えばキナーゼのような
酵素反応によってLNAを標識してもよい。
【0035】 検出用プローブがDNA又はRNAであるような状況も想定される。標識の選
択によって種々の方法でかかるプローブを標識することができる。典型的には、
所望の放射性同位元素を含有する市販のヌクレオチドを用いて放射性プローブが
作製される。2本鎖プローブのニックトランスレーション;放射性dNTPの存
在下DNAポリメラーゼのクレノウ断片を持った特異的挿入部を有する1本鎖M
13プラスミドをコピーすること;放射性dNTPの存在下にて逆転写酵素を用
いてRNA鋳型からcDNAを転写すること;放射性rNTPの存在下にてSP
6又はT7RNAポリメラーゼを用いてSP6プロモータ又はT7プロモータを
含有するベクターからRNAを転写すること;ターミナルトランスフェラーゼを
用いて放射性ヌクレオチドをプローブの3’末端に接続すること;又は[32P
]−ATP及びポリヌクレオチドキナーゼを用いたプローブの5’末端のリン酸
化のような数種の手段によって放射性ヌクレオチドをプローブに組み入れること
ができる。
【0036】 間接的手段によって非放射性プローブを標識することが多い。一般に、リガン
ド分子がプローブに共有結合される。次いで、固有に検出可能である抗リガンド
分子、又は検出可能な酵素、蛍光化合物、又は化学発光化合物のようなシグナル
システムに共有結合した抗リガンド分子のどちらかにリガンドが結合する。リガ
ンド及び抗リガンドは幅広く異なってもよい。リガンドが例えば、ビオチン、チ
ロキシン及びコルチゾールのような天然の抗リガンドを有する場合、標識された
天然の抗リガンドと共役して使用することができる。別の方法としては、抗体と
組合せてハプテン化合物又は抗原化合物を使用することができる。
【0037】 DNAと同様に、例えば、酵素又は蛍光団との共役によって、シグナル発生化
合物に直接LNAプローブを共役させることもできる。標識として関心のある酵
素は、主として加水分解酵素、特にホスファターゼ、エステラーゼ及びグリコシ
ダーゼ又はオキシドレダクターゼ、特にペルオキシダーゼである。蛍光化合物に
は、フルオレセイン及びその誘導体、ローダミン及びその誘導体、ダンシル、ウ
ンベリフェロンなどが挙げられる。化学発光化合物には、ルシフェリン、AMP
PD([3−(2’−スピロアマンタン)−4−メトキシ−4−(3’−ホスフ
ォリロキシ)−フェニル−1,2−ジオキセタン])及び2,3−ジヒドロフタ
ルアジネジオン、例えばルミノールが挙げられる。
【0038】 ハイブリッド形成用媒質又は抽出用溶液に存在する標識されたプローブの量は
広く変化してもよい。一般に、プローブの標的DNAへの結合比率を高めるため
に標的核酸の理論的な量に対して実質的に過剰量のプローブが用いられる。市販
の超音波水槽に反応容器を浸すことにより超音波処理を行うことによってハイブ
リッド形成比率が加速されることが多い。
【0039】 使用した特定のハイブリッド形成溶液に適した温度及び時間にてハイブリッド
形成を行った後、捕捉用LNAプローブ:標的核酸ハイブリッド複合体が付着さ
れている担体を、典型的にはハイブリッド形成溶液で提供されたものと類似の試
薬(例えば、塩化ナトリウム、緩衝液、有機溶媒及び界面活性剤)を含有する洗
浄用溶液に導入する。これらの試薬はハイブリッド形成用媒質と同じような濃度
でもよいが、更に厳密な洗浄条件が所望の場合は、それらは更に低い濃度である
。 担体を洗浄用溶液内で維持する時間は、数分から数時間以上変化してもよい
【0040】 ハイブリッド形成用媒質又は洗浄用媒質のどちらかを厳密にすることができる
。適当な厳密性で洗浄した後、今や標識の性質に従って正確なハイブリッド複合
体が検出される。
【0041】 標識に直接プローブを共役させてもよい。例えば、標識が放射性物質の場合、
ハイブリッド複合体の基質に会合したプローブがX線フィルムに感光される。標
識が蛍光物質の場合、特定の波長の光でそれを先ず照射することによって試料は
検出される。試料はこの光を吸収し、別の波長の光を遊離するが、これを検出器
で捉える。(Physical Biochemistry, Freifelder, D., W.H. Freeman & Co, 53
7~542, 1982)。標識が酵素の場合、酵素に対して適当な基質とともにインキュ
ベートすることによって試料は検出される。発生されるシグナルは、有色の沈殿
物、有色の、又は蛍光の可溶性物質、若しくは生物発光又は化学発光により生じ
る光子であってもよい。プローブのアッセイに好ましい標識は、例えば、西洋ワ
サビのペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ、子ウシの腸のアルカリホス
ファターゼ、グルコースオキシダーゼ及びベータ−ガラクトシダーゼのような、
陽性の読み取りを示す有色の沈殿を生じる。例えば、アルカリホスファターゼは
、インドキシルリン酸を脱リン酸化し、次いで還元反応に加わり、テトラゾリウ
ム塩を色の強い不溶性のホルマザンに変換する。
【0042】 ハイブリッド形成複合体の検出は、標的とプローブのポリヌクレオチド又は核
酸の二重らせんに対するシグナルを発生している複合体の結合を必要としてもよ
い。典型的には、かかる結合は、リガンドと共役するプローブ及びシグナルで共
役された抗リガンドの間のリガンドと抗リガンドの相互作用を介して起きる。シ
グナル発生複合体の結合も超音波エネルギーへの暴露によって容易に敏感に反応
して加速される。
【0043】 標識によってハイブリッド形成複合体の間接的検出が行えてもよい。例えば、
標識がハプテン又は抗原である場合、抗体を用いて試料を検出することができる
。このようなシステムでは、抗体に蛍光分子又は酵素分子を結合することによっ
て、又は時には放射性標識に結合することによってシグナルが発生する(Tijsse
n, P., "Practice and Theory of Enzyme Immunoassay", Laboratory Technique
s in Biochemistry and Molecular Biology, Burdon, R. H., van Knippenberg,
P.H., Eds., Elsevier, 9~20, 1985)。
【0044】 ここで、用語『標識』は、従って、それ自体によって又は検出シリーズの一部
として検出可能な基を意味する。リポーター基の官能部分の例は、ビオチン、ジ
ゴキシゲニン、蛍光基(例えば、光又はX線のような、特定の電磁波照射を吸収
することができる、及び更に長い波長の放射として吸収されるエネルギーを続い
て再遊離する基で;例証的な例は、ダンシル(5−ジメチルアミノ)−1−ナフ
タレンスルホニル)、DOXYL(N−オキシル−4,4−ジメチルオキサゾリ
ジン)、 PROXYL(N−オキシル−2,2,5,5−テトラメチルピロリ
ジン)、TEMPO(N−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン
)、ジニトロフェニル、アクリジン、クマリン、Cy3及びCy5(バイオロジ
カル・ディテクション・システムズ社の商標)、エリトロシン、クマリン酸、ウ
ンベリフェロン、テキサス・レッド、ローダミン、テトラメチルローダミン、R
ox、7−ニトロベンゾ−2−オキサ−1−ジアゾール(NBD)、ピレン、フ
ルオレセイン、ユーロピウム、ルテニウム、サマリウム、及びその他の希土類金
属である)、 放射性標識、化学発光標識(化学反応中の光の遊離を介して検出
可能な標識)、スピン標識(フリーラジカル(例えば、置換された有機ニトロキ
シド)又は電子スピン共鳴分光計を用いて検出することができる生体分子に結合
したその他の常磁性プローブ(例えば、Cu2+、Mg2+))、酵素(例えば
、ペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ、β−ガラクトシダーゼ、及びグ
ルコースオキシダーゼ)、抗原、抗体、ハプテン(ペプチド及びステロイドホル
モンのような抗体に結合することはできるが、それ自体で免疫反応を開始するこ
とができない基)、例えば、脂肪酸残基、ステロイド部分(コレステリル)、ビ
タミンA、ビタミンD、ビタミンE、特異的な受容体に対する葉酸ペプチドのよ
うな細胞膜透過のキャリアシステム、エンドサイトーシスに介在する基、上皮増
殖因子(EGF)、ブラジキニン、及び血小板由来増殖因子(PDGF)である
。特に関心のある例は、ビオチン、フルオレセイン、テキサス・レッド、ローダ
ミン、ジニトロフェニル、ジゴキシゲニン、ルテニウム、ユーロピウム、Cy5
、Cy3などである。
【0045】 RNAの単離に関しては、イソチオシアネート塩(例えば、グアニジン チオ
シアネート)のようなカオトロピック剤はタンパク質と核酸の相互作用の完全な
破壊を提供しないので、最適なハイブリッド形成が妨げられることが記載されて
いる(米国特許第5,376,529号)。カオトロピック剤及び標的核酸を含
有するハイブリッド形成用溶液に熱を適用すると、ハイブリッド形成における有
意な増加が起きると報告された。以前、研究者達は、反応物質の安定性を維持す
るためにハイブリッド形成温度を低く保つよう努めてきた。Coxらの欧州特許
出願第84302865.5号を参照のこと。しかしながら、LNA/DNA及
びLNA/RNAの異種二重らせんの熱安定性が有意に高いことによってLNA
プローブとのハイブリッド形成は高い温度で実現可能となっている。従って、本
発明は、リボ核酸検出アッセイの感度を高め、アッセイの工程を簡略化する方法
を提供する。標的核酸がRNAである核酸のハイブリッド形成を行う方法は、当
該技術(米国特許第5,376,529号)に記載されるように、例えば70〜
100℃のような高い温度に核酸溶液又は試料を加熱することを含む。本発明の
核酸溶液は、カオトロピック剤、標的核酸及び関心のある標的核酸に実質的に相
補的なLNAを含む。タンパク質と核酸の相互作用を完全に破壊するために核酸
溶液を加熱して、LNAとその標的との間のハイブリッド形成を最大にする。高
親和性のLNAプローブを用いる場合、DNA:DNA及びDNA:RNAの相
互作用を完全に破壊するのに必要な高い温度でハイブリッド形成を行ってもよい
。次いで相補的な核酸が標的核酸とハイブリッド形成してハイブリッド複合体を
形成するまで溶液を冷却する。
【0046】 これらの方法はそれによって試料及びアッセイ試薬の取り扱いを最小限にする
ことができるので更に有利である。例えば、カオトロピック剤、緩衝液又は界面
活性剤のようなその他の適当な成分、固体の担体に結合した捕捉用LNAプロー
ブ、及び両方共標的核酸とハイブリッド形成することができるシグナル用又は検
出用LNA(又は核酸)を含有する、使用準備済みの試薬溶液を提供してもよい
。好都合なことに、標的核酸を抱いていることが推測される複合生物試料をハイ
ブリッド形成用に事前に調製した試薬に直接混合することができ、従って、1工
程でハイブリッド形成を行うことができる。混合した溶液を本明細書で記載する
ように加熱し、次いでハイブリッド形成が起きるまで冷却する。ハイブリッド形
成しなかった物質を除くために得られたハイブリッド複合体を単に洗浄し、ハイ
ブリッド形成の程度を測定する。
【0047】 核酸、例えばmRNAの抽出及びハイブリッド形成のためのキットも考慮され
る。かかるキットは、強力なカオトロピック剤及び固体の担体に結合した捕捉用
LNAプローブを含む抽出溶液又はハイブリッド形成用媒質を含有する少なくと
も1つのバイアルを含有する。界面活性剤、緩衝溶液及び標的核酸を検出する成
分を含む追加バイアルも包含されてもよい。
【0048】 本明細書で使用するとき、用語『LNA』又は『補足用LNAプローブ』は一
般式Iの核酸類縁体を少なくとも1つ含むオリゴマー及びその塩基性塩及び酸付
加塩をいう:
【0049】
【化1】
【0050】 (式中、Xは−O−、−S−、−N(RN*)−、−CR6(R6*)−から選
択され;Bは核酸塩基から選択され、Pは続くモノマーへのヌクレオチド間結合
のためのラジカル位、又は任意で置換基R5を含む、ヌクレオチド間結合又は5
’−末端基のような5’末端基を表し; R3又はR3*は先行するモノマーに対するヌクレオチド間結合、又は3’末端
基を表すP*であり; R4*及びR2*は共に−C(RaRb)−、−C(Ra)=C(Ra)−、−
C(Ra)=N−、−O−、−Si(Ra)2−、−S−、−SO2−、−N(
Ra)−及び>C=Zから選択される1−4基/原子から成るバイラジカルを表
し、 式中、Zは−O−、−S−、及び−N(Ra)−から選択され、Ra及びRb
は独立して水素、任意で置換されたC1〜12のアルキル、任意で置換されたC
2〜12のアルケニル、任意で置換されたC2〜12のアルキニル、ヒドロキシ
、C1〜12のアルコキシ、C2〜12のアルケニロキシ、カルボキシ、C1〜
12のアルコキシカルボニル、C1〜12のアルキルカルボニル、ホルミル、ア
リール、アリーロキシカルボニル、アリーロキシ、アリールカルボニル、ヘテロ
アリール、ヘテロアリーロキシカルボニル、ヘテロアリーロキシ、ヘテロアリー
ルカルボニル、アミノ、モノ及びジ(C1〜6のアルキル)アミノ、カルバモイ
ル、モノ及びジ(C1〜6のアルキル)アミノカルボニル、アミノC1〜6のア
ルキルアミノカルボニル、モノ及びジ(C1〜6のアルキル)アミノC1〜6の
アルキルアミノカルボニル、C1〜6のアルキルカルボニルアミノ、カルバミド
、C1〜6アルカノイロキシ、スルホノ、C1〜6アルキルスルホヌロキシ、ニ
トロ、アジド、スルファニル、C1〜6のアルキルチオ、ハロゲン、 DNA挿
入剤、光化学的に活性のある基、熱化学的に活性のある基、キレート基、リポー
ター基、及びリガンド、その際アリールとヘテロアリールは任意で置換されても
よく、及びその際、双子の置換基Ra及びRbは共に、任意で置換されたメチレ
ン(=CH2、アリールに対する任意の置換基として定義されたような置換基で
1回又は2回任意で置換された)を表してもよく;且つ 存在するがP又はP*に関与しない置換基R1*、R2、R3、R3*、R5、
R5*、R6、及びR6*はそれぞれ独立して水素、任意で置換されたC1〜1
2のアルキル、任意で置換されたC2〜12のアルケニル、任意で置換されたC
2〜12のアルキニル、ヒドロキシ、C1〜12のアルコキシ、C2〜12のア
ルケニロキシ、カルボキシ、C1〜12のアルコキシカルボニル、C1〜12の
アルキルカルボニル、ホルミル、アリール、アリーロキシカルボニル、アリーロ
キシ、アリールカルボニル、ヘテロアリール、ヘテロアリーロキシカルボニル、
ヘテロアリーロキシ、ヘテロアリールカルボニル、アミノ、モノ及びジ(C1〜
6のアルキル)アミノ、カルバモイル、モノ及びジ(C1〜6のアルキル)アミ
ノカルボニル、アミノC1〜6のアルキルアミノカルボニル、モノ及びジ(C1
〜6のアルキル)アミノC1〜6のアルキルアミノカルボニル、C1〜6のアル
キルカルボニルアミノ、カルバミド、C1〜6のアルカノイロキシ、スルホノ、
C1〜6のアルキルスルホニロキシ、ニトロ、アジド、スルファニル、C1〜6
のアルキルチオ、ハロゲン、DNA挿入剤、光化学的に活性のある基、熱化学的
に活性のある基、キレート基、リポーター基、及びリガンド(その際、後者の基
は、置換基Bに対して定義されたようなスペーサーを包含してもよい)から選択
され、その際、アリール及びヘテロアリールは任意で置換されてもよく、且つそ
の際、2つの双子の置換基は共に、オキソ、チオキソ、イミノを表してもよく、
又は任意で置換されたメチレンを表してもよく、又は共に、RNが水素及びC1
〜4のアルキルから選択される−O−、−S−、及び−(NRN)−から選択さ
れる1又はそれより多くのヘテロ原子/基によって任意で介在される及び/又は
停止される1〜5の炭素原子のアルキレン鎖から成るスピロバイラジカルを形成
してもよく、及びその際、2つの隣接した置換基(双子ではない)は追加の結合
を表して二重結合となってもよく;且つRN*は存在するが、バイラジカルに関
与しない場合、水素及びC1〜4のアルキルから選択される。)
【0051】 本明細書で使用するとき、用語『LNA』(ロックヌクレオシド類縁体)は、
オリゴマー(一般式I)に組み入れられた二環式ヌクレオシド類縁体をいう。
【0052】 本背景では、用語『核酸塩基』は、非天然に生じる核酸塩基と同様に天然に生
じる核酸塩基も網羅する。従来『非天然に生じる』とみなされていた種々の核酸
塩基が次々と天然に見い出されていることは当業者に明らかにされるべきである
。従って、『核酸塩基』は、既知のプリン及びピリミジン複素環のみならず、そ
の複素環類縁体及び互変体を包含する。核酸塩基の例証的な例は、アデニン、グ
アニン、チミン、シトシン、ウラシル、プリン、キサンチン、ジアミノプリン、
8−オキソ−N6−メチルアデニン、7−デアザキサンチン、7−デアザグアニ
ン、N4,N4−エタノシトシン、N6,N6−エタノ−2,6−ジアミノプリ
ン、5−メチルシトシン、5−(C3−C6)アルキニルシトシン、5−フルオ
ロウラシル、5−ブロモウラシル、偽イソシトシン、2−ヒドロキシ−5−メチ
ル−4−トリアゾロピリジン、イソシトシン、イソグアニン、イノシン、及びB
ennerらが米国特許第5,432,272号で記載した「非天然に生じる」
核酸塩基である。用語『核酸塩基』はあらゆる及びすべてのこのような例及びそ
の類縁体並びに互変体を網羅することを意図する。特に関心のある核酸塩基は、
ヒトの治療応用及び診断応用に関連する天然に生じる核酸塩基であるとみなされ
ているアデニン、グアニン、 チミン、シトシン、及びウラシルである。
【0053】 本明細書で使用されるとき、用語『DNA挿入剤』は、DNA又はRNAらせ
ん、二重らせん、又は三重らせんに挿入することができる基をいう。DNA挿入
剤の官能的部分の例は、アクリジン、アントラセン、アントラキノンのようなキ
ノン、インドール、キリノン、イソキノリン、ジヒドロキノン、アントラサイク
リン、テトラサイクリン、メチレンブルー、アントラサイクリノン、プソラレン
、クマリン、エチジウムハロゲン化合物、ダイネミシン、1,10−フェナント
ロリン銅のような金属錯体、カルケアマイシンのようなトリス(4,7−ジフェ
ニル−1,10−フェナントロリン)ルテニウム−コバルト−エネジイン、ポフ
ィリンズ、ジスタマイシン、ネトロプシン、ビオロゲン、ダウノマイシンである
。特に関心のある例は、アクリジン、アントラキノンのようなキノン、メチレン
ブルー、プソラレン、クマリン及びエチジウムハロゲン化合物である。
【0054】 ここで、用語『光化学的に活性化された基』は、光照射のもとで化学反応をう
けることができる化合物を網羅する。その官能基の実証的な例は、キノン、特に
6−メチル−1,4−ナフトキノン、アントラキノン、ナフトキノン、及び1,
4−ジメチル−アントラキノン、ジアジリン、芳香族アジド、ベンゾフェノン、
プソラレン、ジアゾ化合物、及びジアジリノ化合物である。
【0055】 ここで、『熱化学的に反応性の基』は、他の基との熱化学的に誘導された共有
結合の形成を受けることができる官能基として定義される。熱化学的に反応性の
基の官能部分の実証的な例は、カルボン酸、活性化エステルのようなカルボン酸
エステル、酸フッ化物、酸塩化物、酸臭化物及び酸ヨウ化物のようなカルボン酸
ハロゲン化合物、カルボン酸アジド、カルボン酸ヒドラジド、スルホン酸、スル
ホン酸エステル、スルホン酸ハロゲン化合物、セミカルバジド、チオセミカルバ
ジド、アルデヒド、ケトン、第1級アルコール、第2級アルコール、第3級アル
コール、フェノール、アルキルハロゲン化合物、チオール、ジスルフィド、第1
級アミン、第2級アミン、第3級アミン、ヒドラジド、エポキシド、マレイミド
及びホウ酸誘導体である。
【0056】 ここで、用語『キレート基』は、1つより多くの結合部位を有し、1つより多
くの結合部位を介して同時に他の分子、原子又はイオンと頻繁に結合する分子を
意味する。キレート基の官能部分の例は、イミノ二酢酸、ニトロ三酢酸、エチレ
ンジアミン四酢酸(EDTA)、アミノホスホン酸などである。
【0057】 ここで、『リガンド』は結合する何かを意味する。リガンドは、例えば、芳香
族基(例えば、ベンゼン、ピリジン、ナフタレン、アントラセン、及びフェナン
トレン)、ヘテロ芳香族(例えば、チオフェン、フラン、テトラヒドロフラン、
ピリジン、ジオキサン、及びピリミジン)、カルボン酸、カルボン酸エステル、
カルボン酸ハロゲン化合物、カルボン酸アジド、カルボン酸ヒドラジド、スルホ
ン酸、スルホン酸エステル、スルホン酸ハロゲン化合物、セミカルバジド、チオ
セミカルバジド、アルデヒド、ケトン、第1級アルコール、第2級アルコール、
第3級アルコール、フェノール、アルキルハロゲン化合物、チオール、ジスルフ
ィド、第1級アミン、第2級アミン、第3級アミン、ヒドラジド、エポキシド、
マレイミド、及び酸素原子、窒素原子及び/又はイオウ原子のような1又はそれ
より多くのヘテロ原子で任意に妨害された、又は停止され、任意で芳香族又はモ
ノ/ポリ不飽和炭化水素を含有するC1〜C20のアルキル基、ポリエチレング
リコールのようなポリオキシエチレン、ポリ−β−アラニン、ポリグリシン、ポ
リリジンのようなオリゴ/ポリアミド、ペプチド、オリゴ/多糖類、オリゴ/ポ
リリン酸塩、毒素、抗体、細胞毒、及びステロイド、並びに『親和性リガンド』
、すなわち、特定のタンパク質、抗体、ポリ及びオリゴ糖、及びその他の生体分
子上で特異的な親和性を有する官能基又は生体分子である。
【0058】 DNA挿入剤、光化学的に活性のある基、熱化学的に活性のある基、キレート
基、リポーター基、及びリガンドの上述した具体例が、該当する基の『活性のあ
る/官能的な』部分に相当することは当業者には明らかであろう。当業者にとっ
て、 DNA挿入剤、光化学的に活性のある基、熱化学的に活性のある基、キレ
ート基、リポーター基、及びリガンドは、典型的には形態M−Kで表され、その
際、Mは該当する基の『活性のある/官能的な』部分であり、Kはそれを介して
『活性のある/官能的な』部分が5員環又は6員環に結合するスペーサーである
ことは更に明らかである。従って、BがDNA挿入剤、光化学的に活性のある基
、熱化学的に活性のある基、キレート基、リポーター基、及びリガンドから選択
される場合、B基は、形態M−Kを有し、その際、MはそれぞれDNA挿入剤、
光化学的に活性のある基、熱化学的に活性のある基、キレート基、リポーター基
、及びリガンドの『活性のある/官能的な』部分であり、Kは1〜50の原子、
好ましくは1〜30の原子、特には1〜15の原子を含む、5員環又は6員環と
『活性のある/官能的な』部分との間の任意のスペーサーであることが理解され
るべきである。
【0059】 ここで、用語『スペーサー』は、上記で定義した種類の2以上の異なった部分
を繋ぐのに使用される熱化学的にも光化学的にも活性のない、間隔を空ける基を
意味する。スペーサーは、疎水性、親水性、分子のたわみ性及び分子の長さを含
む種々の特徴に基づいて選択される(例えば、Hermanson et al., "Immobilized
Affinity Ligand Techniques" Academic Press, San Diego, California, 137~
ff, 1992を参照のこと)。一般に、スペーサーの長さは400オングストローム
未満であり、適用の中には100オングストローム未満が好ましい場合もある。
従って、スペーサーは、酸素原子、窒素原子及び/又はイオウ原子のような1又
はそれより多くのヘテロ原子で任意に妨害される又は停止される炭素原子の鎖を
含む。従って、スペーサーKは、1又はそれより多くのアミド、エステル、アミ
ノ、エーテル及び/又はチオエエーテルの機能性を含んでもよく、任意で芳香族
又はモノ/ポリ炭化水素、ポリエチレングリコールのようなポリオキシエチレン
、ポリ−β−アラニン、ポリグリシン、ポリリジンのようなオリゴ/ポリアミド
、一般的なペプチド、オリゴ/多糖類、オリゴ/ポリリン酸塩を含んでもよい。
更に、スペーサーはそれらを組合せた単位から成ってもよい。スペーサーの長さ
は、5員環又は6員環に関して該当する基の『活性のある/官能的な』部分の所
望の又は必要な位置及び空間的方向性を考慮して、変化してもよい。特に関心の
ある実施態様では、スペーサーは化学的に切断可能な基を包含する。かかる化学
的に切断可能な基の例には、還元条件下で切断可能なジスルフィド結合、ペプチ
ダーゼによって切断可能なペプチドなどが挙げられる。
【0060】 1つの変形としては、Kは該当する基の『活性のある/官能的な』部分が5員
環又は6員環と直接結合するような単結合を表す。
【0061】 好ましい実施態様では、一般式I及びIIにおける置換基Bは、好ましくは核
酸塩基、特にアデニン、グアニン、チミン、シトシン及びウラシルから選択され
る。
【0062】 オリゴマー(式I)では、Pは続くモノマー又は5’末端基に対するヌクレオ
シド間結合のためのラジカル位を表す。該LNAが5’末端『モノマー』ではな
い場合、最初の可能性が適用されるが、該LNAが5’末端『モノマー』である
場合、後者の可能性が適用される。かかるヌクレオシド間結合又は5’末端基は
、置換基R5(又は同等に適用可能な:置換基R5*)を包含してもよく、それ
によってP基に対して二重結合を形成してもよいことが理解されるべきである(
以下のヌクレオシド間結合又は5’末端基の定義から更に明らかにすることがで
きる)(5’末端はヌクレオシドにおけるリボース部分の5’炭素原子に相当す
る位置をいう)。
【0063】 一方、先行するモノマー又は3’末端基(P*)に対するヌクレオシド間結合
は、置換基R3又はR3*の1つによって定義される位置、好ましくは置換基R
3*によって定義される位置から始まる(3’末端はヌクレオシドにおけるリボ
ース部分の3’炭素原子に相当する位置をいう)。
【0064】 R3*(『正規』の配置)又はR3(キシロ配置)のどちらかとしての基P*
の配向性は2つの同等に関心のある可能性を表すことが理解されるべきである。
すべて『正規』の(R3*=P*)オリゴマー及び『正規』のLNAモノマーと
ヌクレオチド(2−デオキシヌクレオチド及び/又はヌクレオチド)を組み合わ
せたオリゴマーは、DNA、RNA、及びその他のLNAオリゴマーに対して強
く(高い親和性で)ハイブリッド形成することが見い出されている。 全キシロ
LNAオリゴマー及びオリゴマーとキシロLNA(R3=P*)モノマー及び例
えばキシロヌクレオチド(ヌクレオチド及び/又は2−デオキシヌクレオチド)
との組み合わせは同等のハイブリッド形成特性を生じると現在考えられている。
DNA、RNA、又はもう1つのLNAオリゴマーのいずれかとハイブリッド形
成する(高い親和性で)する場合、『正規』配置の(R3*=P*)のオリゴマ
ーは、反平行方向のLNAオリゴマーを生じることが明らかにされている。従っ
て、キシロ(R3=P*)配置のオリゴマーは、DNA、RNA、又はもう1つ
のLNAオリゴマーに対してハイブリッド形成する場合、平行方向性を生じるこ
とが熟考される。
【0065】 上記の観点では、1つのオリゴマーにおける『正規』のLNA及びキシロLN
Aの組合せは、このように違った種類のモノマーがドメインに位置する限り、す
なわち、少なくとも5、例えば少なくとも10のモノマー(例えばキシロ−LN
A、キシロ−ヌクレオチドなどのモノマー)の連続したドメインに、少なくとも
5、例えば少なくとも10の他の種類のモノマー(例えば『正規』のLNA、『
正規』のヌクレオチドなど)の連続したドメインが続くように位置する限り、興
味深い特性を生じることができる。例えば、核酸を捕捉するためにかかるキメラ
型のオリゴマーを使用してもよい。
【0066】 ここで、用語『モノマー』は、LNAと同様に、天然に生じるヌクレオシド、
非天然に生じるヌクレオシド、PNAなどに関する。従って、『続くモノマー』
は、5’末端方向で隣接するモノマーに関し、『先行するモノマー』は3’末端
方向で隣接するモノマーに関する。LNAモノマーから見られるかかる続くモノ
マー及び先行するモノマーは天然に生じるヌクレオシドであっても、非天然に生
じるヌクレオシドであっても、さらにLNAモノマーであってもよい。
【0067】 その結果、ここでは(上記の定義から派生することができるように)、用語『
オリゴマー』は、1又はそれ以上のLNAの組み入れによって改変されたオリゴ
ヌクレオチドを意味する。
【0068】 ここで、バイラジカル(biradical:R2*−R4*)の配向性は、左手側が
最も低い数による置換基を表し、且つ右手側が最も高い数による置換基を表すよ
うであり、従って、R2*及びR4*が共にバイラジカル『−O−CH2−』を
表す場合、酸素原子がR2*を表し、従って酸素原子が、例えばR2*の位置に
結合し、且つメチレン基がR4*を表すと理解される。
【0069】 オリゴマーに組み入れられたLNAにおけるバイラジカル(R2*−R4*)
の構造に関する多数の興味深い可能性を考慮すると、バイラジカルは好ましくは
−(CR*R*)r−Y−(CR*R*)s−、 −(CR*R*)r−Y−(
CR*R*)s−Y−、 −Y−(CR*R*)r+s−Y−、 −Y(CR*
R*)r−Y−(CR*R*)s−、 −(CR*R*)r+s− −Y−、−
Y−Y−から選択され、その際、各Yは独立して、−O−、−S−、−Si(R
*)2−、 −N(R*)−、>C=O、−C(=O)−N(R*)−、及び−
N(R*)−C(=O)−から選択され、その際R*はそれぞれ独立して水素、
ハロゲン、アジド、シアノ、ニトロ、ヒドロキシ、メルカプト、アミノ、モノ−
又はジ(C1〜6のアルキル)アミノ、任意で置換されたC1〜6のアルコキシ
、 任意で置換されたC1〜6のアルキル、DNA挿入剤、光化学的に活性のあ
る基、熱化学的に活性のある基、キレート基、リポーター基、及びリガンドから
選択され、及び/又は隣接する2つの(双子ではない)R*は一緒に二重結合を
表してもよく;且つ、r及びsは、r+sの合計が1〜4であるという但し書き
を付けて0〜4である。好ましくは、関心のある置換は、バイラジカルが−Y−
、−(CR*R*)r+s−、 −(CR*R*)r−Y−(CR*R*)s−
、及び−Y−(CR*R*)r+s−Y−から選択され、その際、r及びsが、
r+sの合計が1〜4であるという但し書きを付けて0〜3であるようなもので
ある。
【0070】 特に関心のあるオリゴマーは、オリゴマーの少なくとも1つのLNAにおける
R2*及びR4*が一緒になって、−O−、−S−、−N(R*)−−(CR*R
*)r+s+1−、 −(CR*R*)r−O−(CR*R*)s−、 −(C
R*R*)r−S−(CR*R*)s−、 −(CR*R*)r−N(R*)−
(CR*R*)s−、 −O−(CR*R*)r+S−O−、−O−(CR*R
*)r+s−S−、 −N(R*)−(CR*R*)r+s−O−、−S−(C
R*R*)r+s−O−、 −O−(CR*R*)r+s−N(R*)−、 −
S−(CR*R*)r+s−S−、 −N(R*)−(CR*R*)r+s−N
(R*)−、 −N(R*)−(CR*R*)r+s−S−、及び−S−(CR
*R*)r+s−N(R*)−から選択されるバイラジカルを表すようなもので
ある。
【0071】 1つのR*が水素、ヒドロキシ、任意で置換されたC1〜6のアルコキシ、任
意で置換されたC1〜6のアルキル、DNA挿入剤、光化学的に活性のある基、
熱化学的に活性のある基、キレート基、リポーター基、及びリガンドから選択さ
れ、残りの置換基R*のいずれもが水素であることが更に好ましい。
【0072】 1つの好ましい変形では、少なくとも1つのLNAのバイラジカルにおける1
つの基R*は、DNA挿入剤、光化学的に活性のある基、熱化学的に活性のある
基、キレート基、リポーター基、及びリガンドから選択される(その際、後者の
基は、置換基Bに対して定義されるようなスペーサーを包含してもよい)。
【0073】 好ましくは、存在するがP又はP*に関与しない、LNAの置換基、R1*、
R2、R3、R3*、R5、R5*、R6、及びR6*はそれぞれ独立して、水
素、任意で置換されたC1〜6のアルキル、任意で置換されたC2〜6のアルケ
ニル、ヒドロキシ、C1〜6のアルコキシ、C2〜6のアルケニロキシ、カルボ
キシ、C1〜6のアルコキシカルボニル、C1〜6のアルキルカルボニル、ホル
ミル、アミノ、モノ−及びジ(C1〜6のアルキル)アミノ、カルバモイル、モ
ノ−及びジ(C1〜6のアルキル)アミノカルボニル、C1〜6のアルキルカル
ボニルアミノ、カルバミド、アジド、C1〜6のアルカノイロキシ、スルホノ、
スルファニル、C1〜6のアルキルチオ、DNA挿入剤、光化学的に活性のある
基、熱化学的に活性のある基、キレート基、リポーター基、及びリガンド、及び
ハロゲンから選択され、その際、2つの双子の置換基は一緒になってオキソを表
してもよく、その際、存在するがバイラジカルに関与しない場合はRN*は水素
及びC1〜4のアルキルから選択される。
【0074】 LNAの好ましい変形では、Xは−O−、−S−、及び−NRN*−、特に−
O−から選択され、且つ、存在するがP又はP*に関与しない、LNAの置換基
、R1*、R2、R3、R3*、R5、R5*、R6、及びR6*はそれぞれ記
載なしの水素を表す。
【0075】 一層更に好ましい変形では、XはOであり、R2は、水素、ヒドロキシ、及び
任意で置換されたC1〜6のアルコキシから選択され、R3及びR3*の1つは
P*であり、もう1つは、水素であり、R1*、R5、及びR5*は、水素を表
し、更に好ましくは、−O−、−(CH2)0〜1−O−(CH2)1〜3−、
−(CH2)0〜1−S−(CH2)1〜3−、 −(CH2)0〜1−N(
RN)−(CH2)1〜3−、及び−(CH2)2〜4−から、特に−O−CH
2−、−S−CH2−、及び−N(RH)−CH2−選択されるバイラジカル(
R2*−R4*)を表す。一般に、今のところ得られている結果に関して、R2
*及びR4*を構成するバイラジカルは、2つの炭素原子の架橋を形成する、即
ち、バイラジカルはフラノース環(X=O)と共に5員環を形成することが好ま
しい。特に関心があるのは、式Iの組み入れられたLNAのR2*及びR4*が
一緒になって、−O−CH2−、−S−CH2−、及び−N(RN)−CH2−
から選択されるバイラジカルを表し;XがOであり、Bがアデニン、グアニン、
チミン、シトシン及びウラシルから選択される核酸塩基であり;R2が水素であ
り、R3又はR3*の1つがP*を表し、もう1つが水素を表し、R1*、R3
、R5、及びR5*が水素を表すオリゴマーのようなものである。
【0076】 このような実施態様では、オリゴマーに組み入れられたLNAの少なくとも1
つがアデニン及びグアニンから選択される核酸塩基(置換基B)を包含すること
が更に好まれる。特に、そこに組み入れられたLNAを有するオリゴマーがチミ
ン、ウラシル及びシトシンから選択される少なくとも1つの核酸塩基並びにアデ
ニン及びグアニンから選択される少なくとも1つの核酸塩基を包含することが好
まれる。LNAモノマーについては、核酸塩基がアデニン及びグアニンから選択
されることが特に好まれる。
【0077】 このような関心のある実施態様の範囲内で、オリゴヌクレオチドのあらゆるモ
ノマーはLNAモノマーである。
【0078】 一般式I(オリゴマーにおけるLNA)及びそれに関連する定義から明らかな
ように、置換基及び可能なバイラジカル、以下参照、に依存してオリゴマーに存
在する1又は数個の非対称性の炭素原子があってもよい。
【0079】 1つの変形では、R3*はP*を表す。もう1つの変形ではR3はP*を表し
、第3の変形では、オリゴマーの中で、R3*がP*を表すLNAもあり、R3
がP*を表すLNAもある。
【0080】 オリゴマーは典型的には、一般式Iの1〜10000のLNA及び天然に生じ
るヌクレオシド及びヌクレオシド類縁体から選択される0〜10000のヌクレ
オシドを含む。ヌクレオシドの数とLNAの数の合計は、2〜15000の範囲
のような、好ましくは2〜100の範囲のような、3〜100特に2〜50の範
囲のような、3〜50又は5〜50又は7〜50のような、少なくとも2、好ま
しくは少なくとも3、特に少なくとも5、特別には少なくとも7である。
【0081】 ここで、用語『ヌクレオシド』は複素環塩基のグリコシドを意味する。用語『
ヌクレオシド』は非天然に生じるヌクレオシド、天然に生じるヌクレオシド及び
その他のヌクレオシド類縁体を包含することについて広く用いられる。ヌクレオ
シドの例証的な例は、リボース部分を含むリボヌクレオシド及びデオキシリボー
ス部分を含むデオキシリボヌクレオシドである。かかるヌクレオシドの塩基に関
しては、これは、例えば、アデニン、グアニン、シトシン、チミン、及びウラシ
ルのような天然に生じる塩基のいかなるもの、及びそのいかなる変異体又はいか
なる可能性のある非天然の塩基であってもよい。
【0082】 定義並びに既知のヌクレオシド(天然に生じる及び非天然に生じる)及びヌク
レオシド類縁体(既知の二環式及び三環式類縁体を含む)を考慮する場合、オリ
ゴマーが1又はそれより多くのLNA(置換基の選択に関して及びバイラジカル
の選択に関しての双方で同一であっても、異なっていてもよい)及び1又はそれ
より多くのヌクレオシド及び/又はヌクレオシド類縁体を含んでもよいことは明
らかである。ここで、『オリゴヌクレオチド』は、ヌクレオシド間結合を介して
連結されるヌクレオシドの連続的な鎖を意味するが、オリゴマー(オリゴヌクレ
オチド)における1又はそれより多くのヌクレオチド単位(モノマー)の中で核
酸塩基が上記で定義したように置換基Bによって改変されてもよいことが理解さ
れるべきである。
【0083】 上述のように、オリゴマーのLNAはヌクレオシド間結合を介して他のモノマー
に接続する。ここで、用語『ヌクレオシド間結合』は、−CH2−、 −O−、
−S−、−NRH−、>C=O、>C=NRH、 >C=S、−Si(R”)
2−、 −SO−、−S(O)2−、−P(O)2−、−PO(BH3)−、−
P(O,S)−、 −P(S)2−、−PO(R”)−、 −PO(OCH3)
−、 及び−PO(NHRH)−から選択される、2〜4、好ましくは3つの基
/原子から成る結合を意味し、その際、RHは、水素及びC1〜4のアルキルか
ら選択され、R”はC1〜6のアルキル及びフェニルから選択される。かかるヌ
クレオシド間結合の例証的な例は、−CH2−CH2−CH2−、 −CH2−
CO−CH2−、−CH2−CHOH−CH2−、−O−CH2−O−、−O−
CH2−CH2−、−O−CH2−CH=(続くモノマーへの結合として使用さ
れる場合R5も含む)、−CH2−CH2−O−、−NRH−CH2−CH2−
、−CH2−CH2−NRH−、−CH2−NRH−CH2−、−O−CH2−
CH2−NRH−、−NRH−CO−O−、−NRH−CO−NRH−、−NR
H−CS−NRH−、 −NRH−C(=NRH)−NRH−、 −NRH−C
O−CH2−NRH−、−O−CO−O−、−O−CO−CH2−O−、 −O
−CH2−CO−O−、−CH2−CO−NRH−、 −O−CO−NRH−、
−NRH−CO−CH2−、 −O−CH2−CO−NRH−、 −O−CH
2−CH2−NRH−、 −CH=N−O−、 −CH2−NRH−O−、−C
H2−O−N=(続くモノマーへの結合として使用される場合R5も含む)、−
CH2−O−NRH−、−CO−NRH−CH2−、 −CH2−NRH−O−
、−CH2−NRH−CO−、 −O−NRH−CH2−、 −O−NRH−、
−O−CH2−S−、−S−CH2−O−、−CH2−CH2−S−、−O−
CH2−CH2−S−、−S−CH2−CH=(続くモノマーへの結合として使
用される場合R5も含む)、−S−CH2−CH2−、 −S−CH2−CH2
−O−、 −S−CH2−CH2−S−、−CH2−S−CH2−、 −CH2
−SO−CH2−、 −CH2−SO2−CH2−、 −O−SO−O−、 −
O−S(O)2−O−、−O−S(O)2−CH2−、−O−S(O)2−NR
H−、 −NRH−S(O)2−CH2−、 −O−S(O)2−CH2−、
−O−P(O)2−O−、 −O−P(O,S)−O−、 −O−P(S)2−
O−、 −S−P(O)2−O−、−S−P(O,S)−O−、−S−P(S)
2−O−、 −O−P(O)2−S−、 −O−P(O,S)−S−、 −O−
P(S)2−S−、 −S−P(O)2−S−、 −S−P(O,S)−S−、
−S−P(S)2−S−、 −O−PO(R”)−O−、 −O−PO(OC
H3)−O−、−O−PO(OCH2CH3)−O−、 −O−PO(OCH2
OCH2S−R)−O−、 −O−PO(BH3)−O−、 −O−PO(NH
RN)−O−、 −O−P(O)2−NRH−、 −NRH−P(O)2−O−
、−O−P(O,NRH)−O−、 −CH2−P(O)2−O−、 −O−P
(O)2−CH2−、及び−O−Si(R”)2−O−であり、中でも、−CH
2−CO−NRH−、 −CH2−NRH−O−、−S−CH2−O−、−O−
P(O)2−O−、 −O−P(O,S)−O−、 −O−P(S)2−O−、
−NRH−P(O)2−O−、 −O−P(O,NRH)−O−、 −O−P
O(R”)−O−、 −O−PO(CH3)−O−、及び−O−PO(NHRN
)−O−が、特に好ましく、その際、RHは水素及びC1〜4のアルキルから選
択され、R”はC1〜6のアルキル及びフェニルから選択される。 更に例証的
な例は、Mesmaekerら(Current Opinion in Structural Biology 5:34
3~355, 1995)によって与えられている。ヌクレオシド結合の左手側は置換基P
*としての5員環に結合し、右手側は先行するモノマーの5’位に結合する。
【0084】 該LNAが5’末端モノマーである場合、P基が5’末端基も表してよいこと
は上記からも明らかである。かかる5’末端基の例は、水素、ヒドロキシ、任意
で置換されたC1〜6のアルキル、任意で置換されたC1〜6のアルコキシ、任
意で置換されたC1〜6のアルキルカルボニロキシ、任意で置換されたアリーロ
キシ、モノリン酸塩、二リン酸塩、三リン酸塩、及び−W−A’であり、その際
、Wは−O−、−S−、及び−N(RH)−から選択され、その際RHは、水素
、及びC1〜6のアルキルから選択され、A’は、DNA挿入剤、光化学的に活
性のある基、熱化学的に活性のある基、キレート基、リポーター基、及びリガン
ドから選択される(その際、後者の基は置換基Bに対して定義されるようなスペ
ーサーを包含してもよい)。
【0085】 本記載及びクレームでは、用語『一リン酸塩』、『二リン酸塩』及び『三リン
酸塩』は、それぞれ、式−O−P(O)2−O−、 −O−P(O)2−OP(
O)2−O−、及び−O−P(O)2−O−P(O)2−O−P(O)2−O−
の基を意味する。
【0086】 特に関心のある実施態様では、P基は、一リン酸塩、二リン酸塩及び三リン酸
塩から選択される5’末端基を表す。特に三リン酸塩の変異体は、核酸ポリメラ
ーゼに対する基質として興味深い。
【0087】 類似的に、P*基は該LNAが3’末端モノマーである場合3’末端基を表し
てもよい。かかる3’末端基の例は、水素、ヒドロキシ、任意で置換されたC1
〜6のアルコキシ、任意で置換されたC1〜6のアルキルカルボニロキシ、任意
で置換されたアリーロキシ及び−W−A’であり、その際、Wは−O−、−S−
、及び−N(RH)−から選択され、その際RHは、水素、及びC1〜6のアル
キルから選択され、A’は、DNA挿入剤、光化学的に活性のある基、熱化学的
に活性のある基、キレート基、リポーター基、及びリガンドから選択される(そ
の際、後者の基は置換基Bに対して定義されるようなスペーサーを包含してもよ
い)。
【0088】 LNAの好ましい変形では、オリゴマーは以下の式Vを有する: G−[Nu−L]n(o)−{[LNA−L]m(q)−[Nu−L]n(q)
}q−G*V (式中、n(0)〜n(q)とm(1)〜m(q)の合計が2〜15000であ
るという但書き付きで、qは1〜50であり; n(0)〜n(q)のそれぞれ
は独立して0〜10000であり;m(1)〜m(q)のそれぞれは独立して1
〜10000であり; Gは5’末端基を表し; Nuはそれぞれ独立して天然に生じるヌクレオシド及びヌクレオシド類縁体から
選択され;LNAはそれぞれ独立してヌクレオシド類縁体を表し;Lはそれぞれ
独立してNu及びLNAから選択される2つの基の間のヌクレオシド間結合を表
し、又はG*と一緒になって3’末端基を表し;及び LNA−Lはそれぞれ独立して上記と同義の式Iのヌクレオシド類縁体を表す。
【0089】 本変形の範囲内で、一般にと同様に、LNAは好ましくは、異なった核酸塩基
、特に、チミン、シトシン及びウラシルから選択される核酸塩基並びにアデニン
及びグアニンから選択される核酸塩基の双方を包含する。
【0090】 オリゴマーはキメラ型オリゴマーも網羅することが意図される。用語『キメラ
型オリゴマー』は、直接又はスペーサーを介して接続される異なった起源のモノ
マーを伴った2つ以上のオリゴマーを意味する。組合せることができるかかるオ
リゴマーの例証的な例は、ペプチド、PNAオリゴマー、LNAを含有するオリ
ゴマー及びオリゴヌクレオチドオリゴマーである。種々のドメインが様々な親和
性及び特異性の特性を有してもよいようなキメラ型オリゴマーの例として、キシ
ロLNA(R3=P*)LNAドメイン及び『正規』のLNA(R3*=P*)
ドメインを有するオリゴマーの組合せが構築されてもよい。
【0091】 一般に、オリゴマーは親和性及び特異性に関して驚くべき良好なハイブリッド
形成特性を有する。従ってオリゴマーは、いかなるヌクレオシド類縁体も含まな
い相当する改変されていない対照オリゴヌクレオチドのTよりも少なくとも2
.5℃高い、好ましくは少なくとも3.5℃高い、特には少なくとも4.0℃高
い、特別には少なくとも5.0℃高いTを相補的なDNAオリゴヌクレオチド
と共にオリゴマーに与える少なくとも1つのヌクレオシド類縁体を含む。特に、
Nがヌクレオシド類縁体の数である場合、オリゴマーのTは、少なくとも2.
5xN℃高く、好ましくは少なくとも3.5xN℃高く、特に少なくとも4.0
xN℃高く、特別には少なくとも5.0xN℃高い。
【0092】 相補的なRNAオリゴヌクレオチドとのハイブリッド形成の場合、少なくとも
1つのヌクレオシド類縁体が、いかなるヌクレオシド類縁体も含まない相当する
改変されていない対照オリゴヌクレオチドのTよりも少なくとも4.0℃高い
、好ましくは少なくとも5.0℃高い、特には少なくとも6.0℃高い、特別に
は少なくとも7.0℃高いTを相補的なDNAオリゴヌクレオチドと共にオリ
ゴマーに与える。特に、Nがヌクレオシド類縁体の数である場合、オリゴマーの
は、少なくとも4.0xN℃高く、好ましくは少なくとも5.0xN℃高く
、特に少なくとも6.0xN℃高く、特別には少なくとも7.0xN℃高い。
【0093】 用語『相当する改変されていない対照オリゴヌクレオチド』は、同一の絶対順
(及び同一方向)において同一の核酸塩基を表す単に天然に生じるヌクレオチド
だけから成るオリゴヌクレオチドを意味することを意図する。
【0094】 Tは以下の条件の1つのもとで、好ましくは、等モル量(典型的には1.0
μM)のオリゴマーと相補的なDNAオリゴヌクレオチドで条件a)のもとで測
定される: a) 10mMのNa2HPO4、pHは7.0、100mMのNaCl、0.
1mMのEDTA; b) 10mMのNa2HPO4、pHは7.0、0.1mMのEDTA;又は c) 3Mのテトラメチル塩化アンモニウム(TMAC)、10mMのNa2H
PO4、pHは7.0、0.1mMのEDTA。
【0095】 オリゴマーは好ましくは上記と同義であり、その際、少なくとも1つのヌクレ
オシド類縁体は、Bが核酸塩基である式Iを有する。特に関心があるのは、少な
くとも1つのヌクレオシド類縁体がアデニン及びグアニンから選択される核酸塩
基を包含する場合である。
【0096】 更に特異性及び親和性に関してオリゴマーは、1又はそれより多くの前記オリ
ゴマーとのミスマッチを有する、部分的に相補的なDNAオリゴヌクレオチド又
は部分的に相補的なRNAオリゴヌクレオチドとハイブリッド形成する場合、前
記ミスマッチの結果として、いかなるヌクレオシド類縁体も含まない相当する改
変されていない対照オリゴヌクレオチドで観察される低下と同等又はそれより大
きなTの低下を示す。また、オリゴマーは、相当する改変されていない対照オ
リゴヌクレオチドのそれと実質的に同一の、ハイブリッド形成用緩衝液のイオン
強度に対するTの感度を有するべきである。
【0097】 本明細書で定義されるオリゴマーは典型的には、少なくとも1%改変され、例
えば、少なくとも2%改変され、例えば3%改変され、4%改変され、5%改変
され、6%改変され、7%改変され、8%改変され、又は9%改変され、少なく
とも10%改変され、例えば、少なくとも11%改変され、例えば12%改変さ
れ、13%改変され、14%改変され、又は15%改変され、少なくとも20%
改変され、例えば少なくとも30%改変され、少なくとも50%改変され、例え
ば70%改変され、関心のある適用では100%改変されることもある。
【0098】 オリゴマーは好ましくは、相当する改変されていない対照オリゴヌクレオチド
よりも高い3’内ヌクレオチド結合分解性の安定性を有する。
【0099】 オリゴマー(LNAが組み入れられている)及びLNAそれ自体は、薬事上許
容可能な塩が特に関連する、その可能性のある塩を包含することが理解されるべ
きである。塩は酸付加塩及び塩基性塩を包含する。酸付加塩の例は、塩酸塩、ナ
トリウム塩、カルシウム塩、カリウム塩などである。塩基性塩の例は、(残りの
)対イオンがナトリウム及びカリウムのようなアルカリ金属、カルシウム及びア
ンモニウムのようなアルカリ土類金属、イオン(Rg及びRhがそれぞれ独立し
て、任意で置換されたC1〜6のアルキル、任意で置換されたC2〜6のアルケ
ニル、任意で置換されたアリール又は任意で置換されたヘテロアリールである+
N(Rg)3Rh)から選択される塩である。薬事上許容可能な塩は、例えば、
RemingtonのPharmaceutical Science(17 Ed.
, Alfonso R. Gennaro (Ed) Mack Publishing Company, Eaton, PA, USA, 1985
)及びEncyclopedia of Pharmaceutical Te
chnologyの最近の版に記載されているようなものである。従って、本明
細書で使用されるとき、用語『その酸付加塩又は塩基性塩』は、かかる塩を含む
ことを意図する。更に、オリゴマー及びLNA及びいかなる中間体又は出発物質
も水和物の形態で存在してもよい。
【0100】
【実施例】
(実施例 1) リン酸緩衝液中でGnHClは、LNAのハイブリッド形成を行い、それを高
める。 塩酸グアニジン(GnHCl)のような強力なカオトロピック剤がハイブリッ
ド形成で発揮する効果を調べるために、以下の実験を行った。 5’アントラキノンを持つLNA改変オリゴ(表1を参照のこと)をUV照射
によって微量力価プレートのウエルに共有結合で固相化し、相補的な標的DNA
オリゴとのハイブリッド形成アッセイにおいて捕捉用プローブとして用いた。
ハイブリッド形成混合物において5’ビオチン化DNA検出用プローブを包含す
ることによってハイブリッドを検出した。
【0101】
【表1】
【0102】 表1は、調べたオリゴヌクレオチドに関するものである。 注: LNAモノマーを大文字で示し、DNAモノマーを小文字で示す。Cme
tはモノマーが5−メチルシトシンLNAであることを示す。5’AQは、オリ
ゴが5’アントラキノン及びC3リンカーを持ち、組成物がAQ−CONH−(
CH2)3−オリゴであることを示す。5’−AQ−HEGは、オリゴの5’末
端がAQ−CONH−(CH2)3−PO4−((CH2)2O)5−(CH2
)2−オリゴであることを示す。5’−ビオチンは、オリゴの5’末端がビオチ
ン−(CH2)4−CONH−(CH2)6−オリゴであることを示す。
【0103】 ApoB捕捉用プローブの固相化 濃度0.1μMの0.2MのNaCl中にアントラキノンLNA捕捉用プロー
ブ(C8、C11又はHEGC8のいずれか、表1を参照のこと)を溶解した。
100μLのオリゴを微量力価プレート(C96、ポリソープ;デンマーク、ロ
スキルド、ナルジ・ヌンク・インターナショナル)の各ウエルに加え、最大35
℃にてULS−20−2照射器(UVライト;システムズ;デンマーク)におけ
る軟UV光(約350nm)に15分間暴露した。28個のフィリップス・クレ
オ小型25W−S電球(ガラス板の試料保持板の上に14個及び下に14個)と
ともに照射器を配置し、上方の電球のみに明かりをつけた。
【0104】 インキュベートの後、300μLの0.25%ツイーン20(ドイツ、Seelze
, Riedel~de Haen)入りの0.4MのNaOHにてまずウエルを洗浄し、次いで3
00μLの脱イオン水にて3回洗浄した。
【0105】 標的と検出用プローブのハイブリッド形成 C8、C11又はHEGC8補足用プロローグのいずれかでコートした微量力
価プレートのウエルに野生型(WT)の標的分子(0.3μMのEQ3185、
SEQ ID NO7)を加えた。ハイブリッド形成混合物におけるGnHCl
の濃度は以下に記載するように2倍『希釈』で変化させた。GnHClの得られ
た濃度は、0.0078、0.016、0.032、0.063、0.13、0
.25、 0.5、 1、 2、 4、及び8Mであった。
【0106】 8Mの最終濃度で固体のGnHClを0.1%のツイーン20と共に50mM
のリン酸緩衝液に溶解することによりハイブリッド形成用緩衝液を構築した。0
MのGnHClを含有する同様の緩衝液によって8MのGnHClを含有する緩
衝液を希釈することによって更に低い濃度のGnHCl緩衝液を構築した。
【0107】 微量力価プレートのウエル当り100μLのハイブリッド形成混合物を加えた
。37℃にて捕捉用オリゴと標的オリゴを30分間ハイブリッド形成させた。次
いで、0.1%ツイーン20の入った300μLの1xSSC(1xSSCは1
50mMのNaCl、15mMのクエン酸ナトリウム)にてウエルを5回洗浄し
た。 次いで0.1%ツイーン20の入った1xSSCに溶解した100μLの
0.12μMの検出用プローブ(EQ−3246、SEQ ID NO8)を加
え、37℃にて30分間ハイブリッド形成させた。最後に0.1%ツイーン20
の入った1xSSCにて微量力価プレートを3回洗浄した。
【0108】 ビオチン化した検出用プローブにストレプトアビジン−西洋ワサビペルオキシ
ダーゼ(strA−HRP)を結合することによりハイブリッドを検出した。0
.1%ツイーン20入りの1xSSCに1μg/mLの濃度でstrA−HRP
(米国、イリノイ州、ロックフォード、ピアース、カタログ番号21126)を
溶解した。ウエル当り100μL加え、15分間インキュベートした。次いで1
xSSC;0.1%ツイーン20でプレートを3回洗浄し、OPDアッセイにて
シグナルを発色させた。
【0109】 OPDアッセイ 6mLの0.1Mクエン酸緩衝液、pH=5.0、2mgのオルソ−フェニレ
ンジアミン(OPD)の錠剤を2錠(デンマーク、コペンハーゲン、ケム−エン
−テック)及び2.5μLの30%H2O2を含有する主要混合物を調製した。
100μLの主要混合物を各反応槽に加え、酵素活性に応じて1〜30分間イン
キュベートする。100μLの0.5MのH2SO4によってアッセイを停止し
、ELISA読み取り装置によりλ=492nmにて光学密度を測定する。 結果を図1に示す。
【0110】 結論 実験から、GnHClを含有する緩衝液において良好な効率にてハイブリッド
形成することが可能であると結論付けられる。驚くべきことに、GnHClの濃
度が増すにつれてハイブリッド形成のシグナルが高まることが観察される。極め
て高い(8M)GnHCl濃度でさえ、高いハイブリッド形成シグナルが得られ
る。実際、DNAリンカー(C8(EQ−、SEQ ID NO4)及びC11
(EQ−3131、SEQ ID NO5))を伴った捕捉用オリゴの場合、約
0.1Mでその効果が始まり、ハイブリッド形成シグナルを約30%高める約0
.5M〜5Mの最適値を有するGnHClの関数としてハイブリッド形成シグナ
ルは増加する。ヘキサエチレングリコールのリンカー(HEGC8(EQ−31
08、SEQ ID NO6))を介して微量力価プレートの表面に固相化され
た捕捉用プローブへのハイブリッド形成はあまり影響を及ぼさないと思われる。
【0111】 (実施例 2) GnHClにおけるハイブリッド形成は特異的である(競合実験) 塩酸グアニジン(GnHCl)のような強力なカオトロピック剤を含有する緩
衝液におけるハイブリッド形成が単一塩基を区別できるような十分に高い厳密性
で行うことができるかどうか調べるために、以下の実験を行った。 5’アントラキノンを持つLNA改変オリゴ(表2を参照のこと)をUV照射
によって微量力価プレートのウエルに共有結合で固相化し、相補的な標的DNA
オリゴとのハイブリッド形成アッセイにおいて捕捉用プローブとして用いた。
ハイブリッド形成混合物において5’ビオチン化DNA検出用プローブを包含す
ることによってハイブリッドを検出した。
【0112】
【表2】
【0113】 表2は、調べたオリゴヌクレオチドに関する。 注: LNAモノマーを大文字で示し、DNAモノマーを小文字で示す。Cme
tはモノマーが5−メチルシトシンLNAであることを示す。5’AQは、オリ
ゴが5’アントラキノン及びC3リンカーを持ち、組成物がAQ−CONH−(
CH2)3−オリゴであることを示す。5’−ビオチンは、オリゴの5’末端が
ビオチン−(CH2)4−CONH−(CH2)6−オリゴであることを示す。
【0114】 ApoB捕捉用プローブの固相化 濃度0.1μMの0.2MのNaCl中にアントラキノンLNA捕捉用プロー
ブ(C8又はT8のいずれか、表2を参照のこと)を溶解した。100μLのオ
リゴを微量力価プレート(C96、ポリソープ;デンマーク、ロスキルド、ナル
ジ・ヌンク・インターナショナル)の各ウエルに加え、最大35℃にてULS−
20−2照射器(UVライトシステムズ;デンマーク)における軟UV光(約3
50nm)に15分間暴露した。28個のフィリップス・クレオ小型25W−S
電球(ガラス板の試料保持板の上に14個及び下に14個)とともに照射器を配
置し、上方の電球のみに明かりをつけた。
【0115】 インキュベートの後、300μLの0.25%ツイーン20(ドイツ、Seelze
, Riedel~de Haen)入りの0.4MのNaOHにてまずウエルを洗浄し、次いで3
00μLの脱イオン水にて3回洗浄した。
【0116】 野生型標的分子(EQ−3185)及び変異型標的分子(EQ−3187)と
のハイブリッド形成 C8捕捉用プローブ(EQ−3133、SEQ ID NO4)でコートした
ウエルに野生型標的分子(EQ−3185、 SEQ ID NO7)を低い一
定の濃度(0.0005μM)で加え、一方、競合する単一塩基ミスマッチ変異
型標的分子(EQ−3187、SEQ ID NO10)の量は5倍『連続希釈
』で変化させた。変異型標的分子の得られた濃度は、0.0001、0.000
5、 0.0025、0.012、0.06、及び0.30μMであった。
【0117】 T8捕捉用プローブ(EQ−3134、SEQ ID NO9)をコートした
チャンバーに、変異型標的分子を低い一定の濃度(0.005μM)で加え、一
方、競合する単一塩基ミスマッチ野生型標的分子(EQ−3185、SEQ I
D NO7)の量は5倍『連続希釈』で変化させた。野生型標的分子の得られた
濃度は、0.0001、0.0005、 0.0025、0.012、0.06
、及び0.30μMであった。
【0118】 8Mの最終濃度で固体のGnHClを0.1%のツイーン20と共に50mM
のリン酸緩衝液に溶解することによりハイブリッド形成用緩衝液を構築した。0
MのGnHClを含有する同様の緩衝液によって8MのGnHClを含有する緩
衝液を希釈することによって更に低い濃度のGnHCl緩衝液を構築した。
【0119】 微量力価プレートのウエル当り100μLのハイブリッド形成混合物を加えた
。37℃にて捕捉用オリゴと標的オリゴを30分間ハイブリッド形成させた。次
いで、0.1%ツイーン20の入った300μLの1xSSC(1xSSCは1
50mMのNaCl、15mMのクエン酸ナトリウム)にてウエルを5回洗浄し
た。次いで0.1%ツイーン20の入った1xSSCに溶解した100μLの0
.12μMの検出用プローブ(EQ−3246、SEQ ID NO8)を加え
、37℃にて30分間ハイブリッド形成させた。最後に0.1%ツイーン20の
入った1xSSCにて微量力価プレートを3回洗浄した。
【0120】 ビオチン化した検出用プローブにストレプトアビジン−西洋ワサビペルオキシ
ダーゼ(strA−HRP)を結合することによりハイブリッドを検出した。0
.1%ツイーン20入りの1xSSCに1μg/mLの濃度でstrA−HRP
(米国、イリノイ州、ロックフォード、ピアース、カタログ番号21126)を
溶解した。ウエル当り100μL加え、15分間インキュベートした。次いで1
xSSC;0.1%ツイーン20でプレートを3回洗浄し、OPDアッセイにて
シグナルを発色させた。
【0121】 OPDアッセイ 6mLの0.1Mクエン酸緩衝液、pH=5.0、2mgのオルソ−フェニレ
ンジアミン(OPD)の錠剤を2錠(デンマーク、コペンハーゲン、ケム−エン
−テック)及び2.5μLの30%H2O2を含有する主要混合物を調製した。
100μLの主要混合物を各反応槽に加え、酵素活性に応じて1〜30分間イン
キュベートする。100μLの0.5MのH2SO4によってアッセイを停止し
、ELISA読み取り装置によりλ=492nmにて光学密度を測定する。 結果を図3及び図4に示す。
【0122】 結論 この実験に基づいて、ハイブリッド形成の厳密性は、高濃度のGnHClにお
いてさえ、GnHClを含まない緩衝液で認められる厳密性と同等であると結論
付けられる。
【0123】 競合する変異型標的分子の濃度が0.05μMを超えるまで、C8捕捉用プロ
ーブと共に、(非特異的な)シグナルにおける明瞭な上昇は見られない。この濃
度ではマッチしたオリゴとミスマッチのオリゴの濃度比は1:100である。G
nHClの濃度に依存して0.2〜0.5μMの競合オリゴの量で、マッチした
オリゴとミスマッチのオリゴからの同等の寄与(例えば、シグナルにおける2倍
の増加)が得られている。4MまでのGnHClの濃度で高い厳密性が見られる
。このような緩衝液では、約1:600のマッチしたオリゴとミスマッチのオリ
ゴの比で同等のシグナルが得られる。言い換えれば、1:600のシグナルとノ
イズの比が認められる。
【0124】 競合する野生型標的分子の濃度が0.1μMを超えるまで、T8捕捉用プロー
ブと共に、(非特異的な)シグナルにおける明瞭な上昇は見られない。この濃度
ではマッチしたオリゴとミスマッチのオリゴの濃度比は1:20である。競合す
るオリゴのいかなる量においてもマッチしたオリゴとミスマッチのオリゴからの
同等の寄与(例えば、シグナルにおける2倍の増加)は得られない。従って、同
等のシグナルは、1:60よりも高いマッチしたオリゴとミスマッチのオリゴの
比で得られると思われる。言い換えれば、シグナルとノイズの比は、1:60よ
りも高い(1:100の推定値より超える)ことが認められる。
【0125】 塩酸グアニジン(GnHCl)のような強力なカオトロピック剤を含有する緩
衝液におけるハイブリッド形成が単一塩基を区別できるような十分に高い厳密性
で行うことができると結論付けられる。
【0126】 (実施例 3) GnSCNはクエン酸ナトリウム緩衝液及びリン酸緩衝液中でハイブリッド形
成を行うことができ、それを高めることができる。 RNA調製物に対する標準的な溶解緩衝液は、クエン酸ナトリウム緩衝液に基
づくことが多い。例えば,Gilsin(Biochemistry 13:2633, 1974)及びC
hirwin(Biochemistry 18:5294, 1979)。クエン酸ナトリウム又はリン酸
のどちらかに基づいたグアニジンチオシアネート(GnSCN)含有緩衝液にお
けるハイブリッド形成能を比較するために以下の実験を行った。
【0127】 5’アントラキノンを持つLNA改変オリゴ(表3−1を参照のこと)をUV
照射によって微量力価プレートのウエルに共有結合で固相化し、相補的な標的D
NAオリゴとのハイブリッド形成アッセイにおいて捕捉用プローブとして用いた
。 ハイブリッド形成混合物において5’ビオチン化DNA検出用プローブを包
含することによってハイブリッドを検出した。
【0128】
【表3】
【0129】 表3は、調べたオリゴヌクレオチドに関する。 注: LNAモノマーを大文字で示し、DNAモノマーを小文字で示す。Cme
tはモノマーが5−メチルシトシンLNAであることを示す。5’AQは、オリ
ゴが5’アントラキノン及びC3リンカーを持ち、組成物がAQ−CONH−(
CH2)3−オリゴであることを示す。5’−ビオチンは、オリゴの5’末端が
ビオチン−(CH2)4−CONH−(CH2)6−オリゴであることを示す。
【0130】 ApoB捕捉用プローブの固相化 濃度0.1μMの0.2MのNaCl中にアントラキノンLNA捕捉用プロー
ブ(C8又はT8のいずれか、表3を参照のこと)を溶解した。100μLのオ
リゴを微量力価プレート(C96、ポリソープ;デンマーク、ロスキルド、ナル
ジ・ヌンク・インターナショナル)の各ウエルに加え、最大35℃にてULS−
20−2照射器(UVライトシステムズ;デンマーク)における軟UV光(約3
50nm)に15分間暴露した。28個のフィリップス・クレオ小型25W−S
電球(ガラスの試料保持板の上に14個及び下に14個)とともに照射器を配置
し、上方の電球のみに明かりをつけた。
【0131】 インキュベートの後、300μLの0.25%ツイーン20(ドイツ、Seelze
, Riedel~de Haen)入りの0.4MのNaOHにてまずウエルを洗浄し、次いで3
00μLの脱イオン水にて3回洗浄した。
【0132】 WT(EQ−3185)標的分子及びMUT(EQ−3187)標的分子との
ハイブリッド形成 C8捕捉用プローブをコートした微量力価プレートのウエルに野生型(WT)
標的分子(0.012μM)を加えた。ハイブリッド形成混合物中のGnSCN
の濃度は以下に示すように2倍『希釈』で変化させた。得られたGnSCNの濃
度は0.03、 0.06、 0.13、 0.25、 0.5、1、 2及び
4Mであった。
【0133】 同様に、T8捕捉用プローブをコートした微量力価プレートに変異型(MUT
)標的分子(0.012μM)を加え、0.03、 0.06、 0.13、
0.25、 0.5、1、2及び4MのGnSCNにてハイブリッド形成させた
【0134】 0.5%サルコシル入りの40mMのクエン酸ナトリウム緩衝液(pH7)又
は0.1%ツイーン20入りの50mMのリン酸緩衝液(pH7)のどちらかに
最終濃度4Mの固体GnSCNを溶解することによってハイブリッド形成用緩衝
液を構築した。0MのGnSCNを含有する同様の緩衝液によって4MのGnS
CNを含有する緩衝液を希釈することによって更に低い濃度のGnSCN緩衝液
を構築した。
【0135】 微量力価プレートのウエル当り100μLのハイブリッド形成混合物を加え
た。37℃にて捕捉用オリゴと標的オリゴを30分間ハイブリッド形成させた。
次いで、0.1%ツイーン20の入った300μLの1xSSC(1xSSCは
150mMのNaCl、15mMのクエン酸ナトリウム)にてウエルを5回洗浄
した。最後に、0.1%ツイーン20入りの1xSSC中の0.12μMの検出
用プローブ(EQ−3246、SEQ ID NO8)を100μL、37℃に
て30分間加え、次いで0.1%ツイーン20入りの1xSSCにて3回洗浄し
た。
【0136】 ビオチン化した検出用プローブにストレプトアビジン−西洋ワサビペルオキシ
ダーゼ(strA−HRP)を結合することによりハイブリッドを検出した。0
.1%ツイーン20入りの1xSSCに1μg/mLの濃度でstrA−HRP
(米国、イリノイ州、ロックフォード、ピアース、カタログ番号21126)を
溶解した。ウエル当り100μL加え、15分間インキュベートした。次いで1
xSSC;0.1%ツイーン20でプレートを3回洗浄し、OPDアッセイにて
シグナルを発色させた。
【0137】 OPDアッセイ 6mLの0.1Mクエン酸緩衝液、pH=5.0、2mgのオルソ−フェニレ
ンジアミン(OPD)の錠剤を2錠(デンマーク、コペンハーゲン、ケム−エン
−テック)及び2.5μLの30%H2O2を含有する主要混合物を調製した。
100μLの主要混合物を各反応槽に加え、酵素活性に応じて1〜30分間イン
キュベートする。100μLの0.5MのH2SO4によってアッセイを停止し
、ELISA読み取り装置によりλ=492nmにて光学密度を測定する。 結果を図5に示す。
【0138】 結論 ハイブリッド形成のシグナルは、約0.2Mでその効果を開始し、約1M〜2
Mで最適条件を有するGnSCN濃度の関数として高められることが観察される
。 GnSCNによる最も顕著な増強はリン酸を基にした緩衝液におけるC8捕捉
用LNAプローブとWT標的オリゴの間のハイブリッド形成で見られた。GnS
CNの最適濃度では、シグナルは75%増強された。 T8とMUTオリゴとのハイブリッド形成はGnSCNによってさほど影響を
受けなかった。リン酸緩衝液では、GnSCNの高い濃度(4M)は否定的な効
果を有した。
【0139】 結論的には、クエン酸ナトリウムに基づいた緩衝液、例えば多数の細胞溶解緩
衝液に用いられている種類のものは、リン酸に基づいた緩衝液と少なくとも同じ
くらい良好であり、塩酸グアニジン(GnHCl)のようなGnSCNは、高い
濃度でさえハイブリッド形成を行うことができ、それを増強することが判る。
【0140】 (実施例 4) クエン酸ナトリウム緩衝液とリン酸緩衝液を比べて、GnSCNにおけるハイ
ブリッド形成は特異的である(競合実験) クエン酸ナトリウム又はリン酸を基にした、グアニジンチオシアネート(Gn
SCN)を含有する緩衝液におけるハイブリッド形成の厳密性を比較するために
以下の実験を行った。 5’アントラキノンを持つLNA改変オリゴ(表2を参照のこと)をUV照射
によって微量力価プレートのウエルに共有結合で固相化し、相補的な標的DNA
オリゴとのハイブリッド形成アッセイにおいて捕捉用プローブとして用いた。
ハイブリッド形成混合物において5’ビオチン化DNA検出用プローブを包含す
ることによってハイブリッドを検出した。
【0141】
【表4】
【0142】 表4は、調べたオリゴヌクレオチドに関する。 注: LNAモノマーを大文字で示し、DNAモノマーを小文字で示す。Cme
tはモノマーが5−メチルシトシンLNAであることを示す。5’−AQは、オ
リゴが5’アントラキノン及びC3リンカーを持ち、組成物がAQ−CONH−
(CH2)3−オリゴであることを示す。5’−ビオチンは、オリゴの5’末端
がビオチン−(CH2)4−CONH−(CH2)6−オリゴであることを示す
【0143】 ApoB捕捉用プローブの固相化 濃度0.1μMの0.2MのNaCl中にアントラキノンLNA捕捉用プロー
ブ(C8又はT8のいずれか、表4を参照のこと)を溶解した。100μLのオ
リゴを微量力価プレート(C96、ポリソープ;デンマーク、ロスキルド、ナル
ジ・ヌンク・インターナショナル)の各ウエルに加え、最大35℃にてULS−
20−2照射器(UVライトシステムズ;デンマーク)における軟UV光(約3
50nm)に15分間暴露した。28個のフィリップス・クレオ小型25W−S
電球(ガラスの試料保持板の上に14個及び下に14個)とともに照射器を配置
し、上方の電球のみに明かりをつけた。
【0144】 インキュベートの後、300μLの0.25%ツイーン20(ドイツ、Seelze
, Riedel~de Haen)入りの0.4MのNaOHにてまずウエルを洗浄し、次いで3
00μLの脱イオン水にて3回洗浄した。
【0145】 野生型標的分子(EQ−3185)及び変異型標的分子(EQ−3187)と
のハイブリッド形成 C8捕捉用プローブ(EQ−3133、SEQ ID NO4)でコートした
ウエルに野生型標的分子(EQ−3185、 SEQ ID NO7)を低い一
定の濃度(0.0005μM)で加え、一方、競合する単一塩基ミスマッチ変異
型標的分子(EQ−3187、SEQ ID NO10)の量は5倍『連続希釈
』で変化させた。変異型標的分子の得られた濃度は、0.0001、0.000
5、 0.0025、0.012、0.06、及び0.30μMであった。
【0146】 T8捕捉用プローブ(EQ−3134、SEQ ID NO9)をコートした
チャンバーに、変異型標的分子を低い一定の濃度(0.005μM)で加え、一
方、競合する単一塩基ミスマッチ野生型標的分子(EQ−3185、SEQ I
D NO7)の量は5倍『連続希釈』で変化させた。野生型標的分子の得られた
濃度は、0.0001、0.0005、 0.0025、0.012、0.06
、 及び0.30μMであった。
【0147】 0.5%サルコシル入りの40mMのクエン酸ナトリウム緩衝液(pH7)又
は0.1%ツイーン20入りの50μMのリン酸緩衝液のどちらかに最終濃度4
Mの固体GnSCNを溶解することによってハイブリッド形成用緩衝液を構築し
た。0MのGnSCNを含有する同様の緩衝液によって4MのGnSCNを含有
する緩衝液を希釈することによって更に低い濃度のGnSCN緩衝液を構築した
【0148】 微量力価プレートのウエル当り100μLのハイブリッド形成混合物を加えた
。37℃にて捕捉用オリゴと標的オリゴを30分間ハイブリッド形成させた。次
いで、0.1%ツイーン20の入った300μLの1xSSC(1xSSCは1
50mMのNaCl、15mMのクエン酸ナトリウム)にてウエルを5回洗浄し
た。次いで、0.1%ツイーン20入りの1xSCS中の0.12μMの検出用
プローブ(EQ−3246、SEQ ID NO8)を100μL加え、37℃
にて30分間ハイブリッド形成させた。最後に0.1%ツイーン20入りの1x
SCSにて微量力価プレートを3回洗浄した。
【0149】 ビオチン化した検出用プローブにストレプトアビジン−西洋ワサビペルオキシ
ダーゼ(strA−HRP)を結合することによりハイブリッドを検出した。0
.1%ツイーン20入りの1xSSCに1μg/mLの濃度でstrA−HRP
(米国、イリノイ州、ロックフォード、ピアース、カタログ番号21126)を
溶解した。ウエル当り100μL加え、15分間インキュベートした。次いで1
xSSC;0.1%ツイーン20でプレートを3回洗浄し、OPDアッセイにて
シグナルを発色させた。
【0150】 OPDアッセイ 6mLの0.1Mクエン酸緩衝液、pH=5.0、2mgのオルソ−フェニレ
ンジアミン(OPD)の錠剤を2錠(デンマーク、コペンハーゲン、ケム−エン
−テック)及び2.5μLの30%H2O2を含有する主要混合物を調製した。
100μLの主要混合物を各反応槽に加え、酵素活性に応じて1〜30分間イン
キュベートする。100μLの0.5MのHSOによってアッセイを停止し
、ELISA読み取り装置によりλ=492nmにて光学密度を測定する。 結果を図6〜9に示す。
【0151】 結論 この実験に基づいて、高濃度のGnSCNにおいてさえ、ハイブリッド形成の
厳密性は、GnSCNを含まない緩衝液で認められる厳密性と同等であると結論
付けられる。更に、厳密性は、クエン酸ナトリウムを基にした緩衝液とリン酸を
基にした緩衝液とで同等であると結論付けられる。
【0152】 C8捕捉用プローブと共には、競合する変異型標的分子の濃度が0.05μM
を超えるまで(非特異的)シグナルにおける明瞭な上昇は見られない。この濃度
ではマッチしたオリゴとミスマッチのオリゴの比は1:100である。4MのG
nSCN、リン酸緩衝液におけるC8とのハイブリッド形成を除いて、マッチし
たオリゴとミスマッチのオリゴの同等の寄与(例えば、シグナルにおける2倍増
加)は、競合オリゴのいかなる量においても得られない。4MのGnSCN、リ
ン酸緩衝液におけるC8とのハイブリッド形成の場合、同等のシグナルが約0.
15μMで得られるということはシグナルとノイズの比が約300であることを
示している。残りのハイブリッド形成では、シグナルとノイズの比は1:600
を超えている。
【0153】 T8捕捉用プローブと共には、競合する野生型標的分子の濃度が0.1μMを
超えるまで(非特異的)シグナルにおける明瞭な上昇は見られない。この濃度で
はマッチしたオリゴとミスマッチのオリゴの比は1:20である。マッチしたオ
リゴとミスマッチのオリゴの同等の寄与(例えば、シグナルにおける2倍増加)
は、競合オリゴのいかなる量においても得られない。従って、同等のシグナルは
、1:60よりも高いマッチしたオリゴとミスマッチのオリゴの比で得られると
思われる。言い換えれば、1:60よりも高いシグナルとノイズの比が認められ
る。
【0154】 クエン酸ナトリウムを基にした緩衝液又はリン酸を基にした緩衝液においてハ
イブリッド形成の厳密性はほとんど同じである。しかしながら、クエン酸ナトリ
ウムを基にした緩衝液の方が高いハイブリッド形成シグナルが得られた。
【0155】 グアニジンチオシアネート(GnSCN)のような強力なカオトロピック剤を
含有する緩衝液におけるハイブリッド形成は、単一塩基の差異を検出できるよう
な十分に高い厳密性で行うことができ、クエン酸ナトリウム又はリン酸のいずれ
かに基づいた緩衝液を使用することができると結論付けられる。
【0156】 (実施例 5) 塩酸グアニジンを含有する緩衝液におけるDNA及びLNAオリゴヌクレオチ
ドの熱安定性 温度調節されたペルティエ素子(パーキンエルマー、UVラムダ40)を装備
した分光光度計を用いて、すべてがDNAのオリゴヌクレオチド及びLNAで改
変したオリゴヌクレオチドの熱安定性を分光測定により測定した。2つの異なっ
た緩衝液(50mMのNaPO4、pH6.8、0.1mMのEDTA中の4M
のGnHCl又は50mMのNaPO4、pH6.8、115mMのNaCl、
0.1mMのEDTA)のいずれか、及び等モル量(1μM)のLNA改変オリ
ゴヌクレオチド及びその相補的又はミスマッチオDNAリゴヌクレオチドを含有
する1mlのハイブリッド形成用混合物を調製した。対照として改変されていな
いオリゴヌクレオチドを用いた同じハイブリッド形成用混合物を調製した。
【0157】 加熱ブロックにおいてエッペンドルフ管にて各試料を90℃まで加熱し、スイ
ッチを切った加熱ブロックの中で室温まで緩やかに冷却した。試料を500μL
の石英キュベット(パーキンエルマー)に移した。次いで、UVラムダ40分光
光度計にて試料を測定した。1分間当り1℃温度を上げながら260nmにて試
料を測定した。融解曲線の最初の微分係数としてTを得た。表6に結果を要約
する。表5には用いたオリゴを要約する。
【0158】
【表5】
【0159】
【表6】
【0160】 表5は、調べたオリゴヌクレオチドに関する。 注: LNAモノマーを大文字で示し、DNAモノマーを小文字で示す。Cme
tはモノマーが5−メチルシトシンLNAであることを示す。
【0161】 結果 表6は、塩酸グアニジンを含有する緩衝液におけるDNAオリゴヌクレオチドと
LNAオリゴヌクレオチドの熱安定性を示す。 注:ΔTは完全に一致するLNA:DNAのヘテロ二重らせんと当該二重らせ
んとの間のTの差異を示す。
【0162】 結論 実験から、強力なカオトロピック剤を高濃度で含有する緩衝液においてハイブ
リッド形成は起きると結論付けられる。 標的のDNAオリゴヌクレオチドに単一のミスマッチを導入すると、LNA:
DNAへテロ二重らせんのTは有意に低下する。結果は、Tの変化は標準緩
衝液に比べてグアニジン含有緩衝液の方が明瞭であることを示し、強力なカオト
ロピック剤を含有するハイブリッド形成用緩衝液がハイブリッド形成による単一
塩基の区別に有利である可能性を示唆している。
【0163】 (実施例 6) LNA捕捉用オリゴへのPCR産物のハイブリッド形成による単一塩基多型の
検出 複合生物試料において特異的な配列を検出することが可能かどうかを試す第1
段階として以下の実験を行った。 PCR産物は、合成された50個オリゴの鋳型を加えることよりもかなり複雑
であり、このことがハイブリッド形成工程を問題にしている可能性がある。カオ
トロピックな緩衝液中でのハイブリッド形成が十分に識別力があり、感度が高い
かどうかを調べるために、野生型又は変異型ApoB3500のいずれかを含有
する種々の鋳型によってPCR反応を行い、LNAハイブリッド形成アッセイで
調べた。アッセイは、捕捉用プローブとして作用する、5’アントラキノンで固
相化されたLNA改変オリゴ(表7を参照)及び相補的な標的DNAオリゴとし
てのPCR産物から成っていた。PCR産物のビオチン化された末端にストレプ
トアビジン−西洋ワサビペルオキシダーゼを結合し、その後OPD反応を行うこ
とによってハイブリッドを検出した。
【0164】
【表7】
【0165】 表7は、適用されたオリゴヌクレオチドに関する。 注: LNAモノマーを大文字で示し、DNAモノマーを小文字で示す。Cme
tはモノマーが5−メチルシトシンLNAであることを示す。5’AQは、オリ
ゴが5’アントラキノン及びC3リンカーを持ち、組成物がAQ−CONH−(
CH2)3−オリゴであることを示す。5’−ビオチンは、オリゴの5’末端が
ビオチン−(CH2)4−CONH−(CH2)6−オリゴであることを示す。
【0166】
【表8】
【0167】 表8は、PCRの鋳型に関する。 注: このような総DNA及びプラスミドに適用された前向き及び逆向きプライ
マーと共に、予想されるPCR増幅断片は長さ167塩基対であり、センス鎖上
で5’ビオチン化される。
【0168】 プライマーの合成及び分析 市販(デンマーク、Aarhus、DNAテクノロジー)に由来するHPLC精製オ
リゴとしてDNAプライマーを得た。
【0169】 試料の調製 1)ヒトのゲノムDNA 3種の異なったヒトの癌細胞株:HCV29、T112C1、T112D1(
Skouv et al., Mol. Carcin., 2:59~62, 1989)から通常のフェノール抽出(Sam
brook et al., Molecular Cloning, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory
Press, Cold Spring Harbor, NY)によってヒトのゲノムDNAを単離し、それ
らはApoB3500の多型(Ludwig et al., DNA, 6:363~372, 1987, 受入番
号M19828)に関して野生型である。 2)『A−対立遺伝子』プラスミド 哺乳類の血液に対するDNA単離キット(デンマーク、Hvidovre、ロシュ・モ
レキュラー・バイオケミカルズ、ロシュ・モレキュラー・システムズカタログ番
号1667327)を用い、製造元の勧めに従って5mlの全血からヒトのゲノ
ムDNAを単離した。 ApoB3500遺伝子座を含む野生型のヒトApoB遺伝子の一部をPCR
増幅することによってApoB遺伝子の『A−対立遺伝子』を作製した。TOP
O(登録商標)TAクローニング(登録商標)キット(米国、カリフォルニア州
、カールスバッド、インビトロゲン・コーポレーションのインビトロゲン、カタ
ログ番号K4500−01)を用いて、pCR’(登録商標)2.1−TOPO
プラスミドにPCR断片をクローニングした。キアゲン(登録商標)プラスミド
キット(ドイツ、ヒルデン、キアゲン社)を用いて細菌の培養からプラスミドD
NAを精製した。ALFエクスプレスII DNA分析システム(アマシャム・
ファルマシア・バイオテック)を用いて、製造元の勧めに従って、DNAの配列
決定を行うことにより挿入部のDNA配列を確認した。
【0170】 試料調製におけるPCR 6つの反応のためのPCR主要混合物 148.50μLのH2O 30μLの10xAmpliTaqゴールド緩衝液(米国、コネチカット州、ノ
ーウォーク、パーキンエルマー・コーポレーション) 18μLのMgCl2(25mM) 30μLのdNTP(2mM) 30μLの前向きプライマー、EQ3198(SEQ ID NO17)(10
μM) 30μLの後向きプライマー、EQ3213(SEQ ID NO3)(10μ
M) 1.5μLのAmpliTaqゴールド(登録商標)DNAポリメラーゼ(5U
/μL)(米国、コネチカット州、ノーウォーク、パーキンエルマー・コーポレ
ーション、パーキンエルマー、カタログ番号N808−0240) PCR増幅 エッペンドルフのマスターサイクラー勾配熱サイクラー(ドイツ、ハンブルグ
、エッペンドルフ−Netheler~Hinz~GmbH)を用いて0.5mLの薄壁チューブに
おいてPCR反応を行った。 48μLの主要混合物に2μLの試料を加えた。 熱サイクリング 変性:94℃、15分 増幅(30サイクル):94℃にて40秒、56℃にて40秒、72℃にて40
秒 伸展: 72℃、10分 停止:4℃、∞
【0171】 検出 続いて、ゲルにおいて1:30.000に希釈されたゲルスター(米国、メ
イン州、ロックランド、FMCバイオプロダクツ)及び1xトリス酢酸/EDT
A電気泳動緩衝液(0.04Mのトリス酢酸;0.001MのEDTA)を含む
2%アガロースゲル(米国、マジソン、プロメガ・コーポレーション、LE分析
用等級)における通常のゲル電気泳動によってPCR産物を分析した。5μLの
各PCR反応物に1μLの6X泳動緩衝液(40%スクロース、0.25%ブロ
モフェノールブルー、0.25%キシレンシアノール、 0.1M EDTA、
pH8.0)を加えた。7V/cmの定電圧にて約1時間ゲルを泳動した。 永久記録するために。適当なUV透過照射器(米国、カリフォルニア州、アッ
プランド、TM−20E型UVプロダクツ)及びフィルター(米国、ニューヨー
ク州、ロチェスター、イーストマン・コダック社、コダックワラテン#9)を用
いて、通常のポラロイド(英国、セントアルバンス,ポラロイド社)撮影にてゲ
ルを写真撮影した。
【0172】 ApoB捕捉用プローブの固相化 濃度0.1μMの0.2MのNaCl中にアントラキノンLNA捕捉用プロー
ブ(C8又はT8のいずれか、表7を参照のこと)を溶解した。100μLのオ
リゴを微量力価プレート(C96、ポリソープ;デンマーク、ロスキルド、ナル
ジ・ヌンク・インターナショナル)の各ウエルに加え、最大35℃にてULS−
20−2照射器(UVライトシステムズ;デンマーク)における軟UV光(約3
50nm)に15分間暴露した。28個のフィリップス・クレオ小型25W−S
電球(ガラスの試料保持板の上に14個及び下に14個)とともに照射器を配置
し、上方の電球のみに明かりをつけた。
【0173】 インキュベートの後、300μLの0.25%ツイーン20(ドイツ、Seelze
, Riedel~de Haen)入りの0.4MのNaOHにてまずウエルを洗浄し、次いで3
00μLの脱イオン水にて3回洗浄した。
【0174】 PCR反応物とのハイブリッド形成 C8又はT8捕捉用プローブを固相化したチャンバーに、95μLの2M G
nSCN クエン酸ナトリウム緩衝液と共に、5μLのPCR反応物を加え、3
7℃にて30分間インキュベートした。 ハイブリッド形成用緩衝液は、0.5%のサルコシルを含む40mMのクエン
酸ナトリウム緩衝液pH7中の2MのGnSCNであった。 ハイブリッド形成の後、0.1%ツイーン20の入った300μLの1xSS
C(1xSSCは150mMのNaCl、15mMのクエン酸ナトリウム)にて
ウエルを5回洗浄した。
【0175】 ビオチン化したPCR産物にストレプトアビジン−西洋ワサビペルオキシダ
ーゼ(strA−HRP)を結合することによりハイブリッドを検出した。0.
1%ツイーン20入りの1xSSCに1μg/mLの濃度でstrA−HRP(
米国、イリノイ州、ロックフォード、ピアース、カタログ番号21126)を溶
解した。ウエル当り100μL加え、15分間インキュベートした。次いで1x
SSC;0.1%ツイーン20でプレートを3回洗浄し、OPDアッセイにてシ
グナルを発色させた。
【0176】 OPDアッセイ 6mLの0.1Mクエン酸緩衝液、pH=5.0、2mgのオルソ−フェニレ
ンジアミン(OPD)の錠剤を2錠(デンマーク、コペンハーゲン、ケム−エン
−テック)及び2.5μLの30%H2O2を含有する主要混合物を調製した。
100μLの主要混合物を各反応槽に加え、酵素活性に応じて1〜30分間イン
キュベートする。100μLの0.5MのH2SO4によってアッセイを停止し
、ELISA読み取り装置によりλ=492nmにて光学密度を測定する。 結果を図10に示す。
【0177】 結論 4つのPCR反応物すべてにおいて、2MのGnSCNにおけるハイブリッド
形成によって単一塩基の差異を検出することが可能である。前の実施例で見られ
るように、『A対立遺伝子』の捕捉プローブ(T8)に対するシグナルは、C8
LNA捕捉プローブで得られるシグナルよりも低く、更にシグナルがこの場合
、極めて明瞭であるということは、2MのGnSCNにおけるハイブリッド形成
は厳密性が高いことを示している。
【0178】 (実施例 7) 細菌の細胞溶解物におけるプラスミドDNAの検出 本発明のハイブリッド形成法及び抽出法を核酸及び非核酸の複雑な生物混合物
に適用してもよいかどうかを調べるために以下の実験を行った。 簡単に言えば、2つはプラスミドを含有し、1つはプラスミドを含まない(表
7−1を参照のこと)3つの異なった細菌(E.coli K12)株を培養し
、溶解し、グアニジンチオシアネート(GnSCN)含有の緩衝液におけるハイ
ブリッド形成によってプラスミドを検出した。
【0179】
【表9】
【0180】 表9は、細菌株に関する。
【0181】 ApoBwtプラスミドのクローニング ApoB3500遺伝子座を含む野生型のヒトApoB遺伝子の一部をPCR
増幅することによってApoB遺伝子の『G−対立遺伝子』を作製した(Ludwig
et al., DNA 6:363~372, 1987; 受入番号M19828、SEQ ID NO1
及びSEQ ID NO2)。TOPO(登録商標)TAクローニング(登録商
標)キット(米国、カリフォルニア州、カールスバッド、インビトロゲン・コー
ポレーションのインビトロゲン、カタログ番号K4500−01)を用いて、p
CR(登録商標)2.1−TOPOプラスミドにPCR断片をクローニングした
。キアゲン(登録商標)プラスミドキット(ドイツ、ヒルデン、キアゲン社)を
用いて細菌の培養からプラスミドDNAを精製した。ALFエクスプレスII
DNA分析システム(アマシャム・ファルマシア・バイオテック)を用いて、製
造元の勧めに従って、DNAの配列決定を行うことにより挿入部のDNA配列を
確認した。得られたプラスミドをpApoBwtと命名した。 TOP10/pCR株は、いかなるApoB挿入部も含まないpCR(登録商
標)2.1−TOPOプラスミドを含有する。
【0182】 細菌の細胞溶解物の調製 振盪装置上で37℃にて一晩、100μg/mLのアンピシリンと共にLB培
地(Sambrook et al., Molecular Cloning, 2nd ed., Cold Spring Harbor Labo
ratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989)中で細菌を増殖させた。 翌日、細胞を遠心し(8000回転/分で15分間)、1/50容量の50m
Mトリス−Cl(pH8.0)に再浮遊した。次いで、氷上で45秒間、細胞を
超音波破砕した、又は、2.5mLの再浮遊細胞につき100mg/mLのリゾ
チーム0.250mLを加え、室温にて15分間インキュベートした。次いで溶
解した細胞を、−20℃に保持した。
【0183】 検出 UV照射によって5’アントラキノンを持つLNA改変オリゴ(表10を参照
)を微量力価プレートのウエルに共有結合で固相化し、相補的な標的DNAオリ
ゴとのハイブリッド形成アッセイにおいて捕捉用プローブとして使用した。ハイ
ブリッド形成後の混合物における5’ビオチン化DNA検出用プローブを包含す
ることによってハイブリッドを検出した。
【0184】
【表10】
【0185】 表10は、調べたオリゴヌクレオチドに関する。 注: LNAモノマーを大文字で示し、DNAモノマーを小文字で示す。Cme
tはモノマーが5−メチルシトシンLNAであることを示す。5’AQは、オリ
ゴが5’アントラキノン及びC3リンカーを持ち、組成物がAQ−CONH−(
CH2)3−オリゴであることを示す。5’−ビオチンは、オリゴの5’末端が
ビオチン−(CH2)4−CONH−(CH2)6−オリゴであることを示す。
【0186】 ApoB捕捉用プローブの固相化 濃度0.1μMの0.2MのNaCl中にアントラキノンLNA捕捉用プロー
ブ(C11、T11、表7−1を参照のこと)を溶解した。100μLのオリゴ
を微量力価プレート(C96、ポリソープ;デンマーク、ロスキルド、ナルジ・
ヌンク・インターナショナル)の各ウエルに加え、最大35℃にてULS−20
−2照射器(UVライトインシステムズ;デンマーク)における軟UV光(約3
50nm)に15分間暴露した。28個のフィリップス・クレオ小型25W−S
電球(ガラスの試料保持板の上に14個及び下に14個)とともに照射器を配置
し、上方の電球のみに明かりをつけた。 インキュベートの後、300μLの0.25%ツイーン20(ドイツ、Seelze
, Riedel~de Haen)入りの0.4MのNaOHにてまずウエルを洗浄し、次いで3
00μLの脱イオン水にて3回洗浄した。
【0187】 ハイブリッド形成 50μLの細胞溶解物と50μL(4MのGnSCN、25mMのクエン酸ナ
トリウム、pH7、0.5%のサルコシル)を混合し、C8又はT8LNA捕捉
用プローブをコートした微量力価プレートのウエルに加えた。37℃にて混合物
を一晩インキュベートした。 次いで、0.1%ツイーン20の入った300μLの1xSSC(1xSSC
は150mMのNaCl、15mMのクエン酸ナトリウム)にてウエルを5回洗
浄した。 次いで0.1%ツイーン20の入った1xSSCに溶解した100μ
Lの0.12μMの検出用プローブ(EQ−3246、SEQ ID NO8)
を加え、37℃にて一晩ハイブリッド形成させ、次いで0.1%ツイーン20の
入った1xSSCにて微量力価プレートを3回洗浄した。 ビオチン化した検出用プローブにストレプトアビジン−西洋ワサビペルオキシ
ダーゼ(strA−HRP)を結合することによりハイブリッドを検出した。0
.1%ツイーン20入りの1xSSCに1μg/mLの濃度でstrA−HRP
(米国、イリノイ州、ロックフォード、ピアース、カタログ番号21126)を
溶解した。ウエル当り100μL加え、15分間インキュベートした。次いで1
xSSC;0.1%ツイーン20でプレートを3回洗浄し、OPDアッセイにて
シグナルを発色させた。
【0188】 OPDアッセイ 6mLの0.1Mクエン酸緩衝液、pH=5.0、2mgのオルソ−フェニレ
ンジアミン(OPD)の錠剤を2錠(デンマーク、コペンハーゲン、ケム−エン
−テック)及び2.5μLの30%H2O2を含有する主要混合物を調製した。
100μLの主要混合物を各反応槽に加え、酵素活性に応じて1〜30分間イン
キュベートする。100μLの0.5MのH2SO4によってアッセイを停止し
、ELISA読み取り装置によりλ=492nmにて光学密度を測定する。 結果は、図11に示す。
【0189】 結論 結果から、超音波破砕によって溶解した細菌においてもリゾチーム処理によっ
て溶解した細菌においてもpApoBwtプラスミドを捕捉することができ、検
出することができると結論付けられる。プラスミドは2本鎖高次コイルDNA分
子なので、本実験は、細菌の粗溶解物のような複合生物試料において2本鎖高次
コイルDNA分子を検出することが可能であることを示している。
【0190】
【配列表】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の1つの実施態様を説明する。1)試料を共有結合で付着させたオリゴ
捕捉LNA、溶解緩衝液、検出プローブ(LNA)等と共にピペットでチューブ
又はウェルに注入し、2)溶解細胞、解離プロテイン及び核酸が溶液中で遊離さ
れ、LNAの高濃度Tにより、核酸が捕捉LNAオリゴにより捕らえられて検
出LNAとハイブリッド化され、3)インキュベート、洗浄及び混入が行われ混
合物へと生成され、さらに試験結果を読みとる。
【図2】 微量力価プレートのウエルに共有結合で固相化された3種の異なったLNA改
変オリゴ(表1を参照のこと)と相補的な標的オリゴで行ったハイブリッド形成
実験。示されるように、様々な濃度の塩酸グアニジン(GnHCl)でハイブリ
ッド形成を行った。
【図3】 様々な濃度の塩酸グアニジンで行ったLNAハイブリッド形成の特異性を実証
する競合アッセイ。マッチした野生型オリゴの量は0.5nMの濃度で一定に保
つ一方で、競合するもの(一塩基ミスマッチの変異型オリゴ)の濃度は0.1n
M〜0.3μMで変化させた。 矢印は標的オリゴと競合オリゴが等モルである
ことを示す。更に0〜8Mの塩酸グアニジン(GnHCl)を含有するハイブリ
ッド形成用緩衝液で得られたハイブリッド形成能も示す。
【図4】 様々な濃度の塩酸グアニジンで行ったLNAハイブリッド形成の特異性を実証
する競合アッセイ。マッチした変異型オリゴの量は5nMの濃度で一定に保つ一
方で、競合するもの(一塩基ミスマッチの野生型オリゴ)の濃度は0.1nM〜
0.3μMで変化させた。矢印は標的オリゴと競合オリゴが等モルであることを
示す。更に0〜8Mの塩酸グアニジン(GnHCl)を含有するハイブリッド形
成用緩衝液で得られたハイブリッド形成能も示す。
【図5】 微量力価プレートのウエルに共有結合で固相化された2種の異なったLNA改
変オリゴ(表3−1を参照のこと)と2種の相補的な標的DNAオリゴで行った
LNAハイブリッド形成実験。示されるように、様々な濃度のグアニジンチオシ
アネート(GnSCN)及びクエン酸ナトリウム又はリン酸のどちらかを基にし
た緩衝液でハイブリッド形成を行った。
【図6】 リン酸を基にした緩衝液及び様々なグアニジンチオシアネート(GnSCN)
で行ったハイブリッド形成の特異性を実証する競合アッセイ。マッチした野生型
オリゴの量は0.5nMの濃度で一定に保つ一方で、競合するもの(一塩基ミス
マッチの変異型オリゴ)の濃度は0.1nM〜0.3μMで変化させた。矢印は
標的オリゴと競合オリゴが等モルであることを示す。更に0〜4MのGnSCN
を含有するハイブリッド形成用緩衝液で得られたハイブリッド形成能も示す。
【図7】 リン酸を基にした緩衝液及び様々なグアニジンチオシアネート(GnSCN)
で行ったハイブリッド形成の特異性を実証する競合アッセイ。マッチした変異型
オリゴの量は5nMの濃度で一定に保つ一方で、競合するもの(一塩基ミスマッ
チの野生型オリゴ)の濃度は0.1nM〜0.3μMで変化させた。矢印は標的
オリゴと競合オリゴが等モルであることを示す。更に0〜4MのGnSCNを含
有するハイブリッド形成用緩衝液で得られたハイブリッド形成能も示す。
【図8】 クエン酸ナトリウムを基にした緩衝液及び様々なグアニジンチオシアネート(G
nSCN)で行ったハイブリッド形成の特異性を実証する競合アッセイ。マッチ
した野生型オリゴの量は0.5nMの濃度で一定に保つ一方で、競合するもの(
一塩基ミスマッチの変異型オリゴ)の濃度は0.1nM〜0.3μMで変化させ
た。矢印は標的オリゴと競合オリゴが等モルであることを示す。更に0〜4Mの
GnSCNを含有するハイブリッド形成用緩衝液で得られたハイブリッド形成能
も示す。
【図9】 クエン酸ナトリウムを基にした緩衝液及び様々なグアニジンチオシアネート(
GnSCN)で行ったハイブリッド形成の特異性を実証する競合アッセイ。マッ
チした変異型オリゴの量は5nMの濃度で一定に保つ一方で、競合するもの(一
塩基ミスマッチの野生型オリゴ)の濃度は0.1nM〜0.3μMで変化させた
。矢印は標的オリゴと競合オリゴが等モルであることを示す。更に0〜4MのG
nSCNを含有するハイブリッド形成用緩衝液で得られたハイブリッド形成能も
示す。
【図10】 単一ヌクレオチド多型の検出。 3種のヒト細胞株(HCV29、T112C
1及びT112D1)に由来するビオチン化したPCR増幅物及びプラスミドを
作成した。ApoB3500変異に関して3種のヒト細胞株はすべて野生型(G
−対立遺伝子)である。『A−対立遺伝子』プラスミドは、ApoBR3500
Q(アミノ酸3500においてG→Aの塩基転位、[アルギニン→グルタミン]
)変異を含有する。野生型(C8)又は変異型(T8)に特異的なLNA捕捉用
プローブに対して各試料を調べた。黒棒:野生型、明るい棒:変異型
【図11】 細菌の細胞溶解物におけるプラスミドDNAの検出。3種の細菌株(表7−1
を参照のこと)を溶解して、微量力価プレートのウエルに共有結合で固相化され
たC11又はT11のどちらかの捕捉用プローブ(表7−2を参照のこと)とハ
イブリッド形成させた。2Mのグアニジンチオシアネートを含有するハイブリッ
ド形成用緩衝液においてハイブリッド形成を行った。NF7815細胞は、プラ
スミドを含有せず、TOP10/pCRはApoB配列を含まずにpCR2.
1−TOPOプラスミドを含有し、TOP10/pApoBwtは、pCR
.1−TOPOプラスミドに挿入されたApoB3500野生型配列を含有する
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT,AU, AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,C N,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DZ,EE ,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,HR, HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,K P,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU ,LV,MA,MD,MG,MK,MN,MW,MX, NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,S G,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ ,UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZA,ZW

Claims (49)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 標的の核酸を単離する方法であって、 a)核酸を含有する試料を提供すること、 b)試料中で細胞性物質を溶解分離し、成分を溶かし、及び試料中で核酸を変性
    させるためにカオトロピック剤を含有する溶解緩衝液で試料を処理すること、 c)少なくとも1つの捕捉用LNAプローブに試料から遊離した核酸を接触する
    ことを含み、前記捕捉用プローブは標的核酸に実質的に相補的であること、 を含有してなる方法。
  2. 【請求項2】 捕捉用LNAプローブがリガンドに共有結合で付着する請求
    項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 捕捉用LNAプローブが固体表面に共有結合で付着する請求
    項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 LNAプローブに共有結合で付着したリガンドが抗リガンド
    に結合し、前記抗リガンドが共有結合で固体表面に付着する請求項2に記載の方
    法。
  5. 【請求項5】 試料から遊離した核酸と固体表面に付着したLNAとの接触
    の後、余分な材料から固体表面を分離する請求項3又は4に記載の方法。
  6. 【請求項6】 余分な材料を取り除くために固体表面を緩衝液で洗浄する請
    求項5に記載の方法。
  7. 【請求項7】 捕捉用プローブが標的核酸に相補的である、前記請求項いず
    れかに記載の方法。
  8. 【請求項8】 捕捉用プローブが4〜50の間のヌクレオチドの長さである
    、前記請求項いずれかに記載の方法。
  9. 【請求項9】 捕捉用プローブが8〜30の間のヌクレオチドの長さである
    、前記請求項いずれかに記載の方法。
  10. 【請求項10】 捕捉用プローブが8〜20の間のヌクレオチドの長さであ
    る、前記請求項いずれかに記載の方法。
  11. 【請求項11】 捕捉用プローブが8〜15の間のヌクレオチドの長さであ
    る、前記請求項いずれかに記載の方法。
  12. 【請求項12】 1つより多くの捕捉用LNAプローブが使用され、この捕
    捉用プローブが異なった標的核酸に対して又は同一核酸の異なった領域に対して
    向けられた異なるLNAオリゴマーから成る、前記請求項いずれかに記載の方法
  13. 【請求項13】 別々の捕捉用プローブが、固体表面における配列形式で点
    状配置される請求項12に記載の方法。
  14. 【請求項14】 配列が少なくとも10の捕捉用プローブを有する請求項1
    3に記載の方法。
  15. 【請求項15】 配列が少なくとも100の捕捉用プローブを有する請求項
    13に記載の方法。
  16. 【請求項16】 配列が少なくとも1,000の捕捉用プローブを有する請
    求項13に記載の方法。
  17. 【請求項17】 配列が少なくとも10,000の捕捉用プローブを有する
    請求項13に記載の方法。
  18. 【請求項18】 核酸が細胞、組織試料又は組織抽出物を起源とする、前記
    請求項いずれかに記載の方法。
  19. 【請求項19】 細胞が古生物、原核細胞、真核細胞起源である請求項18
    に記載の方法。
  20. 【請求項20】 試料が、血液、血清、血漿、網状赤血球、リンパ球、尿、
    骨髄組織、脳脊髄液、又は血液若しくはリンパ、筋肉生検、肝生検、腎生検、膀
    胱生検、骨生検、関節生検、皮膚生検、膵臓生検、腸管生検、胸腺生検、乳房生
    検、子宮生検、精巣生検、眼生検、又は脳生検から調製されたいかなる産物、溶
    解緩衝液中にてホモジネートされたものに由来する請求項18に記載の方法。
  21. 【請求項21】 捕捉用プローブが、生物の特定の種に特異的な1つ又はそ
    れより多くの標的核酸に対するLNAオリゴマーから成る、前記請求項いずれか
    に記載の方法。
  22. 【請求項22】 捕捉用プローブが、生物の特定の種、亜種又は株に特異的
    な1つ又はそれより多くの標的核酸に対するLNAオリゴマーから成る、前記請
    求項いずれかに記載の方法。
  23. 【請求項23】 捕捉用プローブが、微生物の特定の種に特異的な1つ又は
    それより多くの標的核酸に対するLNAオリゴマーから成る、前記請求項いずれ
    かに記載の方法。
  24. 【請求項24】 捕捉用プローブが、微生物の特定の種、亜種又は株に特異
    的な1つ又はそれより多くの標的核酸に対するLNAオリゴマーから成る、前記
    請求項いずれかに記載の方法。
  25. 【請求項25】 捕捉用プローブが、感染仲介物に特異的な1つ又はそれよ
    り多くの標的核酸に対するLNAオリゴマーから成る、前記請求項いずれかに記
    載の方法。
  26. 【請求項26】 捕捉用プローブが、感染仲介物の種、亜種、又は株に特異
    的な1つ又はそれより多くの標的核酸に対するLNAオリゴマーから成る、前記
    請求項いずれかに記載の方法。
  27. 【請求項27】 捕捉用プローブが、遺伝性疾患に関与するタンパク質をコ
    ードする遺伝子に特異的な1つ又はそれより多くの標的核酸に対するLNAオリ
    ゴマーから成る、前記請求項いずれかに記載の方法。
  28. 【請求項28】 捕捉用プローブが、生活習慣病に関係する遺伝子に特異的
    な1つ又はそれより多くの標的核酸に対するLNAオリゴマーから成る、前記請
    求項いずれかに記載の方法。
  29. 【請求項29】 捕捉用プローブが、癌に関係する遺伝子に特異的な1つ又
    はそれより多くの標的核酸に対するLNAオリゴマーから成る、前記請求項いず
    れかに記載の方法。
  30. 【請求項30】 生活習慣病が、アテローム性硬化症及び疾患から成る群よ
    り選択される請求項28に記載の方法。
  31. 【請求項31】 固体表面が、ガラス、炭化水素ポリマー及び金属から成る
    群より選択される、前記請求項いずれかに記載の方法。
  32. 【請求項32】 固体表面が微量力価プレートにおけるウエルの壁である、
    前記請求項いずれかに記載の方法。
  33. 【請求項33】 固体表面がビーズの形態を有する、前記請求項いずれかに
    記載の方法。
  34. 【請求項34】 固体表面が平板の形態を有する、前記請求項いずれかに記
    載の方法。
  35. 【請求項35】 単離が一工程で行われる、前記請求項いずれかに記載の方
    法。
  36. 【請求項36】 リガンドがビオチンである請求項2及び3のいずれかに記
    載の方法。
  37. 【請求項37】 捕捉用プローブにハイブリッド形成した標的核酸が検出用
    プローブによって検出される、前記請求項いずれかに記載の方法。
  38. 【請求項38】 蛍光団、放射性同位元素、酵素、リガンド及びハプテン並
    びに抗原化合物から成る群より選択される標識によって検出用プローブが標識さ
    れる請求項37に記載の方法。
  39. 【請求項39】 蛍光団が、フルオレセイン、ローダミン及びテキサス・レ
    ッドから成る群より選択される請求項38に記載の方法。
  40. 【請求項40】 放射性同位元素が、32P、33P、35S、H、12
    I及び14Cから成る群より選択される請求項38に記載の方法。
  41. 【請求項41】 酵素が、西洋ワサビのペルオキシダーゼ、アルカリホスフ
    ァターゼ、子ウシの腸のアルカリホスファターゼ、グルコースオキシダーゼ及び
    ベータ−ガラクトシダーゼから成る群より選択される請求項38に記載の方法。
  42. 【請求項42】 リガンドが、ビオチン、チロキシン及びコルチゾールから
    成る群より選択される請求項38に記載の方法。
  43. 【請求項43】 検出用プローブが、捕捉用プローブ以外の固定化された標
    的核酸の別の領域にハイブリッド形成する請求項37〜42のいずれかに記載の
    方法。
  44. 【請求項44】 検出用プローブが少なくとも1つのLNAモノマーを含有
    する請求項37〜42のいずれかに記載の方法。
  45. 【請求項45】 捕捉用プローブに相補的であるヌクレオチド配列の核酸を
    増幅するための方法であって、 a) 核酸を含有する試料を提供する工程、 b) 試料中で細胞性物質を溶解分離し、成分を溶かし、及び試料中で核酸を変
    性させるためにカオトロピック剤を含有する溶解緩衝液で試料を処理する工程、 c) 試料から遊離した核酸を固体表面に共有結合で付着した少なくとも1つの
    捕捉用LNAプローブに接触させる工程で、その際に前記捕捉用プローブは標的
    核酸に実質的に相補的であるような工程、 d) 余分な材料から固体表面を分離する工程、 e) 捕捉された核酸を適当量のヌクレオシド三リン酸及びヌクレオシド三リン
    酸の重合化剤と共に混合する工程、 f) 伸展産物を形成するために捕捉された核酸にハイブリッド形成するいかな
    るオリゴヌクレオチドも伸展する工程、その際に捕捉用LNAプローブが鋳型と
    して使用されること、 g) 形成された伸展産物を検出する工程、 を含む方法。
  46. 【請求項46】 捕捉用プローブに相補的であるヌクレオチド配列の核酸を
    増幅するための方法であって、 a) 核酸を含有する試料を提供する工程、 b) 試料中で細胞性物質を溶解分離し、成分を溶かし、及び試料中で核酸を変
    性させるためにカオトロピック剤を含有する溶解緩衝液で試料を処理する工程、 c) 試料から遊離した核酸を固体表面に共有結合で付着した少なくとも1つの
    捕捉用LNAプローブに接触させる工程であって、その際に前記捕捉用プローブ
    は標的核酸に実質的に相補的であるような工程、 d) 余分な材料から固体表面を分離する工程、 e) 捕捉された核酸を適当量のヌクレオシド三リン酸及びヌクレオシド三リン
    酸の重合化剤と共に混合する工程、 f) 伸展産物を形成するために捕捉された核酸にハイブリッド形成するいかな
    るオリゴヌクレオチドも伸展する工程であって、その際に捕捉用LNAプローブ
    が鋳型として使用されるような工程、 g) 更に伸展産物を形成するために、適当量のヌクレオシド三リン酸及びヌク
    レオシド三リン酸の重合化剤の存在下、工程c)の1本鎖核酸を少なくとも1つ
    の下流のプライマーとハイブリッド形成させる工程、 h) 伸展産物の検出可能な量を得るために十分な回数を介して工程g)を反復
    する工程、 i) 形成された伸展産物を検出する工程、 を含む方法。
  47. 【請求項47】 捕捉用プローブに相補的であるヌクレオチド配列の核酸を
    増幅するための方法であって、 a) 核酸を含有する試料を提供する工程、 b) 試料中で細胞性物質を溶解分離し、成分を溶かし、及び試料中で核酸を変
    性させるためにカオトロピック剤を含有する溶解緩衝液で試料を処理する工程、 c) 試料から遊離した核酸を固体表面に共有結合で付着した少なくとも1つの
    捕捉用LNAプローブに接触させる工程であって、その際に前記捕捉用プローブ
    は標的核酸に実質的に相補的であるような工程、 d) 余分な材料から固体表面を分離する工程、 e) 捕捉された核酸を適当量のヌクレオシド三リン酸及びヌクレオシド三リン
    酸の重合化剤及び少なくとも1つの下流のプライマーと共に混合する工程、 f) 伸展産物を形成するために捕捉された核酸にハイブリッド形成するいかな
    るオリゴヌクレオチドも伸展する工程であって、その際に前記核酸が鋳型として
    使用されるような工程、 g) 形成された伸展産物を検出する工程、 を含む方法。
  48. 【請求項48】 捕捉用プローブに相補的であるヌクレオチド配列の核酸を
    増幅するための方法であって、 a) 核酸を含有する試料を提供する工程、 b) 試料中で細胞性物質を溶解分離し、成分を溶かし、及び試料中で核酸を変
    性させるためにカオトロピック剤を含有する溶解緩衝液で試料を処理する工程、 c) 試料から遊離した核酸を固体表面に共有結合で付着した少なくとも1つの
    捕捉用LNAプローブに接触させる工程であって、その際に前記捕捉用プローブ
    は標的核酸に実質的に相補的であるような工程、 d) 余分な材料から固体表面を分離する工程、 e) 捕捉された核酸を適当量のヌクレオシド三リン酸及びヌクレオシド三リン
    酸の重合化剤及び少なくとも1つの下流のプライマーと共に混合する工程、 f) 伸展産物を形成するために捕捉された核酸にハイブリッド形成するいかな
    るオリゴヌクレオチドも伸展する工程であって、その際に前記核酸が鋳型として
    使用されるような工程、 g) 更に伸展産物を形成するために、適当量のヌクレオシド三リン酸及びヌク
    レオシド三リン酸の重合化剤の存在下、工程c)の1本鎖核酸を少なくとも1つ
    の下流のプライマーとハイブリッド形成させる工程、 h) 伸展産物の検出可能な量を得るために十分な回数を介して工程g)を反復
    する工程、 i) 形成された伸展産物を検出する工程、 を含む方法。
  49. 【請求項49】 標的核酸を単離するためのキットであって、 a) 試料中の細胞性材料を溶解するためのカオトロピック剤を含有する溶解用
    緩衝液、及び、 b) 少なくとも1つの捕捉用LNAプローブであって、前記捕捉用プローブが
    標的核酸に実質的に相補的であること、 を含むキット。
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