JPH04501959A - 核酸プローブ - Google Patents

核酸プローブ

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 核酸プローブ 本発明は新規な核酸プローブ及びそれらを調製し使用するための方法及びキット に関する。
核酸の生化学的操作においては、特定の核酸物質を複合混合物から単離しこれに 非常に広範なプロセスを施すことが望ましいことが多い。標的(target) 核酸の十分に長い配列が知られている場合、その配列に選択的にバイブリド化し 、その核酸の同定及び/又は単離に使用することができるオリゴヌクレオチドを 設計することが特に有用であることが判明した。特に、そのようなプローブを不 動化して、標的核酸を含む複合混合物との接触の際に標的核酸が選択的に不動化 され、従って分離されるようにすることが提案されている。
以前より、オリゴヌクレオチドを磁性粒子に結合させることが提案されている[ 例えば、アドバンスト・マグネティックス(^dysnced Mxgneli cs)の米国特許第4672040号、アモコ・コーポレーション(Amoc。
Corporation)の欧州特許第265244号)。しかしながら、これ らは決して単分散ではなく、通常、適当な平均粒度まで微粉砕され、その後、オ リゴヌクレオチドを含む問題の生体分子の範囲への結合を可能にする官能基をも たらす物質で被覆された磁鉄鉱なら成っていた。さらに、このような磁性粒子は 特に自動化された反応系では信頼性がなく、実用上好ましくないことが証明され ている。
特に、微粉砕によって製造された微細磁性粒子はしばしば磁気的凝集に不適切に 感応し、かなりの割合が結合した生体分子とともにサスペンション中に残留し、 理論量よりも少ない生体分子の単離しか行われないことが判明17ている。本発 明は、単分散超常磁性(snnodispe+5esope+pinmagnt tic)粒子が以前に提案された磁性粒子よりも大幅に信頼性が高いということ の発見に基づくものである。
本発明に従っ、て、本発明者らは、複数のオリゴヌクレオチドの分子を担持した 単分散超常磁性粒子を提供する。
本発明の粒子は、標的−重鎖核酸に対するハイブリッド形成用のプローブとして 使用でき、また前記オリゴヌクレオチドの塩基配列決定を可能にすることにも利 用できる。
オリゴヌクレオチドは一重鎖DNAであるのが好ましいが、それはこれがRNA と一重鎖DNAの両方に対してハイブリッド形成し、かつRNAよりもかなり安 定だからである。このようなりNAには、オリゴ−dT (これは自生真核生物 のITI RN A上に普遍的に存在するポリ(A)「テール(tail)Jと ハイブリッド形成する)及び標的RNA及びs s D N A分子中の特定の 配列とハイブリッド形成する特異的D N A配列が含まれ、又は塩基配列決定 用のDNA分子でもよい。各プローブは、オリゴ−dT又は特異的DNA配列で よい一重鎖DNA配列が磁性粒子に直接結合したものから成ることができるが、 D N Aの二重鎖部分を介して磁性粒子に結合していてもよい。本明細書中で 使用される「オリゴヌクレオチド」という用語は、合成及び自生のあらゆる鎖長 のDNA及びRNA配列を包含する。
オリゴヌクレオチドの鎖長は12乃至200塩基(base)が好ましく、15 乃至5G塩基がさらに好ましい。オリゴ(dT)配列と、特定の用途では、制限 酵素部位(単数又は複数)とを含むプローブオリゴヌクレオチドは、市販のDN A合成装置、例えばアプライド・バイオシステムズ・インク(Applied  Biot7sjemt、Inc、) (CA 94404、フォースターシティ −・リンカーンセンタードライブ・850−7 )製の各装置、のいずれかを利 用することによって最も好適に製造することができる。
本発明によるプローブは、一般に、標的核酸の単離とその後の化学的及び/又は 生化学的技術による操作において使用される。
磁性粒子を使用することによる幾つかの利点は明らかに際立っている。磁性粒子 は、標的核酸を含む混合物、例えば細胞エキス、に添加され、攪拌され、そして 磁気的にリセプタクル(receptacle)の一方の側に引き寄せる。
液体はその後不要な成分とともに除去でき、そして、結合したRNAを有する磁 性粒子は洗浄溶液中に再分散できる。洗浄工程はやつぎばやに数回繰り返すこと ができる。標的核酸を得る全工程を!5分以内で行うことができる。
別の利点は、磁性粒子を使用して行われるハイブリッド形成又はその他のいかな るプロセスも、間隔をおいて粒子を磁気的に凝集させ、粒子上の物質についてか 又は上澄液中の物質に結び付いたラベル(label)を分析をすることによっ て、連続的にモニターすることが容易にできるということである。
磁気的凝集を使用することによる粒子の分離は、核酸又は蛋白質を劣化させる可 能性のある剪断力を生(でる遠心分離のような従来的な分離技術よりもはるかに 穏やかである。
磁性粒子は単分散でありかつ超常磁性であり、これらの特性は、粒子が含まれる 反応の速度論に大きく寄与する。粒子に担持されたプローブが種々の反応におい て溶液中で実質的にまるで遊離状態であるかのように速く反応することは、本発 明の驚くべき特徴である。従−2て、。
例えば、磁性粒子を使用する細胞溶解物からのrn RN Aの全単離を約15 分以内に行うことができるが、これに対しアフィニティーカラム(illiii 17 column)を使用すると2時間である。単分散粒子、即ち、はぼ同じ サイズを有する粒子、を使用することによって、反応速度及びその他のパラメー ターは特に均一である。超常磁性粒子(即ち、永久磁性を維持するのに必要な磁 区(domain)の大きさよりも小さい強磁性体のサブ粒子を含む粒子)を使 用することによって、反応中の粒子の凝集i1g+eHNqn or clam ping)を防ぐことができ、従って、これちまた均一かつ速い反応速度を確実 にする。従って、粒子は磁場をかけることによって表面上に均一な速度で容易に 凝集させることができるが、例えば物理的攪拌によって、その後の処理用に容易 に再分散させることができる。反応の挙動及び素速さの均一性は特に自動化への 道をもたらし、このことは、工業的製造及び/又は反復的プロセスにおいて必要 な多くの核酸操作の必須要件である。最小限の人間の介入しかともなわない適当 な機械によって、反応及び分離が完全な信頼性をもって行えるということは最も 重要な事である。
本発明において使用するのに好ましい磁性粒子は、欧州特許第83901406 .5号[シンテフ(Sintel)]に従って製造される単分散超常磁性粒子で あり、この引例の開示は本明細書中に含まれる。これらの粒子中には、鉄が非常 に均一に分散しており、磁場に対する非常に均一な応答をもたらし、これによっ て全ての粒子が同じ速度で移動するので、再現性のある方法、特にオートメーシ ョン、を設計する際に重要である。さらに、鉄の再現性のある量が各粒子に組み 込まれているので、これを、以下で説明する範囲の粒子の比重を可能にする比較 的低い濃度に調節することができる。従来の、規則性の劣った生成物におい”C は、小粒子は、磁場がかけられた時にブラウン力(B+ovnian forc e)を打ち消すには少なすぎる鉄しか含んでいないか、或いはその物質の比重は より大きな粒子への望ましくない沈降を生じさせる。幾つかの自動化された装置 は、粒子を反応領域内に保持し、一方溶液は流れていかせるのに、磁場を使用し ている。この様な装置で使用するためには、磁性粒子の均一な磁気的及び粘弾性 的性質は必須のものである。
本明細書中において使用される「単分散」という用語は、5%未満の直径標準偏 差を有するサイズ分散を意味するものである。
1.1乃至1.8の比重を有する粒子を使用するのが好ましく、1.2乃至1. 5の比重が特に好ましい。本発明に従って使用される単分散粒子において、比重 はここでも特に均一であり、均一で予想可能な速度論的特徴をもたらす。
単分散粒子は、少なくとも1ミクロン、好ましくは少なくとも2ミクロンの直径 の球状粒子であるのが適切であり、10ミクロン以下、好ましくは6ミクロン以 下、例えば約3ミクロンの直径であるのが好ましい。粒子が小さくなればなるほ ど沈降はゆっくりになり、沈降時間が反応時間に匹敵するほど長くなることもあ り、従って物理的攪拌の必要性を省ける。しかしながら、従来技術で使用されて いるような、ずっと小さい直径の微細粒子を含む平均直径が0.1乃至1.5ミ クロンの粒子は、磁化への応答において信頼性があるようには行動しない。
プローブの粒子への結合は、直接的化学結合並びにストレプトアビジン(sl+ epl&vidin) /ビオチン(biolin)錯体などによる親和力結合 でよい。
プローブの結合用に、磁性粒子は、ヒドロキシル、カルボキシル、アルデヒド、 又はアミノ基を担持してもよい。一般に、これらは、被覆されていない単分散超 常磁性粒子を処理して、上述の官能基のうちの一つを有するポリマーの表面被覆 を施すことによって設けられ、ポリマーの例は、ヒドロキシル基を与えるための ポリグリコールをともなうポリウレタン、ヒドロキシル基を与えるためのセルロ ース誘導体、カルボキシル基を与えるためのアクリル酸又はメタクリル酸のポリ マー又はコポリマー、アミノ基を与えるためのアミノアルキル化ポリマーなどで ある。米国特許第4654267号は、このような表面被覆をたくさん紹介して いる。
本発明において使用するのに好ましい被覆された粒子は、米国特許第43361 73号、第4459378号、及び第4654267号に従う粒子の改質法によ って製造でき、これらの引例の開示は本明細書中に含まれる。従って、例えば、 スチレン−ジビニルベンゼンから製造され、3.15ミクロンの直径を有するマ クロ網状(macro−+elicular)多孔質高分子粒子は、HNO3で 処理され細孔の表面に−NO2基が導入された。その後、粒子は、Fe”の水溶 液中に分散された。Fe”は−NO2基によって酸化され、これは細孔の内部に 不溶性の鉄オキシーヒドロキシ化合物を析出させる。加熱後、鉄は、磁性酸化鉄 の微粉砕粒子として、細孔粒子全体にわたって存在する。NO2基はFe″“と の反応によってNO2基まで還元される。
細孔を満たし表面に所望の官能基を導入するためには1、別のモノマーを細孔中 及び表面で重合させる。好ましい種類の粒子の場合、表面は、−(CHzCH2 0) s−t o結合を通してポリマー主鎖に結合している一OH基を有する。
その他の好ましい粒子は、メタクリル酸の重合によって得られたー〇〇〇H基を 有する。
従って、例えば、粒子中に初めから存在しているNO2基を、米国特許第465 4267号に記載されているようにジエボキシドと反応させ、その後メタクリル 酸と反応させて末端ビニル基を設けてもよい。メタクリル酸との溶液共重合は、 以下で言及するR452粒子のような、末端カルボキシル基を有するポリマー被 覆を生じる。同様に、R240、R442、及びR469ビーズのようなジエボ キシドとの反応の上記生成物をジアミンと反応させることによってアミノ基を導 入することができ、一方11450及びL255ビーズのように、アミノグリセ ロールのようなヒドロキシルアミンとの反応はヒドロキシル基を導入する。
グイナビーズ(Dynxbeads) M450 (直径4.5ミクロン)(こ れはノルウェー、オス口のダイナル社から得られる)は、単量体エポキシドで被 覆されており、エポキシ基とヒドロキシ基の混合物をもたらす。しかしながら、 水との接触はエポキシ基をヒドロキシ基に転換する。
グイナビーズト280(直径2.8ミクロン)は、p〜トルエンスルホニルクロ リドとの反応によってトシロキシ基(tos71oB groυp)に転換され ているヒドロキシル基を有するポリスチレンビーズである。
上記のタイプの官能化された被覆を使用することによっr、DNA及び/又はR NAの非特異的結合が非常に低くなり、特に、カルボキシル化ビーズの場合にそ うであることを本発明者らは発見した。
ハイブリッド形成したrn R,N Aを次にcDNA合成に使用する場合、プ ローブとREクリンカはカルボキシル基を介して磁性粒子に結合しているのが好 ましく、このD N Aは初めに5′−末端アミノ基が供給され、これはカルボ ジイミドカップリング剤を使用してカルボキシルとアミド結合を形成させること ができる。DNAの5′−結合は、5′−アミノDNAと反応するようにCNB +で活性化されたヒドロキシル化磁性粒子を使用して行うこともできる。
オリゴヌクレオチドDNAの3′−結合もまた化学的合成によって行うことがで きる。ここでもまた単分散粒子の非常に均一な性質は、ジーン・アセンブラ−( G e n e^ssemblu) [フデーマシア(Pha+macia)  A/S製]のような自動化された合成装置中での合成に特に適する均一な反応速 度をもたらす。磁性粒子は、初めにヒドロキシル基又はプロテクトされたヒドロ キシル基を供給されることを必要とする。ダイナルA/S製のダイナビーズト2 80はこの目的によく適合する。しかしながら、必要な場合には、カルボキシル のようなその他の表面官能基を使用してヒドロキシル基を有するリンカ−又は3 ′−結合ヌクレオチドを結合させることができる。
5′−結合は、5′−アミノ−オリゴヌクレオチドのトシル活性化磁性粒子への カップリングによって行ってもよい。トシル活性化磁性粒子は、ダイナル^/S 製のグイナビーズト280のようなヒドロキシル化磁性粒子をトシル化すること によって製造できる。トシロキシ基の置換は、磁性粒子に直接結合した5′−ア ミノ基を残す。
しかしながら、プローブがmRNAの単離にのみ使用される場合には、プローブ の3′末端が磁性粒子に結合してもよく、これは、DNAの3′−ホスフェート 基と粒子上のアミノ基の間にホスホルアミデート結合を形成させることによって 簡便に行うことができる。
ビオチンラベルされたヌクレオチドは市販されているので、DNA断片の3′− 末端はDNAポリメラーゼを使用して容易にラベル付けでき、これらは、例えば ヒドロキシル基を介して磁性粒子に結合しているアビジン又はストレプトアビジ ンに簡便に結合できる。ビオチンラベルは、1つ以上のε−アミノカプロン酸部 分のような、スペーサーアーム(spxcer arm)によって、ヌクレオチ ドに結合させて立体障害を最小化できる。従って、例えば、二重鎖プラスミドが 制限部位で切断され、各鎖の3′−末端にビオチンを与えるように、その末端に ビオチニル化されたヌクレオチドを付けることができる。線状化された(lin ea+1sed)プラスミドが、その後、別のRE部位で切断される場合、二重 鎖DNAの部分は切除され、ストレプトアビジン被覆されたビーズに結合する可 能性がある。
ビオチニル化されていない鎖を除去するとビーズに結合した、ビオチンの結合し たヌクレオチドが残る。
一般に、粒子を官能化し、その後のプローブを結合させるのが有利であり、各磁 性粒子は103〜106のプローブを有する。(1〜300 pmols/wg  )。磁性粒子の均一なサイズは、プローブが粒子と反応する際均−なプローブ 密度を確実にする点で有利である。均一なプローブ密度は、全てのプローブが、 それらが使用される様々な手順において実質的に同じようにふるまうことを確実 にする点で重要である。
酵素活性が、粒子の表面に非常に近いところ、例えば7ベース(bxseg)以 内、で起こるようであることは、本発明の顕著な特徴である。従って、もしRE 部位が後述するようなリンカ−配列中に存在し、かつプローブがその後プライマ ーとして使用される場合、5scD N Aと従ってd@cDNAを、DNAポ リメラーゼによってRE部位を越えて粒子表面に向かって合成でき、従って、そ れを適当なエンドヌクレアーゼによって容易に切断できることが判明した。本発 明のカルボキシル化された粒子の場合、粒子のミクロ表面が非常に不規則であり 、ハイブリッド形成とその表面近くでの酵素活性に対する立体障害を軽減できる ような非常に大きな表面積を存在させていることが判明した。一方、このような カルボキシル化された粒子への非特異的結合は増加しない。
本発明による、オリゴヌクレオチドを担持している超常磁性単分散粒子は、広範 囲の方法において使用できる。
これらのいくつかを以下に記載する。
1、mRNAを含む混合物からのmRNAの単離真核細胞エキスからmRNAを 得る従来的方法は、ティー・マニアチス(T、 Manialis) らによっ て教示されている[モルキュラー・クローニング(Moleeula+CIon ing) ニラボラトリー−vニュアル(labOrato+7manual)  、187〜198ページ]。簡単に述べると、ポリデオキシチミジン(オリゴ dT )を、親和性マトリックス、典型的にはカラム、を作るのに使用されるア ガロースビーズ又はセルロースに結合させる。
細胞エキスをカラムに通し、細胞エキスがカラムを通過するにつれて、mRNA のポリアデニレートテール(l a i l)がビーズ上に不動化されたオリゴ dTに結合する。カラム洗浄し、その後m N M Rをカラムから溶出させる 。しかしながら、通常少なくとも2時間というそれに必要な時間のために、この 方法は理想からはほど遠い。
RNAの全ての種は、細胞溶解物中に存在するりボヌクレアーゼによって急速に 加水分解する傾向にあるので、細胞の溶解後できるだけ速やかに単離し、cDN Aに逆転写することが重要である。そうしないと、mRNAのかなりの割合が劣 化し、完全な遺伝子のDNAに対応する全長のmRNAの位置を定めるのが困難 になる。細胞エキスからmRNAを分離する従来的方法を使用すると、mRNA がカラム上にいる間に多くの時間が費やされ、望ましくない劣化をもたらす。さ らに、アガロース又はセルロースのカラムは汚染され、或いはさらにその他の細 胞成分によって詰まり、容易に再使用できない。
本発明の目的は、mRNAを得て精製する迅速な方法を提供することである。
本発明の別の特徴によれば、RNAをその他の成分とともに含有する液体からR NAを単離する方法であって、 (り結合したオリゴヌクレオチドプローブを有する複数の超常磁性単分散粒子を 前記液体に添加し、それによってRNAを前記プローブに対しハイブリッド形成 させて前記粒子に結合させる工程、(b)前記粒子を固体表面上に磁気的に凝集 させる工程、及び (c)液体とその他の成分を凝集した粒子から分離する工程、 を含む方法が提供される。
望ましくないRNAのランダムなハイブリッド形成を防ぎ、ハイブリッド化溶液 の残りの成分の除去を完全にするために、磁性粒子は最初の磁気的分離の後少な くとも1回洗浄するのが好ましい。ランダムな部分相同によって結合されたRN Aを除去するために、この洗浄はストリンジェント(stringent)条件 下で、温度を上昇させるか又はハイブリッド化中に使用するのよりも低い塩濃度 、例えば0,5Mの塩化ナトリウム又は当量溶液(e−qiiwilem(5o lution) 、を使用することによって行ってもよい。
ストリンジエンシー(Brim@enB)は通常プローブの長さとG:C含有率 によって計算される。プローブオリゴヌクレオチドと標的mRNAの間の相同( homeloB)が不正確である場合、洗浄は比較的小さいストリンジェント条 件下で行うべきである。一般に、洗浄は、2重(+I@plex)の融点(Ts )より12℃低い温度で行われる。
大体のTaは、上述のマニアチスの文献の388〜389頁からの以下の関係に 従って簡便に計算できる。
(a) Tm・69j + 0.41 (G + C)%−650/LLはヌク レオチド中のプローブの平均長さに等しい。
(b) この2重DNAのTmは、誤って組み合わされた塩基対の数が1%増加 するごとに1℃下がる。
(C) (Ta)wz −(1m)ml 冨 11.5 114so ml / i+ここで、ul及びu2は2つの溶液のイオン強度で小さいオリゴヌクレオチ ドに対しては、この融点は以下のように℃の単位で近似できる。
T−・2 X (A+T残基の数) + 4 X (G+C残基の数)ハイブリ ッド化反応は、1M塩化ナトリウム溶液又は本技術分野で公知の当量溶液中で行 うのが好ましい。
[ヌクレイツク・アシッド・ハイプリダイゼイション(Nncleic Ac1 d Hyb+1disition) 、ビー・ディー。
ヘイムズ(B D )lxmes )及びニス・ジェー・ヒギンズ(S J H iBiig)、アイアールエル・プレス(IRLPress) 、19R5、を 参照のこと]。
プローブからのmRNAの除去は、適当な緩衝液、例えば、1 ta EDTA %中において65℃で熱処理することによって行うことができる。
本発明の方法は、特定のmRNAフラクション又はさらに特定のmRNA分子の 分離の前の予備精製工程としてのように、細胞溶解液からの全てのmRNA物質 の分離に適用することができる。この目的のために、プローブはオリゴ−dT  、即ち、例えば12乃至200塩基(bxse)、好ましくは15乃至50塩基 のような、比較的短いデオキシチミジン単位の鎖、であるのが好ましい。
このような鎖は、デオキシチミジンの酵素的重合或いは、より短い鎖に対しては 、自動化されたDNA合成又は従来的重合によって、容易にかつ安価に製造する ことができる。
オリゴ−dTは共有又は親和結合によって粒子に直接的に結合できる。この場合 、ハイブリッド化されたmRNAはその後加熱によって溶液中に遊離し、所望の 緩衝液中所望の濃度の精製mRNAの混合物を与えを介して粒子に結合する場合 、DNAプローブの3゛−末端はまた逆転写用のプライマーとして作用して一重 鎖相補的(compltmeitarY) DNA (s s c DNA)を 形成することが可能であり、5scDNAはその後、所望により、本願出願人の 英国特許出願第8827158.0号及び第111127159.8号に対応す る本願と同日付けの国際出願(その内容は参考として本明細書中に組み入れられ る)に従って、単離したmRNAに相補的な二重鎖cDNA (dscDNA) を製造するのに使用できる。
1つ以上の制限エンドヌクレアーゼ部位をを有するリンカ−を介してのDNAプ ローブの5′−末端の結合によって、このプローブ、合成されたdscDNAは 、制限酵素的切断によって粒子から遊離させることができ、粒子は磁気的に分離 される。
しかしながら、本発明の別の実施態様によれば、プローブは標的mRNA分子に 対して特異的である。
磁性粒子にカップリングされた特異的DNAプローブの使用は、プローブとハイ プツト形成する共通の配列を有するmRNA分子の族(Family)を単離す る際に特に価値がある。従って、例えば、免疫グロブリンに対するmRNAのコ ーディングは、重い鎖と軽い鎖の一定の範囲からのDNAプローブを使用して関 連する細胞エキスから単離できる。遺伝的に伝染する疾病の研究において、遺伝 子の保留された配列(conserved$ξqueoce)に対応するプロー ブを使用して一連の改質された遺伝子から転写されたmRNAを単離することが できる。
2、−重鎖DNAの単離 本発明による磁性オリゴヌクレオチドは、mRNAの場合と実質的に同じ方法で 、5sDNAを単離するのに使用できる。細胞溶解液のように、DNAがサンプ ル中に二重鎖の形態で存在する場合、鎖分離工程が初めに必要である。これにつ いては、後述のポリメラーゼ鎖反応の説明中で説明する。
ポリ dTTa−ブを担持する本発明の磁性粒子は、特定の標的核酸配列(tp wcilic jatgel nucleic 1cidsequence)の 分離に有利に使用することができる。標的核酸及びさらに、例えば、1G−25 dAユニットのポリdAテールの公知の配列に相補的なりNA配列を含む一プロ ーブを合成できる。プローブは標的核酸とハイブリッド形成し、そしてラベル付 けされたプローブは核酸の別の配列とハイブリッド形成する。その後、この三重 複合体を捕獲するためにポリ dTを担持している磁性粒子を使用でき、捕獲条 件は、ポリ dTとポリdAの間の水素結合のみが生じるようなものである。
ポリ dTとポリ dAの間の比較的弱い結合は、例えば、加熱又はグアニジン チオシアネート緩衝剤による洗浄によって、容易に可逆的になる。従って、ハイ ブリッド化溶液からの磁性粒子の除去及び洗浄の後、三重複合体を粒子から溶出 させることができ、さらに選択的に精製するために、1回以上のサイクルの捕獲 処理を行うことができる。この技術は、過剰のラベルでラベル付けされた標的核 酸の汚染、従来的分析システムにおける「ノイズ(noise) Jの共通の源 、を防ぐ点で特に有効である。
3、−重鎮のRNA又はDNAの塩基配列決定法DNAの塩基配列決定には2つ の主要な方法、即ち、Maxam−G:Iber!法とSaDgerジデオキシ 法がある。
Maxam−Gilbarf法は、1本の鎖の5′末端でラベル付けされている DNAを用いて出発する。ラベル付けされたDNAは、その後、4つのヌクレオ チドの1つで優先的に切断される。条件は、平均して鎖1本当たり1つの切断が 起こるように選択される。与えられた塩基での切断用の反応混合物中において、 各々の切断された鎖は、5′末端からその塩基用の位置の1つまで伸びる放射性 断片を生成し、そのような断片は塩基の全ての位置に対して生じる。これらの断 片は、例えば、PAGE及びゲルから成るオートラジオグラムによって分離され る。切断された各塩基までの鎖長を測定することによって、全体の配列を決定で きる。MIXIIII−Gilbe+1法は25G塩基以上の配列を決定するの に使用できる。
DNA塩基配列決定用のSange+ジデオキシ法は、酵素的複製の制御された 妨害に依存する。DNAポリメラーゼは一重鎖DNAの特定配列のコピーに使用 される。この合成は、相補的断片によってプライムされる(Primed)。4 種のデオキシリボヌクレオシドトリホスフェートに加えて、浸漬(incuba lion)混合物は、それらのうちの1つの2’、3’−ジデオキシ相似物(x nxlogue)を含む。このジデオキシ相似物又はデオキシリボヌクレオシド トリホスフェートのうちのいずれか1つがラベル付けされる。この相似物は次の ホスホジエステル結合を形成するのに必要な3′−ヒドロキシ末端を欠いている ので、この相似物の組み込みは新しい鎖がさらに成長するのを妨害する。従って 、ジデオキシ相似物が3′末端にある様々な長さの断片が形成される。このよう な連鎖形成−停止(chained−1erminated)断片群の4つの組 (各々のジデオキシ相似物に対して1つずつ)をゲル上で電気泳動させて、4つ のレーンのオートラジオグラムからDNAの塩基配列を読む。最近、ジデオキシ 法の変種が考案され、これは蛍光性標識物のオリゴヌクレオチドプライマー、即 ち、4つの連鎖停止反応混合物の各々の中で別々に着色されたもの、への結合を 含む。これらの混合物はまとめて、−緒に電気泳動させる。それらが検出器を通 過するとき、それらの蛍光によって、DNAの分離したバンドが検出される。こ の方法では500塩基までの配列を決定することができるが、一般に、約250 塩基のようなより短い配列が好ましい。
DNAのかなり長い配列は、この方法によって塩基配列の決定をする前に、より 小さい断片(250〜550塩基)に切断しなければならない。通常、配列デー タを正確に集めるためには、部分的に重なり合う断片が必要である。部分的に重 なり合う断片の形成はDNA配列の決定におけるもう一つの工程を作り出す。
通常使用される塩基配列決定法の1つは、DNA配列クローンを13フアージ中 で形成するが、これは−重DNA鎖を与える。配列が5H塩基対よりも長い場合 、通常の方法は、初めの部分の塩基配列を決定し、このようにして得られた情報 を使用して、次の500塩基部分用のプライマーを合成し、そしてこの手順をD NA鎖全体の塩基配列が決定されるまで繰り返す。
しかしながら、テンプレートDNAを含む全てのDNA物質がゲル上に投入され なければならないので、各回毎にクローン化M+3ファージの新しいサンプルを 使用する必要がある。核酸の大きな片のサブ断片を形成する必要のない、核酸の 塩基配列決定法に対する要望がある。また、簡単、迅速、かつ自動化につながる ような方法に対する要望もある。
本発明のさらに別の面によれば、−重鎖核酸の配列決定方法であって、 (a)配列決定すべきオリゴヌクレオチド(DNA又はRNA)を担持する超常 磁性単分散粒子を製造する工程、 (bl (i) 粒子を4つのアリコートに分割し、各々のアリコートに、ポリ メラーゼ、混合ヌクレオシドトリホスフェート、及び1つのジデオキシヌクレオ シドトリホスフェートを添加する工程であって、ここでジデオキシヌクレオシド トリホスフェートは各アリコート毎に異なり、プライマーが必要であれば、プラ イマー又はヌクレオシド又はジデオキシヌクレオシドの少なくとも1がラベル付 けされている工程か又は、 ■ 全粒子に、ポリメラーゼ、混合ヌクレオシドトリホスフェート、それぞれ異 なったラベルを有する4つの異なったジデオキシヌクレオシドトリホスフェート 、及び、必要であればプライアー、を添加する工程、 を行うことによって、それぞれ異なった鎖長と特定のジデオキシ塩基をともなっ た末端を有する、一連のラベル付けされたDNA鎖を合成する工程、(cl ラ ベル付けされたDNA鎖を遊離させ、大きさ毎にそれらを分別する工程、及び (d)配列を決定する工程、 を含む方法が提供される。
配列決定される一重鎖核酸はオリゴヌクレオチドであること、及び工程(a)が 本発明による結合されたオリゴヌクレオチドを有する磁性粒子の形成を含んでい ることに注目すべきである。配列決定される一重鎖核酸がDNAである場合は、 ポリメラーゼはDNAポリメラーゼでよく、RNAである場合は、ポリメラーゼ はDNAポリメラーゼか又は逆転写酵素であることは認められるであろう。
サイズ分別時に断片の同定を確実にするために、プライマー配列は、それに結合 したラベルを有してもよく、或いはヌクレオシドトリホスフェート又はジデオキ シ塩基は、例えば、放射性燐でラベル付けされてもよい。磁性粒子に結合したテ ンプレート核酸とcDNA断片の両方′を磁性粒子とともに溶液から磁気的に分 離し、cDNA断片を配列決定用緩衝剤中に遊離させることによって、過剰のラ ベルを系から除去できることは、本発明の配列決定法の特徴の1つである。従来 的配列決定方法においては、過剰なラベルが配列決定ゲルからの像(imsge )を妨害していた。
本発明による特に有効な方法の1つは、初めに、配列決定するDNAのクローン をクローニングベクター中で形成させて配列決定用のDNAを十分な量準備する 。あらゆる種類のクローニングベクターを使用できる。その後、DNAはベクタ ー中の適当なRE部位で切断され、簡便にベクターの結合部分(これらは既に配 列決定されている)を残して磁性粒子への結合に適する点を提供する。
二重鎖DNA配列が3′−ビオチニル化配列を介して粒子に結合している場合、 それを変性させて、配列決定するDNAを含み、隣接プライマ一部位を介して磁 性粒子に結合している一重鎖を残すことができる。
上記のものに対して相補的なプライマーはアニール(*nneal)でき、例え ば、放射性ヌクレオチド及びポリメラーゼプライマ一部分を加えアニーリングす ることによフてラベル付けできる。その後、上で概略を述べたような、サイズ分 別を含む配列決定が行われる。
配列決定は、通常、わずか約250の塩基に対して続けられ、正確なサイズ分別 を可能にする。これは、ジデオキシヌクレオチドのノーマルヌクレオチドに対す る比率を調節することによって達成される。合成されたcDNA断片は、粒子上 のDNAに害を与えること無く変性によって除去できる。その後、配列情報は、 配列決定されるべき次の一連の塩基用の短鎖プライマーを設計するために利用で きる。このようにして、非常に長いDNA鎖(例えば、Boo塩基)が、部分毎 に、従来的方法に見られる重複の問題に遭遇すること無く、塩基配列決定できる 。
クローニングベクターに組み入れられているプライマー配列は、簡便には、従来 約13塩基配列決定において使用されている、いわゆる、「ユニバーサルブライ v−(unuvers!l ptiaer)Jである。IIc l”遺伝子を有 する全てのベクターはこのプライマーを有しており、これは、5’ GTAAA CGACGGCCAGT3’の配列を有している。
本発明の塩基配列決定方法は種々の形態を取ることができる。
A、配列決定されるDNA鎖は、3′ビオチニル化され、ストレプトアビジンを 有する磁性粒子に結合してもよい。所望により、二重鎖DNAをこのようにして 結合させ、その後、変性して配列決定に必要な一重鎖を与えてもよい。これは、 上澄液から単離されるべき分離した鎖が不動化された鎖で汚染されないようにで き、このもう一つの鎖は別個に配列決定して配列情報の確認を与えることができ ることは注目すべきである。プライマーはDNAの3′領域、続いて、上述のデ オキシ及びジデオキシ塩基に約500塩基まで、ハイブリッド形成し、次の部分 を配列決定するために上述したようにさらにプライマーが必要とされる。
B、配列決定されるべきDNA鎖は、磁性粒子に担持されているリンカ−にハイ ブリッド形成でき、このリンカ−は−重鎮DNAのループの形態であり、ここで 、5′末端が3′−末端に近い領域でハイブリッド形成し、DNA鎖の3′末端 領域に対応する粘着性(slickyl末端を残す。このようなループは、アミ ン又はビオチン基を介して磁性粒子に結合することができ、これらの基は粒子に 担持されたカルボキシル又はストレプトアビジン基とそれぞれ反応することがで きる。DNA鎖は、3′〜末端で脱ホスホリル化され、その後、ループの5′− 末端に配位して共有結合を与えてもよい。ループによって与えられたものに対応 する粘着性末端を有する二重鎖DNAは、このようにして結合することができ、 2つめの鎖はその後変性によって除去でき、5110塩基までの第1の部分を配 列決定するためのプライマーとしてのループの3゛−末端を残すことができる。
C0磁性粒子は、DNAのある部分に対しハイブリッド形成するプローブを担持 することができ、このプローブは第1の部分の配列決定をするためのプライマー として役立つ。プローブに対してハイブリッド形成するDNA配列は、配列決定 されるDNAに対し3′−であるのが好ましい。これは、後者のDNAが追加の 末端DNA配列とともにベクターから切断される場合、共通に起こり得ることで ある。核酸がmRNAの場合、プローブは、自生真核mRNAのポリメラーゼ( j * i I)に対しハイブリッド形成する5′−結合オリゴーdT配列でよ い。或いは、例えば、mRNAの31−末端配列が既に知られている場合、プロ ーブは、mRNA中のある配列に対しハイブリッド形成する特異的DNA配列で もよい。
配列決定法がプライマーにラベルを担持することを要求する場合、プライマーと しても機能するプローブは、合成されたDNA鎖をラベルとともに粒子から切り 離せるように、適当なRE部位を有していなければ成らない。この要件は方法2 )及び3)の両方に適用される。しかしながら、プローブに共有結合せず従って 合成されたDNA鎖とともに容易に分離する、分離ラベル化プライマーを単に使 用することもできる。
4、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)による標的核酸の増幅標的DNA分子は、 細胞溶解液又はその他の原料中に極めて少量でしか存在しないことが多く、配列 決定の前にそのようなりNAを選択的に増幅(ampli17)するために、ポ リマー連鎖反応(PCR)法を使用してもよい。標的DNAを増幅させるために はクローニング工程を使用するよりもむしろPCII法が使用される。PCII 技術においては、標的D ’N Aの公知の配列に特異的な一対の重合プライマ ーが選択され、ポリメラーゼの存在下に、各プライマーが標的DNAテンプレー トの全長まで伸びるDNA配列を生成するように、−力はコーディング鎖の5′ 末端又はその付近でハイブリッド形成し、他方は非コーディング鎖の5′末端又 はその付近でハイブリッド形成する。このようにして製造されたDNAがその後 、典型的には約90℃での溶融による、鎖分離処理にさらされる場合、新たに形 成した一重鎖DNA配列は混合物中に存在する過剰のプライマーに対しハイブリ ッド形成し、通常アニ・−リングに適する範囲まで温度を下げた後、ポリメラー ゼの存在下にさらにDNA鎖が合成されるが、今度は2つのプライマーの末端間 しか伸びない。ポリメラーゼは、鎖分離工程で使用される高温中で生き延びるこ とができるのが好ましく、適する好熱性ポリメラーゼ、すなわち、Taq !が 最近利用できるようになった。過剰の2つのプライマー及びDNA合成に必要な 過剰のヌクレオチドが媒体中で維持される場合、別々の鎖が合成され、分離され 、プライマーまでアニールされ、新しい鎖が合成され、これらがただ単に上記の 各工程に対する最適温度の間で温度を上下させることによって行われる、反復循 環プロセスを行うことができる。この方法においては、オリジナル標的DNAの 増幅が指数関数的であり、濃度の数百万倍の増加が比較的短い時間で行うことが できることが判明した。
しかしながら、プライマーのその他のDNAへの非特異的結合と、それにより標 的DNAに加えてその他のDNAが増幅されることによって、この方法は必ずし も十分に選択的ではない。プライマーの非特異的結合による、このサンプルDN Aのランダムな部位の増幅は、標的DNAからのシグナルに比較してバックグラ ウンドのノイズを増加させる。多くの場合、このバックグラウンドノイズのレベ ルの増加は、この方法の有用性に太き(影響を与える。
分子クローニングに関連して、このプライマーの非特異的結合の問題が、第1の 対のプライマー中に入れ子になっている第2の対のプライマーを使用することに よって解決できると提案されている。
4つの別個のプライマー化を要求することによって非特異的結合の大幅な低減化 が達成できる[ムリスケー・ビー(MIlllis、 K、B、)、ケー−77 0−ナ エフ・ニー’ (K’ Fal’oona、 ’F、 A、 ) 、メ ソッズ・イン・エンザイモロジー(Llhods in EnBmology)  (1987)ユu335〜350頁、及び゛ライシュニク エル・ニー(W+ 1tchnik。
L、^、)らのNuc、 Ac1ds Res、(19g?) 15529〜5 42頁、を参照)。エンゲルケ ディーφアール(Engelke、 D。
R,) らは、オリジナルのプライマーの一方に入れ子になっている、1つの新 しいプライマーのみが、標的DNAのより大きくかつより一致した増幅をもたら すことができることを示唆している(Proc、 Na11. Acad。
Sci、USA (111g8)’ 85544〜54g頁)。
本発明者らは、本発明の結合したオリゴヌクレオチドを有する磁性粒子がPCR 増幅法におけるプライマーの1つとして使用できることを発見した。この反応の 速度論は溶液中で見られるものに近い。入れ子になった第2のプライマーが使用 される場合、本発明の粒子は第2のPCR相において使用することのみが要求さ れる。各々の場合、増幅された全てのDNAは磁性粒子上に不動化され、過剰の 反応体を除去するために容易に洗浄できる。増幅されたDNAが最後に除去でき るように、粒子とオリゴヌクレオチドプローブ/プライマーの間にRE部位又は その他の可逆的結合を設けるのが好ましい。
ビオチニル化プローブ/プライマーを使用するPCRを行うこともでき、また増 幅DNAを単離するためにアビジン又はストレプトアビジンで被覆された本発明 の磁性粒子を使用することもできる。
4、標的DNAのラベル付けとその分析英国特許出願筒8827160.6号に 対応する本願と同日付けの本願出願人による国際特許出願であって、その内容が 参考として本明細書中に組み入れられているもの、には、標的核酸にラベル付け する方法であって、標的核酸の公知の配列に特異的なオリゴヌクレオチドプロー ブを担持した磁性粒子を標的核酸を含む混合物に添加し、プローブをプライマー としてポリメラーゼ及び適当な塩基とともに使用して多数のラベル付けされたヌ クレオチド塩基を組み入れたcDNAを合成する方法が記載されている。この方 法は特に簡単で迅速であり、標的核酸を定量的又は定性的に分析するのに使用で きる。
5、cDNAの合成 英国特許出願第8827158.0号及び第8827159.8号に対応する本 願と同日付けの本願出願人による国際特許出願であって、その内容が参考として 本明細書中に組み入れられているもの、には、オリゴヌクレオチドプローブを担 持した磁性粒子を標的核酸に対してハイブリッド化させ、プローブをプライマー としてポリメラーゼ及び適当なヌクレオチド塩基とともに使用して、cDNA鎖 を合成させることによる、cDNAの合成が記載されている。この方法は、個々 のcDNA分子を合成するために、又は存在する特定種の核酸の全て、例えばR NA中の全て、に対応するcDNAを製造するために使用できる。
6、本発明の磁性粒子を使用する方法のためのキット本発明はまた本発明の方法 を実施するためのキットを提供する。
A、サンプル中の全てのmRNAを単離するためのキット (i)オリゴ−dTを担持した本発明による磁性粒子及び1つ以上の (h)ハイブリッド化緩衝液 (c)洗浄用緩衝液 B、サンプルから特異的mRNA又は5sDNAを単離するためのキット (り特異的オリゴヌクレオチドを担持した本発明による磁性粒子及び1つ以上の (b)ハイブリッド化緩衝液 (c)洗浄用緩衝液 C,DNA又はRNA塩基配列決定用のキット(1)オリゴ−dT又は特異的オ リゴヌクレオチドを担持した本発明による磁性粒子 (b)ポリメラーゼ及び1つ以上の (C)適当な緩衝液 (d) ジデオキシヌクレオチドddT、、ddA、ddC,及びddG (e)デオキシヌクレオチドdT 、 dA、 dC,及びdG(f) ジデオ キシヌクレオチド、デオキシヌクレオチド、又はオリゴヌクレオチドであって、 各々ラベルを担持しているか又は担持するように適合されているもの。
D、ポリメラーゼ連鎖反応(PRC)用キット(a)標的核酸の3′末端用の標 準的特異的DNAプローブ/プライマーを担持した本発明による磁性粒子; (b)所望によりラベル付けされた標準的PCR5’−プライマー; (Cl熱安定性ポリメラーゼ;及び1つ以上の(d)適当な緩衝液;及び (e)制限エンドヌクレアーゼ。
以下の実施例は説明のためのみに与えられている。
(1)プローブのカルボキシル粒子への結合に使用される反応は以下の通りであ る。チュウ(Chu) らによって記載された[Cho、 B、 C,F、及び オーゲル(0+gel、 L、E、)、(1985) DNA 4.327〜3 31コ、1工程反応法を使用してプローブの5′−末端に導入されたアミノ基は 、塩基のアミノ官能性と比較して、アルキルリンカ−の末端第17ミノ基のより 大きな核性をもたらす。従って、粒子上のカルボキシル基はこれらの第17ミノ 基と優先的に反応することが予想された。
R452カルボキシル粒子1+B当たり、11.1Mイミダゾール緩衝液pH7 ,0,IMEDCの600μm中の100μg 5’−NH2改質プローブを添 加した。反応混合物を穏やかに振盪しながら室温で20時間保った。
(b) N)1.改質プローブをアプライド・バイオシステム・シンセサイザー (Applied Bio*7glem 5ynlbesi!er)とアミノリ ンク(Aminolink) IIを使用して製造した。
カップリング反応は以下の通りであった。
R452カルボキシル粒子lrAg当たり、0.1Mイミダゾール緩衝液p)1 7a100μm中の10μg 5’−Nh改質プローブ、0. I M EDC を添加した。反応混合物をローラーミキサー[コールタ−(couNer) ] 上、室温で20時間保ち、その後0.1 M NaCl (4x)を含むTE緩 衝液中で洗浄した。
ハイブリッド形成(ハイブリダイゼーション)効率:種々の量の結合したプロー ブを有するある範囲の粒子を相補的25 me+ポリポリプローブを用いてハイ ブリッド形成実験において試験した。
粒子は、粒子1mg当たり1〜250 pmolの結合したプローブをカバーし ていた。
25 merポリポリオリゴヌクレオチドの量を徐々に増加させながら、徐々に 増加する量の結合したプローブとハイブリッド形成させた。193 pmolが 、結合した250pmo lを有する粒子に対してハイブリッド形成した。しか しながら、標的分子が1000 bpの範囲にあった場合[対照 mRNA1プ ロメガ・コーポレーション(P+omegaCo+−porloon)]、結合 したプローブを100 pmol有する粒子とより密度が高くカップリングした 粒子とを比較してもハイブリッド形成効率に相違はなかった。
実施例2 カルボジイミド(EDC)で仲介された5′−ホスフェート−プローブのアミノ 粒子への結合 ゴーシュらによって記載された方法[ゴーシュ、ニス・ニス(Ghosh、S、  S、 )及びムッソ、ジー・エフ(Musso。
G、F、) 、(1987) hcl、 Ac1ds Res、 15.535 3〜5372]によって、プローブをホスホルアミデート結合を介して3種の異 なるアミノ粒子に結合させた。これらの異なる粒子に結合したDNAの量は、l 、4〜11.3マイクログラム/mgであった。
ポリエチレングリコールリンカ−(8原子)の末端にアミノ基を担持するR46 9粒子は、より短いリンカ−(3原子)上にアミノ基を担持するR240粒子よ りも多量のプローブと結合する。R442粒子のようにリンカ−をもっと長くす ると(原子の数 20)、粒子に結合するプローブの量の減少が観察される。こ れはおそらくリンカ−の二次構造によるものであり、これが末端アミノ基をカッ プリングに利用できなくするのであろう。
非特異的に結合したDNAの量は、おそらく単位面積当たりのアミノ基の数によ って、粒子間で異なる(7〜3G%)。R469粒子は最も多くのプローブと共 有的に結合するが(11gg/mg) 、これは最も低い非特異的結合しか示さ ない。
ホスホルアミデート結合の酸不安定性[チュー ビー・シー・エフ(Cbu、B 、 C,F、 ) 、バール ジー・エム(Lhl G、L) 、及びオーゲル  エル・イー(Orgel L、ε、)、Notl、 Ac1ds Ru、II  、6513〜6529]は、酸加水分解によって末端結合の程度を測定するの に使用される。末端結合プローブの量は、異なる粒子間で20〜65%まで変化 し、また、R469粒子が65%の末端結合したプローブを有しており好ましい ようである。
本発明者らは、pH6、室温で24時間の代わりに、1lH7の緩衝液中50℃ で3時間反応を行うことによって、R469粒子に2倍のプローブ物質を結合さ せることができた。
EDCのモル数を0.1Mから0.2Mまで増加させると、R469粒子上のプ ローブの量が20%減少した(データは示されていない)。
一般的方法 600 pmol (6μg )のオリゴA (36rntr)を、1m1(7 )0.1Mイミダゾール、p)17.0. I M EDC+、:溶解サセす5 mgのアミノ粒子と混合し、50℃で3時間保った。
5’−NH2プローブのトシル活性化粒子へのカップリングアプライド・バイオ システム・DNAシンセザイザ−381Aとアミノリンク■を使用して、NO2 基をオリゴヌクレオチドの5′末端に導入し、5′末端に第1 N)[2基を導 入した。アミノリンク■はアプライド・バイオシステム社から供給される。合成 後これらのアミノ改質オリゴヌクレオチドは直接カップリング実験に使用された 。
トシル活性化1280粒子は、オス口のダイナル(DTIIII)ASから市販 されている。
カップリング手順: 10 mgのトシル活性化粒子を、100.IZIの0.5MN12HPOJ中 50μg NH2改質オリゴヌクレオチドと混合し、ローラーミキサー(コール タ−)上37℃で20時間保ち、その後G、l M NlCl (4x)を含む 丁E緩衝液中で洗浄した。
ダイナビーズR488粒子を使用した。これらは、直径が2.8 ミクロンでは なく3.15ミクロンであることを除いてll−2811粒子を同じであり、R −280粒子と同様に表面上に第1−OH基を含んでいる。
合成器[フデーマシア・ジーン・アセンブラ−(Pbxrmxcis Gene  Assembler)を使用して、DNAの3′末端を表面に結合させた。
3.15ミクロンの粒子に適合させるために極小さい改良が必要であった。アプ ライド・バイオシステム社からの標準約手スケールカラム中、3.8ミクロンで カットオフするテフロンフィルターを設け、粒子を投入し、モしてカラムを組み 立てた。
この担持体はジメチルトリチル(DMT+)基を含んでおらず、最初のサイクル の最初の工程でこのような化学物質が遊離しない場合装置が停止するので、開始 手順に小さい改良を導入した。DMT r基が遊離するまで標準的ABI小スケ スケールカラム用して合成を出発した。その後、ジーン・アセンブラ−を手動で 停止し、磁性粒子を含む改良カラムをジーン・アセンブラ−に入れた。その後は 装置の製造業者によって推奨されている標準的合成プログラムに従った。デプロ テクション(deproteclion)がフデーマシアから推奨された。直接 合成をオリゴ(dT)2s及びカッパ軽鎖(light chain)遺伝子の C領域からの以下の配列を製造するために使用した。
5’−TCACTGGATGGTGGGAAGATGGATACAGTTGGT GCA−3’。
ダイナビーズト280ストレプトアビジン(ダイナルA、S 、 Box 15 g 、N−0212オス口)を固体相として使用した。これらは、2,8 μm の直径を有しており、ストレプトアビジンと共有結合している単分散超常磁性ポ リマー粒子である。これらは4.3 m2/gの表面積を有していた。
ビオチン結合能力 1 ++molの14cmビオチン[アマ−ジャム(Amersham)]を含 む100 μl 6 15SPE (ホスフェートとEDTAを有する標準的塩 類二マニアチス)を0.5mgの粒子(6xSSPEで予め洗浄したもの)に添 加し、室温で15分間ローラーミキサー(コールタ−)に入れた。
6 x 5SPEで2回洗浄した後、シンチレーション計測によって結合したI ’C−ビオチンの割合を測定した。
デオキシオリゴヌクレオチド アプライド・バイオシステム・ 3g1ADNAシンセサイザー上でデオキシオ リゴヌクレオチドを合成した。
化学薬品はアプライド・バイオシステム社から購入した。アミノリンク■を使用 して、5′アミノ改質デオキシオリゴヌクレオチドを製造した。
使用した免疫グロブリンカッパ軽鎖プローブは、5′−丁CACTGGATGG TGGGAAGATGGATACAGTTGGTGC^−31提供者によって推 奨されたように、ビオチンXNHSエステル[N−ビオチニルε−カプロン酸の クロンチック(CIontecl N−スクシンイミジル]を使用した。
90μmの水中の0.1 pmol NO3−改質オリゴ(dT)2.を10μ mラベル付は緩衝液(] Mナトリウム炭酸水素塩/炭酸塩、pH9,0)に添 加し、攪拌した。
最後に、ジメチルホルムアミド中25μmのビオチンXNH3エステル(100 mg/ml )を添加して室温で一晩保った。
過剰のラベル付は剤と緩衝液を、セファデックスG50スピンカラム(Seph xder G505pin column)中で除去した。
Klenovのポリメラーゼ、a −[”P] −dTTP 、及びテンプレー トとしてオリゴ(dA)2.による反応中のフィル(fill)を使用して、5 ′ビオチンオリゴ(dT)2.を末端ラベル付け(endlabelled)  L、、た。過剰のラベルをセファデックスG50スピンカラムを使用して除去し た。
オリゴ(dT)ダイナビーズ(T−ビーズ)の製造2.5 ml 6 x 5S PE中の 200u、ビオチニル化オリゴ(dT)zq (24n mol)を 、50 +Hの予め洗浄したダイナビーズト280ストレプトアビジンと混合し 、室温で15分間ローラーミキサー上で保った。
6 ! 5SPE中で2回洗浄した後、ビーズを61TE。
0.1%SDS中4℃で保存した。
オリゴヌクレオチドハイブリッド形成分析T−ビーズの種々のバッチのハイブリ ッド形成能力を測定するための標準的分析において、エッペンドルフ(eppe ndoll)管中の0.]mgのビーズを61SSPE 、 0.1%SDSで 1回洗浄した。マグネットラック(MPC−E 、ダイナル^、S9、オス口) を各工程間に粒子を凝集させるのに使用した。
洗浄用緩衝液の除去後、50 pmolのオリゴ(6人)2.と微量(1〜2x lG’ cpm)のa −(32F]−dATP−ラベル付はオリゴ(dA)2 .を含むハイブリッド形成溶液(6x 5SPE 。
0.1%5OS)を添加した。
穏やかに攪拌した後、管を室温で2分間放置してハイブリッド形成させた。
ハイブリッド形成した粒子を室温で2 x 5SPE 、 0.1%SO5を用 いて2回洗浄し、オリゴ(dT)zsに対してハイブリッド形成したオリゴ(d A)25のパーセントをシンチレーション計測器中で測定した。
ポリ A mRNA)レーサーのラベリング3′ポリA3(1テールを有する1 4gの1200 hp m RN A(プロメガ)を、107zl 5 !Kl enov緩衝液、1uRNアシン(RNisin)、10 mM DDT中の2 ,5pmolオリゴ(dT)2sと混合した。室温で2分後、lOμC1α−[ ”P] −dATP 。
1 u Klenovポリメラーゼ(アマ−ジャム)及び50μmまでの水を添 加し、15℃で60分間保持を続けた。過剰のα−[”P]−dATPをセファ デックススピンカラムを使用して除去した。
オリゴ(dTL、と結合したダイナビーズM−280ストレプトアビジンに対す るポリ(A)mRNAハイブリッド形成用緩衝液 ポリ(A)結合緩衝液: 0.5M LiCl 、10mM)リス−C1、pH7,5、l mM EDT A。
0.1%ドデシル硫酸ナトリウム。
中間洗浄緩衝液: 0、15M LiCl、IOIIIM)リス−C1、pH7,5,1rnM E DTA。
[1,1%ドデシル硫酸ナトリウム。
溶出緩衝液: 2mM EDTA、 0. I%5DS0精製mRNAのその後 の用途に応じて、最後の洗浄工程と溶出緩衝液中のSO3を省略できる。
全RNAの抽出 細胞培養液からの全RNAの抽出は、オーフレイ(Auflrey)とローショ ン(Raageon)のプロトコル(1980,EIN、J、Biocbem  、 107.303〜314)に従って、サルコシル(sarcos71−)法 、LiCl法、尿素法を使用本願の実験において使用したダイナビーズM−28 0−ストレプトアビジンは、粒子1mg当たり 390 pmolの140−ビ オチンに結合したことが判明した。
結合した5′ビオチニル化オリゴ(dTL5の量は、カップリング反応中にラベ ル付けしたトレーサーを使用して測定し、粒子1mg当たり 250 pmol のビオチンオリゴ(dT)2sであることが判明した。
これらの磁性オリゴ(dT)z7粒子の最大ハイブリッド形成能力を決定するた めに、材料と方法において記載したような(dA) 25オリゴヌクレオチドを 使用して分析を計画した。
本願の研究において製造し使用したT−ビーズのバッチは、193 pmolオ リゴ(6人1z、/ngのハイブリッド形成能力を有していることが判明した。
非特異的結合を測定するための対照実験において、非相補的プローブ(42me + Tn917プローブ)とカップリングした粒子は、粒子1mg当たり10  aHomolオリゴ(dA)2゜未満しか結合しなかった。
オリゴヌクレオチドとのハイブリッド形成速度論磁気的にmRNA単離実験を開 始する前に、この系のハイブリッド形成速度論を研究することが必要であった。
相補的オリゴ(dA)2.標的ヌクレオチドに対して2倍過剰未満のT−ビーズ ハイブリッド形成能力を使用して、ハイブリッド形成実験を組み立てた。
第1図が示すように、ハイブリッド形成は1分以内に完了した。
オリゴヌクレオチドとのハイブリッド形成効率どの程度効率的に標的核酸が混合 物から分離できるかを試験するために、本発明者らは2つの異なる実験を組み立 てた。
第1の実験においては、徐々に量を増やしながら幾つかの量の標的オリゴヌクレ オチド(オリゴ(dA)25)を、公知の最大ハイブリッド形成能力19 pm olを有する固定量(100μg)のT−ビーズに添加した。第2八図中の結果 は、標的対ビーズ能力のモル比が1=1に近づいた場合でも、T−ビーズは少な くとも99%の標的オリゴヌクレオチドと結合できることを示している。
第2の実験において、l pmolから 100 amolまでの5つの異なっ た濃度のオリゴ[dA) 25をINμgの粒子のアリコートに添加した。各混 合物中に存在する核酸の全量を、無関係のオリゴヌクレオチドを含むプローブで 10pmo lまで調節した。標的オリゴヌクレオチドを含まない否定的対照実 験においては、非特異的結合を検知できるように、非相補的プローブをラベル付 けした。2分間のハイブリッド形成後、2段階の洗浄工程を行い、ハイブリッド 形成したオリゴ(dA)2sの量を測定した。第2B図中の結果は、100 x molのような低い標的オリゴヌクレオチド量(存在する全核酸の0.001% )でも、磁性オリゴ(dT)26粒子は95%以上を引き出すことを示した。
ポリA mRNAの磁気的単離 (dTり、ダイナビーズ結合ポリA mRNAの能力、効率、および速度論を、 オリゴヌクレオチドハイブリッド形成に関して記載したような類似の1組の実験 を組み立てることによって研究した。
丁−ビーズの最大ポリAmRNA結合能力を決定するために、3′末端に3OA ’sを有する1200ヌクレオチドカナマイシン転写(プロメガ)である公知の 濃度の32p−ラベル付けされた対照RNAを使用した。結合能力を決定するた めの方法は、オリゴヌクレオチド結合分析に関して記載したのと同様であるが、 上述のハイブリッド形成緩衝液を使用した。
この特定のポリA、。mRNAの結合能力は、T−ビーズ1mg当たり33 p mal13μg)のmRNAであることが判明した。
■−ビーズに対するポリA mRNAのハイブリッド形成オーフレーらの上述の 方法を使用して、ハイブリドーマ細胞系(line)八B11)のlXl0”細 胞から全RNAを抽出した。オリゴ(dT)粒子に対するm RN Aハイプツ ト形成の速度論を、10Mgの全RNAを微量の32p−ラベル付けされたマウ スの膵臓ポリA mRNAとともに、そして150μmのハイプツト形成緩衝液 中の約5倍過剰のT−ビーズ能力を使用して、決定した。第3図中の結果は、サ ンプル中のポリAmR,NAの90%近くが2分以内にビーズに対してハイプツ ト形成し、また30秒後には78%が既にハイプツト形成していることを示して いる。
細胞質(c71oplasm)からのポリA mRNAの直接磁気的単離 ハイブリドーマ細胞系ABIの培養液からの106細胞を1度洗浄し、50μI  PBS [ドゥルベ−/ −1(Dulbecco)、041−04190  ]中に再分散させ、トリトン(T+Non)’ !−100を0.5%の最終濃 度まで添加した。1分間のリシス(17sis)の後、核酸を含む細胞デブリス を、エッペンドーブ(Eρpendorp )遠心分離中で10秒間スピンさせ てペレット化した。上澄液を、2倍濃度の100ハイブリツド形成緩衝液中のT −ビーズに添加し、2分間放置してハイブリッド形成させ、その後粒子を磁気的 に凝集させた。
ハイブリッド形成したmRNAを2 mW EDTA中65℃で粒子から切り離 し、粒子を磁石を使用して除去した。この実験においては、10’ハイブリドー マ細胞のアリコートを、可変量、2fl(lμg、100μg、511gg12 0μg1のT−ビーズと、プローブなしの200 μgのダイナビーズM280 −ストレプトアビジンに添加した。T−ビーズから切り離した後、ポリmRNA のノーザンブロッッ(No【thern blots)からのX線フィルムをデ ンシトメーターでスキャンし、免疫グロブリンカッパ軽鎖プローブで調査した。
これらの結果は、mRNAの収量がビーズの量が増加するとともに増加し、一方 上澄液中の残留mRNAがそれに対応して減少することを示している。第4図中 に提示されている結果は、約120μgのT−ビーズが106細胞からの細胞質 ポリA mRNAの90%より多くを単離するのに十分であることを示している 。図中の記号−へ一は粒子に対するハイブリッド形成を表し、記号−〇−は上澄 液中に残留しているmRNAを表す。プローブを有していないストレプトアビジ ン粒子は検知可能なmRNA結合を与えなかった。
実施例6 真核B−細胞系「ラジ(Raii)J (スウェーデン、ストックホルムのジー ・フレイン教授(Dr、 G Klein)から供給された)からのmRNAの 精製 オーフレーらによってEvr、J、Biochem、107.303〜314  (1980)に記載されている方法によって、1・I08細胞から全RNAを抽 出した。この方法に従って、0.5mlの細胞ペレットを、5 ml水冷分解( lyt口)緩衝液(3MLiCI、6M 尿素、0.1%サルコシル(gark oBl)、0.1M2−メルカプトエタノール、 50M トリス−HCl、p H7,4,5mM EDTA)に添加した。その後、混合物を超音波処理し、氷 上で一晩保持した。
翌日、分解液を17.000gで20分間遠心分離した。ペレットを速やかにT E−3DS(In mM NaC! 1 mM EDTA、 015%5DS) に溶解させ、同体積のフェノール−クロロホルム(1: 1)で1回抽出し、そ の後クロロホルムのみでもう1回抽出した。分解液を3倍体積のエタノールと1 000体積の3 M NaAcと混合し、10のバッチに分割し、そして使用す るまで一20℃で保存した。
1・107細胞に相当する全RNAのバッチの1つに、マニアチスによって19 82に197〜198頁に記載された方法に従って、オリゴdT−セルロールを 使用する従来的mRNA精製法を施した。
全RNAのもう1つのバッチを以下のmRNA精製方法において使用した。
DNA合成器(アプライド・バイオシステムズ製)によって製造された、構造5 ’ (NH2) (CH2)+2−GACCTTGGGAATTCCCCGGG CTGCAGT−(T) 24を有するRETと命名されているDNAプローブ を、20 mgのR502粒子、50Mgの前記DNAプローブ、2.5mlの 0,1Mイミダゾール緩衝液pH7,0中の48目のEDC(シグマ製)と混合 することによって、(前述の)カルボジイミド法によって磁性粒子R502に結 合させた。−晩保温し、TE(上述のもの)で2回粒子を洗浄し、0.21 N lOH,0,5M NlCl中で1回洗浄して8μmolのオリゴA17プロー ブをハイブリッド形成させる能力を与えた。0.5mgの粒子を100 pmo lのA17ブローブ(キナーゼ(kingse)反応によって32pでラベル付 けされている)と6 x 5SPE中で10分間保持することによって、ハイブ リッド形成能力を測定した。22℃(融点よりも12℃低い)において6 x  5SPEで2回粒子を洗浄した後、全添加量に対するハイブリッド形成したA  、7の割合をシンチレーション計測機で測定した。
mRNA精製の負の対照物として、配列NH2−(CH2) l 2−5’ N l2− (CHI 2) −TTAATTATCAGTTAAAGCTTCCT GTTGCACTTTTGGGGTGAAGGAAAAACC−3’ を有しT nと命名されている無関係のプローブを上述の方法によって粒子と結合させた。
ラジ(Rsji)mRNA )レーサーを0.1μ、を用いて放射性ラベル付け することによって調製し、mRNAを上述の従来法によって精製した。ラベル付 けは、10μm5I klenovポリメラーゼ緩衝液(0,25M NlCl  、0.25 MTn4HCI、pH7,5,5mM EDT^)中15℃で1 0分間、1μmo lのRET−プローブをmRNAに対してハイブリッド形成 させることによって行った。10 u Ci α−[32P] dATP(アマ −ジャム)、2単位のklenovポリメラーゼを(BRL)をこの混合物に添 加し、これを50μmまで水で希釈した。2時間保持した後、混合物をセファデ ックスG50(フデーマシア)に通して組み込まれなかったヌクレオチドを除去 した。
m RN A精製実験は以下のように行った。
RETプローブを有する粒子1 mgを、!00μ16xSSPE中100.  OHcpmのトレーサーm RN Aとともに、B細胞系ラジからの全RNAの 20pgに添加した。
同じ実験を行ったが、粒子はTn−プローブを有していた。
ハイブリッド形成は室温でローラーマシーン(rollermgchine)上 で行った。ハイブリッド形成反応の後、短い間隔で、磁石によって粒子を凝集さ せ、上澄液中の残留放射能を測定した。各測定の後、粒子をすぐに再分散させた 。
10分後、mRNAの60%がRETプローブを有する粒子に結合した。対照粒 子は検知可能な量のmRNAに結合しなかった。
30分間の保持後、粒子を室温で500μl 2!SSCで2回洗浄し、100 μl TE−緩衝液中で再分散させ、粒子を凝集させ、上澄液を回収し、−70 ℃で保存した。
実施例7 本発明の方法を、本発明者らの研究所でクローン化したりシン(ricin)  A遺伝子の5′末端の塩基配列決定を行うために使用した。
BsmHI断片上のりシンAをput g中でクローン化した。この遺伝子の3 ′末端は以前に配列決定されている。
プラスミドpAL400をSm1l及びE、coRIを用いて切断し、klen owポリメラーゼを使用して、存在する唯一のヌクレオチドとしてのビオチン− dUTPでビオチニル化した(マニアチス、113〜1116を参照のこと)。
ビオチンは5μl1部位においてのみ組み入れられる。第1のプライマーは公知 の配列データに基づくものであり、5’ −TGA−ATT−GGA−CT−G CA−AAG−3’であった。
組み入れられなかったビオ−dUTPを除去するために、G−50セフアデツク ススピンカラムを使用して材料を精製しくマニアナス466頁)、エタノールで 析出させた(エタノールによる析出はおそらく省略できる)。ビオチニル化され た二重鎖DNAを含む混合物を、TE緩衝液(10mM )リスHCI及び1  mEDT^、1188.Q)中のストレプトアビジン/アビジン被覆磁性粒子と 、室温で30分分間中かに反転(invention)させて、混合した。10 μmの粒子(25mg粒子/1)当たり2μgのビオチニル化DNAを使用した 。
結合したビオチニル化二重鎖DNAを0.15 M Na0W中室温で5分間変 性させた。−重鎖DNAを有する粒子を磁石を使用して回収し、TE緩衝液中で 1回洗浄した。
配列決定反応 配列決定用プライマーのアニーリング:2μmの10! 反応/ハイブリッド形 成(100mM、トリスp)l 8.G 、 5(l mM MgCl MgC h )1μmの17 me+プライマー(1,2μg/m1)7.0μm蒸留水 を含む混合物を粒子に添加し、55℃で5分間保持し、その後ゆっくりと室温ま で冷′却した。
アニールした粒子テンプレート−プライマーに以下のものを添加した。
[1”S] dATPxs 1.5 μm (sp、acl、600 Ci/m  mol)KIenov 1.0 μm (4U#zl)BSA 1.0μl  (IoOμl (100μg/1)32pを代わりに使用できる。
全混合物を、A、G、C,及びTとラベル付けされた、4つのミクロ遠心分離チ ューブ又はミクロ滴定プレート中の液体溜め(ウェル(yell))に分割した 。即ち、(粒子の体積ために)各々4μmずつに分けた。
4μmの適当なヌクレオチドを各チューブ/ウェル混合物、即ち、Aミックス( mir) 、Cミックス、Cミックス、及びTミックスに添加した。
Aミックス:100μM dGTP、 dTTP、 dCTP及び100μM  ddATF Cミックス: 5μM dGTP; 100μM dTTP、 dCTP及び1 2pM ddGTP Cミックス・ 100μM dGTPSdTTP 、 10pM dcTP及び 100μM ddeTP Tミックス=100μM dGTP、5μM dTTP、 100μMdCTP 及び500μM ddTTP 混合物を室温で15分間放置して保った。
ジデオキシヌクレオチドで停止されていない全ての鎖の完全な合成を、125M Mの各ヌクレオチドを含む2μmのデオキシヌクレオチド溶液、pH7,5、を 添加し、15分間さらに保持することによって行った。
5 B lのホルムアミド色素を添加し、沸騰水中で3分間加熱して、粒子から のラベル付けされたDNAを変性させることよって、反応を停止させた。その後 1、粒子テンプレートを磁気的に分離し、ラベル付けされた1) N Aを含む 3μ!のE澄液を緩衝液勾配配列決定用ゲル(buf[e+ g+1dienl  se−qIlencing gell) ニアマージャム(八a+ershi m)からのプロトコール(Protocol)に入れた。
テンプレートを有する粒子は洗浄後再使用でき、前の配列決定からの配列決定結 果に基づく新しいプライマー用にされる。
最初のプライマーは公知の配列データ、即ち、5’ −TGA−ATT−GGA −CT−GGA−AAG−3’ +こ基づいた。
2つの次のプライマー・は、この実験からの以下の配列データに基づいたパ プライマー2 5’−G〜人G A −T A G −CCT −CCTべTA −G−3’゛プライマー3 5’−GCT−CTG−CAT−GAT−TTG− AG−3’、これら3−)のプライマーを(灸用すること1こ↓−っで、リシン A遺伝子中の最初の750の塩基の配列決定が可能であ ) tこ。
対照として、M13を使用I、7て同じ遺伝子の配列決定を行った。同じ結果が 得られた。
実施例8 磁性粒子上のストレプトアビジンへのビオチンによる不動化の前に標的配列をP CR法によって増幅したことを除いて、固体相塩基配列決定を前に概略を説明し た技術に従って行った。合成ヒトプロインシュリン遺伝子断片を含むプラスミド pRN27をE、 coli RRI M2S株に変形させ、寒天媒体上に広げ た。殺菌されたパスツールピペット(Pasleur pipette)で単一  コロニーを取り、67肥M トリス−HCl、pH10,OOl 16.61 11M N)I4SO4,6,7” ’gCh 、10 mMβ−メルカプトエ タノール、及び170 u g/ml BSAから成るP CB緩衝液10μm 中に懸燭させた。す〉・プルを95°Cまで5分間加熱し、室温まで冷却I。
た後、1μlの10 ! PCR緩衝液、pH7,0、を添加して中和した。
マルチ−リンカ−=領域の上流領域(ビオチン−CCATGATTACGAAT TTAATAC−3’ )及び下流領域(5’ −TTCGAT/、TCGGT AACC/、GCACTCCATGTCATGG 3’)のそれぞれに相補的な 2つのオリゴヌクレオチドブライマーを使用1.てI’CRを行った。
製造者(スウエ・−デ′/のフデーマシア(Phx+ff1acia) )が記 載しているように上流プライマーを5′末端においてビオチニル化した。。
反応混合物(]、00111)は、に述のPCI!緩衝液、pIi8.8、II IMの各プライマー、200MM毎の昌TPSdCTP、及びdTT?、及び− ト述の10μmの分解物サンプルから成っていた4、2単位のTaql−ポリメ ラーゼ(英国のアマ−ジャム(八jne+shrm):lを冷力Ll +、、千 ′7+・プログラマブル・トリーブD ツク(Te1:)+ae p+og+a miab!e D+1−Block) PHC−1[テクネ、英国]を使用し− ?−1温度号−rウル反1と・を(1つだ、1名サイクルは、92℃での1分間 の変性上程、その後の50’Cでの2分間のI) N Aに対するjう17 の アニーリング、及び72℃で1分間のTaql ボリノラ〜ゼ(XよるD N  A鎖の伸長を含/;、だ3反応計4合物を1滴のバーツノ1ン、惰でカバ〜し) °−120(トイクル後、混合物を!00Ilitつスl−Lヅトアビジン被覆 磁性粒子Iこ添加1−戸、。上澄液を除去し、不WjJ化された二重鎖II N へヲ37°(゛C−ロi 5 y rr a OHで15分間保ド1夛乙−とに 、−1、うて−亀鉗月′態(、小・、換j、 r::、 。
不動化a し・ニー、 テ”、2□ −、’ I−□−j□ D N A ヲ1 ゛1”a−67ビジ’ k 5に−、1′−G re lハCQ、 i5 ll  NaQfl とTE−fi N液−、こ洗eし5六、。
マノトヂーリ゛ノゾ、・−領域から丈ぐ下流の領域(、−相補的2゛、(、ル、 尭末翻−テくル付1.)され/、配′911決定プラー1゛マー (1)′CG TTG:已へA A CG G CCA G ’! 11量を使用L−(、W  列iQ ’;’; r< (C,−i 、jツタ4、/3 p m Ol ’Q  hL列決sq 用ブ5 イア ’j jJ、 ”l’ b−、不動it、;、 〕5れ?:t、%:、・“=ノし−+、I)Nへ2−110・1ia)トi)− べ−−itCI(pH7,5) I OIIIM L!gch+ 、200 7 zHml ’1sAZ+iJ]Otl (、、yHの)hclを11]μlの全 体積まで含む緩衝1夜中て゛)見合j7、た。
、に−リング混合物465″Cて加熱し、hて温オーC玲加さ〒lた。ll11 のDTT/NaCl混合物(0,8M N2Ciy’O,l At DTT)及 び71量位のT7−ボ1ノメシーゼ(ファ= 7シ了、;4ウエーデソ)を添加 I7、体積を15μmに調整した1、その後、この混合物の35μIのアリコー トを2.5μlの各ツク1.・オヂド混&物、社混合し、37℃で10分間保持 (7た。
以下のヌクレオチド混合物を使用した;80μU毎のdATP。
dcTP、、dG’f’P、 d’fi’P、 6.371Mの各ddNTI’  S50 mMの)fact、及び411 mMのトリス−HCl pH7,5 、伸長、(extension)反応の完了後、各反応のトで液を除去し、スト し・・ブト1ビシンアガ「」−六をノと?洗浄し*、、10 mM EDTA、  pH7,503%(1,/’V)キシ!・ンンアノ・−ル(cyanol)  FF及びt13%(w7”v) ”;I’ Dノ);75−ノールブルー (B +Ompl+enoi Blue)を含む脱イメン化ポ刀ムア、−、ドから・成 るホルム“アミド7/′配列決定用色素の:I If lを使用しC′、新1. <合成されたオリゴツク1.・−(す::゛を溶出、−′5刊・た、、37℃で 15分間保持1謬こ後、L澄液を除去[7、:(μjの水でる釈1.た。電ヌ泳 動(12)中の刈:光バンド検知する。j″、うに設定1〜だ自動化塩〃;配列 決定Htfi、 (Jl約2μ:を、入れり、、20 cm )分11 R;” 、ツヒ□ン96ボリアシリ柱、アミ、トメ・”ルによる配列決定実験l;(明確 jl: f’l’i W ’a’ 4 K ’hL +、S、の例(、湿5、P CR増幅さ才またDNAが磁性粒子上に不動化でき、111f)Nへボリメラー ・ビと蛍光;イウイ7−を使用し、て配列決定〔きる、〕とを示(−5Tいる。
。 バイブ゛す、、圧イし 分 A弓屹イの槽、t/’) pmol l、イブ゛IF・ギイしJ今hi ダト戸g Be ds 国際調査報告 −へ一一^8−1’= PCT/EP 89101419客−峯11+シリーー り一υ−・1−□E身−℃1”r’(’II”l讐/h:PRず゛コ17Q14 1q1=、、lA@輪rll^e、:、、=ti=豊c−p(1’f/E?89 ,10:l−4191,2オ^、−、ユ嚇 PCT/EP 89101419− −^□−PCT/EP 89101419国際調査報告 EP8901419 S^ 32921 国際調査報告 EP 8901419 S^ 32921

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 オリゴヌクレオチド分子を複数担持した、単分散、超常磁性粒子。 2 オリゴヌクレオチドが5′−アミノ基を介して粒子に共有結合している、請 求の範囲第1項に記載の粒子。 3 粒子がポリアクリル酸又はポリメタクリル酸のコーティングを有し、オリゴ ヌクレオチド上の5′−アミノ基との反応によって5′−アミド基を形成するカ ルボキシル基を与える、請求の範囲第2項に記載の粒子。 4 オリゴヌクレオチドが5′−アミノ基を介して粒子の表面に直接共有結合し ている、請求の範囲第1項に記載の粒子。 5 オリゴヌクレオチドが、粒子上のアビジン又はストレプトアビジンに結合す る5′−ビオチニル基によって粒子の表面に結合している、請求の範囲第1項に 記載の粒子。 6 オリゴヌクレオチドが、粒子表面上のヒドロキシル基に結合する3′−ヒド ロキシル基によって粒子に共有結合している、請求の範囲第1項に記載の粒子。 7 比重が1.1乃至1.8の範囲内である、請求の範囲第1項乃至第6項のい ずれか1項に記載の粒子。 8 サイズ範囲が1乃至10ミクロンである、請求の範囲第1項乃至第7項のい ずれか1項に記載の粒子。 9 オリゴヌクレオチドが12乃至200塩基の範囲の鎖長を有している、請求 の範囲第1項乃至第8項のいずれか1項に記載の粒子。 10 オリゴヌクレオチドがポリdTである、請求の範囲第1項乃至第9項のい ずれか1項に記載の粒子。 11 オリゴヌクレオチドが、標的核酸のDNA又はRNA配列に特異的に結合 する、請求の範囲第1項乃至第8項のいずれか1項に記載の粒子。 12 オリゴヌクレオチドが、標的核酸の族の保留領域に結合する、請求の範囲 第11項に記載の粒子。 13 オリゴヌクレオチドが標的核酸に対しハイブリッド形成する配列及び、粒 子に結合した、制限エンドヌクレアーゼ制限部位を含むリンカー配列を含む、請 求の範囲第1項乃至第12項のいずれか1項に記載の粒子。 14 標的核酸を不動化し、前記核酸を溶液中で請求の範囲第1項乃至第13項 のいずれか1項に記載の粒子と接触させ、粒子上のオリゴヌクレオチドを前記標 的核酸上のヌクレオチドに対してハイブリッド形成させる方法。 15 標的核酸がmRNAであり、粒子をその後磁気的に表面に凝集させ前記溶 液から分離する、請求の範囲第12項に記載の方法。 16 前記粒子上に不動化した標的核酸に、2つのプライマーのうちの1つとし てオリゴヌクレオチドプローブを使用するポリメラーゼ連鎖反応による増幅処理 を施し、ここで前記オリゴヌクレオチドプローブを担持した粒子がさらに存在し ているか又はその後添加して、増幅を可能にするのに十分な量の前記プライマー を与える、請求の範囲第12項に記載の方法。 17 一重鎖核酸の配列決定方法であって、(a)配列決定するオリゴヌクレオ チド(DNA又はRNA)を担持した超常磁性単分散粒子を製造する工程、 (b)(i)粒子を4つのアリコートに分割し、各々のアリコートに、ポリメラ ーゼ、混合ヌクレオシドトリホスフェート、及び1つのジデオキシヌクレオシド トリホスフェートを添加する工程であって、ここでジデオキシヌクレオシドトリ ホスフェートは各アリコート毎に異なり、プライマーが必要であれば、プライマ ー又はヌクレオシド又はジデオキシヌクレオシドの少なくとも1がラベル付けさ れている工程か又は、 (ii)全粒子に、ポリメラーゼ、混合ヌクレオシドトリホスフェート、それぞ れ異なうたラベルを有する4つの異なったジデオキシヌクレオシドトリホスフェ ート、及び、必要であればプライマー、を添加する工程、 を行うことによって、それぞれ異なった鎖長と特定のジデオキシ塩基をともなっ た末端を有する、一連のラベル付けされたDNA鎖を合成する工程、(c)ラベ ル付けされたDNA鎖を遊離させ、大きさ毎にそれらを分別する工程、及び (d)配列を決定する工程、 を含む方法。 18 標的核酸を単離及び/又は処理するためのキットであって、 (a)請求の範囲第1項に記載の磁性粒子、及び以下に記載の: (b)ポリメラーゼ (c)逆転写酵素 (e)制限エンドヌクレアーゼ (f)適当な緩衝液 (g)ジデオキシヌクレオチドであって、そのうちのいくらかがラベルを担持し ているか又は担持するように適合されているもの (h)デオキシヌクレオチドであって、そのうちのいくらかがラベルを担持して いるか又は担持するように適合されているもの (i)オリゴヌクレオチドであって、そのうちのいくらかがラベルを担持してい るか又は担持するように連合されているもの (i)標準的PRC5′−プライマー及び/又は3′−プライマーであって、ラ ベル付けされていてもよいもののうちの少なくとも1つを含む、キット。 19 請求の範囲第1項に記載の磁性粒子の製造方法であって、所望により追加 の官能基を有するオリゴヌクレオチドを、粒子の表面上の官能基又は分子に共有 又は親和結合させる、方法。 20 オリゴヌクレオチドを、 (a)オリゴヌクレオチド上のピオチンと粒子上のアビジン又はストレプトアビ ジンとの反応 (b)オリゴヌクレオチド上の5′−アミノ基と粒子上のカルボキシル又はトシ ロキシ基との反応(c)ヒドロキシル又はプロテクトされたヒドロキシル基を有 する粒子上でのオリゴヌクレオチドの直接化学的合成 によって結合させる、請求の範囲第19項に記載の方法。
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