JPH0515439B2 - - Google Patents

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JPH0515439B2
JPH0515439B2 JP59123757A JP12375784A JPH0515439B2 JP H0515439 B2 JPH0515439 B2 JP H0515439B2 JP 59123757 A JP59123757 A JP 59123757A JP 12375784 A JP12375784 A JP 12375784A JP H0515439 B2 JPH0515439 B2 JP H0515439B2
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JP
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polynucleotide
luminescent substance
dna
stranded
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Yoshihiro Ashihara
Yasushi Kasahara
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Fujirebio Inc
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Fujirebio Inc
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids

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  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 特定の構造を有するデオキシリボ核酸(DNA)
及びリボ核酸(RNA)の測定は生化学分野にお
いて重要であり、例えば人血清中のDNAを測定
することによつてウイルス感染の検査あるいは遺
伝性疾患の発見などを行なうことができる。本発
明はこのようなDNA及びRNAの特定のものを簡
便かつ正確に測定しうる方法を提供するものであ
る。
(従来の技術及び発明が解決しようとする問題
点) 従来、このDNA又はRNAの測定方法として
は、試料を変性処理して得た一本鎖DNA(S−
DNA)又は一本鎖RNA(S−RNA)を固相に結
合させ、この固相にラジオアイソトープを標識し
たS−DNA又はS−RNAを作用させて固相のS
−DNA又はS−RNAとハイブリツドを形成させ
てから未反応の標識S−DNA又はS−RNAを除
去し、固相の放射線を測定する方法が行なわれて
いた。この方法は測定の際に固定化、洗浄等数多
くの工程を必要とし、特に試料の固定化に長時間
を要するところから操作の労力及び時間の両方に
問題があつた。
一方、最近DNAプローブを短かく切断してそ
の5′端及び3′端にエネルギートランスフアーす
る螢光物質を結合させ、ハイブリツドによりエネ
ルギートランスフアーを起こさせ、それによる螢
光を測定してポリヌクレオチドを測定する技術が
開発された(特開昭58−40099号公報)。しかしな
がら、この方法はDNAプローブを短かく切断す
るために特異性が低下し、また、螢光量が少ない
ために感度が充分でない等の問題があつた。
本発明者らはこのような問題のない方法を開発
すべく種々検討の結果、予め標識された一本鎖ポ
リヌクレオチドを固相に結合させておき、この固
相に試料を変性処理させて得た一本鎖ポリヌクレ
オチドを作用させてハイブリツドを形成させ、ハ
イブリツドしたポリヌクレオチドを制限酵素で切
断する方法を案出し、その内容を既に特許出願
(特願昭58−199702号)した。しかしながら、こ
の方法もまだ固相の分離が必要であり、特に大量
の検体を一度に処理する臨床分析等にあつてはこ
の分離操作が煩雑であつた。
〔発明の構成〕
本発明はこのような問題点を解決するものであ
り、測定対象の一本鎖ポリヌクレオチドとハイブ
リツドする一本鎖ポリヌクレオチドに2種の発光
物質を結合させ、その間のエネルギー移動がこの
ポリヌクレオチドの切断によつて変化することを
利用している。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、測定対象の一本鎖ポリヌクレオチド
と二本鎖ポリヌクレオチドを形成しうる一本鎖ポ
リヌクレオチドに、発光物質1が直接又は間接的
に結合し、かつ発光物質1によつて励起されて発
光する発光物質2が結合している標識ポリヌクレ
オチドに;測定対象の一本鎖ポリヌクレオチドを
接触させて二本鎖ポリヌクレオチドを形成させ;
該二本鎖ポリヌクレオチドに二本鎖ポリヌクレオ
チド制限酵素を作用させて該二本鎖ポリヌクレオ
チドを切断し、その後発光物質1又は発光物質2
の発光を測定することを特徴とするポリヌクレオ
チドの測定方法に関するものである。
測定対象は一本鎖ポリヌクレオチド(以下、測
定対象ポリヌクレオチドという。)である。測定
対象ポリヌクレオチドにはDNA及びRNAを含
む。試料中に含まれるポリヌクレオチドが二本鎖
である場合には水酸化ナトリウム溶液の添加など
のアルカリ処理あるいは熱処理などにより一本鎖
にしておく必要がある。試料の種類は問わない
が、例えば人血清、尿、組織抽出物などである。
人血清などのようにポリヌクレオチドが蛋白と結
合しているおそれがある場合には試料をプロテア
ーゼ等で処理して蛋白を分離しておくのがよい。
この測定対象ポリヌクレオチドと接触させる一
本鎖ポリヌクレオチド(以下、標識ポリヌクレオ
チドという。)は、発光物質1が直接又は間接的
に結合し、かつ発光物質1によつて励起されて発
光する発光物質2が結合し、かつ該測定対象ポリ
ヌクレオチドと二本鎖ポリヌクレオチドを形成し
うるものである。従つて、この標識ポリヌクレオ
チドは測定対象ポリヌクレオチドに対するプロー
ブである。この標識ポリヌクレオチドは測定対象
ポリヌクレオチドを含む二本鎖ポリヌクレオチド
をアルカリ処理、熱処理などで変性させて得ても
よく、あるいは測定対象ポリヌクレオチド、
DNase及びDNAポリメラーゼの存在下で各
種ヌクレオチドを次々と結合させて得てもよい。
発光物質1は外部からの光を吸収して発光する
螢光物質又はリン光物質であつてもよく、酸化反
応等の化学反応によつて発光する化学発光物質あ
るいは生物発光物質であつてもよい。
発光物質2は発光物質1によつて励起されて発
光するものであり、従つて螢光物質又はリン光物
質である。
発光物質1及び発光物質2に用いることができ
る螢光物質は通常320nm〜600nm程度の波長で励
起されて螢光を発するものである。このような螢
光物質の例として、フルオレツセイン、ローダミ
ン、ダンシルクロライド、フルオレスクアミン、
クマリン、アクリジン、NADPH,NADH、ベ
ンゾオキサジアゾール、トリアリールメタン、ピ
レン類、これらの誘導体あるいは活性化型のもの
などを挙げることができる。
発光物質1に用いることができる化学発光物質
の例としては、ルミノール、イソルミノール、ア
クリジニウム、ヒドロペルオキシド、ポルフイリ
ン、イントレン−3−イルヒドロペルオキシド、
2,4,5−トリフエニルイミダゾール及びこれ
らの誘導体を挙げることができる。生物発光物質
の例としてはルシフエラーゼによつて発光するル
シフエリンを挙げることができる。
発光物質1に化学発光物質又は生物発光物質を
用いる場合には、標識物質にはこれらの発光物質
を直接又は間接的に発光させる物質を結合させる
こともできる。例えば、発光物質1にルシフエリ
ンを用いる場合にはルシフエラーゼ又はその基質
を結合させてこれらの作用によりルシフエリンを
発光させることができる。
本発明の方法においては、発光物質1によつて
発光物質2が励起されるのであるから両者の組合
せはこのような関係が成立するものが選択されな
ければならない。このような組合せの例としてフ
ルオレツセインとローダミンを挙げることができ
る。フルオレツセインは430〜530nmの波長の光
により励起され500〜560nmの波長の螢光を発す
る。一方、ローダミンは530〜580nmの波長の光
により励起され560〜620nmの波長の螢光を発す
る。従つて、この両者の混合物に430〜530nmの
光を照射すると500〜560nmの螢光に加えて560〜
620nmの螢光も現われる。
発光物質1を直接又はビオチン−アビゼンを介
して間接的に標識ポリヌクレオチドに結合させる
方法、及び発光物質2を標識ポリヌクレオチドに
結合させる方法は、公知の標識DNAの調製法に
よればよく、例えば、モノヌクレオチドに発光物
質を導入して修飾型ヌクレオチドとし、これに未
修飾のモノヌクレオチドを混合してニツクトラン
スレーシヨン法あるいはポリヌクレオチドの化学
的合成法等によつてポリヌクレオチドにすればよ
い。そのほか、ニツクトランスレーシヨン法や大
腸菌を用いるcDNA作製法等によりポリヌクレオ
チドを作製し、一方発光物質を活性化しておいて
その活性基をポリヌクレオチドと反応させてもよ
い。発光物質の結合方法としては、ポリヌクレオ
チドに直接結合させる方法のほか、ビオチン−ア
ビジンのビオチンをポリヌクレオチドに結合さ
せ、アビジンを発光物質に結合させてこのビオチ
ン−アビジンの反応を利用して結合させるような
間接的な方法をとつてもよい。
本発明の方法においては、発光物質1から発光
物質2へエネルギートランスフアーを起こさせる
ところに特徴があり、このエネルギートランスフ
アーを効率よく起こさせるためにポリヌクレオチ
ドにおける発光物質1と発光物質2との間隔を50
Å以下、従つて24〜26塩基以内になるように両者
を結合させることが好ましい。
このような標識ポリヌクレオチドを測定対象ポ
リヌクレオチドと接触させて二本鎖ポリヌクレオ
チドを形成させる。接触時間は通常は測定対象ポ
リヌクレオチドが標識ポリヌクレオチドと充分に
反応してハイブリツドを形成しうる程度である
が、例えば0.5〜40時間程度が適当である。温度
は20〜70℃程度、PHは5〜9程度がよい。
二本鎖ポリヌクレオチドを形成させたのちはこ
れに二本鎖ポリヌクレオチド制限酵素(以下、単
に制限酵素という。)を作用させる。この制限酵
素は二本鎖ポリヌクレオチドにのみ特異的に作用
するものがよく、また、認識ポリヌクレオチド鎖
のあまり長くないもののほうが好ましい。制限酵
素は1種のみでなく、2種以上を併用してもよ
い。制限酵素を作用させる時期は通常は測定対象
ポリヌクレオチドと標識ポリヌクレオチドとの反
応終了後であるが、測定対象ポリヌクレオチドと
同時あるいはその前に反応系に添加しておいても
よい場合もある。
制限酵素を作用させたのちは発光物質1又は発
光物質2の発光を測定する。測定は通常の螢光光
度計を用いてその強度を測定すればよい。
(作用) 標識ポリヌクレオチドは測定対象ポリヌクレオ
チドとハイブリツドを形成する。ハイブリツドを
形成することによつて制限酵素が働いてこの二本
鎖ポリヌクレオチドを切断する。その結果、標識
ポリヌクレオチドに結合されている発光物質1と
発光物質2が分断されて別個に溶液中を動きまわ
るようになり、エネルギートランスフアーが起こ
らなくなる。そこで、発光物質1の発光強度の減
少はなくなり、一方、発光物質2からの発光はな
くなる。
〔発明の効果〕
本発明の方法においては発光物質1から発光物
質2へのエネルギートランスフアーを利用してお
り、発光物質1の発光波長と発光物質2の発光波
長が異なるところから両者の発光を別々に定量で
きる。その結果、先願の方法と異なり固相と液相
の分離及びそれに付随する洗浄操作が不要にな
る。
本発明の方法は従来の方法と異なり、測定対象
ポリヌクレオチドを固相に固定するという煩雑な
操作がなく、先願の方法に比しても固液分離操作
が不要な点でさらに簡便にされている。本発明の
方法に用いる試薬、器具類はキツト化が容易であ
り、このキツトを使用することによつてDNA等
のポリヌクレオチドを実用的かつ簡便に測定する
ことができる。
〔実施例〕 (1) HBV−DNAプローブの調製 500mlの慢性B型肝炎患者のプール血清を
9000rpmで15分間遠心し、得られた上清を4℃
100000×gで5時間超遠心してB型肝炎ウイルス
(HBV)をペレツトとして集めた。このペレツト
を0.1MNaCl、1mM EDTA、0.1%2−メルカプ
トエタノール及び0.1%BSAを含む0.01Mトリス
−塩酸緩衝液(PH7.5)10mlに溶かし、このウイ
ルス溶液のうち5mlを保存し、残5mlを100000×
gで再度5時間超遠心してペレツトを得た。
このペレツトを0.5%NP−40を含む10mMトリ
ス−塩酸、0.1MNaClPH7.5溶液200μで処理し、
DNAポリメラーゼを活性化した。この溶液に
1mM dATP、1mM dTTP、2.5μM32PdGTP、
2.5μM32PdCTPを含む0.08M MgCl20.2Mトリス
緩衝液(PH7.5)50μを加えて3時間加温した。
この溶液を30%シユークロース溶液の入つた遠心
チユーブに重層し、SW65ローター(ベツクマン
社製)を用い50000rpmで3時間遠心してペレツ
トを得た。このペレツトをプロナーゼで処理し、
得られた溶液をフエノールで2回抽出処理した。
抽出液を5〜20%シユークロースグラジエントで
50000rpmにて3時間遠心して15S32PDNA分画を
集めこれをプールした。この分画から15S32
PDNAをエタノールを用いて沈澱させ、乾燥し
て目的のHBV−DNAを得た。
(2) ニツクトランスレーシヨン法による修飾型
HBV−DNAの調製 次に、5mMMgCl2、10mM2−メルカプトエタ
ノール、5μMdTTP、5μMdGTP、5μMdCTP、
5μMdATP、10μMアミノヘキシルdATP及び
10μMアミノヘキシルdCTPを含む50mMトリス
−HCl緩衝液(PH7.5)100μに(1)で得たHBV−
DNA1μg、DNase100pg及びDNAポリメラー
ゼ100pgを加えて15℃で90分間インキユベート
した。この溶液をフエノールで抽出し、
SephadexG−50カラムで精製して修飾型HBV−
DNAを得た。
この二本鎖HBV−DNA1mg(1ml)とHBV−
DNAを導入した一本鎖M13−フアジDNA5mg
(2ml)にホルムアミド8mlを加え、5分間この
混合液を沸とうさせた。次に、これに2mlの緩衝
液(0.07モル/l,トリス−HCl 2モル/l
NaCl,1.5mM EDTAPH7.5)を加え、50℃で4
時間そしてさらに60℃で1時間加温した。
この反応液をBio−GelA50mでゲル過し、ハ
イブリツドしたDNAと未反応のDNAを分離し
た。ボイド分画の近くに溶出される最初のピーク
を分画し、これにNaClが0.1Mになるように粉末
を加えて溶かした。そして、さらに100%エタノ
ールを溶液1mlに対し2倍の比率(2ml)で加
え、−70℃で2時間放置した。次に、17000×gで
10分間遠心し、エタノール沈殿物を50mlの
0.1NNaOH,0.25mM EDTA,0.001%フエノー
ルレツドで溶解した。ただちにこれをBio−
GelA50でゲル過し、目的の一本鎖HBV−
DNAを得た。
(3) 発光物質の導入 ローダミンイソチオシアネート及びフレオレツ
セインイソチオシアネート各1.0μgを含むDMF溶
液100μにこの(2)で得た一本鎖HBV−
DNA100μgを含む2mlの0.1M炭酸緩衝液PH10.0
を混合し、4℃で18時間反応させた。これをセフ
アデツクスG−50でゲル過し、フルオレツセイ
ン及びローダミンを導入した一本鎖標識HBV−
DNA100μgを得た。
(4) ヒト血清HBV−DNAの測定 HBウイルス性肝炎患者血清100μに
0.5NNaOH100μを加えて室温で10分間攪拌し
た。次に、0.5NHcl100μを加えさらに200μg/
mlのプロテイナーゼK溶液200μを加えて70℃
で1時間反応させた。(3)項で調製した発光物質フ
ルオレツセイン及びローダミンが結合した一本鎖
標識HBV−DNA10ngを含む溶液100μを加え
て37℃で一夜放置した。これにd−DNA制限酵
素溶液(Bgl,Ava,Hae,Hae,Hap
,Hinc各1U/ml、10mMトリス−Hcl、
7mMMgcl2、70mMNaCl、7mM2−メルカプト
エタノール、PH7.5)を1.0ml加えて37℃で1時間
反応させた。反応物に470nmの光を照射し、
600nmの螢光強度を測定した。
図面は得られた結果を示すものであり、縦軸は
相対螢光強度をそして横軸は血清の希釈度を表わ
している。
次に本発明法及び従来のラジオアイソトープを
用いた方法で測定した各種ヒト血清のHBV−
DNA量を示す。 本発明法 従来法 A 100pg 110pg B ND ND C 210〃 200〃 D 890〃 860〃 E 60〃 70〃
【図面の簡単な説明】
図面は本発明法で測定した発光物質2の相対螢
光強度と血清希釈率との関係の一例を示すもので
ある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 測定対象の一本鎖ポリヌクレオチドと二本鎖
    ポリヌクレオチドを形成しうる一本鎖ポリヌクレ
    オチドに、発光物質1が直接又は間接的に結合
    し、かつ発光物質1によつて励起されて発光する
    発光物質2が結合している標識ポリヌクレオチド
    に;測定対象の一本鎖ポリヌクレオチドを接触さ
    せて二本鎖ポリヌクレオチドを形成させ;該二本
    鎖ポリヌクレオチドに二本鎖ポリヌクレオチド制
    限酵素を使用させて該二本鎖ポリヌクレオチドを
    切断し;その後発光物質1又は発光物質2の発光
    を測定することを特徴とするポリヌクレオチドの
    測定方法。 2 発光物質2が蛍光物質である特許請求の範囲
    第1項記載の測定方法。
JP59123757A 1984-06-18 1984-06-18 発光物質を利用したポリヌクレオチドの測定方法 Granted JPS613063A (ja)

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JPS613063A JPS613063A (ja) 1986-01-09
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6379888B1 (en) 1999-09-27 2002-04-30 Becton, Dickinson And Company Universal probes and methods for detection of nucleic acids

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