JPH08505770A - 高感度核酸サンドイッチハイブリダイゼーション検定法及びキット - Google Patents

高感度核酸サンドイッチハイブリダイゼーション検定法及びキット

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JPH08505770A JP6516371A JP51637194A JPH08505770A JP H08505770 A JPH08505770 A JP H08505770A JP 6516371 A JP6516371 A JP 6516371A JP 51637194 A JP51637194 A JP 51637194A JP H08505770 A JPH08505770 A JP H08505770A
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Abstract

(57)【要約】 ひとつまたは複数のバックグラウンドを低減させる過程を組み入れた核酸サンドイッチハイブリダイゼーション検定法を提供する。これらの過程は、異なるキャプチャー・プローブと、開裂及び単離による固定化したキャプチャー・プローブの分離を含む。RNA標的の極めて高感度の検定法は、これら両方の過程を含み、RNAバイナリ・プローブ、及びRNA向けRNAリガーゼ及びRNA向けRNAポリメラーゼによる増幅を加えた。この発明の検定法を実施するための試薬のキットも提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 高感度核酸サンドイッチハイブリダイゼーション検定法及びキット 本発明は、国立保健機構(National Institutes of Health)により審査され 、許可番号HL−73521として、政府の補助のもとになされた。合衆国政府 は、本発明においてある種の権利を有する。 本発明は、核酸ハイブリダイゼーション(hybridization)検定、より詳しく は、オリゴヌクレオチド・プローブを用いたサンドイッチ・ハイブリダイゼーシ ョン検定法に関する。このような検定法は、変種(mutant)遺伝子の検定、生物 学的サンプルにおける病原体の検定、及び食品、農産物または環境における生物 (organism)またはウイルスの検定といった広範な応用を有する。 発明の背景 オリゴヌクレオチド・プローブは、そのプローブに相補的な標的核酸配列を含 む核酸標的とともに、極端に特異的で安定な「ハイブリッド」として知られる錯 体を形成する。一般的に、この原理を利用する検定は、通常、サンプルの核酸と オリゴヌクレオチド・プローブとを特異的なプローブ−標的ハイブリッドの形成 を促進する条件下で接触させ、ハイブリダイゼーションしていないプローブを洗 い流し、ハイブリダイゼーションしたプローブの数を(一般には、プローブにつ けた信号発生器を測定することにより)測定し、標的核酸配列の数を示すという 過程を有している(GillespieとSpiegelman,1965)。検出のために、放射性原 子や蛍光性部位(moiety)が用いられていた。少数の標的分子を検出するために 、そのプローブは、増幅可能なリポーター(reporter)RNA(Chu等,1986) 、さもなくば、埋められたプローブ配列を含む増幅可能な組換えRNA(Lizard i等,1988)のような増幅可能な基(group)を含んでいてもよい。バクテリオフ ァージQβレプリカーゼ(replicase)が増幅に用いられるとき、RNAは直接 的に増幅されるが、DNAプローブは間接的に増幅される。即ち、このプローブ が転写されてRNAが合成され、次いでこのRNAが直接的に増幅される(Mart inelli等,1992)。こ の応用おいて、我々は、プローブを、それが直接的増幅可能であろうと、間接的 増幅可能であろうと、「増幅可能」とみなす。 サンドイッチ・ハイブリダイゼーション検定法が知られている(DunnとHassel l,1977;Ranki等,1983;Syvanen等,1986)。核酸サンドイッチ検定法におい て、「キャプチャー・プローブ(capture probe)が、標的を、その標的に「リ ポーター・プローブ」がハイブリダイゼーションされていてもされていなくても 、固体表面に結合するために用いられる。我々は、このリポーター・プローブを 、「信号プローブ」と呼ぶことがある。キャプチャー・プローブは、標的のリポ ーター・プローブがハイブリダイゼーションする部位とは異なる部位でハイブリ ダイゼーションする。得られた錯体は、標的核酸を含み、キャプチャー・プロー ブはその標的ともハイブリダイゼーションし、おそらく、リポーター・プローブ もまたその標的にハイブリダイゼーションする。このキャプチャー・プローブの 一端は「ヘッド」と呼ばれ、標的とハイブリダイゼーション可能であり、他端は 「テイル」と呼ばれ、このキャプチャー・プローブを、粒子表面のような固体表 面に結合させる機能を持つ部位からなる。これら2つのプローブのハイブリダイ ゼーションは、両方のプローブの過剰量、一般には大過剰量を用いて標的の溶液 とともにインキュベーションし、次いで固体表面への固定化といった不溶化処理 をすることによって達成される。リポーター・プローブの検出を行う前に、標的 とハイブリダイゼーションしていない過剰のリポーター・プローブを取り除くた め、強く洗浄する。 上述のサンドイッチ検定法を含む核酸ハイブリダイゼーション検定法は、リポ ーター・プローブの粒子や他の固体表面に対する非特異的な結合によるバックグ ラウンド(background)やノイズのために、小さな感度しか得られなかった。こ のバックグラウンドやノイズを減少させるために、粒子をアルブミンで前処理し て非特異的結合をブロックすることが行われたが、リポーター・プローブの標的 に対する共有結合的架橋により、さらに強力な洗浄が必要になった(Yabuki等, 1986)。また、プローブ−標的ハイブリッドは、「可逆的標的捕捉(reversible target capture)」として知られる方法で、ひとつの固体表面から他の表面に 転移させた(Morrissey等,1989;Hunsaker等,1989)。可逆的標的捕捉におい て、キャ プチャー・プローブ−標的−リポーター・プローブの錯体もしくはハイブリッド は、粒子から繰り返し放出され、新たな粒子を含む新たな容器に移され、再捕捉 され(キャプチャー・プローブのテイルを介して新たな粒子に固定化され)、そ して強力に洗浄される。放出、移動、再捕捉、洗浄のサイクルを多数回繰り返し た後、最後の粒子に非特異的に結合したリポーター・プローブの数は、かなり減 少した。全過程は、非特異的結合したリポーター・プローブを取り除くのに有効 であり、放射性原子や蛍光性部位を含む従来のリポーター・プローブを用いても 、バックグラウンドは検出されなかった(Thompson等,1989)。しかし、可逆的 標的捕捉は複雑であり、経時的に劣化し、機械集約的(machine-intensive)で あり高価でもある。 増幅可能なリポーター・プローブ(Lizardi等,1988)を、可逆的標的捕捉と 組み合わせて使用すると、サンプル中の標的核酸は、従来のリポーター・プロー ブで検出されるレベルより低いレベルでしか検出されない(Lomeli等,1989)。 得られる検定法は、知られている最も感度の高いハイブリダイゼーション検定法 であると報告されている(Printchardと Stefano,1991)。 上述したようなバックグラウンド低減対策を含む検定法では、完全にバックグ ラウンドを取り除いたものはない。可逆的標的捕捉を使用した検定法のうちで最 も感度の高いものであっても、増幅可能なリポーター・プローブによって提供さ れる出力(power)の最大の利点を取るのに十分な感度ではない。例えば、可逆 的標的捕捉の3サイクルの後であっても、約10,000の非特異的に結合した リポーター・プローブが存在することが示された(Lomeli等,1989)。このこと は、100,000以上の標的分子を含むサンプルの検定の感度を制限する。 「スマート・プローブ(smart probes)」、即ち、リポーター信号を発生する 能力が、それらの標的に対するハイブリダイゼーション特性に依存している(即 ち、「標的依存性」のプローブ)が、感度を向上させる手段として提案された。 スマート・プローブの一例は、信号発生がプローブ内で起こるコンホメーション 変化に依存するような「分子スイッチ(switch)]」を有するものである(Liza rdi等,1992)。 開示されているスマート・プローブの他の例は、DNA「バイナリ・プローブ (binary probes)」である。DNAリポーター・プローブの対が、DNA標的 分子上で、隣接するお互いにハイブリダイゼーションし、一方のプローブは、そ のハイブリッドを固体表面に固定する機能も果たし、それは洗浄できる。このプ ローブは、標的依存の形状(fasion)、即ち、DNA−向けの(directed)DN Aリガーゼによる連結反応で連結できる。連結した生成物であるDNA「リポー ター分子」は、一方のリポーター・プローブがプローブ−標的ハイブリッドの固 体表面への固定化のために使用され、他方のリポーター・プローブが放射性原子 または蛍光性部位を有しているので、それ自身検出されるかもしれない(Landeg ren等,1088,LandegrenとHood,1991)。また、上記したように、バイナリ・プ ローブの一方で固定化されたDNAリポーター分子は、直接的または間接的のい ずれかで増幅されうる。Qβレプリカーゼは、DNAリポーター分子を直接増幅 するために使用してもよく、DNAリポーター分子をバクテリオファージT7R NAポリメラーゼによって転写して、QβレプリカーゼのようなRNA向けRN AポリメラーゼのテンプレートであるRNA転写を生成してもよい。いずれの場 合にも、指数的増幅は検出可能な生成物を生成し、その検出は標的核酸の存在を 示すと報告されている(Martinelli等,1992)。周知のバイナリ・プローブ検定 法においてハイブリダイゼーションされていない固定化用プローブ(即ち、DN Aバイナリ・プローブの一方)が固体表面に結合され、まさに、ハイブリダイゼ ーションされていないキャプチャー・プローブは、ユナリ(unary)・リポータ ー・プローブを使用するサンドイッチハイブリダイゼーション検定法のようであ る。 他の検定法は、標的に依存する信号発生反応を使用する。そのような反応は、 リガーゼ連鎖反応LCR(Barany,1991)、ポリメラーゼ連鎖反応PCR(Erli ch等,1991)、マルチ酵素増幅反応3SR(Guatelli等,1990)、標準置換増幅 反応SDA(Walker等,1992)、及び標的依存性複製反応TDR(Kramer及びLi zardi,1989)である。 本発明の目的は、核酸ハイブリダイゼーション検定の感度を向上させ、好まし くは、100分子程度に少量の標的核酸を検出でき、好ましくはネガティブサン プルでは信号を発生しないようにバックグラウンドを無くした検定法を提供する ことである。 本発明の他の目的は、可逆的標的捕捉の欠点、即ち、複雑さ、コスト、経時的 劣化及び機械集約的を取り除いた高感度の核酸ハイブリダイゼーンョン検定法を 提供することである。 本発明の他の目的は、わずかな標的核酸の検出を可能にする指数的増幅に匹敵 する高感度な検定法を提供することにある。 本発明の特別な目的は、精巧な実験室なしで、野外条件下でも実施することの できる好感度な核酸ハイブリダイゼーション検定法を提供することにある。粒子 を必要としないが、ディップスティック(dipstick)のような使いやすい固体を 含む検定は、この点において望ましい。 本発明の他の目的は、定量的にも定性的にも向上した感度を持つ核酸ハイブリ ダイゼーション検定法を提供することである。 本発明のこれら及び他の目的は、以下の説明から明らかになるであろう。 発明の概要 この説明及びそれに続く請求の範囲において、我々は分子を単独で(例えば、 「キャプチャー・プローブ」)参照することがある。同様に、錯体(例えば、「 プローブ−標的ハイブリッド」)にも適用する。実際のところ、多くのコピーが 使用され作られることが理解されるであろう。我々は、厄介な場合は、「コピー 等」とは言わずに複数で表すことがある。当業者は、文脈からその意味を理解す るだろう。 本発明の検定法は、サンドイッチ核酸ハイブリダイゼーション検定法であり、 これは、固体表面に標的を固定化すること及び固体を洗浄することを含む核酸ハ イブリダイゼーション検定法を意味する。本発明のサンドイッチ核酸ハイブリダ イゼーション検定法は、少なくともひとつの改善を、好ましくはバックグラウン ドの低減と感度の向上という両方の改善を含んでいる。この検定法の必須の特徴 は、キャプチャー・プローブを使用することであり、これは、リポーター・プロ ーブではなく、標的またはリポーター・プローブ−標的ハイブリッドを固体表面 に固定化するのに用いられるプローブを意味する。一つ以上のキャプチャー・プ ローブを使用してよい(これは、標的の異なる配列とハイブリダイゼーション可 能な少なくとも2つのキャプチャー・プローブを意味する)が、少なくとも一つ は用いなければならない。本発明に適用したように、「リポーター・プローブ」 は、リポーター・プローブの標的を固体表面に固定化する機能を有しないプロー ブに限られる。従来技術のバイナリ・プローブ検定法は、キャプチャー・プロー ブの使用を含んでいない。むしろ、それらは、バイナリ・リポーター・プローブ のひとつを、リポーター・プローブ−標的ハイブリッドを固体表面に固定化する 手段として使用している。よって、従来技術のバイナリ・プローブ検定法で使用 されているバイナリ・リポーター・プローブは、後述の請求の範囲を含む本発明 に適用する用語としての「リポーター・プローブ」ではない。我々は、このこと が、かなりのバックグラウンドの好ましくない源を与えると考える、なぜなら、 多くの(典型的には1010から1013)の固定化するリポーター・プローブのコ ピーが洗い落とされず、標的−非依存性の連結反応に好ましい高い濃度を与える からである。そのためまたは他の理由のため、バイナリ・プローブ検定法で異な る(separate)キャプチャー・プローブを用いるとき、かなりの改善が得られる 。 本発明による検定の第2の特徴は、実質的に標的単独または標的−ユナリ・リ ポーター・プローブハイブリッドがキャプチャー・プローブによって固定化され たとき、好ましくは標的−バイナリ・リポーター・プローブハイブリッドがキャ プチャー・プローブによって固定化されたときに、標的またはリポーター・プロ ーブ−標的ハイブリッドを、場合に応じて、キャプチャー・プローブから分離す ることである。この分離は、開裂及びそれに次ぐ部分、即ち、一方の標的または リポーター・プローブ−標的ハイブリッドの単離によって行われる。「開裂」と は、標的またはキャプチャー・プローブ中の適当な部位における少なくとも一つ のホスホジエステル結合の破壊を意味する。 我々は、残ったキャプチャー・プローブが、かなりのバックグラウンドの好ま しくない源になり、キャプチャー・プローブの多く(典型的には1013)のコピ ーが、リポーター・プローブの非特異的結合のための部位を提供すると考える。 また、キャプチャー・プローブの存在は、リポーター分子の蛍光による検出の間 に存在するなら、かなりのバックグラウンドを生ずるかもしれない。バイナリ・ プローブを用いたとき、キャプチャー−プローブ分離が好ましいが、本発明のす べての実施態様に必要なわけではない。バイナリ・プローブ、異なるキャプチャ ー・プローブ、及び強力な洗浄または可逆的標的キャプチャーの使用は、多くの 場合に要求される感度を満足するだろう。 本発明の感度向上の改善は、核酸サンドイッチハイブリダイゼーション検定法 に広く応用できる。標的は、DNAでもRNAでもよい。リポーター・プローブ は、DNAでもRNAでもよい。また、キャプチャー・プローブもDNAでもR NAでもよい。さらに、キャプチャー・プローブは、2’−O−メチルヌクレオ チドのような化学合成された核酸類似物を含んでいてもよい。 リポーター・プローブ−標的ハイブリッドのキャプチャー・プローブからの分 離を含む実施態様では、リポーター・プローブの性質も検出可能な信号の発生も 臨界的ではない。このプローブはユナリであっても、バイナリであってもよい。 ユナリ・スマート・プローブを用いてもよい。このプローブ、即ちバイナリ・プ ローブの一方は、放射性原子や蛍光性部位のような検出可能な部位を含んでいて もよく、無色の基質とともにインキュベートして多くの着色生成物を生ずる酵素 を含んでいてもよい(Leary等,1983)。指数的増幅を利用した信号発生技術が 好ましい。リポーター・プローブまたはリポーター分子は、RNA向けのRNA ポリメラーゼのテンプレート(template)であってもよい(Lomili等,1989)。 用いることのできる他の指数的増幅技術は、LCR、PCR、3SR、SDA及 びTDRである。 我々が「標的精製」と呼んでいるキャプチャー・プローブからの標的の分離を 含む実施態様では、検定は、LCR、PCR、3SR、SDA及びTDRの群か ら選ばれる標的に依存した信号発生技術を含んでいなければならない。 信号の検出法は特に限られない。放射性計数またはイメージング、比色、蛍光 または冷光のような任意の適当な信号検出方法が用いられる。信号検出は、定量 的検出に対して「活動中(on the fly)」であっても、または経時的(over tim e)であってもよい。 キャプチャー・プローブが固定化される固体表面の種類も特に限られない。そ の固体は、例えば、粒子、ディップスティックまたは管の表面であってもよい。 可逆的標的捕捉において、固定化が永久的か可逆的か否かに応じて、任意の適当 な固定化技術を用いてよい。 バイナリ・プローブを採用した実施態様では、標的向けの方法での連結が必要 であるが、その方法は特に限られない。タンパク質またはリボザイムリガーゼを 用いてもよいが、化学的連結反応、光誘引性連結反応または自己連結反応のよう な非酵素的方法を用いてもよい。 キャプチャー・プローブの分離を採用したバイナリ・プローブの実施態様では 、連結反応は分離に先行しても引き続いてもよいが、連結反応が分離に引き続く のが好ましい。さらに、キャプチャー・プローブが単離される方法も特に限られ ない。液相から固相を分離する方法はよく知られており、典型的なアスピレーシ ョン(aspiration)及びデカンテーションを含んでいる。キャプチャー・プロー ブからの分離は、好ましくは、可逆的標的捕捉なしで用いられるが、それらの技 術の組み合わせもまた用いてもよい。可逆的標的捕捉なしで、キャプチャー・プ ローブのテイルがビオチン部位を持ち、粒子表面に共有結合したビオチンと結合 するストレプトアビジン分子またはアビジン分子を有する場合のようにキャプチ ャー・プローブは固定表面に永久的に結合する。キャプチャー・プローブからの 分離を含む実施態様では、好ましい実施態様は、DNAとハイブリダイゼーショ ンしたRNAを開裂するリボヌクレアーゼ(「RNase H」)での開裂を利 用する。DNAキャプチャー・プローブは、標的が開裂される場合のRNA標的 に利用される。RNAキャプチャー・プローブは、キャプチャー・プローブが開 裂される場合のDNA標的に利用される。 本発明の好ましい実施態様は、RNA標的に対する検定である。なぜならば、 検出に好適なRNA標的は、ほとんどの場合、サンプル中の対応するDNA標的 より非常に多く存在するからである。 高感度の検定のためには、直接的あるいは間接的(転写の後)のリポーター・ プローブの指数的増幅が好ましい。増幅可能なリポーター・プローブを利用する 検定は、理論的には、1つの標的分子まで検出することができる。それは、単独 の増幅可能なリポーター・プローブは、それ自身の十億のコピーの生成のテンプ レートとして振る舞い(LevisohnとSp1egelman,1968)、元のリポーター・プロ ーブの検出を導くからである。実際の検出限界は、標的分子とハイブリダイゼ ーションしていないリポーター・プローブを取り除く方法の効率によって決定さ れる。可逆的標的捕捉を利用する検定の感度は、上述したような、非特異的に結 合したリポーター・プローブの残存によって制限される。本発明によって、ハイ ブリダイゼーションしないリポーター・プローブの残存が著しく減少し、検定の 感度を1000倍以上高めることができる。 本発明の好ましい実施態様は、増幅可能なバイナリ・プローブを利用する。即 ち、プローブは、それらが互いに連結したとき(及び互いに連結したときにのみ )、指数的に増幅可能なリポーター・プローブを形成するか、または指数的に増 幅可能な分子の生成のテンプレートとして振る舞う。本発明の好ましい実施態様 では、2つのバイナリ・プローブの連結反応で形成され得るリポーター・プロー ブのセットは:1)コンパチブルな(compatible)RNA向けRNAポリメラー ゼとともにインキュベートすることにより直接指数的に増幅され得る組換えRN A(Miele等,1983);2)プロモーター(promoter)(またはDNAポリメラ ーゼとともにインキュベーションすることにより延長され(extended)プロモー ターを形成する配列)、及び、プロモーターにコンパチブルであるDNA向けR NAポリメラーゼによって転写され得るRNAをエンコード(encode)し、その 転写がコンパチブルなRNA向けRNAポリメラーゼとインキュベートする事に より指数的に増幅されうる配列からなるDNAテンプレート;3)LCR、PC R、3SR、SDA及びTDRのような指数的増幅のテンプレートとして振る舞 うDNAまたはRNAを含んでいる。 本発明の好ましい実施態様は、その表面に共有結合したストレプトアビディン を有する固体表面を使用し、キャプチャー・プローブが粒子の表面に永久的に結 合されるようなビオチン部位を含むキャプチャー・プローブを使用する。我々の 実験室で実施された好ましい実施態様は、固体として常磁性粒子を使用したが、 本発明による開裂一分離の態様は、良好な装備を持つ実験室を必要としないよう な検定法とした。ディップスティックまたは反応管(試験管)は、特に野外条件 (field condition)下での実施に採用された検定法での固体として提供された 。 本発明の好ましい実施態様は、バイナリ・プローブ、異なるキャプチャー・プ ローブ、及びキャプチャー・プローブからのバイナリ・プローブ−標的ハイブリ ッドの分離を使用する(よって、キャプチャー・プローブに非特異的に結合する ようになるバイナリ・プローブから形成する標的依存性ハイブリッドを顕著に減 少させる)。これらの好ましい実施態様では、1回の洗浄サイクルで、ハイブリ ダイゼーションしていないバイナリ・プローブ、ハイブリダイゼーションしてい ない細胞(callular)核酸、及び他のすべての細胞物質を十分に取り除くことが できる。好ましくは、分離が連結反応に先行する。 本発明の好ましい実施態様は、RNAからなるバイナリ・プローブと標的向け RNAリガーゼを用いた検定法であり、その標的向けRNAリガーゼは、「RN A向けRNAリガーゼを用いたRNAの診断的検定法及びキット」という名称で 、S.ティアギ(S.Tyagi)が発明者である米国特許出願番号08/004,9 93(以後、ティアギ出願番号08/004.993とする)、及び、「RNA バイナリ・プローブ及びリボザイムリガーゼを用いたRNAの診断的検定法及び キット」という名称で、P.リザルディ(P.Lizardi)、S.ティアギ、U.ラ ンデグレン(U.Landegren)、F.クレーマー(F.Kramer)及びJ.ツォスタッ ク(J.Szostak)が発明者である米国特許出願番号08/005,893(以後 、リザルディ出願番号08/005.893とする)に記載されているが、これ らはともに本出願と同日に出願され、ともにここで参考文献として取り入れる。 よって、RNA向けRNAリガーゼとして、DNA向けDNAリガーゼまたはリ ボザイムリガーゼのいずれかを使用することができる。DNA向けDNAリガー ゼとして好ましいのは、バクテリオファージT4DNAリガーゼまたはE.co li DNAリガーゼである。リボザイムリガーゼとして好ましいのは、テトラ ヒメナリボザイムリガーゼである(DounaとSzostak,1989)。本発明の他の実施 態様は、RNA標的、DNAからなるバイナリ・プローブ、及びT4DNAリガ ーゼといった適当なDNAリガーゼを利用する。 お互いに連結したとき(またはお互いに連結したときにのみ)直接または間接 に指数的に増幅されるリポーター分子を形成するバイナリ・プローブを使用する 好ましい実施態様において、指数的に増幅される分子は、RNA向けRNAポリ メラーゼのテンプレートであることが好ましい。好ましい実施態様では、RNA 向けRNAポリメラーゼは、Qβレプリカーゼ、MS2レプリカーゼ、またはS Pレプリカーゼのような、バクテリオファージRNA向けRNAポリメラーゼで ある。最も好ましい実施態様では、RNA向けRNAポリメラーゼは、Qβレプ リカーゼである。他の好ましい実施態様では、RNA向けRNAポリメラーゼは 、ブロメ・モザイク・ウイルス(brome mosaic virus)、カウパー(cowper)・ モザイク・ウイルス、カカンバー(cucumber)・モザイク・ウイルス、またはポ リオ(polio)・モザイク・ウイルスに感染した細胞のような、ウイルスに感染 した真核細胞から単離する。さらに他の好ましい実施態様では、RNA向けRN AポリメラーゼはT7RNAポリメラーゼ(KonarskaとSharp,1989)。 指数的に増幅される分子がQβレプリカーゼのテンプレートとして振る舞う組 換えRNAである実施態様では、組換えテンプレートの配列が、以下の群のRN Aの配列から導かれるのが好ましい:MDV−1、ミクロバリアント(microvar iant)RNA、ナノバリアント(nanovariant)RNA、CT RNA、RQ1 35RNA、RQ120RNA、及びQβRNA。最も好ましい実施態様では、 このRNAはMDV−1RNAである。 指数的に増幅される分子が、プローブ配列が埋め込まれたMDV−1RNA配 列(Lizardi等,1988,及びLomeli等,1989)からなる組換えRNAである実施 態様では、プローブ配列は、MDV−1RNAの配列のいかなる位置にも挿入す ることができる。MDV−1RNAへの配列の挿入(及びRNA向けRNAポリ メラーゼの他のRNAテンプレートへのプローブ配列の挿入)の好ましい位置は 、複製に必要な領域から離れた領域の分子の外側に位置するヘアピン・ループ( hair pin roop)において起こるものであるが(Miele等,1983)、プローブ配列 は、任意の位置の挿入可能であり、その結果得られる組換えは、指数的に複製さ れるかどうか試験することができる。好適な挿入部位を与える潜在的なヘアピン ・ループを同定する方法、望まれる組換えRNAを構成する方法、及びその結果 得られる組換えが、コンパチブルなRNA向けRNAポリメラーゼとインキュベ ーションすることにより指数的に複製されるかどうかを試験する方法は、当業者 には良く知られている。 好ましい実施態様において、指数的に増幅可能な組換えRNAは、30から8 0のヌクレオチド長の挿入されたプローブ配列を含む。最も好ましい実施態様で は、指数的に増幅可能な組換えRNAは、約40のヌクレオチド長の挿入された プローブ配列を含んでいる。好ましい実施態様では、指数的に増幅可能な組換え RNAが、各バイナリ・プローブに含まれるように「半分ずつ(halves)」に切 断される方法は、指数的に増幅可能な組換えRNAの配列が、プローブ配列のほ ぼ真ん中において切断される。この概念を例示するために、指数的に増幅可能な 組換えRNAが220のヌクレオチド長の配列に基づいており、その組換えが埋 め込まれた40のヌクレオチド長のプローブ配列を含んでおり、そのプローブ配 列が220ヌクレオチド長の配列のヌクレオチド60と61の間に挿入され(結 果的に260のヌクレオチド長の配列になった)と考える。すると、好ましい実 施態様において、左側のプローブは、220ヌクレオチド長配列の最初の60ヌ クレオチドの配列からなり、そのすぐ隣(バイナリ・プローブの一端、例えば3 ’末端)は、40ヌクレオチド長の埋め込まれたプローブ配列の最初の20ヌク レオチドであり、右側のバイナリ・プローブは、40ヌクレオチド長の埋め込ま れたプローブ配列の第2の20ヌクレオチドからなり(バイナリ・プローブの5 ’末端において)、そのすぐ隣は、220ヌクレオチドの配列の160ヌクレオ チドの残りの160ヌクレオチドである。 バイナリ・プローブがRNAからなり、DNAテンプレートからの転写によっ て調製されるべきものであるとき、その5’末端にプローブ配列を有するバイナ リ・プローブは、グアノシンから始まるのが好ましい、なぜならば、グアノシン は、周知のDNA向けDNAポリメラーゼを用いる調製における5’末端として 好ましいからである。 バイナリ・プローブがRNAからなり、バイナリ・プローブを結合するために リボザイムリガーゼが使用されるとき、その5’末端にプローブ配列を有するバ イナリ・プローブは、その5’末端に付加的グアノシンを含んでいる必要がある 。このグアノシンは、バイナリ・プローブが互いに連結したときに、リボザイム によって取り除かれる。 バイナリ・プローブがDNAからなり、それらのうちの1つがプロモーター( または、DNAポリメラーゼとインキュベートすることにより延長されてプロモ ーターを形成する配列)を有しているとき、さらに、それらがともに連結され ているとき、得られるDNAは、プロモーターにコンパチブルなRNAポリメラ ーゼによって転写され得るRNAをエンコードする配列を有している。そして、 そのバイナリ・プローブをどのように設計するかについての多くの好ましい実施 態様が存在する。これらの好ましい実施態様は以下のものを含む。1)プロモー タ配列をエンコードするバイナリ・プローブは、その3’末端にヘアピン構造を 持たなければならず、その茎状部(stem)は、(二本鎖)プロモーターからなる か、またはDNAポリメラーゼとのインキュベーションによって延長されて(二 本鎖)プロモーターを形成することもでき、よって、異なる相補的DNA鎖が、 プロモーターをエンコードして機能的プロモーターを形成する配列とハイブリダ イゼーションするために存在しなければならないという要求を取り除く。2)バ イナリ・プローブが、その3’末端にヘアピン構造を含み、それが(二本鎖)プ ロモーターからなるとき、その3’末端は、DNAポリメラーゼとのインキュベ ートによるそれ自身の延長のためのプライマーとして使用するのが好ましく、そ の結果、コンパチブルなDNA向けRNAポリメラーゼによる転写の二本鎖テン プレートが形成され、よって、転写にヘアピン構造が存在することによる阻害効 果を除去する(テンプレートが一本鎖を保持する)。3)プロモーター配列をエ ンコードするバイナリ・プローブは、コンパチブルなRNA向けRNAポリメラ ーゼの結合部位からなる増幅可能な組換えRNAの領域をエンコードしないのが 好ましく、その結果、このバイナリ・プローブ(連結していなければ)から調製 され得る短い転写を確認する設計が複製され得ない。 そして最後に、本発明の好ましい実施態様では、1)増幅の間にRNAに放射 性ヌクレオチドを取り込む、及び2)臭化エチジウムまたはヨウ化プロピジウム (propidium iodide)のような増幅されたRNAに結合したとき蛍光を発する分 子を結合するということを含む検出方法が好ましい。 増幅可能なRNAバイナリ・プローブ、異なるDNAキャプチャー・プローブ 、RNazeHとのインキュベーションによるキャプチャー・プローブからのリ ポーター・プローブ−標的ハイブリッドの開裂、及びキャプチャー.プローブを 含む粒子からのリポーター・プローブ−標的ハイブリッドの単離を用いて、本発 明の検定法は、定性的及び定量的に、サンプル当たり100から10,000, 0 00分子の量のRNA標的分子を、及び、100,000の未感染のヒトリンパ 球細胞を含むサンプル中の1つのHIV−1感染したヒトのリンパ球細胞まで、 標的分子を含まないサンプルや感染した細胞を含まないサンプルに対するバック グラウンド信号無しに検出できることが示された。この感度のレベルは、可逆的 標的捕捉に頼ることなしに達成された。 本発明は、予め選択された標的に対する診断用キットも包含する。本発明のキ ットは、ユナリ・リポーター・プローブ、少なくとも1つのキャプチャー・プロ ーブ、開裂薬、及び診断的検定を行う手段(instructions)を含んでいてよい。 キットは、1対のバイナリ・プローブ、少なくとも1つのキャプチャー・プロー ブ、開裂薬、及び手段を含んでいてもよい。好ましいキットは、1対のバイナリ ・プローブ、少なくとも1つのキャプチャー・プローブ、開裂薬、及び手段を含 む。好ましいキットは、酵素(例えば、RNase H、T4 DNAリガーゼ 、及びQβレプリカーゼ)、及び任意に他の試薬を含んでいてもよい。 特に好ましい実施態様を含む本発明の多くの実施態様の詳しい説明が、「詳細 な説明」に与えられる。「詳細な説明」及び「実施例」のいずれも、本発明の範 囲または好ましい実施態様の請求の範囲を制限するものではない。 図面の簡単な説明 図1は、実施例1の検定法を表す。 図2は、実施例1のプローブの配列を示す。 図3は、実施例1のバイナリ・プローブの調製を表す。 図4は、既知量の標的分子に対する実施例1の検定法で得られる典型的な結果を 示す。 図5は、既知量の感染した細胞に対する実施例1の検定法で得られる結果を示す 。 図6は、既知量の感染した細胞に対する実施例1の他の検定法で得られる結果を 示す。 図7は、実施例2の検定法を表す。 図8は、実施例2のプローブの配列を示す。 図9は、実施例3の検定法を表す。 図10は、実施例4の検定法を表す。 詳細な説明 上述したように、本発明は、リポーター・プローブ及び異なるキャプチャー・ プローブ、即ちリポーター・プローブではないキャプチャー・プローブを用いる 核酸サンドイッチハイブリダイゼーション検定に広く適用される。 下記の実施例1に記載した我々の最も好ましい高感度検定におけるように、少 なくとも1つ、任意に1つ以上のキャプチャー・プローブが用いられる。1つで はなく2つのキャプチャー・プローブを用いることは、与えられた標的分子が捕 捉される機会が増加させる。なぜならば、捕捉作用は100%有効ではないから である。 キャプチャー・プローブ−標的ハイブリッドは、そのハイブリッドが検定の間 に失われない程度に安定であることが望ましい。当業者は、特別な検定の処理条 件に耐えるのに十分に長いハイブリッド長を選択することができる。一般に、3 0−50塩基対のキャプチャー・プローブ−標的ハイブリッド長が好ましく、そ れは、キャプチャー・プローブの(ヌクレオチドの)ヘッドの長さを決定する。 キャプチャー・プローブのテイルは、そのキャプチャー・プローブを固体表面に 永久にまたは可逆的に固定化するために用いられる。本発明によるキャプチャー ・プローブの分離を用いる場合、キャプチャー・プローブのテイルは、ストレプ トアビジン被覆した固体表面と反応するビオチン基であるのが好ましい。キャプ チャー・プローブのヘッドとテイルの間はスペーサーであり、一般的には、オリ ゴヌクレオチド配列である。ハイブリダイゼーション及び連結反応を溶液中で実 施すること、即ち、標的が固体表面に固定化されない場合が好ましい。特に、そ のような好ましい検定については、スペーサーは極端に短くてもよい。好ましい スペーサーは、3−8のヌクレオチド長である。 好ましい開裂過程または開裂薬は、標的核酸の性質、キャプチャー・プローブ の性質、及び、もし存在するならリポーター・プローブの性質に依存している。 一般に、起こりうる8つの異なった状況がある。下記の表1は各状況をローマ数 字で示している。 以下の9つの開裂技術は、リポーター・プローブ−標的ハイブリッドを、開裂 薬によってキャプチャー・プローブから放出する種々の方法を、表1の状況を参 照して例示したものである。 1.一本鎖−特異的リボヌクレアーゼ(リボヌクレアーゼAまたはリボヌクレ アーゼT1等)でRNA標的を開裂する(状況IV)。これらのリボヌクレアー ゼはDNAを開裂しないので、非特異的に結合したリポーター・プローブはキャ プチャー・プローブから放出されない。この技術の実施態様を、実施例6に記載 した。この開裂技術は、標的精製には適用できない。 2.リボザイムでのRNA標的の部位特異的開裂(状況I、II、III、及 びIV)。リボザイムは、標的RNAの特別な部位を開裂するように設計できる ので(HaseloffとGerlach,1988)、検定に特異性の第3の要素が加えられる。 標的RNAの開裂は、標的中のキャプチャー・プローブが結合する部位及びリポ ーター・プローブが結合する部位の間の領域で起こるように設計され、よって、 リポーター・プローブ−標的ハイブリッドが固体表面から放出される。この技術 の2つの実施態様が、実施例3に記載されている。 3.RNA標的のリボヌクレアーゼIII(”RNaseIII”)での、R NAからなる部位特定(site-identifying)プローブを用いた部位特異的開裂( 状況IV)。部位特定プローブは、標的中のキャプチャー・プローブが結合する 部位及びリポーター・プローブが結合する部位の間の領域で起こる標的の予め選 択された部位に相補的であるよう設計される。この部位特定プローブは、最初の ハイブリダイゼーション混合物中に含まれる。リボヌクレアーゼIIIは、特定 の配列における二本鎖RNAのみを開裂するので(KrinkeとWu1ff,1990)、検 定に特異性の第3の要素が加えられる。標的RNAの開裂は、キャプチャー・プ ローブが結合する部位及びリポーター・プローブが結合する部位の間の領域で起 こり、よって、リポーター・プローブ−標的ハイブリッドが固体表面から放出さ れる。我々は、リボヌクレアーゼIIIが、それらが十分長ければ、ほとんどす べての二本鎖RNAを開裂することを実験的に見い出した。この理由により、状 況I、II、IIIにおいてリボヌクレアーゼIIIを用いるのは好ましくない 。この技術の実施態様を実施例4に記載した。 4.リボヌクレアーゼHによる、DNAからなる部位特定プローブを用いたR NA標的の部位特異的開裂(状況I)。部位特定プローブは、標的中のキャプチ ャー・プローブが結合する部位及びリポーター・プローブが結合する部位の間の 領域で起こる標的の予め選択された部位に相補的であるよう設計される。この部 位特定プローブは、最初のハイブリダイゼーション混合物中に含まれる。リボヌ クレアーゼHは、DNAにハイブリダイゼーションしたRNAのみを開裂するの で、開裂は、部位特定プローブが結合した部位に限られる。部位特定プローブを 用いることは、検定に、特異性の第3の要素を導入する。標的RNAの開裂は、 キャプチャー・プローブが結合する部位及びリポーター・プローブが結合する部 位の間の領域で起こり、よって、リポーター・プローブ−標的ハイブリッドが固 体表面から放出される。 5.制限エンドヌクレアーゼによる、DNAからなる部位特定プローブを用い たDNA標的の部位特異的開裂(状況V、VI、VII及びVIII)。部位特 定プローブは、標的中のキャプチャー・プローブが結合する部位及びリポーター ・プローブが結合する部位の間の領域で起こる標的の予め選択された部位に相補 的であるよう設計される。この部位特定プローブは、最初のハイブリダイゼーシ ョン混合物中に含まれる。制限エンドヌクレアーゼは、特定の配列の二本鎖DN Aのみを開裂するので、検定に特異性の第3の要素が加えられる。標的DNAの 開裂は、キャプチャー・プローブが結合する部位及びリポーター・プローブが結 合する部位の間の領域で起こり、よって、リポーター・プローブ−標的ハイブリ ッドが固体表面から放出される。 6.DNAキャプチャー・プローブのヘッドが結合した部位におけるリボヌク レアーゼHによるRNA標的の開裂(状況III)。リボヌクレアーゼHは、D NAにハイブリダイゼーションしたRNAのみを開裂するので、開裂はこの特定 の部位に限られる。当業者には容易に理解されるような、キャプチャー・プロー ブの適切な設計によって、標的RNAの開裂がキャプチャー・プローブ−標的ハ ィブリッドを破壊しリポーター・プローブ−標的ハイブリッドを固体表面から放 出する。この好ましい技術の実施態様は実施例1に記載した。 7.DNA標的が結合した部位におけるリボヌクレアーゼHでのRNAキャプ チャー・プローブの開裂(状況VI)。リボヌクレアーゼHはDNAにハイブリ ダイゼーンョンしたRNAのみを開裂するので、開裂はこの特定の部位に限られ る。当業者には容易に理解されるような、キャプチャー・プローブの適切な設計 によって、キャプチャー・プローブのヘッドの開裂がキャプチャー・プローブ− 標的ハイブリッドを破壊しリポーター・プローブ−標的ハイブリッドを固体表面 から放出する。この技術の実施態様は実施例8に記載した。 8.RNAキャプチャー・プローブのヘッドが結合した部位におけるリボヌク レアーゼIIIでのRNA標的の開裂(状況II)。リボヌクレアーゼIIIは 二本鎖RNAのみを開裂するので、開裂はこの特定の部位に限られる。キャプチ ャー・プローブ−標的ハイブリッド中のRNAの両方の鎖の開裂は、リポーター ・プローブ−標的ハイブリッドを固体表面から放出する。この技術の実施態様は 実施例5に記載した。 9.DNAキャプチャー・プローブのヘッドが結合した部位における制限エン ドヌクレアーゼでのDNA標的の開裂(状況VII及びVIII)。キャプチャ ー・プローブ−標的ハイブリッド中のDNAの両方の鎖の開裂は、リポーター・ プローブ−標的ハイブリッドを固体表面から放出する。この技術の実施態様は実 施例7に記載した。 本発明の検定法は、核酸サンドイッチハイブリっど形成検定の分野の当業者に は容易に理解できるある種の検定技術を利用する。 この技術を、リポーター・プローブ−標的ハイブリッドがキャプチャー・プロ ーブと分離された実施態様について説明する。大過剰のリポーター・プローブと キャプチャー・プローブを、ハイブリダイゼーションを促進する条件下でサンプ ルに添加する。ハイブリダイゼーションは、好ましくは溶液中で生ずる。固体表 面にキャプチャー・プローブを予め固定化しておくことは、好ましくはないが除 外されるものでもない。続いてキャプチャー・プローブのテイルを介した固定化 その後、上澄みを除去して固体を好ましくは強力に洗浄し、清浄な上澄みを加え る。使用したとき、開裂はリポーター・プローブ−標的ハイブリッドを上澄み中 に放出し、次いで、デカンテーションまたはアスピレーションによって、キャプ チャー・プローブを含む固体から分離する。バイナリ・プローブを用いるとき、 好ましくは検定のこの段階において、それらは連結する。もし必要なら、増幅及 び検出が続く。いくつかの検出方法が良く知られており、それらは、放射(放射 性ヌクレオチドトリホスフェート(triphosphate)の使用)、色(比色法)(例 えば、基質に色の変化を生ずることのできる酵素の使用)、蛍光(例えば、ヨウ 化プロピジウムのような色素の使用)、及びルミネセンス(例えば、開裂で光子 を放出するアルカリフォスファターゼ(alkaline phosphatase)基質の使用)を 含んでいる。検出は、以下に述べるように、定性的でも定量的でもよい。 好ましい実施態様では、粒子に結合したキャプチャー・プローブを、放出され たリポーター・プローブ−標的ハイブリッドを含む溶液から物理的に除去するこ とのできる分離方法が使用される。非常磁性粒子を用いるとき、粒子を試験管の 底に集めるために遠心分離が用いられ、リポーター・プローブ−標的ハイブリッ ドを含む上澄みはアスピレーンョンによって除去することができる。また、粒子 が常磁性であるとき(これは、遠心分離を要しないので好ましい)、粒子を試験 管の壁面に引き寄せるために磁石が用いられ、リポーター・プローブ−標的ハイ ブリッドを含む上澄みは除去することができる。 本発明の好ましい実施態様では、表面に共有結合されたストレプトアビジンを 含む常磁性粒子、及び、そのテイルにビオチン部位を含むキャプチャー・プロー ブを使用する(従って、キャプチャー・プローブは、粒子またはビーズの表面に 永久的に結合することができる)。 本発明による検定法の好ましい実施態様は、特に高感度検定について、RNA 標的に対するものであり、単一のリポーター分子、少なくとも1つのDNAキャ プチャー・プローブ及びリボヌクレアーゼHからでさえも、容易に検出できる増 幅した信号を生ずる能力を有するRNAリポーター・プローブを使用する。 本発明の特に好ましい実施態様では、バイナリ・ハイブリダイゼーション・プ ローブであるリポーター・プローブを使用するが、それは、標的を固体表面に固 定化する機能を持たず、互いに隣接して正確にハイブリダイゼーションされた場 合、標的に依存した反応において互いに連結するだけであり、また、それらが連 結されたとき、Qβレプリカーゼによって、直接的に(レプリカーゼのテンプレ ートとして振る舞う)、または間接的に(転写テンプレートとして振る舞い、そ の転写がレプリカーゼのテンプレートとして振る舞う)、指数的に増幅される組 換えリポーター分子を形成する。最も好ましいのは、DNAキャプチャー・プロ ーブ及びRNAバイナリ・プローブを使用するRNA標的に対する検定である。 本発明の方法は、バイナリ・ハイブリダイゼーション・プローブを用い、連結反 応及び増幅反応が固体表面の存在による阻害を受けずに行われるとき、特に有効 である。それに対して、バイナリ・ハイブリダイゼーション・プローブを使用す る従来の方法は、バイナリ・プローブの一方をプローブ−標的ハイブリッドの固 定化に使用する(Landegren等,1988)。また、これらの方法は、連結反応の間 、固体表面の影響を受ける。 本発明の一つの重要な目的は、サンプル中に100程度の、非常に少ない標的 分子を、ネガティブサンプルからのバックグラウンドなしに検出する検定法であ る。実施例1は、そのような検定法の好ましい実施態様を例示している。実施例 1の検定法は、RNAパイナリ・リポーター・プローブを使用したRNA標的の 検定法であり、このRNAバイナリ・リポーター・プローブの連結反応は、RN A向けRNAポリメラーゼ、この場合はQβレプリカーゼ、によって直接増幅可 能なRNAリポーター分子を生成する。異なるキャプチャー・プローブを使用す ることは、バイナリ・リポータ・プローブの連結反応の前に、両方のバイナリ・ リポーター・プローブの未使用のコピーを洗い落とすことを可能にする。連結反 応は標的に依存している。我々がバックグラウンドの源であると考えている標的 に依存しない連結反応は、固体表面に高濃度で固定化された一方のバイナリ・リ ポーター・プローブを有するのではなく、両方のバイナリ・プローブを洗い落と すことによって大きく減少する。 たとえそうであっても、非特異的に結合したリポーター・プローブは、バック グラウンドの源として残存している。可逆的標的キャプチャーは、このバックグ ラウンドの源を、多くの検定で許容される低レベルまで減少させるひとつの技術 である。しかしながら、可逆的標的キャプチャーは、重大な欠点を有している。 第一に、高コスト、経時的劣化、複雑そして機械集約的である。第二に、可逆的 標的捕捉を繰り返すごとに、幾分のリポーター・プローブ−標的ハイブリッドを 失う可能性がある。第三に、キャプチャー・プローブ自体が、リポーター・プロ ーブの非特異的結合の結合部位を与える。可逆的標的捕捉では、すべてのキャプ チャー・プローブが、少量は標的に結合し、大過剰は標的に結合せずに残存して いる。 実施例1の検定法は、これらの欠点をすべて処置した。リポーター・プローブ −標的ハイブリッドは、リポーター・プローブ−標的−キャプチャー・プローブ ハイブリッドをリボヌクレアーゼで開裂することにより、両方のキャプチャー・ プローブから分離する。この開裂は、リポーター・プローブ−標的ハイブリッド を放出し、キャプチャー・プローブ及び固体(実施例1では、この固体は常磁性 粒子)の表面ではなく、それに非特異的に結合したリポーター・プローブを残し 、容易に物理的分離ができるようにする。連結反応は、この分離の後に行われる 。Qβレプリカーゼによる直接的な増幅及び検出が続く。 この過程の組み合わせにより、非特異的ハイブリダイゼーションによるバック グラウンドはゼロまで低減される。その結果、検定は100標的核酸分子まで少 量を検出するのに十分な感度である。結局、最も重要なことに、例えばバイナリ ・リポーター・プローブといったスマート・プローブと、キャプチャー・プロー ブからリポーター・プローブ−標的ハイブリッドを分離する過程を伴う異なるキ ャプチャー・プローブとの組み合わせを使用することにより、高コスト、経時的 劣化、複雑そして機械集約的である可逆的標的捕捉に頼らずに、これらの極めて 感度の良い検定を実施することが可能になる。従って、高感度ハイブリダイゼー ション検定が、ディップスティック上で、臨床的免疫検定で通常用いられている 単純な洗浄技術を用いて実施できる。 既に述べたように、本発明は、本発明の検定法を実施するためのキットをも含 む。好ましいキットは、以下の材料(items)のいくつかまたはすべてを含んで いて良い。 1.臨床サンプル中の細胞の溶菌のための5Mのグアニジンチオシアネート( GuSCN)バッファー; 2.予め選択した核酸標的に対するキャプチャー・プローブ及びリポーター・ プローブ、好ましくはバイナリ・プローブを含む混合物; 3.ストレプトアビジンを共有結合させたディップスティック、反応管、また は常磁性粒子のような固体; 4.磁性分離装置; 5.ヌクレオチド; 6.リボヌクレアーゼH、T4DNAリガーゼ及びQβレプリカーゼ; 7.連結反応及び増幅のためのバッファー; 8.放射性アルファ−P22−シチジン三リン酸またはヨウ化プロピジウムのよ うな、増幅したリポーターを検出する試薬。 9.バイナリ・プローブがDNAからなるとき、E.coli DNAポリメラーゼ 及びT7RNAポリメラーゼのクレノウフラグメント;及び 10.本発明の検定法を実施する手段。 基本となるキットは、バイナリ・リポーター・プローブ、少なくとも1つのキ ャプチャー・プローブ及び手段、即ち材料2と10のみを含んでいてもよい。他 のキットは、ユナリ・リポーター・プローブ、少なくとも1つのキャプチャー・ プローブ、及び開裂薬、好ましくはリボヌクレアーゼH、及び手段、即ち、材料 2、6及び10を含んでいてもよい。好ましい検定のさらに完全なキットは、バ イナリ・リポーター・プローブ、少なくとも1つのキャプチャー・プローブ、そ れらに加えて材料1、3、6及び10を含み、適宜に材料9を含む。材料1−3 及び5−10(材料9は適当なときのみ含まれる)を含むキットは、固体がディ ップスティックまたは試験管であるとき、設備の整った研究所の外で実施される 検定に特に有効である。 先に述べたように、本発明のある実施態様は、標的の精製を含む核酸サンドイ ッチハイブリダイゼーション検定のタイプである。 キャプチャー・プローブ、開裂過程及び分離過程に関する先の段落の記述は、 同様に標的精製にも当てはまるが、リポーター・プローブについては考慮する必 要がない。なぜならば、それらは、標的精製のときには存在しないからである。 本発明の標的精製を含む検定に好適な標的は、RNA標的である。それは、検出 に好適なRNA標的は、ほとんどの場合、サンプル中の対応するDNA標的より 豊富に存在するからである。 標的精製に続いてLCRが行われるとき、RNAプローブ、及びT4DNAリ ガーゼ(タンパク質分子)、またはテトラヒメナリボザイムリガーゼ(RNA分 子)のようなRNA向けリガーゼを用いるのが好ましい。後者を用いるとき、L CRプローブは、9ヌクレオチド長を越えない長さのハイブリダイゼーションを 有する。 本発明の標的精製を含む検定法に好適なキットは、以下の材料の一部もしくは 全部を含んでいてよい。 1.5M GuSCN 2.予め選択したRNA標的に対するDNAキャプチャー・プローブ 3.ストレプトアビジン被覆した常磁性粒子のような固体 4.磁性分離装置 5.リボヌクレアーゼH 6.RNA LCRプライマー 7.T4DNAリガーゼ 8.LCRバッファー 9.手段 完全なキットは、材料1−9のすべてを含む。基本となるキットは、少なくと も材料2、6及び9を含む。本発明の検定法の実施態様における標的精製のすベ てのキットは、少なくとも材料2及び9を含み、好ましくは材料3及び5も含む 。 実施例 実施例1:RNA標的、RNAバイナリ・プローブ、DNAキャプチャー・プロ ーブ、及びリボヌクレアーゼH開裂 本発明は、サンドイッチハイブリダイゼーション検定におけるバックグラウン ドを低減するが、それと同時に検定のフォーマット(format)を単純化する。R NAバイナリ・プローブを採用したこの実施態様は、RNA標的、ここでは、ヒ ト免疫不全ウイルス(”HIV”)RNAによって例示するが、その検出に対し て図1に一般的に示したような非常に高感度の検定法を導く。標的1の標的配列 2は、HIV RNAのインテグラーゼ(integrase)領域に位置する。検定は 、サンプルを5Mのグアニジンチオシアネート(GuSCN)に溶解することか ら始める。次いで、4つの異なる核酸プローブの混合物をサンプルに加える。こ れらのプローブは、図1に示したように、HIV RNAにハイブリダイゼーシ ョンする。プローブのうちの2つは、DNAからなるキャプチャー・プローブ3 、4である。各キャプチャー・プローブは、その3’末端にハイブリダイゼーシ ョン配列5または6を有し、それらは標的1に相補的である。また、キャプチャ ー・プローブ3、4は、その5’末端にビオチン部位7を有している。他の2つ のプローブ8、9は、RNAからなるバイナリ・リポーター・プローブである。 ハイブリダイゼーションの後、ハイブリッドはストレプトアビジン11で被覆さ れた常磁性粒子10の表面に捕捉され、ストレプトアビディン11は、キャプチ ャー・プローブのビオチン部位7に強く結合する。次いで、常磁性粒子10は強 力に洗浄されてハイブリダイゼーションしていないバイナリ・プローブが除去さ れる。次に、キャプチャー・プローブにハイブリダイゼーションしている領域に おいて標的RNAを開裂するために、RNaseHを添加する。標的RNAの開 裂によ って、バイナリ・プローブ−標的ハイブリッド12(図1に連結反応の後に示さ れている)がキャプチャー・プローブから自由になる。 開裂放出過程は、定量的であり特異的である。DNAキャプチャー・プローブ または常磁性粒子の表面(即ち、バックグラウンド信号の源)に非特異的に結合 したバイナリ・プローブは、この開裂によって放出されない。常磁性粒子10は 廃棄される。この一段階の標的依存的放出を用いた検定法では、多段階の可逆的 標的捕捉法で達成される信号−ノイズ比と同等またはそれより優れた信号−ノイ ズ比が達成される。 上澄み中において、標的上に互いに隣接して正確にハイブリダイゼーションし たバイナリ・プローブの対は、標的に依存した方法で互いに連結する。連結した プローブ13は、次いでQβレプリカーゼとインキュベートすることにより増幅 される。増幅された信号は、標的の存在に厳密に依存しており、時間の関数とし ての信号レベルは、最初のサンプル中にあるHIV RNAの分子数の定量的な 決定に用いられる。標的に依存したRNaseHに媒介された放出過程と、標的 に依存した連結反応過程とを組み合わせることにより、バックグラウンド信号は 完全に除去される。 A.プローブの調製 この実施例で使用されるプローブ(図2)は、3つの機能部分を有している。 標的にハイブリダイゼーションする40−50ヌクレオチドのヘッド、およそ4 ヌクレオチドのスペーサー、及び固体表面に強く結合するテイルである。我々は 、テイルにビオチン部位を選び、それを各キャプチャー・プローブの5’末端に 共有結合させた。ビオチン部位は、キャプチャー・プローブの3’末端及び内部 を含むあらゆる位置に結合させることが可能である。テイルは、ホモポリヌクレ オチドのような他の親和性試薬から形成してもよい。 図1は、キャプチャー・プローブ3、4を標的1に結合する方法を示している 。捕捉の効率を上げ、バイナリ・プローブ−標的錯体の放出の厳重さを向上させ るために、1つではなく2つの異なるキャプチャー・プローブを使用した。キャ プチャー・プローブ3、4は、標的1に、バイナリ・プローブが結合する標的配 列 2の両側において結合する。キャプチャー・プローブ3のハイブリダイゼーショ ン配列5は、HIVゲノムRNAの4415−4458領域に対して相補的であ り、キャプチャー・プローブ4のハイブリダイゼーション配列6は、HIVゲノ ムRNAの4808−4852領域に対して相補的である。図2は、この実施例 で用いた2つのキャプチャー・プローブ3、4の配列を示している。下線は、標 的RNAに相補的なハイブリダイゼーション配列5、6を示す。両方のキャプチ ャー・プローブは、DNA合成器で調製された。 この特別な実施態様で設計されたリポーター分子は、図1に示すように、2つ のバイナリ・プローブの連結反応を必要とする。バイナリ・プローブを使用する ことは、好ましい実施態様である。図1は、バイナリ・リポーター・プローブ8 、9の設計を例示している。プローブ8の5’末端は、我々の以前の研究(Lome li等,1989)で使用したHIVに対して複製可能なプローブの最初の69ヌクレ オチドからなる。次の23ヌクレオチドは、プローブ配列15であり、HIVゲ ノムRNAの4596−4618領域に相補的である。プローブ9の5’末端は 、19ヌクレオチドのプローブ配列からなり、HIVゲノムRNAの4577− 4595領域に相補的である。プローブ9の残りの部分16は、我々の以前の研 究(Lomeli等,1989)で使用したHIVに対して複製可能なプローブのヌクレオ チド95−280に相当する。図2は、バイナリ・プローブ8、9の配列を示す 。下線は、標的配列に相袖的な、ハイブリダイゼーション配列15、17を示す 。これらの分子は、Qβレプリカーゼとインキュベートするときは、いずれも良 好な複製器(replicator)ではないが、互いに連結したときは、指数的に増幅可 能なリポーター分子を形成する。 バイナリ・プローブ8、9は、図3に示すポリメラーゼ連鎖反応(PCR)で 生成されたDNAテンプレートから転写された。Lomeli等1989の1827頁に記 載されたプラスミド20を我々はpT7MDVHIV20と呼んでいるが、これ をPCR反応におけるMDVの源として用いた。プラスミドの関連部分を図3に 示した。これは、当然に二本鎖である。4つのPCRプライマー21、22、2 3及び24は、プラスミド20には存在しないが必要とされるPCR生成物27 、28への付加的配列に貢献するように設計された。PCR生成物27は、プ ライマー21、22から生成された。PCR生成物28は、プライマー23、2 4から生成された。プライマー22は、プローブ8に対するテンプレートにおけ る末端の23のヌクレオチド25を与える。プライマー23は、プローブ9に対 するテンプレートの5’末端におけるT7プロモーター26を与える。(プラス ミド20は、プライマー21の領域におけるT7プロモーターを与える。)プロ ーブ8は、通常の方法で、そのPCRテンプレートから転写されるが、プローブ 9の合成は、T7RNAポリメラーゼによる転写の条件下での修飾を必要とする 。連結反応におけるホスフェート基のドナーは、プローブ9の場合、その5’末 端に単一のホスフェート基を有していなければならない。転写によって調製され たRNA分子は、通常その5’末端に三リン酸を有している。5’末端に単一の ホスフェート基を有するプローブ9を調製するために、ヌクレオシド5’−トリ ホスフェートの10倍過剰なグアノシン5’−モノホスフェートを、転写反応に 含まなければならない。これにより、プローブ9の第1の位置に、グアノシン5 ’モノホスフェートを組み入れることができる。結果として、プローブ9のコピ ーは、その5’末端に、必要とされるモノホスフェートを有する。転写の後、各 バイナリ・プローブRNA8、9は、合成したポリアクリルアミドゲル電気泳動 によって精製される。RNAは、そのゲル切片から、2Mのグアニジンチオシア ネート(GuSCN)溶液中に直接溶離される。 この実施例を行うことにより、我々は、上述のように10倍過剰ではなく、2 0倍過剰のグアノシン5’−モノホスフェートを用いることにより、プローブ9 がさらに改善されることを見い出した。さらに過剰量を用いると、連結反応の効 率は、10%から30%に、3倍になった。 B.ハイブリッド化、捕捉、洗浄、及び放出 本実施例の検定法は、既知量のHIV RNA分子を含むサンプルに対して実 施した。HIVのインテグラーゼ遺伝子のmRNAに相当するRNAを、モデル 標的として用いた。このRNAは、我々の実験室で調製した線形化した(linear ized)プラスミドpGEM−インテグラーゼから転写することによって調製した 。異なる量、例えば、10000000、1000000、100000、10 0 00、1000、100、10及び0分子のインテグラーゼRNAを含む50マ イクロリットルの2MのGuSCNを入れた8本の管を、厳格な希釈によって用 意した。各キャプチャー・プローブの1013分子と、各バイナリ・プローブ2× 1010分子とを含む2MのGuSCN溶液(50マイクロリットル)を、各管に 添加した。ハイブリダイゼーションは、摂氏37度で1時間インキュベートする ことによって行った。次いで、ストレプトアビジン(プロメガ(Promega))で 被覆した常磁性粒子の懸濁液300マイクロリットルを、このハイブリダイゼー ション混合液に添加した。摂氏37度で10分間インキュベートすることにより 、プローブ−標的ハイブリッドを、常磁性粒子表面に捕捉した。その粒子を、2 MのGuSCNで4回、300mMのKCIで3回、そして最後に、lXリガー ゼバッファー(66mMのTris−HCl、pH7.5、5mMのMgCl2 、1mMのDTT、1mMのATP)で2回洗浄した。洗浄後、50マイクロリ ットルのlXリガーゼバッファーに溶解した1単位のE.coli RNase H(ファーマシア(Pharmacia))を添加した。摂氏37度で10分間インキュ ベートすることにより、バイナリ・プローブ−標的ハイブリッドは、常磁性粒子 表面から放出された。この混合物を含む管を、磁性分離装置によって与えられた 磁場に配置し、常磁性粒子を試験管の壁面に引き寄せた。次いで、アスピレーシ ョンによって上澄みを常磁性粒子から分離し、新しい管に入れた。そして、標的 に正確にハイブリダイゼーションしたバイナリ・プローブを連結させるために、 プローブ−標的ハイブリッドを、T4DNAリガーゼとともにインキュベートし た。連結反応は、40マイクロリットルの上澄み中で、40単位のT4DNAリ ガーゼを添加し、摂氏37度で1時間インキュベートすることにより行った。 また、本実施例の検定法は、既知量のHIV感染した細胞を含むサンプルに対 しても実施した。臨床的サンプルに対するこの検定法の特異性及び感受性を示す ために、ヒト末梢リンパ球をHIVに感染させた。これらの感染した細胞は、未 感染のヒト末梢リンパ球で厳密に希釈した。異なる量、例えば、600000、 60000、6000、600、60、6、0及び0個の感染した細胞を含む8 本の管を用意した。これらの管は、すべて同じ数、例えば600000個の細胞 を含んでいる。管は遠心分離にかけられ、上澄みを除去した。各管に、240マ イクロリットルの5MのGuSCNを添加した。次いで、細胞を溶菌するために 、各管を37℃で2時間インキュベートした。溶菌の後、各管から40マイクロ リットルずつを検定した。4つすべてのプローブを含む60マイクロリットルの 溶液を、リセート(lysate)に添加した。この溶液の添加は、リセート中のGu SCNの濃度を2Mまで低下させた。ハイブリダイゼーション及び引き続くすべ ての反応は、前の段落に記載したのと同様に行った。 C.増幅 連結したバイナリ・プローブからなるリポーター分子は、次いで、Qβレプリ カーゼとインキュベートすることによって増幅された。増幅に先立って、リポー ター分子−標的ハイブリッドを別々にメルト(melt)させる必要はない。複製反 応のすべての成分を含む混合物を、8本の管各々に添加した。最後の反応混合物 (120マイクロリットル)は、45mMのTris−HCl(pH8)、10 mMのMgCl2、400マイクロモルのATP、400マイクロモルのGTP 、400マイクロモルのUTP、400マイクロモルのアルファ−p32−CTP 、及び1ミリリットル当たり50マイクログラムのQβレプリカーゼを含む。各 反応は、摂氏37℃でインキュベートされ、各反応から、インキュベーションの 10分から31分の間、1分間隔で4マイクロリットルずつのサンプルを取り出 した。各サンプルは、45マイクロリットルの停止溶液(120mMのNaCl 、2mMのEDTA、及び1ml当たり3マイクログラムのプロテイナーゼK) と混合した。この溶液は、必要なマグネシウムイオンを隔離することによって複 製を停止させる。停止溶液は、サンプルに添加する前に、タイタープレート(ti terplates)で調整した。各停止した反応中のRNAは、RNAを酸溶液(36 0mMリン酸、20mMピロリン酸ナトリウム、及び2mMのEDTA)中で析 出させ、その析出物をブロッティング(blotting)膜(ゼータ・プローブ(Zeta probe)、バイオラド(Biorad))に捕捉し、その膜を酸溶液で洗浄することに より、組み込まれていないヌクレオシドトリホスフェートから分離された。ブロ ッツ(blots)上のRNAはオートラジオグラフィで観察された。 D.結果 これらの結果から、バックグラウンドなしで極めて高感度が達成されることが 示された。図4は、HIVインテグラーゼRNA分子の一連の希釈液に対する上 述した検定法の典型的な結果を示す図である。図4はオートラジオグラムである 。各行は、表示した時間に渡っての、与えられたサンプルのからの信号を示して いる。図4における各ドットの強度は、サンプルを取り出したときに管内に存在 するRNA量に比例している。オートラジオグラムに最初にRNAが見られる時 間は、存在する標的の数に依存している。標的の数が増えるに従って、信号が現 れるのが早くなる。標的の数が1/10になると、少なくとも2分の遅れが生ず る。100個の標的までは明瞭な信号を発する。10標的分子または標的無しで は、さらに8分間インキュベーションしても信号を発しなかった(図示せず)。 HIV RNA標的の100分子は、明らかに検出可能であり、それ以下では信 号を発しなかった。 上述したように、検出可能な標的の最小数は100分子である。しかし、複製 前の対応する管中における、連結した複製可能なRNA分子はかなり少ない。我 々は、ハイブリダイゼーション、捕捉、洗浄、及び放出の後に残ったプローブ− 標的錯体の数が、最初に存在した標的数の30%であることを実験的に決定した 。さらに我々は、連結反応の効率が10%であることを決定した。従って、最初 に100個の標的分子を含む管において、たった3個の複製可能なRNA分子が 存在できるであろう。少なくとも1つの複製可能なRNA分子が増幅反応を開始 することが必要とされるので、100分子未満しか含まないサンプルは信号を発 しないであろう。感染した臨床サンプルは、少なくとも1,000この標的分子 (単一の感染細胞に対応する)を含むと考えられるので、この極めて高感度の検 定法は実質的にすべての臨床応用に対して十分な感度を有している。上述した連 結反応効率を3倍するプローブ9の調製の改善は、この検定法の感度をさらに向 上させるであろう。 図5及び6は、本発明の臨床的利用を示す2つの実験結果を示している。これ らの結果は、HIV感染したヒト末梢リンパ球に対する本発明の検定法の結果を 示す。図5及び6は、図4について示したようなオートラジオグラムである。2 つの実験結果をまとめて考慮すると、100,000個の未感染細胞を含むサン プル中の1つの感染細胞が検出でき、感染細胞を含まないサンプルでは信号が得 られないことが示された。これらの実験において、各サンプルは、合計100, 000個の細胞を含んでいる。第1の実験(図5)における結果によると、サン プル中の感染細胞の数と、信号が現れる時間との間には明瞭な関係が見られる。 感染細胞の数が増加すると、信号の出現が早くなる。よって、この検定法は定性 的でも定量的でもある。各々100,000個の未感染細胞を含む(感染細胞を 含まない)2つの対照は、信号を発しなかった。しかし、1個の感染細胞を含む 管もまた信号を与えなかった。我々は、溶菌の後、サンプルは完全に混合されな いと仮定した。溶菌されたサンプルは(細胞(cellular)DNAの存在によって )極度に粘性が高く、240マイクロリットル容のリセート中に6個の感染細胞 しか存在しないので、検定のために取り出される40マイクロリットルのサンプ ル中にHIV RNAをサンプリングしない可能性が高い。そのような可能性を なくすために、次の実験に使用する前に、サンプルを冷凍し、解かし、次いで強 力に撹拌した。これらの良く撹拌したサンプルについても検定を繰り返した。結 果は、図6の下側の6サンプルに示したように、我々の仮説が正しく、適当な撹 拌の後では、約1個の感染細胞からの核酸を含む管でも適当な遅延時間において 強い信号を発することが示された。 第2の実験の他の目的は、各感染細胞中のHIV RNA分子の数を見積もる ことである。この目的のために、2つの標準を用意した。第1の標準管である標 準1は、1,000,000個のHIVインテグラーゼmRNA転写体を含む。 第2の標準管である標準2は、100,000個の未感染細胞からのlysat e及び1,000,000分子のHIVインテグラーゼmRNA転写体を含む。 実験結果は、図6の上側の2つのサンプルに示したように、未感染細胞からのリ セートの存在は、わずかなクエンチング効果を有することが示された。この内部 標準から得られた信号から、我々は、各感染細胞が約3,000のHIV標的分 子を含むことを見積もることができる。 注意書きは規則通りである。我々の実験室は、空気によって運ばれる汚染源と なる傾向を有する複製可能なRNA分子についての研究に使用された。上記の検 定法の試験において、ひとつの管において異常な信号を得た。増幅したRNAの 電気泳動分析により、それはリポーターではないことが示された。Qβレプリカ ーゼは、多くのRNAを増幅し、我々のサンプルは汚染された。 実施例2:DNA標的、DNAバイナリ・プローブ、RNAキャプチャー・プロ ーブ及びRNazeH開裂 図7に一般的に示したこの好ましい実施態様は、標的DNAに対するものであ り、DNAからなるバイナリ・プローブ58、59を使用する。この実施例では 、キャプチャー・プローブ53、54は、RNAからなり、ビオチン部位、この 場合では、固体表面に固定化するための末端ビオチン部位57を有する。キャプ チャー・プローブの配列を図8に示した。各バイナリ・プローブは、増幅可能な RNAに転写できるDNAテンプレートの部分である。バイナリ・プローブ58 は、その5’末端64に、標的配列52の部分であるHIV RNA51の45 32−4553領域に対してハイブリダイゼーションできる22のヌクレオチド を含んでいる。このプローブ配列64の隣は、MDV−1(+)RNAの5’末 端をエンコードする60のヌクレオチド63である。プローブ58の3’末端は 、ヘアピン構造60を形成する。このDNAの3’末端が、E.coli DN Aポリメラーゼのクレノウフラグメントとインキュベートすることによって延長 されたとき、得られる二本鎖DNAはMDV−1配列に向けられたT7RNAポ リメラーゼのプロモーターを含む。図8は、ヘアピン構造60を含むプローブ5 8の配列を示す。囲み67は、プローブ58の3’末端が囲み67を”満たす” ように延長されたときT7プロモーターとなるものを示している。バイナリ・プ ローブ59は、その3’末端66に、標的配列であるHIV RNAの領域45 54−4576に相補的な23のヌクレオチドを有している。このプローブ配列 66の隣は、MDV−1(+)RNAの3’末端をエンコードする158のヌク レオチドからなるセグメント65である。2つのDNAバイナリ・プローブの配 列を図8に示した。プローブ58は、DNA合成器で合成された2つのオリゴデ オキシリボヌクレオチドの連結反応によって調製された。プローブ59は同様に して 調製された。しかし我々は、DNA配列をバクテリオファージM13ベクターに 連続的にクローニングすることによって調製した。ファージからの一本鎖DNA が単離された。このDNAは、制限エンドヌクレアーゼによって、プローブ配列 の末端において開裂された。開裂の部位は、オリゴデオキシリボヌクレオチドと ハイブリダイゼーションすることによって二本鎖にされた。開裂したプローブ配 列は、ゲル電気泳動によって精製された。 これらのプローブは、HIV RNAとハイブリダイゼーションし、そのハイ ブリッドは捕捉され、実施例1と同じ方法で洗浄された。洗浄の後、常磁性粒子 をRNaseHとともにインキュベートした。RNaseHは、標的にハイブリ ダイゼーションしたキャプチャー・プローブを分解させ、バイナリ・プローブ− 標的ハイブリッド70(図7に示した)を上澄み中に放出する。この上澄み中の ハイブリッドは、次いで常磁性粒子から分離され、新しい試験管に移された。次 に、ハイブリッドは、標的に正確にハイブリダイゼーションしたバイナリ・プロ ーブを結合するために、T4DNAリガーゼとともにインキュベートした。連結 反応の後、ハイブリッドは、転写体71を生成するために、E.coli DN Aポリメラーゼのクレノウフラグメント及びT7RNAポリメラーゼとともにイ ンキュベートした。これらのインキュベーションは、図7に、別の過程として示 した。これらの酵素の働きを組み込むことにより、(実施例1に記載したような )Qβレプリカーゼとのインキュベーションによって連続的に指数的に増幅され る複製可能なRNA分子の調製が導かれる。 実施例3:RNA標的、RNAハイナリ・ブローブ、DNAまたはRNAキャプ チャー・プローブ及びリボザイム開裂 リポーター・プローブ−標的ハイブリッドを標的に依存して放出する我々の最 も好ましい方法は、RNaseとインキュベートすることによって標的を開裂す ることである。ある状況では、リボザイムは、標的を、キャプチャー・プローブ 及びリポーター・プローブの間の領域で特異的に開裂するのに用いられる。この 開裂に対しては、「ハンマーヘッド(hammerhead)」リボザイム(HaseloffとGe rlach,1988)が好ましいが、この領域を標的とすることのできる他のリポザイ ムも使用することができる。図9は、ハンマーヘッドリボザイムを用いたこの実 施例の、ひとつの実施態様を例示している。 標的RNA81は、標的配列82を含んでいる。ハイブリダイゼーション配列 85及びビオチン部位86を含む単一のDNAキャプチャー・プローブ84が、 常磁性粒子87に、そのストレプトアビジン被覆88を介して結合していること が示されている。RNAバイナリ・リポター・プローブ90、92の対が、標的 配列82上で、各々配列91、93を介して互いに隣接してハイブリダイゼーシ ョンしていることが示されている。キャプチャー・プローブ84とリポーター・ プローブ90、92のあいだの位置で標的81にハイブリダイゼーションしてい るのは、ハンマーヘッドリボザイム89であり、それはハイブリダイゼーション 配列94、95を含んでいる。配列94、95は、「認識配列(recognition s equence)」と呼ばれることもある。 このリボザイム89は、認識配列94(25−30のヌクレオチド長)が、認 識配列95(6−7のヌクレオチド長)より長くなるように設計されている。リ ボザイム89は、付加的プローブとして加えられる。83における標的の開裂を 効率的にするため、マグネシウムイオン濃度を20ミリモル濃度に調製し、管を 55℃で60分間インキュベートした。認識配列95が充分短いので開裂した標 的を保持できないため、リポーター・プローブ−標的ハイブリッドは溶液中に放 出される。この放出は標的依存性である。放出に引き続いて、T4DNAリガー ゼとインキュベーションすることによってバイナリ・プローブ90、92が連結 される。次に、連結したプローブ、即ちリポーター・プローブ(図示せず)は、 Qβレプリカーゼとインキュベーションすることにより増幅される。 この実施例と代替できる実施態様では、RNAキャプチャー・プローブが用い られ、キャプチャー・プローブのヘッドはリボザイムである(あるいは、キャプ チャー・プローブのヘッドは、リボザイム及び標的に相補的な付加的配列からな る)。 実施例4:RNA標的、DNAバイナリ・プローブ、DNAキャプチャー・プロ ーブ及びRNA部位特定プローブをともなうRNaseIII開裂 リポーター・プローブ−標的ハイブリッドは、我々が「放出プローブ」と呼ぶ ことのある40−50のヌクレオチド長の部位特定プローブに補助された標的に 依存した方法によって放出される。このプローブは、RNAからなっていなけれ ばならず、他のプローブに沿ってRNA標的にハイブリダイズすることができる 。RNaseとのインキュベーションは、標的をキャプチャー・プローブとバイ ナリ・リポーター・プローブとの間で開裂し、バイナリ・リポーター・プローブ −標的ハイブリッドを増幅用溶液中に放出する。RNaseIII開裂部位は、 二本鎖RNAの特定の配列について、文献に記載されているが、我々は、30ヌ クレオチド長より長い二本鎖RNAがRNaseIIIの良好な基質であること を観察した。このために、RNAリポーター・プローブとRNA標的の間のハイ ブリッドは分解し、DNAリポーター・プローブとDNAキャプチャー・プロー ブが用いられる。 DNAバイナリ・プローブの好ましい設計を図10に示した。標的RNAは、 標的配列102を含んでいる。ハイブリダイゼーション配列105とビオチン部 位106とを含む単一のDNAキャプチャー・プローブ104が、常磁性粒子1 07に、そのストレプトアビジン被覆108を介して結合しているのが示されて いる。DNAバイナリ・リポーター・ブローブ110、113の対が、標的配列 102に、各々の配列111、114を介して、互いに隣接してハイブリダイゼ ーションしているのが示されている。プローブ110は、実施例2のプローブ5 8と同様に、延長してT7プロモーターを形成できる末端部位112を有してい る。部位特定プローブ59が、キャプチャー・プローブとリポーター・プローブ との間で、標的101とハイブリダイゼーションしているのが示されている。プ ローブ59は、上述の通りである。RNaseIIIとインキュベートすること により、標的101は103において開裂する。 我々は、110、113のようなDNAバイナリ・プローブが、標的に依存し た方法でT4DNAリガーゼとインキュベートすることにより連結されることを 示した。増幅可能なリポーターRNAは、T7RNAポリメラーゼとのインキュ ベーションによる連結したDNAパイナリ・プローブの転写によって生成される 。引き続いて、QβレプリカーゼとのインキュベーションによるリポーターRN Aの増幅によって検出可能な信号が得られる。リポーター分子が組換えMDV− 1RNAであるとき、プロモーターを完成するため、もし必要なら、DNA鎖を 延長して二本鎖テンプレートをするために、T7RNAポリメラーゼとともに、 少なくとも、E.coli DNAポリメラーゼのクレノウフラグメントが加え られる(そして、もちろんデオキシリボヌクレオチドが加えられる)。 実施例5:RNA標的、DNAバイナリ・プローブ、RNAキャプチャー・プロ ーブ及びRNaseIII開裂 実施例4で記載したDNAキャプチャー・プローブではなく、キャプチャー・ プローブはRNAからなることができる。これにより、部位特定プローブを用い る必要が無くなる。キャプチャー・プローブ−標的ハイブリッド自身が、RNa seの基質となる。RNaseとのインキュベーションにより、バイナリ・プロ ーブ−標的ハイブリッドが特異的に放出される。この放出に続いて、増幅された 信号を発生させるために、T4DNAリガーゼ、T7RNAポリメラーゼ(及び 実施例4で議論したように、おそらくE.coli DNAポリメラーゼのクレ ノウフラグメント)、及びQβレプリカーゼとインキュベートされる。 実施例6:RNA標的、DNAバイナリ・プローブ、DNAキャプチャー・プロ ーブ及びRNaseA開裂 キャプチャー・プローブ及びリポーター・プローブがDNAからなるとき、放 出のために、RNaseAのようなノングルストランド特異的リボヌクレアーゼ が用いられる。RNaseAは、標的を、プローブ−標的領域では開裂しない。 なぜなら、その通常の基質が一本鎖RNAであるからである。しかし、標的開裂 はキャプチャー・プローブと標的配列の間で起こるので、その放出は特異的であ る。非特異的に結合したリポーター・プローブが、キャプチャー・プローブ上に 残っており、それは粒子表面に永久的に結合している。この放出に続いて、増幅 された信号を発生させるために、T4DNAリガーゼ、T7RNAポリメラーゼ (及び実施例4で議論したように、おそらくE.coli DNAポリメラーゼ のクレノウフラグメント)、及びQβレプリカーゼとインキュベートされる。 実施例7:DNA標的、ユナリまたはバイナリ・プローブ、DNAキャプチャー ・プローブ及び制限エンドヌクレアーゼ開裂 標的がDNAであるとき、制限酵素が用いられる。キャプチャー・プローブの ヘッドの配列は、制限エンドヌクレアーゼ認識部位を有している。リポーター・ プローブ−標的ハイブリッドは、適当な制限エンドヌクレアーゼを持つ常磁性粒 子とインキュベートすることにより、キャプチャー・プローブから放出される。 リポーター・プローブの好ましい実施態様は、実施例1のようにRNAバイナリ ・プローブの対であるが、リポーター・プローブは、実施例4のようにDNAバ イナリ・プローブの対であってもよく、あるいは、リポーター・プローブは、D NAまたはRNAのユナリ・プローブであってもよい。バイナリ・プローブを用 いる場合、放出されたバイナリ・プローブ−標的ハイブリッドは、次いで、T4 DNAリガーゼとインキュベートされ、次いで、直接的または間接的に増幅され る。 実施例8:DNA標的、DNAバイナリ・プローブ、RNAキャプチャー・プロ ーブおよびRNaseH開裂 標的及びリポーター・プローブがDNAであり、キャプチャー・プローブがR NAからなるとき、キャプチャー・プローブからバイナリ・プローブ−標的ハイ ブリッドを特異的に放出させるためにRNaseHが使用できる。この放出に続 いて、増幅された信号を発生させるために、T4DNAリガーゼ、T7RNAポ リメラーゼ(及び実施例4で議論したように、おそらくE.coli DNAポ リメラーゼのクレノウフラグメント)、及びQβレプリカーゼとインキュベート される。 実施例9:リボザイムリガーゼ この実施例は、RNAバイナリ・プローブ及び「つないだ(tethered)」リガ ーゼを用いたRNA標的の検定法を記載する。この「つないだ」リガーゼは、以 下の3つの領域からなるRNA分子である。(1)リボザイムリガーゼ配列、( 2)標的の標的配列近傍の領域に相補的な配列である「止め具(holdfast)」、 及び、(3)リボザイムリガーゼ配列を止め具に結合する「つなぎ具(tether) 」である。つないだリボザイムリガーゼは、Lizardi等の出願番号08,005,895に 記載されているが、これは、RNAバイナリ・プローブを用いたRNAの診断的 検定法について、Tyagi,Landegren,Lizardi,Kramer及びSzostakによって本願 と同日に出願されたものである。その出願では、Tetrahymenaリボザ イムリガーゼ(DoudnaとSzostak,1989)、及び、Lizardi等,出願番号08,005,8 95に記載された特別のバイナリ・プローブを使用している。 A.バイナリ・リポーター・プローブ及びつないだリボザイムリガーゼの調製 「第1のプローブ」は、合成(人工)遺伝子のインビトロ転写で形成された7 1のヌクレオチド長のRNAである。このRNAの配列は以下の通りである。 このRNAの最後の9ヌクレオチド(下線部)が、HIV−1 RNA標的配列 の部分である配列3’−UUGGCAUCG−5’に相補的な「第1のプローブ 配列」である。 「第2のプローブ」は、以下の配列を持つ186−ヌクレオチド長のRNAで ある。 このRNAの最初のヌクレオチドはグアノシンであり、それはHIV−1 RN Aと対をなさないがテトラヒメナリボザイムリガーゼによる連結反応(Doudneと Szostak,1989)には必要である。次の28ヌクレオチド(下線部)は、配列3 ’−UUGGCAUCG−5’の5’末端に隣接したHIV−1RNA標的配列 の他の部分である配列3’−UGACCACUUUAACGACGGUAACA GACAU−5’に相補的な「第2のプローブ配列」である。 第2のプローブは、設計されたRNA配列をコードし、T7プロモーターを有 する合成遺伝子のインビトロ転写によって形成される。この合成遺伝子は、以下 のプライマーを用いたポリメラーゼ連鎖反応(Erlich等,1991)によって生成さ れる。 これらのプライマーは、Lomeli等,1989の1827頁に記載されているプラスミドp T7MDVHIV20の存在下でのポリメラーゼ連鎖反応において、第2のプロ ーブの合成のための合成遺伝子を形成するために用いられる。186−ヌクレオ チド長の転写は、ポリアクリルアミドゲル電気泳動によって精製される。 つないだリボザイムリガーゼは、DoudnaとSzostak(1989)に記載されたよう に、インビトロ転写によって生成される。つないだリボザイムリガーゼの転写の ための合成遺伝子は、以下のブライマーを用いたプラスミドpJDII00(Do udnaとSzostak,1989)からのPCRによって形成される。 インビトロ転写の生成物は、345ヌクレオチド長で、配列5’−GTTTTT ACTGGCCATCTTCCTGCTAATTTTAA−3’、及び、テトラ ヒメナリボザイムリガーゼ(DoudnaとSzostak,1989)のP2ステムに結合した 配列5’−TTTGAG−3’を持つつなぎ具を有する。止め具は、HIV−1 RNA中の標的配列から取り出した5ヌクレオチドである配列に相補的である。 各バイナリ・プローブは、Qβレプリカーゼとのインキュベーションによって 指数的に増幅されるか否かを試験された。 B.HIV−1RNAの検定 検定は、各サンプルを20マイクロリットルの5MのGuSCNに溶解し、次 いで各サンプルに、1013分子の各キャプチャー・プローブ、2×1010分子の 第1のプローブ、2×1010分子の第2のプローブ、及び2×1010分子のつな いだリボザイムリガーゼを含む80マイクロリットルの溶液を添加した以外は、 実施例1の検定と同様である。ハイブリダイゼーション及び洗浄は、2MのGu SCNではなくIMのGuSCNで行った。次いで、1回のリガーゼバッファー での洗浄ではなく、リボザイムリガーゼバッファー(10mMのNH4Cl、2 0mMのMgCl2、4mMのスペルミジン、及び30mMのTris−HCl 、pH7.4)を用いた。次に、リボザイムリガーゼバッファーに溶解した1単 位のRNaseHを添加し、37℃で10分間インキュベートすることによって 、バイナリ・プローブ−標的ハイブリッドを、常磁性粒子表面から放出した。次 いで、実施例1に記載したように、バイナリ・プローブ−標的ハイブリッドを粒 子から分離した。分離したバイナリ・プローブ−標的ハイブリッドは、次いで、 バイナリ・プローブを標的向けの形状に連結させるため、58℃で60分間イン キュベートした(DoudnaとSzostak,1989)。検定法のその他の部分は、実施例 1に記載した通りである。 参考文献 Barany,F.(1991)「クローンした熱安定性リガーゼを用いた遺伝子疾患の検 出及びDNAの増幅(Genetic Disease Detection and DNA Amplification Usin g Cloned Thermostable Ligase.)」Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.8,189-19 3. 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───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI G01N 33/50 P 8310−2J 33/566 8310−2J 33/58 A 8310−2J (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),AU,CA,JP (72)発明者 ランデグラン,ウルフ ディー スウェーデン国 アップサラ エス― 75646 エクソップスヴァーゲン 16 (72)発明者 リザーディ,ポール エム メキシコ国 メキシコ シティー 62120 クエアナヴァーカ コロニア ランチョ ー コーティズ プライヴァーダ セアリ ートス #99 (番地なし) (72)発明者 クレイマー,フレッド アール アメリカ合衆国 ニューヨーク 10463 ニューヨーク ウェスト 231 ストリー ト 561 (72)発明者 ブロック,ハーマン ジェイ オランダ国 エヌエル―390 エイディー ヴィーネンダール ホウフドストラート 47エイ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 標的配列を含む予め選択した核酸標的の、サンプル中での存在を検出する 核酸サンドイッチハイブリダイゼーション検定法において、 a.該サンプルを、ユナリ・リポーター・プローブとともに、そのリポーター ・プローブの前記標的配列に対するハイブリダイゼーションを促進する条件下で インキュベートし、 b.該サンプルを、キャプチャー・プローブとともに、そのキャプチャー・プ ローブの前記標的に対するハイブリダイゼーションを促進する条件下でインキュ ベートし、 c.そのキャプチャー・プローブを固体表面に固定化し、 d.過程a、b及びcの後に、前記固体を洗浄し、 e.過程dで洗浄した固体を、固定化したキャプチャー・プローブ―標的―リ ポーター・プローブハイブリッドを開裂してそこからリポーター・プローブ―標 的ハイブリッドを放出させる開裂薬を含む液体とともにインキュベートし、 f.過程eの後、固体から液体を分離し、 g.過程fからの液体中のリポーター・プローブの存在を検出する過程からな る核酸サンドイッチハイブリダイゼーション検定法。 2. 標的がRNAであり、キャプチャー・プローブがDNAであり、開裂薬が リボヌクレアーゼHである請求項1記載の検定法。 3. リポーター・プローブがRNA向けRNAポリメラーゼのテンプレートで あり、さらに、前記分離する過程の後に、前記リポーター・プローブを、RNA 向けRNAポリメラーゼで指数的に増幅して増幅した生成物を形成する過程を含 み、前記検出する過程が増幅した生成物を検出することからなる請求項1記載の 検出法。 4. 前記開裂薬がリボヌクレアーゼHである請求項3記載の検定法。 5. RNA向けRNAポリメラーゼが、Qβレプリカーゼである請求項3記載 の検定法。 6. 前記検出する過程が、定量的である請求項3記載の検定法。 7. 前記分離する過程の後に、さらに指数的に増幅する過程を含む請求項1記 載の検定法。 8. 前記増幅する過程が、LCR、PCR、3SR、SDA及びTDRからな る群から選択される反応からなる請求項7記載の検定法。 9. リポーター・プローブがDNAであり、さらに、リポーター・プローブを 転写して、RNA向けRNAポリメラーゼのテンプレートであるRNA転写を生 成し、前記転写を、RNA向けRNAポリメラーゼを用いて指数的に増幅する過 程を含み、前記検出する過程が、増幅された転写を検出することからなる請求項 1記載の検出法。 10. 前記検出する過程が、前記リポーター・プローブを検出することからな る請求項1記載の検定法。 11. さらに、第2のキャプチャー・ハイブリダイゼーション・プローブを含 み、前記開裂薬が、固定化したリポーター・プローブ―標的―第2のキャプチャ ー・プローブハイブリッドを開裂し、そこから前記リポーター・プローブ―標的 ハイブリッドを放出することも可能である請求項1記載の検定法。 12. 過程a及びbのインキュベーションが、過程cの実施に先立って、同時 に実施される請求項1記載の検定法。 13. 過程a及びbのインキュベーションが、過程cの実施の後に実施される 請求項1記載の検定法。 14. 前記検出する過程が、定量的である請求項1記載の検定法。 15. 核酸サンドイッチハイブリダイゼーション検定法において、 リポーター・プローブ−標的ハイブリッドをキャプチャー・プローブに固定化 し、固定化したハイブリッドを洗浄し、リポーター・プローブ−標的ハイブリッ ドをキャプチャー・プローブから分離するために開裂し、開裂したリポーター・ プローブ−標的ハイブリッドをキャプチャー・プローブから単離することを特徴 とする検定法。 16. 標的配列を含む予め選択した核酸標的のサンプル中での存在を検出する 核酸サンドイッチハイブリダイゼーション検定法において、 a.該サンプルを、バイナリ・リポーター・プローブの一対とともに、そのリ ポーター・プローブの前記標的配列に対するハイブリダイゼーションを促進する 条件下でインキュベートし、 b.該サンプルを、キャプチャー・プローブとともに、そのキャプチャー・プ ローブの前記標的に対するハイブリダイゼーションを促進する条件下でインキュ ベートし、 c.そのキャプチャー・プローブを固体表面に固定化し、 d.過程a、b及びcの後に、前記固体を洗浄し、 e.過程dで洗浄した固体を、固定化したキャプチャー・プローブ−標的−リ ポーター・プローブハイブリッドを開裂してそこからリポーター・プローブ−標 的ハイブリッドを放出させる開裂薬を含む液体とともにインキュベートし、 f.キャプチャー・プローブを含む固体から液体を分離し、 g.標的に依存した形状の前記バイナリ・プローブを連結してリポーター分子 を形成し、 h.増幅した検知可能な信号を発生する過程からなる核酸サンドイッチハイブ リダイゼーション検定法。 17. 過程e及びfが、過程gの前に実施される請求項16記載の検定法。 18. 過程a及びbのインキュベーションが、過程cの実施に先立って、同時 に実施される請求項16記載の検定法。 19. 過程a及びbのインキュベーションが、過程cの実施の後に実施される 請求項16記載の検定法。 20. 前記バイナリ・ハイブリダイゼーション・リポーター・プローブがDN Aプローブであり、前記信号を発生する過程が、前記リポーター・プローブ分子 を転写してRNA向けRNAポリメラーゼのテンプレートであるRNA転写を生 成し、前記転写を、RNA向けRNAポリメラーゼを用いて指数的に増幅するこ とからなる請求項16記載の検定法。 21. 前記ポリメラーゼが、Qβレプリカーゼである請求項20記載の検定法 。 22. 前記増幅した検出可能な信号を発生する過程が、LCR、PCR、3S R、SDA及びTDRからなる群から選択される反応からなる請求項16記載の 検定法。 23. 前記標的がRNAであり、前記バイナリ・ハイブリダイゼーション・リ ポーター・プローブがRNAプローブであり、前記リポーター分子が予め選択さ れたRNA向けRNAポリメラーゼのテンプレートであり、前記信号を発生する 過程が前記RNAポリメラーゼの添加を含む請求項16記載の検定法。 24. さらに、前記信号を定量的に検出する過程を含む請求項23記載の検定 法。 25. 前記検出可能な信号を発生する過程が、前記リポーター分子に結合した とき蛍光を発する分子を含む請求項23記載の検定法。 26. 前記RNAポリメラーゼが、Qβレプリカーゼである請求項23記載の 検定法。 27. 前記連結する過程が、DNAリガーゼ及びリボザイムリガーゼからなる 群から選択されるリガーゼとともにインキュベートすることを含む請求項23記 載の検定法。 28. キャプチャー・プローブがDNAであり、開裂薬がリボヌクレアーゼH である請求項23記載の検定法。 29. 過程a及びbが過程dの前に実施され、過程e及びfが過程gも前に実 施される請求項28記載の検定法。 30. 前記連結する過程が、DNAリガーゼ及びリボザイムリガーゼからなる 群から選択されるリガーゼとともにインキュベートすることを含む請求項28記 載の検定法。 31. 前記RNAポリメラーゼが、Qβレプリカーゼである請求項30記載の 検定法。 32. さらに、第2のキャプチャー・ハイブリダイゼーション・プローブを含 み、前記開裂薬が、固定化したリポーター・プローブ−標的−第2のキャプチャ ー・プローブハイブリッドを開裂し、そこから前記リポーター・プローブ−標的 ハイブリッドを放出することも可能である請求項23記載の検定法。 33. さらに、第2のハイブリダイゼーション・キャプチャー・プローブを含 む請求項16記載の検定法。 34. 定量的である請求項16記載の検定法。 35. 核酸サンドイッチハイブリダイゼーション検定法において、 バイナリ・リポーター・プローブ−標的ハイブリッドをキャプチャー・プロー ブに固定化し、固定化したハイブリッドを洗浄し、リポーター・プローブ−標的 ハイブリッドをキャプチャー・プローブから分離するために開裂し、開裂したリ ポーター・プローブ−標的ハイブリッドをキャプチャー・プローブから単離し、 標的に依存した形状のリポーター・プローブ−標的ハイブリッドのリポーター・ プローブを連結することを特徴とする検定法。 36. バイナリ・プローブ−標的ハイブリッドが、RNAバイナリ・プローブ からなる請求項35記載の検定法。 37. バイナリ・プローブ−標的ハイブリッドが、RNAバイナリ・プローブ −RNA標的ハイブリッドである請求項35記載の検定法。 38. 標的配列を含む予め選択した標的の存在を検出する核酸サンドイッチハ イブリダイゼーション検定を行うためのキットであり、 a.標的に対するキャプチャー・プローブと、標的配列に対するユナリ・リポ ーター・プローブとを含む混合物と、 b.固定化したリポーター・プローブ−標的−キャプチャー・プローブハイブ リッドを開裂薬で開裂してそこからリポーター・プローブ−標的ハイブリッドを 放出させる過程を含む検定を実施するための手段とからなるキット。 39. さらに、開裂薬を含む請求項38記載のキット。 40. 標的配列を含む予め選択した標的の存在を検出する核酸サンドイッチハ イブリダイゼーション検定を行うためのキットであり、 a.前記標的配列にハイブリダイゼーション可能な一対のバイナリ・リポータ ー・プローブ、 b.前記標的にハイブリダイゼーション可能なキャプチャー・プローブ、 c.固定化したリポーター・プローブ−標的−キャプチャー・プローブハイブ リッドを洗浄する過程を含む検定を実施するための手段とからなるキット。 41. 前記手段が、さらに、固定化したリポーター・プローブ−標的−キャプ チャー・プローブハイブリッドを開裂してそこからリポーター・プローブ−標的 ハイブリッドを放出させる過程を規定する請求項40記載のキット。 42. 前記手段が、前記開裂する過程の後に、前記標的配列にハイブリダイゼ ーションしたリポーター・プローブを連結する過程を規定する請求項41記載の キット。 43. 前記バイナリ・リポーター・プローブが、連結したときRNA向けRN Aポリメラーゼによって指数的に増幅可能なリポーター分子を生ずるRNAプロ ーブである請求項40記載のキット。 44. さらに、 d.5MのGuSCNバッファー、 e.リボヌクレアーゼH f.T4DNAリガーゼ、及び g.Qβレプリカーゼを含む請求項41記載のキット。 45. キャプチャー・プローブがビオチン化したテイルを有し、さらに、 g.ストレプトアビジンで被覆された常磁性粒子を含む請求項44記載のキッ ト。 46. 前記バイナリ・リポーター・ブローブがDNAプローブであり、さらに 、 d.T7RNAポリメラーゼ、 e.E.coli DNAポリメラーゼのクレノウフラグメント、及び f.Qβレプリカーゼを含む請求項44記載のキット。 47. さらに、 g.5MのGuSCNバッファー、及び h.T4DNAリガーゼを含む請求項46記載のキット。 48. 標的配列を含む予め選択した核酸標的の、サンプル中での存在を検出す る核酸ハイブリダイゼーション検定法において、 a.該サンプルを、バイナリ・リポーター・プローブの一対とともに、そのリ ポーター・プローブの前記標的配列に対するハイブリダイゼーションを促進する 条件下でインキュベートし、 b.該サンプルを、キャプチャー・プローブとともに、そのキャプチャー・プ ローブの前記標的に対するハイブリダイゼーションを促進する条件下でインキュ ベートし、 c.そのキャプチャー・プローブを固体表面に固定化し、 d.過程a、b及びcの後に、前記固体を洗浄し、 e.標的に依存した形状の前記バイナリ・プローブを連結してリポーター分子 を形成し、及び f.前記リポーター分子の存在を検出する過程からなる核酸ハイブリダイゼー ション検定法。 49. 過程a及びbのインキュベーションが、過程cの実施に先立って、同時 に実施される請求項48記載の検定法。 50. 過程a及びbのインキュベーションが、過程cの実施の後に実施される 請求項48記載の検定法。 51. さらに、指数的に増幅して増幅した生成物を形成する過程を含み、前記 検出する過程がこの増幅した生成物を検出することからなる請求項48記載の検 定法。 52. 前記増幅する過程が、LCR、PCR、3SR、SDA及びTDRから なる群から選択される反応からなる請求項51記載の検定法。 53. 前記検出する過程が定量的である請求項51記載の検定法。 54. 前記リポーター分子がDNAであり、前記増幅する過程が、リポーター 分子を転写してRNA転写を生成し、このRNA転写を、RNA向けRNAポリ メラーゼで増幅することからなる請求項51記載の検定法。 55. 前記RNA向けRNAポリメラーゼが、Qβレプリカーゼである請求項 54記載の検定法。 56. 増幅する過程が、リガーゼ連鎖反応による増幅を含む請求項51記載の 検定法。 57. 増幅する過程が、ポリメラーゼ連鎖反応による増幅を含む請求項51記 載の検定法。 58. リポーター分子がRNA向けRNAポリメラーゼのテンプレートであり 、前記増幅する過程が、リポーター分子を、RNA向けRNAポリメラーゼで直 接増幅することからなる請求項51記載の検定法。 59. 前記標的がRNAである請求項58記載の検定法。 60. RNA向けRNAポリメラーゼが、Qβレプリカーゼである請求項59 記載の検定法。 61. 前記連結する過程が、DNAリガーゼ及びリボザイムリガーゼからなる 群から選択されるリガーゼとともにインキュベートするからなる請求項59記載 の検定法。 62. さらに、過程dの後で過程eの前に、可逆的標的捕捉を実施する請求項 51記載の検定法。 63. 核酸サンドイッチハイブリダイゼーション検定法において、 バイナリ・リポーター・プローブ−標的ハイブリッドをキャプチャー・プロー ブに固定化し、固定化したハイブリッドを洗浄することを特徴とする検定法。 64. バイナリ・プローブ−標的ハイブリッドが、RNAバイナリ・プローブ −RNA標的ハイブリッドである請求項63記載の検定法。 65. 予め選択した核酸標的をサンプル中で検出する核酸サンドイッチハイブ リダイゼーション検定法において、 a.標的を固体表面にキャプチャー・プローブによって固定化し、 b.開裂薬とともにインキュベートしてキャプチャー・プローブ−標的ハイブ リッドを開裂させ、 c.固体を単離して、標的を固体から及びキャプチャー・プローブから分離さ せ、 d.LCR、PCR、3SR、SDA及びTDRからなる群から選択される方 法によって分離した標的からの信号を増幅し、 e.生成物を検出する過程からなる検定法。 66. 開裂薬がリボヌクレアーゼHである請求項65記載の検定法。 67. 標的がRNAであり、キャプチャー・プローブがDNAであり、開裂薬 がリボヌクレアーゼHである請求項65記載の検定法。 68. RNAバイナリ・プローブと、タンパク質リガーゼ及びリボザイムリガ ーゼからなる群から選択されるRNA向けRNAリガーゼとを含む請求項65記 載の検定法。 69. 標的がRNAであり、キャプチャー・プローブがDNAであり、開裂薬 がリボヌクレアーゼHである請求項68記載の検定法。 70.リガーゼがT4DNAリガーゼである請求項69記載の検定法。 71. 予め選択した標的に対する核酸サンドイッチハイブリダイゼーション検 定を行うためのキットであり、 a.標的にハイブリダイゼーション可能なキャプチャー・プローブと、 b.固定化したキャプチャー・プローブ−標的ハイブリッドを開裂してそこか ら標的を放出させ、指数的に増幅した信号を発生する過程を含む検定を実施する ための手段とからなるキット。 72. さらに、 c.リボヌクレアーゼHを含む請求項71記載のキット。 73. 標的がRNAであり、さらに、RNA LCRプローブ及びRNA向け RNAリガーゼを含む請求項71記載のキット。 74. 前記リガーゼがT4DNAリガーゼである請求項73記載のキット。
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