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DE10240941A1 - System for detecting nucleic acid, useful for analyzing mutations and single-nucleotide polymorphisms, comprises a support, with probes attached, that is used many times, sequentially - Google Patents

System for detecting nucleic acid, useful for analyzing mutations and single-nucleotide polymorphisms, comprises a support, with probes attached, that is used many times, sequentially Download PDF

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DE10240941A1
DE10240941A1 DE2002140941 DE10240941A DE10240941A1 DE 10240941 A1 DE10240941 A1 DE 10240941A1 DE 2002140941 DE2002140941 DE 2002140941 DE 10240941 A DE10240941 A DE 10240941A DE 10240941 A1 DE10240941 A1 DE 10240941A1
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DE
Germany
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primer
nucleotide
test system
sequence
reaction
Prior art date
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Ceased
Application number
DE2002140941
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German (de)
Inventor
Hans-Peter Walter
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W3HM
W3HM LUXEMBURG
Original Assignee
W3HM
W3HM LUXEMBURG
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Publication date
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Publication of DE10240941A1 publication Critical patent/DE10240941A1/en
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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
    • C12Q1/6813Hybridisation assays
    • C12Q1/6834Enzymatic or biochemical coupling of nucleic acids to a solid phase
    • C12Q1/6837Enzymatic or biochemical coupling of nucleic acids to a solid phase using probe arrays or probe chips

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Abstract

Analytical system for detecting nucleic acid (NA) using a carrier, loaded with probe (capture) molecules, especially a biochip, for binding NA by hybridization, where the same carrier is used many times, sequentially, in molecular biology and/or chemical analyses. All or some of the analyses are the same or different and the carrier is subjected to standard methods for NA detection.

Description

Die Erfindung betrifft ein analytisches, insbesondere diagnostisches Testsystem für Proben-Nukleinsäuren unter Verwendung eines mit Nukleotidsequenzen bestückten Trägers, insbesondere Biochips, der mit den Proben-Nukleinsäuren beladen wird und auf dem die Proben-Nukleinsäuren durch Hybridisierung an die Nukleotidsequenzen fixiert werden.The invention relates to an analytical, in particular diagnostic test system for sample nucleic acids under Use of a carrier equipped with nucleotide sequences, in particular biochips, which with the sample nucleic acids is loaded and on which the sample nucleic acids by hybridization the nucleotide sequences are fixed.

Mit Nukleotidsequenzen bestückte Träger, insbesondere Biochip- bzw. Bio-Microarray-Technologie und hier insbesondere die DNA-Chip-/DNA-Microarray-Technologie bieten eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten in analytischen Untersuchungen (Detektionsuntersuchungen) und perspektivisch in diagnostischen Tests. Bevorzugte Einsatzgebiete sind unter anderem Genexpressionsstudien, Sequenzierungen, der Nachweis von Mikroorganismen, und der Nachweis von Mutationen bzw. SNP (Single Nucleotid Polymorphism). Die Durchführung dieser – und anderer – Tests/Untersuchungen/Studien mit Hilfe von Biochips bzw. Microarrays oder ähnlichen mit Nukleotidsequenzen bestückten Trägern, insbesondere DNA-Chips bzw. DNA-Micro-Arrays, erfolgt regelmäßig mit verschiedenen Methoden, vor allem mit Hybridisierungsverfahren (einschließlich die Hybridisierung mit allelspezifischen Oligonukleotiden), DNA-Ligase-Reaktionen, Primer-Extension-Reaktionen, sogenannten Mini-Sequenzierungsreaktionen, Beacon-Hybridisierungen. Dabei bestehen immer – wenn auch in unterschiedlich starker Ausprägung – die folgenden Nachteile: (1) keine ausreichende Sicherheit bezüglich der Spezifität bzw. Reproduzierbarkeit, (2) schlechte oder eingeschränkte Eignung für hohe Durchsatzuntersuchungen – insbesondere im Fall des gleichzeitigen Nachweises sehr vieler SNPs, (3) schlechte Eignung für die gleichzeitige Untersuchung mehrerer Fragestellungen, beispielsweise die gleichzeitige Analyse von Expression, Mutation und Allelspezifität, (4) teilweise hoher apparativer Aufwand und dadurch bedingte eingeschränkte Einsatzmöglichkeit.Carriers equipped with nucleotide sequences, in particular Biochip or bio microarray technology and in particular offer the DNA chip / DNA microarray technology a variety of uses in analytical tests (detection tests) and in perspective in diagnostic tests. Preferred areas of application include: Gene expression studies, sequencing, detection of microorganisms, and the detection of mutations or SNP (single nucleotide polymorphism). The implementation this - and other - tests / examinations / studies with the help of biochips or microarrays or the like with nucleotide sequences stocked carriers, in particular, DNA chips or DNA micro-arrays are also carried out regularly different methods, especially with hybridization methods (including the Hybridization with allele-specific oligonucleotides), DNA ligase reactions, Primer extension reactions, so-called mini-sequencing reactions, beacon hybridizations. There is always - if also in different degrees - the following disadvantages: (1) insufficient security with regard to specificity or reproducibility, (2) bad or restricted Suitability for high throughput tests - especially in If a large number of SNPs are detected simultaneously, (3) bad ones Suitability for the simultaneous investigation of several questions, for example the simultaneous analysis of expression, mutation and allele specificity, (4) partially high outlay on equipment and thus limited possible use.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein analytisches, insbesondere diagnostisches Testsystem für Nukleinsäuren unter Einsatz bzw. Verwendung von mit Nukleotidsequenzen bestückten Trägern, insbesondere Biochips zu schaffen, mit dem diese) Nachteile des Stands der Technik vermieden sind.The present invention lies based on the task of an analytical, especially diagnostic Test system for nucleic acids using or using carriers equipped with nucleotide sequences, in particular To create biochips with which these) disadvantages of the prior art are avoided are.

Eine Lösung dieser Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines analytischen, insbesondere eines diagnostischen Testsystems der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein und denselben Träger (vorzugsweise Chip) mehrmals nacheinander in bestimmten molekularbiologischen und/oder chemischen Analyseverfahren für Nukleinsäuren einsetzt, wobei entweder alle oder einige dieser Analyseverfahren gleichartig oder verschiedenartig sind, und daß man den Chip abschließend einem molekularbiologischen und/oder chemischen Detektionsverfahren für Nukleinsäuren unterwirft.There is a solution to this problem in the provision of an analytical, especially a diagnostic Test system of the type mentioned, characterized in that is that one one and the same carrier (preferably chip) several times in succession in certain molecular biological and / or chemical analysis methods for nucleic acids, either all or some of these analytical methods are the same or different are, and that one concluding the chip a molecular biological and / or chemical detection method for nucleic acids.

Es wird ein molekularbiologisches und/oder chemisches Testsystem bzw. Analysesystem für Proben-Nukleinsäuren, insbesondere DNA- und RNA-Sequenzen bereitgestellt, das durch die folgenden Merkmale charakterisiert ist:

  • – es wird ein mit Nukleotidsequenzen als Sondenmoleleküle bzw. Fängermoleküle bestückter Träger, vorzugsweise ein Biochip/Microarray, insbesondere ein DNA-Chip/DNA-Microarray eingesetzt,
  • – der Chip wird mit den Proben-Nukleinsäuren beladen,
  • – die Proben-Nukleinsäuren werden im Zuge eines bekannten Hybridisierungsverfahrens an die Nukleotidsequenzen auf dem Träger bzw. Chip hybridisiert und damit auf diesem Träger/Chip fixiert,
  • – der (ein und derselbe) Träger/Chip wird mehrmals nacheinander, d.h. zeitlich aufeinanderfolgend in bestimmten (definierten) molekularbiologischen und/oder chemischen Analyseverfahren für Nukleinsäuren einsetzt, wobei entweder alle oder einige dieser von dem Chip durchlaufenen Analyseverfahren gleichartig oder verschiedenartig sind.
  • – der (selbe) Träger/Chip wird abschließend in einem molekularbiologischen und/oder chemischen Detektionsverfahren für Nukleinsäuren eingesetzt.
A molecular biological and / or chemical test system or analysis system for sample nucleic acids, in particular DNA and RNA sequences, is provided, which is characterized by the following features:
  • A carrier, preferably a biochip / microarray, in particular a DNA chip / DNA microarray, is used, which is equipped with nucleotide sequences as probe molecules or capture molecules,
  • The chip is loaded with the sample nucleic acids,
  • The sample nucleic acids are hybridized to the nucleotide sequences on the support or chip in the course of a known hybridization process and thus fixed on this support / chip,
  • - The (one and the same) carrier / chip is used several times in succession, that is to say successively in time in certain (defined) molecular biological and / or chemical analysis methods for nucleic acids, either all or some of these analysis methods passed through by the chip being identical or different.
  • - The (same) carrier / chip is finally used in a molecular biological and / or chemical detection method for nucleic acids.

Der Begriff " (molekularbiologisches und/oder chemisches) Analyseverfahren für Nukleinsäuren" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang die Durchführung einer aus einem oder mehreren Schritten bestehenden chemischen oder biochemischen, insbesondere molekularbiologischen Reaktion, wobei das Produkt (Reaktionsprodukt) die Information über den zu untersuchenden (analysierenden) Gegenstand oder Sachverhalt liefert. Der Begriff analytisches Testsystem bzw. Analysesystem bedeutet hier die Kombination mehrerer definierter molekularbiologischer und/oder chemischer Analyseverfahren derart, daß die einzelnen Analyseverfahren (die alle oder teilweise gleichartig oder verschiedenartig sein können) nacheinander, d.h. zeitlich aufeinanderfolgend an bzw. mit demjenigen Gegenstand bzw. Objekt durchgeführt werden, der bzw. das der analytischen Fragestellung zugrunde liegt.The term "(molecular biological and / or chemical) analysis method for nucleic acids " in the present context means performing one out of or multi-step chemical or biochemical, in particular molecular biological reaction, the product (reaction product) the information about the object or fact to be examined (analyzing) supplies. The term analytical test system or analysis system means here the combination of several defined molecular biological and / or chemical analysis methods such that the individual analysis methods (all or some of the same or different can) one after the other, i.e. consecutively on or with the one Object or object carried out on which the analytical question is based.

Der Begriff "(molekularbiologisches und/oder chemisches) Detektionsverfahren für Nukleinsäure" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang ein molekularbiologisches und/oder chemisches Verfahren, mit dem der korrekte Ablauf der vorangegangenen Analyseverfahren bestätigt wird. Welches Verfahren hierfür im jeweiligen Fall geeignet ist, liegt für den Fachmann auf der Hand. In Betracht kommen beispielsweise eine Beacon-Hybridisierung, eine Ligase-Reaktion, eine Primer-Extension-Reaktion eine spezifische Primer-Hybridisierung oder verschiedene Kombinationen dieser Verfahren.In the present context, the term “(molecular biological and / or chemical) detection method for nucleic acid” means a molecular biological and / or chemical method with which the correct sequence of the preceding analysis methods is confirmed. The person skilled in the art knows which method is suitable for this in each case. For example, a beacon hybridization, a ligase reaction, a primer extension reaction are suitable specific primer hybridization or various combinations of these methods.

Das erfindungsgemäße Testsystem gewährleistet, daß das Ergebnis eines eingesetzten (molekularbiologischen und/oder chemischen) Analyseverfahrens durch das nachfolgende Verfahren überprüft und gegebenenfalls bestätigt bzw. bekräftigt wird. Damit kommen die jeweiligen Vorteile der betreffenden Verfahren zum Tragen bzw. zur Anwendung und die gegebenenfalls vorhandenen Nachteile werden kompensiert. Auf diese Weise wird insgesamt eine sehr hohe Nachweisspezifität erreicht, es können mehrere Fragestellungen gleichzeitig auf einem Träger bzw. Chip bearbeitet (untersucht) werden, und es besteht die Möglichkeit zur Durchführung hoher Durchsatzuntersuchungen, wie z.B. die gleichzeitige Ermittlung einer großen Anzahl von SNPs eines Organismus. Das erfindungsgemäße Testsystem ist ganz besonders für den Nachweis von bestimmten, bekannten Punktmutationen und SNPs geeignet.The test system according to the invention ensures that this Result of an inserted (molecular biological and / or chemical) Analysis method checked by the following procedure and if necessary approved or affirmed becomes. This is where the respective advantages of the relevant processes come from to wear or to use and the possibly existing Disadvantages are compensated for. This way, overall it becomes a very high detection specificity achieved, several can Issues processed (examined) simultaneously on a carrier or chip and there is a possibility to carry out high throughput tests, e.g. the simultaneous investigation a big one Number of SNPs in an organism. The test system according to the invention is very special for the detection of certain known point mutations and SNPs suitable.

Bei den genannten Analyseverfahren kann es sich grundsätzlich zumindest um alle bisher bekannten chemischen und biochemischen, insbesondere molekularbiologischen, Verfahren handeln, und hierbei vor allem um solche, die auch herkömmlicherweise bereits unter Einsatz von Biochips durchgeführt wurden.With the analysis methods mentioned can fundamentally at least around all previously known chemical and biochemical, especially molecular biological, act, and here especially those that are also traditionally already under Use of biochips performed were.

In einer sehr einfachen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Testsystems wird der die Proben-Nukleinsäuren tragende Träger, insbesondere Chip, zunächst in einer chemischen Ligase-Reaktion und nachfolgend in einer Primer-Extension-Reaktion einsetzt. In diesem Fall ist die Primer-Extension-Reaktion gleichzeitig Analyse- und Detektionsverfahren.In a very simple embodiment of the test system according to the invention becomes the sample nucleic acids supporting beams, especially chip, first in a chemical ligase reaction and subsequently in a primer extension reaction. In this case, the primer extension reaction is also an analysis and detection methods.

Da die Primer-Extension-Reaktion nur nach erfolgter Ligation stattfinden kann, ist die Detektion eines positiven Ergebnisses der Primer-Extension-Reaktion die Bestätigung dafür, daß auch die zuvor durchgeführte Ligase-Reaktion abgelaufen ist.Because the primer extension reaction Detection is only possible after ligation has taken place positive result of the primer extension reaction the confirmation that the previously performed Ligase reaction has ended.

Eine komplexere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Testsystems umfaßt vorzugsweise zwei oder mehr Analyseverfahren und ein abschließendes Detektionsverfahren und ist dadurch gekennzeichnet, daß man den Träger bzw. Chip mit den darauf befindlichen, infolge der abgelaufenen Analyseverfahren verlängerten Fängermolekülen und daran anhybridiserten Proben-Nukleinsäuren vor dem Detektionsverfahren in einem Denaturierungsverfahren mit nachfolgendem Waschverfahren einsetzt.A more complex embodiment of the test system according to the invention comprises preferably two or more analysis methods and a final detection method and is characterized in that the carrier or Chip with the on it, due to the expired analysis process extended Capture molecules and sample nucleic acids hybridized to it before the detection method in a denaturing process with subsequent washing process starts.

Durch dieses zwischengeschaltete Denaturierungsverfahren mit nachfolgendem Waschverfahren werden die anhybridiserten Proben-Nukleinsäuren entfernt und die Resultate (Reaktionsprodukte) der zuvor abgelaufenen Analyseverfahren können in einem oder mehreren nachfolgenden Detektionsverfahren bestätigt werden. Darüber hinaus können bei den ersten Analyseverfahren z.B. bei der Ligase-reaktion, spezifisch markierte Primer oder bei der Primer-Extension-Reaktion spezifisch markierte Nukleotide eingesetzt werden und diese Markierungen für die Detektion mit genutzt werden.Through this intermediary Denaturation process with subsequent washing process the hybridized sample nucleic acids removed and the results (Reaction products) of the previously run analysis methods can be done in one or several subsequent detection methods can be confirmed. About that can out in the first analysis processes e.g. in the ligase reaction, specific labeled primer or specific in the primer extension reaction labeled nucleotides are used and these labels for detection can also be used.

Für den Einsatz in dem erfindungsgemäßen Testsystem kommen alle bisher bekannten, mit Nukleotidsequenzen als Sondenmoleküle (Fängermoleküle) bestückten Träger in Betracht. Bevorzugte Träger sind alle bisher bekannten und denkbaren Chip-(Grund-) Ausführungen, insbesondere Glaschips, Nylon-Chips, Nitrocellulose-beschichtete Chips, Plastik-Chips oder auch sogenannte mikroelektronische Chips.For use in the test system according to the invention come all known carriers with nucleotide sequences as probe molecules (capture molecules) into consideration. Preferred carrier are all previously known and conceivable chip (basic) designs, in particular glass chips, nylon chips, nitrocellulose-coated chips, Plastic chips or so-called microelectronic chips.

Die Beladung des Trägers bzw. Chips mit Sondenmolekülen (Fängermolekülen), d.h. das Aufbringen und Fixieren von ausgewählten bekannten und definierten Sondenmolekülen (Fängermolekülen) erfolgt in Abhängigkeit von der Fragestellung und den zur Beantwortung vorgesehenen Analyseverfahren. Als Sondenmoleküle (Fängermoleküle) kommen insbesondere Oligonukleotide (modifiziert oder unmodifiziert), PCR-Produkte, (spezifische) DNA-Moleküle und RNA-Moleküle (modifiziert oder unmodifiziert) in Betracht.The loading of the carrier or Chips with probe molecules (Capture molecules), i.e. the application and fixing of selected known and defined probe molecules (Capture molecules) takes place dependent on of the question and the analysis methods provided for the answer. As probe molecules (Catcher molecules) come in particular Oligonucleotides (modified or unmodified), PCR products, (specific) DNA molecules and RNA molecules (modified or unmodified).

Eine bevorzugte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen analytischen Testsystems ist zum Nachweis von Punktmutationen und/oder SNPs geeignet und vorgesehen und zeichnet sich dadurch aus, daß die Nukleotidsequenzen zu den die Mutationsposition enthaltenden bekannten Sequenzabschnitten der Nukleinsäureproben komplementäre Oligonukleotidsonden sind, daß die Mutationsposition vorzugsweise an ihrem 3'-Ende liegt, und daß sie entweder das Wildtyp-Nukleotid oder das Mutaten-Nukleotid aufweisen.A preferred variant of the analytical according to the invention Test system is suitable for the detection of point mutations and / or SNPs and provided and is characterized in that the nucleotide sequences the known sequence sections containing the mutation position of the nucleic acid samples complementary oligonucleotide probes are that the Mutation position is preferably at its 3 'end, and that it is either have the wild-type nucleotide or the mutate nucleotide.

Die drittletzte Base am 3'-Ende dieser Oligonukleotidsonden ist vorzugsweise als universelles Nukleotid-Analog ausgebildet, um die Spezifität der Ligase noch zu erhöhen.The third to last base at the 3 'end of this Oligonucleotide probes are preferably a universal nucleotide analog trained to the specificity the ligase still increase.

Eine weitere Ausführungsvariante ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Analyseverfahren eine Ligase-Reaktion unter Verwendung eines spezifischen Primers ist.This is another embodiment variant characterized in that at least one of the analytical methods using a ligase reaction of a specific primer.

Als Ligase wird vorzugsweise eine thermostabile DNA-Ligase bzw. eine Mutentenform einer thermostabilen DNA-Ligase eingesetzt.A ligase is preferably used thermostable DNA ligase or a mutant form of a thermostable DNA ligase used.

Ein besonders geeigneter Primer ist dadurch gekennzeichnet, daß er eine Nukleotidsequenz aufweist, die aus zwei Sequenzabschnitten zusammengesetzt (denkbar) ist, nämlich aus dem das 3'-Ende aufweisenden Sequenzabschnitt A-I und aus dem das 5'-Ende aufweisenden Sequenzsbschnitt A-II. Der das 3'-Ende aufweisende Sequenzabschnitt A-I ist komplementär zu demjenigen Abschnitt der bekannten Sequenz der zu untersuchenden Nukleinsäureprobe, der unmittelbar dem 3'-Ende der entsprechenden Oligonukleotidsondensequenz folgt. Der das 5'-Ende aufweisende Sequenzabschnitt A-II besteht aus einem oder mehreren Nukleotiden, wobei das an das 5'-Ende des Seequnezabschnitts A-I direkt angrenzende Nukleotid identisch mit dem letzten Nukleotid am 3'-Endes der entsprechenden Oligonukleotidsonde ist, und wobei der Sequenzabschnitt A-II im übrigen keine Homologie zur Nukleinsäureprobe oder Oligonukleotidsonde aufweist. Zusätzlich kann das 5'-Ende des Sequenzabschnitts A-II Modifikationen aufweisen wie beispielsweise eine Dephosphorylierung oder einen zusätzlichen Linker.A particularly suitable primer is characterized in that it has a nucleotide sequence which is composed (conceivable) of two sequence sections, namely the sequence section AI having the 3 'end and the sequence section A-II having the 5' end. The sequence section AI having the 3 'end is complementary to that section of the known sequence of the nucleic acid sample to be investigated which immediately follows the 3' end of the corresponding oligonucleotide probe sequence. The sequence section A-II having the 5 'end consists of one or more nucleotides, the nucleotide directly adjacent to the 5' end of the sequence section AI being identical to the last nucleotide at the 3 'end of the corresponding oligonucleotide probe, and the Sequenzab section A-II otherwise has no homology to the nucleic acid sample or oligonucleotide probe. In addition, the 5 'end of sequence section A-II can have modifications such as dephosphorylation or an additional linker.

Bei Verwendung eines solchen Primers ist die Ligase-Reaktion mit einer zusätzlichen enzymatischen Reaktion gekoppelt, in deren Verlauf der Sequenzabschnitts A-II mit Hilfe spezifischer Enzyme wie beispielsweise thermostabiler Flap Endonukleasen (FENs), hierunter insbesondere Pfu und Afu FEN1-Nukleasen, oder thermostabiler Cleavasen von dem Primer abgespaltet wird.When using such a primer is the ligase reaction with an additional enzymatic reaction coupled, in the course of which the sequence section A-II with the help specific enzymes such as thermostable flap endonucleases (FENs), including in particular Pfu and Afu FEN1 nucleases, or thermostable cleavases is cleaved from the primer.

Als Detektionsverfahren hat sich in der Praxis eine Ligase-Reaktion unter Verwendung von drei verschiedenartigen Primern (K), (wt) (m) gut bewährt. Eine Variante dieser Primer ist durch folgende Nukleotidsequenzen gekennzeichnet: Die Nukleotidsequenz von Primer (K) ist komplementär zu der Nukleotidsequenz des in der Ligase-Reaktion des Analyseverfahrens eingesetzten Primers, die Nukleotidsequenz von Primer (wt) ist komplementär zu der das Wildtyp-Nukleotid enthaltenden Nukleotidsequenz am 3'-Ende der Oligonukleotidsonden, und die Nukleotidsequenz von Primer (m) ist komplementär zu der das Mutanten-Nukleotid enthaltenden Nukleotidsequenz am 3'-Ende der Oligonukleotidsonden. Primer (wt) und/oder Primer (m) sind vorzugsweise mit einem Marker versehen, anhand dessen das Ligationsprodukt detektiert werden kann.Has proven to be a detection method in practice a ligase reaction using three different types Primers (K), (wt) (m) well proven. A Variant of these primers is characterized by the following nucleotide sequences: The nucleotide sequence of primer (K) is complementary to that Nucleotide sequence of the in the ligase reaction of the analysis method used primer, the nucleotide sequence of primer (wt) is complementary to that the nucleotide sequence containing the wild-type nucleotide at the 3 'end of the oligonucleotide probes, and the nucleotide sequence of primer (m) is complementary to that the nucleotide sequence containing the mutant nucleotide at the 3 'end of the oligonucleotide probes. Primers (wt) and / or primers (m) are preferably with a marker provided, by means of which the ligation product can be detected.

Als Marker kommen insbesondere Fluoreszenzfarbstoffe in Betracht, die die zusätzliche Möglichkeit eröffnen, daß Primer (wt) und/oder Primer (m) mit verschiedenen Fluoreszenzfarbstoffen markiert sind.In particular, fluorescent dyes come as markers considering the additional possibility open, that primer (wt) and / or primer (m) with different fluorescent dyes are marked.

Der Marker kann aber ebensogut eine zusätzliche Nukleotidsequenz an einem der eingesetzten Primer sein, die nach Durchführung einer Ligase-Reaktion, anschließender Erwärmung(Temperaturerhöhung), nachfolgendem Waschprozeß und abschließender Rolling-Circle-Amplification (RCA)-Reaktion detektiert wird.The marker can just as well be one additional Nucleotide sequence on one of the primers used, the after execution a ligase reaction, subsequent Heating (temperature increase), subsequent Washing process and final Rolling Circle Amplification (RCA) reaction is detected.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit dazugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigenThe invention is illustrated below of embodiments with associated Drawings closer explained. Show it

1: ein Areal (einen Spot, einen Bereich) eines Chips/Arrays , das (der) mit einer Oligonukleotidsonde beladen ist, 1 : an area (a spot, an area) of a chip / array that is loaded with an oligonucleotide probe,

2: das Areal aus 1 nach Zugabe einer zu untersuchenden Nukleinsäure-Probe, die mit der Oligonukleotidsonde hybridisiert, 2 : the area out 1 after adding a nucleic acid sample to be examined that hybridizes with the oligonucleotide probe,

3: das Areal aus 2 nach Zugabe eines Primers, 3 : the area out 2 after adding a primer,

4: das Areal aus 3 nach erfolgter Ligase-Reaktion, der Primer ist an die Oligonukleotidsonde gekoppelt bzw. mit dieser ligiert, 4 : the area out 3 after the ligase reaction has taken place, the primer is coupled to or ligated to the oligonucleotide probe,

5: das Areal aus 4 nach Zugabe eines Nukleotid-Mix (dATP, dGTP, dCTP, dTTP) und erfolgter Primerextension, 5 : the area out 4 after adding a nucleotide mix (dATP, dGTP, dCTP, dTTP) and primer extension,

6: das Areal aus 5 nach dem Abwaschen der (aller) zu untersuchenden Nukleinsäure-Proben von der Oligonukleotidsonde, nachfolgend durchgeführter Denaturierungsreaktion und Waschung 6 : the area out 5 after washing off the (all) nucleic acid samples to be examined from the oligonucleotide probe, subsequently carried out denaturation reaction and washing

7: das Areal aus 6 nach Zugabe eines spezifischen Beacon. 7 : the area out 6 after adding a specific beacon.

8: das Areal aus 6 nach Zugabe verschiedenartiger Primer 8' und 8''. 8th : the area out 6 after adding different types of primers 8th' and 8th'' ,

9: das Areal aus 8 nach erfolgter Hybridisierung und Ligase-Reaktion, die Primer 8' und 8'' sind an die Oligonukleotidsonden 4 mit anligiertem Primer 8 und daran ansynthetisierter DNA-Sequenz/Primer-Extension-Produkt 10 gebunden. 9 : the area out 8th after hybridization and ligase reaction, the primers 8th' and 8th'' are on the oligonucleotide probes 4 with ligated primer 8th and DNA sequence / primer extension product synthesized thereon 10 bound.

Beispiel 1: Kombination von drei Analysemethoden unter Verwendung eines einzigen DNA-(Bio)Chips bzw. DNA-MicroarraysExample 1: Combination of three analysis methods using a single DNA (bio) chip or DNA microarrays

Zum Nachweis einer bestimmten Mutation, z.B. G zu A an Position 495 des Gens XY, in einer DNA-Probe (eines Patienten) wird eine Ligase-Reaktion mit einer Primer-Extension-Reaktion und einer Beacon-Hybridisierung gekoppelt.To detect a particular mutation, e.g. G to A at position 495 of the XY gene, in a DNA sample (from a patient) becomes a ligase reaction with a primer extension reaction and a beacon hybridization coupled.

Im Einzelnen wird dabei folgendermaßen vorgegangen:The procedure is as follows:

(I) Zunächst wird ein herkömmlicher DNA-(Bio)Chip bzw. DNA-Microarray 2, der mit bekannten Oligonukleotiden als Fängermolekülen, z.B. mit Oligonukleotidsonden 4, 4' bestückt ist (siehe 1), zur Durchführung einer Nukleinsäure-Analyse mittels herkömmlicher Hybridisierungsreaktion eingesetzt:
Hierfür wird die (zu analysierenden) Patienten-DNA-Probe auf den DNA-(Bio)Chip bzw. DNA-Microarray 2 aufgebracht und die darin enthaltenen Nukleinsäure-Proben 6 anschließend durch Hybridisierung an komplementäre Oligonukleotidsonden 4 gebunden. Dabei ergibt sich beispielsweise anschaulich vereinfacht die folgende Situation:
An zwei Positionen auf dem Chip sind Oligonukleotidsonden 4, 4' aufgebracht, die sich nur an ihrem 3'-Ende in einer Base bzw. einem Nukleotid

Figure 00080001
unterscheiden, und die jeweils komplementär zu dem bekannten, die Mutationsposition (z.B. Position 495 des Gens XY) enthaltenden Sequenzabschnitt der Nuleinsäureprobe 6 sind, d.h. die jeweils komplementär zu der Wildtyp-DNA-Sequenz bzw. der Mutations-DNA-Sequenz der Nukleinsäure-Proben 6 bzw. 6' sind. Infolge der Hybridisierung entstehen Hybride aus Oligonukleotidsonden 4, 4' und dazu komplementären Nukleinsäure-Proben 6, 6' aus der DNA-Probe des Patienten (vgl. 2). Im Idealfall werden dabei folgende Hybride gebildet: (a) Bei Homozygotie der Wildtyp-Sequenz entsteht an der Chipposition, die die zur Wildtyp-DNA-Sequenz komplementäre Oligonukleotidsonde 4 trägt, eine komplette Doppelstrang-DNA (2A). An der Chipposition, die die zur Mutations-Sequenz komplementäre Oligonukleotidsonde 4' trägt, entsteht eine Doppelstrang-DNA, die am 3'-Ende der Oligonukleotidsonde 4' einen Mismatch aufweist (2B). (b) Bei Homozygotie der Mutante entsteht die umgekehrte Situation, d.h. an der Chipposition, die die zur Mutations-Sequenz komplementäre Oligonukleotidsonde 4' trägt, entsteht eine komplette Doppelstrang-DNA (2A') und an der Chipposition, die die zur Wildtyp-DNA-Sequenz komplementäre Oligonukleotidsonde 4 trägt, entsteht eine Doppelstrang-DNA, die am 3'-Ende der Oligonukleotidsonde 4 einen Mismatch aufweist. (c) Bei Heterozygotie ist kein Mismatch vorhanden, d.h. an der Chipposition, die die zur Mutations-Sequenz komplementäre Oligonukleotidsonde 4' trägt, entsteht eine komplette Doppelstrang-DNA und ebenso an der Chipposition, die die zur Wildtyp-DNA-Sequenz komplementäre Oligonukleotidsonde 4 trägt.(I) First, a conventional DNA (bio) chip or DNA microarray 2 that with known oligonucleotides as capture molecules, for example with oligonucleotide probes 4 . 4 ' is equipped (see 1 ), used to carry out a nucleic acid analysis using a conventional hybridization reaction:
For this purpose, the patient DNA sample (to be analyzed) is placed on the DNA (bio) chip or DNA microarray 2 applied and the nucleic acid samples contained therein 6 then by hybridization to complementary oligonucleotide probes 4 bound. The following situation arises, for example, in a graphically simplified manner:
There are oligonucleotide probes in two positions on the chip 4 . 4 ' applied, which are only at their 3 'end in a base or a nucleotide
Figure 00080001
differ, and each complementary to the known sequence section containing the mutation position (eg position 495 of the gene XY) of the nucleic acid sample 6 are, that is in each case complementary to the wild-type DNA sequence or the mutation DNA sequence of the nucleic acid samples 6 respectively. 6 ' are. As a result of the hybridization, hybrids are formed from oligonucleotide probes 4 . 4 ' and complementary nucleic acid samples 6 . 6 ' from the patient's DNA sample (cf. 2 ). Ideally, the following hybrids are formed: (a) In the case of homozygosity of the wild-type sequence, the oligonucleotide probe which is complementary to the wild-type DNA sequence is formed at the chip position 4 carries a complete double-stranded DNA ( 2A ). At the chip position, which is complementary to the mutation sequence oligonucleotide probe 4 ' carries a double-stranded DNA, which is at the 3 'end of the oligonucleotide probe 4 ' has a mismatch ( 2 B ). (b) When the mutant is homozygous, the reverse situation arises, ie at the chip position, which is the oligonucleotide probe complementary to the mutation sequence 4 ' a complete double-stranded DNA ( 2A ' ) and at the chip position, which is the complementary oligonucleotide probe to the wild-type DNA sequence 4 carries a double-stranded DNA, which is at the 3 'end of the oligonucleotide probe 4 has a mismatch. (c) In the case of heterozygosity, there is no mismatch, ie at the chip position which is the oligonucleotide probe complementary to the mutation sequence 4 ' carries a complete double-stranded DNA and also at the chip position, which is the complementary oligonucleotide probe to the wild-type DNA sequence 4 wearing.

(II) Nachfolgend wird derselbe DNA-(Bio)Chip bzw. DNA-Microarray 2 mit dem darauf befindlichen Hybrid (Hybridisierungsprodukt) in einer DNA-Ligase-Reaktion mit einem spezifischen Primer 8 eingesetzt, dessen Sequenz komplementär zu demjenigen Abschnitt der bekannten Sequenz der Nuleinsäureprobe-Wildtyp 6 oder der Nuleinsäureprobe-Mutante 6' ist, der unmittelbar dem 3'-Ende der Oligonukleotidsondensequenz 4 bzw 4' folgt:
Hierfür wird der Chip 2 mit dem spezifischen Primer 8 versetzt (siehe 3) und die Ligase-Reaktion durchgeführt – entweder unter Einsatz thermostabiler Ligasen oder chemisch katalysiert –, wobei der Primer 8 an die Oligonukleotidsonde 4 gekoppelt bzw. mit dieser ligiert wird (siehe 4).
Alternativ kann die Ligase-Reaktion mit einer enzymatischen Reaktion durch den Einsatz der thermostabilen Endonuklease V kombiniert werden.
(II) Below is the same DNA (bio) chip or DNA microarray 2 with the hybrid (hybridization product) on it in a DNA ligase reaction with a specific primer 8th used, the sequence complementary to that section of the known sequence of the nucleic acid sample wild type 6 or the nucleic acid sample mutant 6 ' which is immediately the 3 'end of the oligonucleotide probe sequence 4 respectively 4 ' follows:
For this the chip 2 with the specific primer 8th offset (see 3 ) and the ligase reaction is carried out - either using thermostable ligases or chemically catalyzed - with the primer 8th to the oligonucleotide probe 4 is coupled or ligated to it (see 4 ).
Alternatively, the ligase reaction can be combined with an enzymatic reaction by using the thermostable endonuclease V.

Bei Vorliegen eines Mismatches am Übergang vom 3'-Ende der Oligonukleotidsonde 4' und dem 5'-Ende des Primers (3B) kann keine Ligation erfolgen.If there is a mismatch at the transition from the 3 'end of the oligonucleotide probe 4 ' and the 5 'end of the primer ( 3B ) no ligation can take place.

Diese Spezifität bezüglich eines Mismatches ist bei der Ligase-Reaktion vergleichsweise sehr hoch, – z.B. weit höher als bei der Primer-Extension-Reaktion.This specificity regarding a mismatch is comparatively very high in the ligase reaction, e.g. far higher than in the primer extension reaction.

Die unter (I) und (II) geschilderten Reaktionen stellen den Idealfall dar. In der Praxis existieren dagegen eine Reihe von potentiellen Fehlerquellen. So kann, wenn auch sehr selten, z.B. die Ligase trotz Vorhandenseins eines Mismatches besonders bei einer T-G bzw. G-T Fehlpaarung eine Ligation durchführen. Desweiteren kann z.B. eine homologe DNA-Sequenz anhybridisiert werden, die besonders zum 3'-Ende der Oligonukleotidsonde 4 komplementär ist. In diesem Fall würde ein falsches Ergebnis resultieren. Daneben besteht die Gefahr, daß die Primer-Sequenz an ihrem 5'-Ende komplementär zu einer anderen DNA-Sequenz ist, die unerwünschterweise an der Oligonukleotidsonde 4 anhybridisiert ist, und eine Ligase-Reaktion würde in diesem Fall ebenso ein falsches Ergebnis liefern.The reactions described under (I) and (II) represent the ideal case. In practice, however, there are a number of potential sources of error. Thus, although very rare, the ligase, for example, can perform a ligation despite the presence of a mismatch, particularly in the case of a TG or GT mismatch. Furthermore, for example, a homologous DNA sequence can be hybridized, particularly to the 3 'end of the oligonucleotide probe 4 is complementary. In this case an incorrect result would result. In addition, there is a risk that the primer sequence at its 5 'end will be complementary to another DNA sequence that is undesirably on the oligonucleotide probe 4 is hybridized, and a ligase reaction would also give a wrong result in this case.

Mit dem erfindungsgemäßen Testsystem ist es jedoch möglich, solche falschen Ergebnisse kenntlich zu machen, indem beide Reaktionen an denselben Proben-Nukleinsäuren auf demselben Chip durchgeführt werden, indem vorzugsweise noch wenigstens ein weiteres Analyseverfahren (siehe Schritt III) durchgeführt wird, daran anschließend ein Denaturierungs- und Wachverfahren (siehe Schritt IV) und abschließend ein oder mehrere Detektionsverfahren (siehe Schritt V).With the test system according to the invention however, it is possible Identify such false results by both responses on the same sample nucleic acids performed the same chip by preferably at least one further analysis method (see step III) will, after that a denaturing and guard procedure (see step IV) and finally one or several detection methods (see step V).

(III) In einem weiteren (dritten) Analyseverfahren wird derselbe DNA-(Bio)Chip bzw. DNA-Microarray 2 mit dem darauf befindlichen Hybrid und dem daran, nämlich an die Oligonukleotidsonde 4 ligierten Primer 8 in einer Primer-Extension-Reaktion eingesetzt:
Hierfür wird der Chip 2 mit einer thermostabilen Polymerase und einem Nukleotid-Mix (dATP, dGTP, dCTP, dTTP) versetzt und die Primer-Extension-Reaktion durchgeführt (siehe 5). Das Reaktionsprodukt ist die Oligonukleotidsonde 4 mit anhybridisierter Nukleinsäure-Probe 6 einerseits sowie anligiertem Primer 8 und daran ansynthetisierter DNA-Sequenz 10 (Primer-Extension-Produkt) andererseits, wobei die ansynthetisierte DNA-Sequenz 10 (das Primer-Extension-Produkt) zu einem Abschnitt der Nukleinsäure-Probe 6, welcher nicht mit der Oligonukleotidsonde 4 hybridisiert hat, komplementär ist.
(III) In a further (third) analysis method, the same DNA (bio) chip or DNA microarray is used 2 with the hybrid thereon and with it, namely to the oligonucleotide probe 4 ligated primer 8th used in a primer extension reaction:
For this the chip 2 mixed with a thermostable polymerase and a nucleotide mix (dATP, dGTP, dCTP, dTTP) and the primer extension reaction carried out (see 5 ). The reaction product is the oligonucleotide probe 4 with hybridized nucleic acid sample 6 on the one hand and ligated primer 8th and DNA sequence synthesized on it 10 (Primer extension product) on the other hand, where the synthesized DNA sequence 10 (the primer extension product) to a portion of the nucleic acid sample 6 which is not compatible with the oligonucleotide probe 4 hybridized, is complementary.

(IV) Derselbe DNA-(Bio)Chip bzw. DNA-Microarray 2 mit dem darauf befindlichen Hybrid mit an die Oligonukleotidsonde 4 anligiertem Primer 8 und daran ansynthetisierter DNA-Sequenz 10 (Primer-Extension-Produkt) wird einem geläufigen Denaturierungsverfahren und anschließend einem oder mehreren Waschschritten unterworfen, um die Nukleinsäureprobe 6 von der Oligonukleotidsonde 4 mit daran anligiertem Primer 8 und daran ansynthetisierter DNA-Sequenz 10 (Primer-Extension-Produkt) abzulösen und von dem Chip 2 zu entfernen (siehe 6). Der Chip 2 bzw. die darauf fixierten Oligonukleotidsonden 4 mit daran anligiertem Primer 8 und daran ansynthetisierter DNA-Sequenz 10 (Primer-Extension-Produkt) wird/werden dann einem abschließenden Detektionsverfahren zugeführt.(IV) The same DNA (bio) chip or DNA microarray 2 with the hybrid on it to the oligonucleotide probe 4 ligated primer 8th and DNA sequence synthesized on it 10 (Primer Extension Product) is subjected to a common denaturation procedure and then one or more washing steps to obtain the nucleic acid sample 6 from the oligonucleotide probe 4 with primer attached to it 8th and DNA sequence synthesized on it 10 (Primer extension product) and detach from the chip 2 to remove (see 6 ). The chip 2 or the oligonucleotide probes fixed thereon 4 with primer attached to it 8th and DNA sequence synthesized on it 10 (Primer extension product) is / are then fed to a final detection method.

(V) In dem Detektionsverfahren wird der Chip 2 (beispielsweise) mit einem Beacon 12 versetzt, der nur nach spezifischer Hybridisierung mit dem an die Oligonukleotidsonde 4 anligiertem Primer 8 und/oder der daran ansynthetisierten DNA-Sequenz 10 (Primer-Extension-Produkt) ein Fluoreszenzsignal abstrahlt, damit eine spezifische Sequenzerkennung anzeigt und gleichzeitig die Ergebnisse der zuvor abgelaufenen Analyseverfahren bestätigt.(V) In the detection process, the chip 2 (for example) with a beacon 12 which is only after specific hybridization with that to the oligonucleotide probe 4 ligated primer 8th and / or the DNA sequence synthesized thereon 10 (Primer extension product) emits a fluorescence signal so that a specific sequence recognition is indicated and at the same time the results of the previously performed analysis methods are confirmed.

Dieses Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Testsystems hat sich in der Praxis gut bewährt.This embodiment of the test system according to the invention has proven itself well in practice.

Eine vorteilhafte Modifizierung des vorstehend beschriebenen Testsystems besteht darin, daß bei der Primer-Extension-Reaktion spezielle thermostabile DNA-Polymerasen und/oder spezielle Zusätze, die die Spezifität der Polymerase(n) erhöhen, beispielsweise thermostabiles Mut-S-Protein und/oder das Reagenz "Perfect mismatch" (Fa. STRATAGEN), eingesetzt werden, und/oder daß die Ligase-Reaktion entweder enzymatisch mit thermostabiler Ligase oder chemisch durchgeführt wird.An advantageous modification of the test system described above is that in the primer extension reaction special thermo stable DNA polymerases and / or special additives which increase the specificity of the polymerase (s), for example thermostable Mut-S protein and / or the reagent "Perfect mismatch" (from STRATAGEN), and / or that Ligase reaction is carried out either enzymatically with thermostable ligase or chemically.

Bei einer anderen Variante des hier beispielhaft aufgezeigten Testsystems werden Chips eingesetzt, bei denen die Sondenoligonukleotide 4, 4' als RNA-Moleküle realisiert sind. Im weiteren Verlauf des Testsystems werden infolgedessen dann RNA-Ligasen zur Durchführung der Ligations-Reaktion eingesetzt, ebenso wenn RNA-Primer verwendet werden.In another variant of the test system shown here by way of example, chips are used in which the probe oligonucleotides 4 . 4 ' are realized as RNA molecules. As a result, in the further course of the test system, RNA ligases are then used to carry out the ligation reaction, just as if RNA primers are used.

Falls die zu untersuchende Nukleinsäure-Probe 6 ein RNA-Molekül ist, wird bei der Primer-Extension-Reaktion anstelle der DNA-Polymerase eine (unter Umständen thermostabile) Reverse Transkriptase eingesetzt.If the nucleic acid sample to be examined 6 is an RNA molecule, a (possibly thermostable) reverse transcriptase is used in the primer extension reaction instead of the DNA polymerase.

Werden als Sondenoligonukleotide Oligonukleotide mit "stem-loop"-DNA-Struktur eingesetzt, so kann die Ligase-Reaktion ohne Primerzugabe erfolgen.Are used as probe oligonucleotides Oligonucleotides with a "stem-loop" DNA structure can be used the ligase reaction takes place without the addition of primers.

Zur Detektion der jeweiligen Reaktionsergebnisse der in dem Testsystem eingesetzten Analysemethoden sind alle bekannten und denkbaren (Standard-)verfahren einzeln oder kombiniert einsetzbar, insbesondere die Detektion vermittels Fluoreszenzlicht, Radioaktivität, Farbreaktionen, Silber- und/oder Goldpartikel.For the detection of the respective reaction results the analysis methods used in the test system are all known and conceivable (standard) processes can be used individually or in combination, in particular the detection by means of fluorescent light, radioactivity, color reactions, Silver and / or gold particles.

Es besteht ferner die Möglichkeit, das beschriebene Testsystem derart zu modifizieren, daß einzelne Reaktionsschritte zunächst ohne bzw. außerhalb eines Trägers/Chips/Microarrays 2 erfolgen und das Verfahren dann auf dem Chip/Träger fortgeführt wird.There is also the possibility of modifying the test system described in such a way that individual reaction steps initially without or outside a carrier / chip / microarray 2 take place and the process is then continued on the chip / carrier.

Beispielsweise können die Ligase- und Primer-Extension-Reaktion in einem Reaktionsgefäß durchgeführt und das Hybrid anschließend auf einen Chip aufgetragen und an einem fixierten Oligonukleotid hybridisiert werden, so daß dessen 3'-Ende mit dem 5'-Ende des Ligase-Primers ligiert werden kann. Nach einem Denaturierungs- und Waschschritt wird dann das Detektionsverfahren durchgeführt.For example, the ligase and primer extension reaction carried out in a reaction vessel and the hybrid afterwards applied to a chip and on a fixed oligonucleotide are hybridized so that its 3 'end can be ligated to the 5' end of the ligase primer. To The detection method then becomes a denaturing and washing step carried out.

Beispiel 2: Untersuchung einer Patienten DNA-Probe auf das Vorhandensein bestimmter Punktmutationen (A) nach dem Stand der Technik und (B) nach dem erfindungsgemäßen Testsystem.Example 2: Investigation a patient's DNA sample for the presence of certain point mutations (A) according to the prior art and (B) according to the test system according to the invention.

Eine Patienten-DNA-Probe soll zu diagnostischen Zwecken auf das Vorhandensein einer bestimmten Punktmutation untersucht werden, und zwar mittels der drei an sich bekannten Analyseverfahren: Hybridisierung mit bekannten Oligonukleotiden, Primer-Extension-Reaktion und Ligase-Reaktion.A patient's DNA sample is said to diagnostic purposes for the presence of a particular point mutation to be examined, using the three known analytical methods: Hybridization with known oligonucleotides, primer extension reaction and ligase reaction.

(A) Nach dem Stand der Technik wird hierfür wie folgt vorgegangen:
Entweder (i) werden diese Analyseverfahren auf altbekannte Weise unter Einsatz altbekannter Träger bzw. Reaktionsgefäße durchgeführt, oder (ii) anstelle der altbekannten Träger bzw. Reaktionsgefäße werden Biochips/Microarrays eingesetzt.
(A) According to the prior art, the procedure is as follows:
Either (i) these analysis methods are carried out in the well-known manner using well-known carriers or reaction vessels, or (ii) biochips / microarrays are used instead of the well-known carriers or reaction vessels.

Die Vorgehensweise unter Einsatz von Chips umfaßt im wesentlichen die folgenden Schritte:

  • 1. Die zu untersuchende DNA-Probe (des Patienten) wird beispielsweise mit Fluoreszenzfarbstoffen markiert und auf einen Chip aufgebracht, der mit spezifischen Oligonukleotiden bestückt ist, Anschließend wird eine im Stand der Technik geläufige Hybridisierungsreaktion durchgeführt und die dabei gebildeten Hybride mit dem Fachmann bekannten Verfahren detektiert.
  • 2. Die zu untersuchende DNA-Probe (des Patienten) wird auf einen Chip aufgebracht, der mit spezifischen Oligonukleotiden bestückt ist. Nach Hybridisierung werden spezifische Primer zugegeben, die mit Fluoreszenzfarbstoffen oder radioaktiv markiert sind, und es wird eine im Stand der Technik geläufige Ligase-Reaktion durchgeführt. Das Reaktionsprodukt wird mit dem Fachmann bekannten Verfahren detektren.
  • 3. Die zu untersuchende DNA-Probe (des Patienten) wird auf einen Chip aufgebracht, der mit spezifischen Oligonukleotidsonden bestückt ist. Anschließend wird eine im Stand der Technik geläufige Primer-Extension-Reaktion durchgeführt, bei der z.B. fluoeszenzmarkierte Nukleotide verwendet werden. Das markierte Reaktionsprodukt wird mit dem Fachmann bekannten Verfahren detektiert.
The procedure using chips essentially comprises the following steps:
  • 1. The DNA sample to be examined (of the patient) is marked, for example, with fluorescent dyes and applied to a chip which is equipped with specific oligonucleotides. A hybridization reaction which is familiar in the prior art is then carried out and the hybrids formed in this way are known to those skilled in the art detected.
  • 2. The DNA sample to be examined (of the patient) is applied to a chip which is equipped with specific oligonucleotides. After hybridization, specific primers are added which are labeled with fluorescent dyes or radioactively and a ligase reaction which is familiar in the prior art is carried out. The reaction product is detected using methods known to those skilled in the art.
  • 3. The DNA sample to be examined (of the patient) is applied to a chip which is equipped with specific oligonucleotide probes. A primer extension reaction which is familiar in the prior art is then carried out, in which, for example, fluorescence-labeled nucleotides are used. The marked reaction product is detected using methods known to the person skilled in the art.

Keines der einzelnen Analyseverfahren für sich genommen liefert ein Ergebnis mit einem befriedigenden Maß an Spezifität für diagnostische Zwecke.None of the individual analysis methods for themselves Taken, provides a result with a satisfactory level of diagnostic specificity Purposes.

Um diese Spezifität zu verbessern bestehen die Möglichkeiten, (a) jeden der genannten Schritte mit neuen Chips zwei- oder mehrfach durchzuführen und aus den gewonnenen Ergebnissen den Mittelwert zu bilden, oder (b) den Chip mit einem oder mehreren gleichartigen Sets an spezifischen Oligonukleotiden zu bestücken um bei einem Verfahrensdurchgang mehrere parallele Ansätze durchzuziehen und so eine Mehrzahl vergleichbarer Ergebnisse zu erhalten, aus denen ein Mittelwert gebildet werden kann, oder (c) die genannten Analyseverfahren werden auf jeweils einem Chip, in vorliegenden Fall also auf drei Chips, parallel zueinander durchgeführt und die Resultate miteinander verglichen.To improve this specificity there are Possibilities, (a) each of the above steps with new chips two or more times perform and average the results obtained, or (b) the chip with one or more similar sets of specific ones Populate oligonucleotides to carry out several parallel approaches in one process run and to get a number of comparable results from which an average can be formed, or (c) the analysis methods mentioned are on one chip each, in this case three Chips, performed in parallel and the results with each other compared.

Alle diese Möglichkeiten erhöhen zwar die Aussagekraft des letztendlich ermittelten Ergebnisses des betreffenden Analyseverfahrens, sind aber kostenintensiv, bedingen den Einsatz größerer Mengen an Patienten-DNA-Proben, und die Spezifität bleibt dennoch eingeschränkt.All of these options increase the meaningfulness of the ultimately determined result of the concerned Analysis procedures, but are costly, require the use larger quantities on patient DNA samples, and the specificity remains limited.

(B) Gemäß dem erfindungsgemäßen Testsystem wird z.B. wie folgt vorgegangen:

  • 1. Ein Aliquot der zu untersuchenden DNA-Probe (des Patienten) wird auf einen Chip aufgebracht, der mit spezifischen Oligonukleotidsonden 4, 4' bestückt ist. Anschließend wird eine im Stand der Technik geläufige Hybridisierungsreaktion durchgeführt.
  • 2. Auf denselben Chip werden spezifische Primer 8 aufgebracht und eine im Stand der Technik geläufige Ligase-Reaktion durchgeführt.
  • 3. Derselbe Chip wird einer im Stand der Technik geläufigen Primer-Extension-Reaktion unterworfen.
  • 4. Abschließend erfolgt ein Denaturierungs-Waschschritt und danach eine an sich bekannte Hybridisierungsreaktion mit einem spezifischen Beacon, dessen Nukleotidsequenz komplementär dem Übergang von dem anligierten spezifischen Primer und der durch die Primer-Extension-Reaktion verlängerten DNA-Sequenz ist. Das Fluoreszenzsignals des Beacon, welches nur nach spezifischer Hybridiserung des Beacons abgegeben wird, wird mit dem Fachmann bekannten Verfahren detektiert.
(B) According to the test system according to the invention, the procedure is as follows, for example:
  • 1. An aliquot of the DNA sample to be examined (of the patient) is applied to a chip using specific oligonucleotide probes 4 . 4 ' is equipped. A hybridization reaction familiar to the prior art is then carried out.
  • 2. Specific primers are applied to the same chip 8th applied and carried out a ligase reaction familiar in the prior art.
  • 3. The same chip is subjected to a primer extension reaction known in the art.
  • 4. Finally, there is a denaturing wash step and then a hybridization reaction known per se with a specific beacon, the nucleotide sequence of which is complementary to the transition from the ligated specific primer and the DNA sequence extended by the primer extension reaction. The fluorescence signal of the beacon, which is emitted only after specific hybridization of the beacon, is detected using methods known to those skilled in the art.

Im Unterschied zur Vorgehensweise nach dem Stand der Technik werden bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise (dem erfindungsgemäßen Testsystem) die gewählten Analyseverfahren erstmals zeitlich aufeinander folgend auf demselben Chip durchgeführt, wodurch die Kontrolle von Ablauf und Resultaten des jeweils vorangegangenen Analyseverfahrens durch das jeweils nachfolgende Analyseverfahren gegeben ist und die Vorteile der jeweiligen Analyseverfahren bezüglich der Spezifität kombiniert sind. Durch diese interne Kontrolle der Spezifität der vorher abgelaufenen Reaktionen) an jeder beliebigen Reaktionsstelle auf dem Chip wird ein Höchstmaß an Sicherheit und Zuverlässigkeit bezüglich der Untersuchungsergebnisse gewährleistet.In contrast to the procedure according to the prior art in the procedure according to the invention (the test system according to the invention) the elected Analysis method for the first time in succession on the same chip carried out, whereby the control of process and results of the previous one Analysis procedure by the subsequent analysis procedure is given and the advantages of the respective analysis methods with regard to the specificity are combined. Through this internal control of the specificity of the previous past reactions) at any reaction point the chip gets the highest level of security and reliability in terms of of the test results guaranteed.

Beispiel 3: Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Testsystems zur Untersuchung einer Patienten-DNA-Probe auf das Vorhandensein bestimmter und bekannter Punktmutationen und/oder SNPsExample 3: Design variant of the test system according to the invention for examining a patient's DNA sample for presence certain and known point mutations and / or SNPs

(I) Ein herkömmlicher DNA-(Bio)Chip bzw. DNA-Microarray 2 wird mit Oligonukleotidsonden/Sonden-Oligonukleotiden 4, 4' bestückt, deren drittletzte Base am 3'-Ende als universelles Nukleotid-Analog (d.h. als synthetisiertes Nukleotid, das mit jedem der vier natürlicherweise in der DNA vorkommenden Nukleotide dATP, dGTP, dCTP und dTTP eine Basenpaarung eingehen kann) ausgebildet ist.(I) A conventional DNA (bio) chip or DNA microarray 2 with oligonucleotide probes / probe oligonucleotides 4 . 4 ' equipped, the third to last base at the 3 'end as a universal nucleotide analog (ie as a synthesized nucleotide which can base pair with each of the four nucleotides naturally occurring in the DNA dATP, dGTP, dCTP and dTTP) is formed).

Ein Aliquot der Patienten-DNA-Probe wird auf den Chip aufgebracht und einem an sich bekannten Hybridisierungsprozess unterworfen. Dabei hybridisieren die in der Patienten-DNA-Probe enthaltenen und zu untersuchenden Nukleinsäureproben 6, 6' an komplementäre Oligonukleotidsonden 4, 4'.An aliquot of the patient's DNA sample is applied to the chip and subjected to a hybridization process known per se. The nucleic acid samples contained in the patient's DNA sample and to be examined hybridize 6 . 6 ' to complementary oligonucleotide probes 4 . 4 ' ,

(II) Anschließend wird derselbe DNA-(Bio)Chip/DNA-Microarray 2 einer DNA-Ligase-Reaktion unter Verwendung eines spezifischen Primers 8 unterworfen. Die Nukleotidsequenz des Primers 8 ist komplementär zu demjenigen Abschnitt der bekannten Sequenz der zu untesuchenden Nukleinsäureprobe 6, 6' der unmittelbar dem 3'-Ende der entsprechenden Oligonukleotidsondensequenz 4, 4' folgt.(II) Then the same DNA (bio) chip / DNA microarray 2 a DNA ligase reaction using a specific primer 8th subjected. The nucleotide sequence of the primer 8th is complementary to that section of the known sequence of the nucleic acid sample to be examined 6 . 6 ' which is immediately adjacent to the 3 'end of the corresponding oligonucleotide probe sequence 4 . 4 ' follows.

Aufgrund der Maßnahme, daß die drittletzte Base am 3'-Ende der Oligonukleotidsonden 4, 4' als universelles Nukleotid-Analog ausgebildet ist, wird die Spezifität der Ligasereaktion erhöht.Due to the measure that the third last base at the 3 'end of the oligonucleotide probes 4 . 4 ' is designed as a universal nucleotide analog, the specificity of the ligase reaction is increased.

Um die Spezifität der Ligase-Reaktion noch weiter zu erhöhen, wird vorgeschlagen, die in der Publikation von Jianying Luo et al., Nucleic Acid Res., 1996, Vol. 24, No. 14, S. 3071–3078 beschriebene mutierte Thermus thermophilus DNA-Ligase einzusetzen. Auf den diesbezüglichen Inhalt dieser Publikation wird hiermit ausdrücklich Bezug genommen
Alternativ kann die Ligase-Reaktion mit einer enzymatischen Reaktion durch den Einsatz der thermostabilen Endonuklease V kombiniert werden.
In order to further increase the specificity of the ligase reaction, it is proposed that in the publication by Jianying Luo et al., Nucleic Acid Res., 1996, Vol. 24, No. 14, pp. 3071-3078 to use the mutated Thermus thermophilus DNA ligase. We hereby expressly refer to the relevant content of this publication
Alternatively, the ligase reaction can be combined with an enzymatic reaction by using the thermostable endonuclease V.

(III) Derselbe DNA-(Bio)Chip/DNA-Microarray 2 aus Schritt (II), der jetzt die Oligonukleotidsonde 4, 4' mit anligiertem Primer 8 und anhybridisierter Patienten-Nukleinsäureprobe 6, 6' trägt, wird nachfolgend wie in Beispiel 1 Schritt (III) beschrieben einer Primer-Extension-Reaktion unterworfen.(III) The same DNA (bio) chip / DNA microarray 2 from step (II), which is now the oligonucleotide probe 4 . 4 ' with ligated primer 8th and hybridized patient nucleic acid sample 6 . 6 ' is subsequently subjected to a primer extension reaction as described in Example 1 step (III).

(IV) Das Reaktionsprodukt aus Schritt (III) wird dann wie in Beispiel 1 Schritt (N) beschrieben einem Denaturierungs- und Waschprozess unterworfen, wobei es sich erfindungsgemäß nach wie vor auf dem DNA-(Bio)Chip/DNA-Microarray 2 befindet.(IV) The reaction product from step (III) is then subjected to a denaturing and washing process as described in Example 1 step (N), it still being according to the invention on the DNA (bio) chip / DNA microarray 2 located.

(V) Derselbe DNA-(Bio)Chip/DNA-Microarray 2 aus Schritt (IV), der jetzt (nur noch) Oligonukleotidsonde(n) 4, 4' mit anligiertem Primer 8 und daran ansynthetisierter DNA-Sequenz/Primer-Extension-Produkt 10 trägt, wird abschließend einem Detektionsverfahren unterworfen, beispielsweise einer Beacon-Reaktion wie in Beispiel 1 Schritt (V) beschrieben.(V) The same DNA (bio) chip / DNA microarray 2 from step (IV), which now (only) oligonucleotide probe (s) 4 . 4 ' with ligated primer 8th and DNA sequence / primer extension product synthesized thereon 10 is finally subjected to a detection method, for example a beacon reaction as described in Example 1 step (V).

Mit dieser Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Testsystems sind vorhandene SNPs oder Punktmutation mit wesentlich größerer Spezifität und Reproduzierbarkeit nachweisbar als dies mit den im Stand der Technik bekannten Methoden möglich ist.With this embodiment variant of the test system according to the invention are existing SNPs or point mutations with much greater specificity and reproducibility detectable as this using the methods known in the prior art possible is.

Beispiel 4: Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Testsystems zur Untersuchung einer Patienten-DNA-Probe auf das Vorhandensein bestimmter und bekannter Punktmutationen und/oder SNPsExample 4: Design variant of the test system according to the invention for examining a patient's DNA sample for presence certain and known point mutations and / or SNPs

(I) Ein herkömmlicher DNA-(Bio)Chip bzw. DNA-Microarray 2 wird wie in Schritt (I) des Beispiels 1 oder 3 beschrieben mit Oligonukleotidsonden/Sonden-Oligonukleotiden 4, 4' bestückt und mit der zu untersuchenden Nukleinsäureproben 6, 6' (aus der Patienten-DNA-Probe) mittels Hybridiserungsverfahren beladen.(I) A conventional DNA (bio) chip or DNA microarray 2 is as described in step (I) of Example 1 or 3 with oligonucleotide probes / probe oligonucleotides 4 . 4 ' equipped and with the nucleic acid samples to be examined 6 . 6 ' (from the patient's DNA sample) using the hybridization method.

(II) Anschließend wird derselbe DNA-(Bio)Chip/DNA-Microarray 2 analog Schritt (Π) des Beispiels 1 oder 3 einer DNA-Ligase-Reaktion unter Verwendung eines spezifischen Primers 8 unterworfen. Die Nukleotidsequenz des Primers 8 ist komplementär zu demjenigen Abschnitt der bekannten Sequenz der zu untesuchenden Nukleinsäureprobe 6, 6' der unmittelbar dem 3'-Ende der Oligonukleotidsondensequenz 4 4' folgt, jedoch ist an seinem 5'-Ende ein weiteres, zusätzliches Nukleotid vorhanden, das identisch ist mit dem letzten Nukleotid am 3'-Endes der Oligonukleotidsonde 4.(II) Then the same DNA (bio) chip / DNA microarray 2 analogous to step (Π) of example 1 or 3 a DNA ligase reaction using a specific primer 8th subjected. The nucleotide sequence of the primer 8th is complementary to that section of the known sequence of the nucleic acid sample to be examined 6 . 6 ' that is immediately adjacent to the 3 'end of the oligonucleotide probe sequence 4 4 ' follows, but at its 5 'end there is another additional nucleotide which is identical to the last nucleotide at the 3' end of the oligonucleotide probe 4 ,

Nach der Hybridisierung des Primers 8 an die Nukleinsäureprobe 6, 6' existiert infolgedessen an der Kontaktstelle zwischen dem 5'-Ende des Primers 8 und dem 3'-Ende der Oligonukleotidsonde 4, 4' ein "Überhang" von einem Nukleotid. Dieser "Überhang" hindert das Enzym Ligase daran, seine enzymatische Aktivität auszuüben. Erst nach dem Einsatz z.B. einer thermostabilen Cleavase, die den "Überhang" enzymatisch beseitigt (abspaltet), kann die Ligase wirksam werden und die spezifische Ligation zwischen der Oligonukleotidsonde 4, 4' und dem Primer 8 herbeiführen (vgl. Anna V. Demchinskaya et al., J. Biochem. Biophys. Methods 2001, Vol. 50, S. 78–89). Die enzymatische Abspaltung erfolgt in der Regel nur, wenn das zusätzliche Nukleotid identisch ist mit dem letzten Nukleotid am 3'-Ende der Oligonukleotidsonde 4, 4'.After hybridization of the primer 8th to the nucleic acid sample 6 . 6 ' consequently exists at the contact point between the 5 'end of the primer 8th and the 3 'end of the oligonucleotide probe 4 . 4 ' an "overhang" of a nucleotide. This "overhang" prevents the ligase enzyme from exerting its enzymatic activity. The ligase and the specific ligation between the oligonucleotide probe can only become effective after the use, for example, of a thermostable cleavase which enzymatically removes (cleaves) the "overhang" 4 . 4 ' and the primer 8th bring about (see. Anna V. Demchinskaya et al., J. Biochem. Biophys. Methods 2001, Vol. 50, pp. 78-89). The enzymatic cleavage usually only takes place if the additional nucleotide is identical to the last nucleotide at the 3 'end of the oligonucleotide probe 4 . 4 ' ,

Der "Überhang" kann bei Bedarf auch mehr als ein Nukleotid umfassen (lang sein). Dieser längere "Überhang" (Sequenzabschnitt II) wird beispielsweise dadurch realisiert, daß an das o.g. zusätzliche Nukleotid am 5'-Ende des Primers 8 weitere Nukleotide ansynthetisiert sind, wobei die resultierende Nukleotidsequenz jedes "Überhangs" (Sequenzabschnitts II) keine Homologie zur Nukleinsäureprobe 6, 6' oder Oligonukleotidsonde 4, 4' aufweist (– im Gegensatz zu dem Sequenzabschnitt I des Primers 8).The "overhang" can also comprise (be long) more than one nucleotide if necessary. This longer "overhang" (sequence section II) is realized, for example, by adding the above-mentioned additional nucleotide at the 5 'end of the primer 8th further nucleotides are synthesized, the resulting nucleotide sequence of each "overhang" (sequence section II) having no homology to the nucleic acid sample 6 . 6 ' or oligonucleotide probe 4 . 4 ' has (- in contrast to the sequence section I of the primer 8th ).

(III) Derselbe DNA-(Bio)Chip/DNA-Microarray 2, der nun das Reaktionsprodukt aus Schritt (II) trägt, wird nachfolgend wie in Beispiel 1, Schritt (III) beschrieben einer Primer-Extension-Reaktion unterworfen.(III) The same DNA (bio) chip / DNA microarray 2 , which now carries the reaction product from step (II), is subsequently subjected to a primer extension reaction as described in example 1, step (III).

(IV) Im Anschluß daran wird dieser DNA-(Bio)Chip/DNA-Microarray 2 und damit das Reaktionsprodukt aus Schritt (III) einem Denaturierungs- und Waschprozess analog Beispiel 1, Schritt (IV) unterworfen.(IV) This is followed by this DNA (bio) chip / DNA microarray 2 and thus the reaction product from step (III) is subjected to a denaturing and washing process analogous to example 1, step (IV).

(V) Zuletzt wird dieser DNA-(Bio)Chip/DNA-Microarray 2 mitsamt dem Reaktionsprodukt aus Schritt (IV) einem Detektionsverfahren, beispielsweise einer Beacon-Reaktion gemäß Beispiel 1 (V), unterworfen.(V) Finally, this DNA (bio) chip / DNA microarray 2 together with the reaction product from step (IV) are subjected to a detection method, for example a beacon reaction according to Example 1 (V).

Beispiel 5: Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Testsystems zur Untersuchung einer Patienten-DNA-Probe auf das Vorhandensein bestimmter und bekannter Punktmutationen und/oder SNPsExample 5: Design variant of the test system according to the invention for examining a patient's DNA sample for presence certain and known point mutations and / or SNPs

(I) Ein herkömmlicher DNA-(Bio)Chip bzw. DNA-Microarray 2 wird wie in Schritt (I) der Beispiele 1 und/oder 3 beschrieben mit Oligonukleotidsonden/Sonden-Oligonukleotiden 4, 4' bestückt und mit der zu untersuchenden Nukleinsäureproben 6, 6' (aus der Patienten-DNA-Probe) mittels Hybridiserungsverfahren beladen.(I) A conventional DNA (bio) chip or DNA microarray 2 is as described in step (I) of Examples 1 and / or 3 with oligonucleotide probes / probe oligonucleotides 4 . 4 ' equipped and with the nucleic acid samples to be examined 6 . 6 ' (from the patient's DNA sample) using the hybridization method.

(II) Anschließend wird derselbe DNA-(Bio)Chip/DNA-Microarray 2 analog Schritt (II) der Beispiele 1, 3 oder 4 einer DNA-Ligase-Reaktion unter Verwendung eines spezifischen Primers 8 unterworfen.(II) Then the same DNA (bio) chip / DNA microarray 2 analogous to step (II) of Examples 1, 3 or 4 of a DNA ligase reaction using a specific primer 8th subjected.

(III) Derselbe DNA-(Bio)Chip/DNA-Microarray 2, der nun das Reaktionsprodukt aus Schritt (II) trägt, kann nachfolgend, wie in Beispiel 1 Schritt (III) beschrieben, einer Primer-Extension-Reaktion unterworfen werden.(III) The same DNA (bio) chip / DNA microarray 2 , which now carries the reaction product from step (II), can subsequently, as described in example 1 step (III), be subjected to a primer extension reaction.

(IV) Im Anschluß daran wird dieser DNA-(Bio)Chip/DNA-Microarray 2 und damit das Reaktionsprodukt aus Schritt (III) einem Denaturierungs- und Waschprozess analog Beispiel 1 Schritt (IV) unterworfen.(IV) This is followed by this DNA (bio) chip / DNA microarray 2 and thus the reaction product from step (III) is subjected to a denaturing and washing process analogous to example 1 step (IV).

(V) Zuletzt wird dieser DNA-(Bio)Chip/DNA-Microanay 2 mitsamt dem Reaktionsprodukt aus Schritt (IV) (nämlich Oligonukleotidsonde 4, 4' mit anligiertem Primer 8 und daran synthetisiertem Primer-Extension-Produkt 10 jedoch ohne Nukleinsäureprobe 6, 6') einem Detektionsverfahren unterworfen. Als solches wird hier eine Ligase-Reaktion analog Beispiel 1 Schritt (II) unter Verwendung von drei verschiedenartigen Primern, nämlich Primer 8'(K), Primer 8''(wt) und Primer 8''(m) durchgeführt.(V) Finally, this DNA (bio) chip / DNA microanay 2 together with the reaction product from step (IV) (namely oligonucleotide probe 4 . 4 ' with ligated primer 8th and primer extension product synthesized thereon 10 but without a nucleic acid sample 6 . 6 ' ) subjected to a detection method. As such, here a ligase reaction analogous to Example 1 step (II) using three different types of primers, namely primers 8th' (K), primer 8th'' (wt) and primer 8th'' (m) performed.

Primer 8'(K) ist zum Beispiel komplementär zu dem in Schritt (II) eingesetzten Primer 8, d.h. seine Nukleotidsequenz ist komplementär zu der Nukleotidsequenz des in Schritt (II) eingesetzten Primers 8 und hybridisiert mit dieser. Die beiden Primer 8''(wt) und 8''(m) sind komplementär zu dem 3'-Ende der Oligonukleotidsonden 4, 4', d.h. ihre Nukleotidsequenzen sind komplementär zu der Nukleotidsequenz am 3'-Ende der Oligonukleotidsonden 4, 4' und umfassen folglich die zu untersuchende Nukleotidposition. Primer 8''(wt) umfaßt das Wildtyp-Nukleotid und hybridisiert mit der entsprechenden Oligonukleotidsonde 4, und Primer 8''(m) umfaßt das Mutanten-Nukleotid und hybridisiert mit der entsprechenden Oligonukleotidsonde 4'.primer 8th' For example, (K) is complementary to the primer used in step (II) 8th , ie its nucleotide sequence is complementary to the nucleotide sequence of the primer used in step (II) 8th and hybridizes with it. The two primers 8th'' (wt) and 8th'' (m) are complementary to the 3 'end of the oligonucleotide probes 4 . 4 ' , ie their nucleotide sequences are complementary to the nucleotide sequence at the 3 'end of the oligonucleotide probes 4 . 4 ' and consequently include the nucleotide position to be examined. primer 8th'' (wt) comprises the wild-type nucleotide and hybridizes with the corresponding oligonucleotide probe 4 , and primer 8th'' (m) comprises the mutant nucleotide and hybridizes with the corresponding oligonucleotide probe 4 ' ,

Alternativ ist die Nukleotidsequenz von Primer 8'(K) komplementär zu dem an das Wildtyp-Nukleotid bzw. Mutanten-Nukleotid angrenzenden Sequenzabschnitt am 3'-Ende der Oligonukleotidsondensequenz 4, 4', d.h, das letzte Nukleotid am 5'-Ende des Primers 8'(K) ist komplementär zum vorletzten Nukleotid am 3'-Ende der Oligonukleotidsonden 4, 4'. Die beiden Primer 8''(wt) und 8''(m) sind komplementär zu dem in Schritt II eingesetzten Primer 8, wobei das jeweils letzte Nukleotid an ihrem 3'-Ende komplementär zum letzten Nukleotid am 3'-Ende der Oligonukleotidsonden 4, 4' ist, d.h. komplementär zum Wildtyp- bzw. Mutantennukleotid der Oligonukleotidsonden 4, 4' ist.Alternatively, the nucleotide sequence is from primer 8th' (K) complementary to the sequence section adjacent to the wild-type nucleotide or mutant nucleotide at the 3 'end of the oligonucleotide probe sequence 4 . 4 ' , ie the last nucleotide at the 5 'end of the primer 8th' (K) is complementary to the penultimate nucleotide at the 3 'end of the oligonucleotide probes 4 . 4 ' , The two primers 8th'' (wt) and 8th'' (m) are complementary to the primer used in step II 8th . the last nucleotide at its 3 'end complementary to the last nucleotide at the 3' end of the oligonucleotide probes 4 . 4 ' is, that is complementary to the wild-type or mutant nucleotide of the oligonucleotide probes 4 . 4 ' is.

Primer 8''(wt) und/oder Primer 8''(m) ist/sind mit einem Marker versehen, anhand dessen das Ligationsprodukt detektiert wird.primer 8th'' (wt) and / or primer 8th'' (m) is / are provided with a marker by means of which the ligation product is detected.

Vorzugsweise sind beide Primer fluoreszenzmarkiert, wobei Primer 8''(wt) mit einem anderen Fluoreszenzfarbstoff als Primer 8''(m) markiert ist. Die Detektion des Ligationsproduktes erfolgt dann in herkömmlicher Weise mittels bekannter und geläufiger Verfahren. Vorzugsweise wird zuvor, d.h. nach der Ligasereaktion, eine Erwärmung, nämlich eine Behandlung mit erhöhter Temperatur vorgenommen, wobei die gewählte Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur der eingesetzten (Einzel)Primer 8, 8' und 8'' und unterhalb der Schmelztemperatur der zusammenligierten Primer 88' bzw. 88'' liegt, und anschließend werden ein oder mehrere Waschschritte durchgeführt. Da die jeweiligen Positionen der zur Wildtyp-Nukleinsäureprobe 6 komplementären Oligonukleotidsonden 4 und der zur Mutanten-Nukleinsäureprobe 6' komplementären Oligonukleotidsonden 4' bekannt sind, müssen die bei der fluoreszenzmikroskopischen Detektion erfaßten Fluoreszenz-Farbsignale mit den entsprechenden Chip-Positionen übereinstimmen.Both primers are preferably fluorescence-labeled, with primers 8th'' (wt) with a different fluorescent dye as a primer 8th'' (m) is marked. The ligation product is then detected in a conventional manner using known and familiar methods. A heating, namely a treatment at elevated temperature, is preferably carried out beforehand, ie after the ligase reaction, the selected temperature being above the melting temperature of the (individual) primers used 8th . 8th' and 8th'' and below the melting temperature of the primers ligated together 8th - 8th' respectively. 8th - 8th'' , and then one or more washing steps are carried out. Because the respective positions of the wild-type nucleic acid sample 6 complementary oligonucleotide probes 4 and the mutant nucleic acid sample 6 ' complementary oligonucleotide probes 4 ' are known, the fluorescence color signals detected in the fluorescence microscopic detection must match the corresponding chip positions.

Eine andere Möglichkeit der Markierung der Primer 8''(wt) und 8''(m) besteht darin, die Primer mit einer zusätzlichen Nukleotidsequenz auszurüsten, welche nach erfolgter Ligase-Reaktion, Behandlung mit erhöhter Temperatur (Erwärmung) und Waschprozeß die Durchführung einer Rolling-Circle-Amplification (RCA)-Reaktion mit anschließender Detektion ermöglicht (vgl. Girish Nallur et al., Nucleic Acids Res. 2001, Vol. 29, No. 23, e118).Another way of labeling the primers 8th'' (wt) and 8th'' (m) consists in equipping the primers with an additional nucleotide sequence which, after the ligase reaction, treatment with elevated temperature (heating) and washing process, enables a rolling circle amplification (RCA) reaction to be carried out with subsequent detection (cf. Girish Nallur et al., Nucleic Acids Res. 2001, Vol. 29, No. 23, e118).

Beispiel 6: Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Testsystems zur Untersuchung einer Patienten-DNA-Probe auf das Vorhandensein bestimmter und bekannter Punktmutationen und/oder SNPsExample 6: Design variant of the test system according to the invention for examining a patient's DNA sample for presence certain and known point mutations and / or SNPs

(I) Ein herkömmlicher DNA-(Bio)Chip bzw. DNA-Microarray 2 wird mit Oligonukleotidsonden/Sonden-Oligonukleotiden 4 analog Schritt (I) des Beispiels 1 oder 3 (nämlich nur mit einem Typ Oligonukleotidsonden/Sonden-Oligonukleotiden) bestückt und mit der zu untersuchenden Nukleinsäureproben 6, 6' (aus der Patienten-DNA-Probe) mittels Hybridisierungsverfahren beladen. Die Position des Wildtyp- bzw. Mutanten-Nukleotids in der Nukleinsäureprobe 6, 6' befindet sich im vorliegenden Beispielfall einige Nukleotide vom 3'-Ende der Oligonuleotidsonde 4 entfernt.(I) A conventional DNA (bio) chip or DNA microarray 2 with oligonucleotide probes / probe oligonucleotides 4 analogous to step (I) of example 1 or 3 (namely only with one type of oligonucleotide probe / probe oligonucleotide) and with the nucleic acid samples to be examined 6 . 6 ' (from the patient's DNA sample) using the hybridization method. The position of the wild-type or mutant nucleotide in the nucleic acid sample 6 . 6 ' there is a few nucleotides from the 3 'end of the oligonuleotide probe in the present example 4 away.

(II) Anschließend wird derselbe DNA-(Bio)Chip/DNA-Microarray 2 mit dem darauf befindlichen Hybrid (Hybridisierungsprodukt) in einer DNA-Ligase-Reaktion mit zwei spezifischen Primern 8*(wt) und 8*(m) eingesetzt, deren Sequenz komplementär zu demjenigen Abschnitt der bekannten Sequenz der zu untesuchenden Nukleinsäureprobe-Wildtyp 6 oder der Nukleinsäureprobe-Mutante 6' der unmittelbar dem 3'-Ende der entsprechenden Oligonukleotidsondensequenz 4 folgt. Primer 8*(wt) ist komplementär zu dem betreffenden Abschnitt der Nukleinsäureprobe-Wildtyp 6 und Primer 8*(m) ist komplementär zu dem betreffenden Abschnitt der Nukleinsäureprobe-Mutante 6'. Primer 8*(wt) enthält folglich in seiner Sequenz einige Nukleotide von seinem 5'-Ende entfernt die komplementäre Base zum Wildtypnukleotid der Nukleinsäureprobe 6 und Primer 8*(m) enthält in seiner Sequenz einige Nukleotide von seinem 5'-Ende entfernt die komplementäre Base zum Mutantennukleotid. Zwischen dieser Position und dem 5'-Ende sind die Primer 8*(wt) und 8*(m) fluorezenzmarkiert, wobei die Fluoreszenzmarkierung des Primers 8*(wt) verschieden von derjenigen des Primer 8*(m) ist.(II) Then the same DNA (bio) chip / DNA microarray 2 with the hybrid (hybridization product) on it in a DNA ligase reaction with two specific primers 8th* (wt) and 8th* (m) used, their sequence complementary to that section of the known sequence of the nucleic acid sample to be examined wild type 6 or the nucleic acid sample mutant 6 ' which is immediately adjacent to the 3 'end of the corresponding oligonucleotide probe sequence 4 follows. primer 8th* (wt) is complementary to the relevant section of the nucleic acid sample wild type 6 and primer 8th* (m) is complementary to the relevant section of the nucleic acid sample mutant 6 ' , primer 8th* (wt) consequently contains in its sequence a few nucleotides from its 5 'end the complementary base to the wild-type nucleotide of the nucleic acid sample 6 and primer 8th* (m) contains in its sequence a few nucleotides from its 5 'end the complementary base to the mutant nucleotide. The primers are between this position and the 5 'end 8th* (wt) and 8th* (m) fluorescent labeled, the fluorescent label of the primer 8th* (wt) different from that of the primer 8th* (damn.

Der Chip 2 wird mit den spezifischen Primern 8*(wt) und 8*(m) versetzt und die Ligase-Reaktion unter Einsatz einer thermostabilen DNA-Ligase durchgeführt. Im Verlauf dieser Reaktion wird der Primer 8*(wt) bzw. 8*(m) an die Oligonukleotidsonde 4 gekoppelt bzw. mit dieser ligiert.The chip 2 comes with the specific primers 8th* (wt) and 8th* (m) are added and the ligase reaction is carried out using a thermostable DNA ligase. In the course of this reaction, the primer 8th* (wt) or 8th* (m) to the oligonucleotide probe 4 coupled or ligated to this.

(III) Es kann ein weiteres Analyseverfahren folgen, in dessen Verlauf derselbe DNA(Bio)Chip/DNA-Microarray 2 mit dem darauf befindlichen Hybrid und dem daran, nämlich an die Oligonukleotidsonde 4 ligierten Primer 8*(wt) bzw. 8*(m) in einer Primer-Extension-Reaktion wie in Beispiel 1 Schritt (III) beschrieben eingesetzt wird.(III) Another analysis method can follow, in the course of which the same DNA (bio) chip / DNA microarray 2 with the hybrid thereon and with it, namely to the oligonucleotide probe 4 ligated primer 8th* (wt) or 8th* (m) is used in a primer extension reaction as described in Example 1 step (III).

(IV) Anschließend wird auf demselben DNA-(Bio)Chip/DNA-Microarray 2 mit dem darauf befindlichen bisherigen Reaktionsprodukt eine enzymatische Reaktion durchgeführt, in welcher eine Resolvase wie das Enzym T4 Endonuklease VII oder die thermostabile Endonuklease V zum Einsatz kommt, Diese Enzyme spalten spezifisch Mismatchs.(IV) Then, on the same DNA (bio) chip / DNA microarray 2 carried out an enzymatic reaction with the previous reaction product on it, in which a resolvase such as the enzyme T4 endonuclease VII or the thermostable endonuclease V is used. These enzymes specifically cleave mismatches.

(V) Im Anschluß daran wird dieser DNA-(Bio)Chip/DNA-Microarray 2 und damit das bisherige Reaktionsprodukt einem Denaturierungs- und Waschprozess analog Beispiel 1, Schritt (IV) unterworfen.(V) This is followed by this DNA (bio) chip / DNA microarray 2 and thus the previous reaction product is subjected to a denaturing and washing process analogous to Example 1, step (IV).

(VI) Zuletzt wird dieser DNA-(Bio)Chip/DNA-Microarray 2 mitsamt den bisherigen Reaktionsprodukten (nämlich Oligonukleotidsonde 4 mit anligiertem Primer 8*(wt) bzw. 8*(m), und gegebenenfalls, d.h. bei Durchführung von Schritt (III) mit daran synthetisiertem Primer-Extension-Produkt 10 sowie Oligonukleotidsonde 4 mit anligiertem und durch die enzymatische Reaktion in Schritt (IV) und den Denaturierungs- und Waschprozess in Schritt (V) verkürztem Primer 8*(m) und 8*(wt), jedoch ohne Primer-Extension-Produkt 10 und ohne Nukleinsäureprobe 6, 6') einem Detektionsverfahren unterworfen. Hierfür kommt vorzugsweise eine Beacon-Hybridisierung, eine Primer-Extension-Reaktion oder auch eine Ligase-Reaktion in Betracht. Eine der dabei eingesetzten Primersequenzen bzw. Beaonsequenzen ist fluoreszenzmarkiert und vorzugsweise komplementär zu Primer 8*(wt) bzw. 8*(m). Die Fluoreszenzmarkierung ist verscheiden von derjenigen des Primers 8*(wt) und des Primers 8*(m). Die sich ergebenden jeweiligen Mischfarben können dem Wildtyp- bzw. dem Mutantentyp zugeordnet werden: Bei Homozygotie für den Wildtyp ist nur eine bestimmte Mischfabe detektierbar und die Monofluoreszenzfarbe der Primer 8*(m)-Markierung. Bei Homozygotie für den Mutantentyp ist ebenfalls nur eine Mischfabe und die Monofluoreszenzfarbe der Primer 8*(wt)-Markierung detektierbar. Bei Heterorygotie sind beide Mischfarben und die beiden Monofluoreszenzfarben der Primer 8*(wt) und 8*(m) nachweisbar.(VI) Finally, this DNA (bio) chip / DNA microarray 2 together with the previous reaction products (namely oligonucleotide probe 4 with ligated primer 8th* (wt) or 8th* (m), and if appropriate, ie when carrying out step (III) with the primer extension product synthesized thereon 10 and oligonucleotide probe 4 with the primer ligated and shortened by the enzymatic reaction in step (IV) and the denaturing and washing process in step (V) 8th* (m) and 8th* (wt), but without a primer extension product 10 and without a nucleic acid sample 6 . 6 ' ) subjected to a detection method. Beacon hybridization, a primer extension reaction or a ligase reaction are preferred for this Consideration. One of the primer sequences or Beaon sequences used is fluorescence-labeled and preferably complementary to the primer 8th* (wt) or 8th* (M). The fluorescent label is different from that of the primer 8th* (wt) and the primer 8th* (M). The resulting respective mixed colors can be assigned to the wild type or the mutant type: in the case of homozygosity for the wild type, only a certain mixed color can be detected and the monofluorescent color of the primers 8th* (M) tag. In the case of homozygosity for the mutant type, only a mixed color and the monofluorescent color are the primers 8th* (wt) marking detectable. In heterorygoty, both mixed colors and the two monofluorescent colors are the primers 8th* (wt) and 8th* (m) detectable.

Sämtliche vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Testsystems können grundsätzlich auch untereinander kombiniert werden, wobei im Prinzip jede beliebige Kombination in Betracht kommt. Insbesondere können nicht nur die kompletten Schritte (I) bis (V) der verschiedenen Varianten beliebig kombiniert werden, nämlich beispielsweise Schritt (I) aus Beispiel 1, Schritt (II) aus Beispiel 3, Schritt (III) und Schritt (IV) aus Beispiel 1 und Schritt (V) aus Beispiel 5, sondern es können auch die entsprechenden Schritte zweier oder mehrerer Beispiele kombiniert werden, z. B. Schritt (II) aus Beispiel 1 mit Schritt (II) aus Beispiel 3, oder Schritt (II) aus Beispiel 4 mit den beschriebenen Primermodifikationen kann in Schritt (V) von Beispiel 5 integriert werden.All Variants described above of the test system according to the invention can in principle can also be combined with one another, in principle any one Combination comes into consideration. In particular, not only the complete Steps (I) to (V) of the different variants combined as desired become, namely for example step (I) from example 1, step (II) from example 3, step (III) and step (IV) from example 1 and step (V) from example 5, but it can also the corresponding steps of two or more examples can be combined, e.g. B. Step (II) from Example 1 with step (II) from Example 3, or step (II) from Example 4 with those described Primer modifications can be integrated in step (V) of Example 5 become.

Ebenso kann bei dem Einsatz des Trägers bzw. Chips für spezifische Transkriptnachweise eine zunächst durchgeführte Ligase- und Primer-Extension-Reaktion oder allein eine Primer-Extension-Reaktion anschließend mit den jeweiligen Detektionsreaktionen kombiniert werden. Auf diese Weise kann gleichzeitig ein Mutations- und Transkriptnachweis erfolgen, wobei jedoch die Möglichkeit gegeben ist, die zunächst erfolgte Ligase-Reaktion nur zum Nachweis der Mutation heranzuziehen und für den spezifischen Transkriptnachweis anschließend die Primer-Extension-Reaktion durchzuführen.Likewise, when using the carrier or Chips for specific transcript evidence of a ligase and primer extension reaction or using a primer extension reaction alone the respective detection reactions can be combined. To this Mutation and transcript detection can be carried out simultaneously, however, the possibility is given that initially ligase reaction only to detect the mutation and for then carry out the specific transcript verification for the primer extension reaction.

Teilschritte, insbesondere die Ligase-Reaktion, können auch einmal oder mehrmals nacheinander wiederholt werden, wobei vor jeder Wiederholung ein Denaturierungsprozess bzw. bei der Ligase-Reaktion alternativ eine Erwärmung auf eine Temperatur, die oberhalb der Schmelztemperatur der eingesetzten (Einzel-)Primer liegt, durchgeführt werden sollte.Substeps, especially the ligase reaction, can can also be repeated one or more times in succession, with a denaturation process or the ligase reaction before each repetition alternatively heating to a temperature that is above the melting temperature of the used (Single) primer is carried out should be.

22
DNA-(Bio)Chip/DNA-MicroarrayDNA (bio) chip / DNA microarray
44
Oligonukleotidsondeoligonucleotide probe
66
Nukleinsäureprobenucleic acid sample
88th
Primerprimer
1010
Primer-Extension-ProduktPrimer extension product
1212
BeaconBeacon

Claims (20)

Analytisches Testsystem für Proben-Nukleinsäuren unter Verwendung eines mit Nukleotidsequenzen als Sondenmoleküle (Fängermoleküle) bestückten Träger, insbesondere eines Biochips, der mit den Proben-Nukleinsäuren beladen wird und auf dem die Proben-Nukleinsäuren durch Hybridisierung an die Nukleotidsequenzen fixiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß man ein und denselben mit Proben-Nukleinsäuren beladenen Träger mehrmals nacheinander in bestimmten molekularbiologischen und/oder chemischen Analyseverfahren für Nukleinsäuren einsetzt, wobei entweder alle oder einige dieser Analyseverfahren gleichartig oder verschiedenartig sind, und daß man den Träger abschließend einem molekularbiologischen und/oder chemischen Detektionsverfahren für Nukleinsäuren unterwirft.Analytical test system for sample nucleic acids using a carrier equipped with nucleotide sequences as probe molecules (capture molecules), in particular a biochip, which is loaded with the sample nucleic acids and on which the sample nucleic acids are fixed by hybridization to the nucleotide sequences, characterized in that one and the same carrier loaded with sample nucleic acids is used several times in succession in certain molecular biological and / or chemical analysis methods for nucleic acids, either all or some of these analysis methods being the same or different, and the carrier being finally used in a molecular biological and / or chemical detection method Subjects to nucleic acids. Analytisches Testsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Analyseverfahren eine chemische Ligase-Reaktion und eine Primer-Extension-Reaktion sind und daß man den Träger zunächst in der chemischen Ligase-Reaktion und nachfolgend in der Primer-Extension-Reaktion einsetzt.Analytical test system according to claim 1, characterized in that the Analytical methods of a chemical ligase reaction and a primer extension reaction are and that one the carrier first in the chemical ligase reaction and subsequently in the primer extension reaction starts. Analytisches Testsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Träger vor dem Detektionsverfahren in einem Denaturierungs- und Waschverfahren einsetzt.Analytical test system according to claim 1, characterized in that he the carrier before the detection process in a denaturing and washing process starts. Analytisches Testsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Detektionsverfahren eine Beacon-Hybridisierung oder eine Ligase-Reaktion oder eine Primer-Extension-Reaktion oder eine spezifische Primer-Hybridisierung oder eine beliebige Kombination dieser Verfahren ist.Analytical test system according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the detection method a beacon hybridization or a ligase reaction or a primer extension reaction or a specific primer hybridization or any combination of these methods. Analytisches Testsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Nachweis von Punktmutationen und/oder SNPs, dadurch gekennzeichnet, daß die Nukleotidsequenzen zu den die Mutationsposition enthaltenden bekannten Sequenzabschnitten der Nukleinsäureproben 6, 6' komplementäre Oligonukleotidsonden 4, 4' sind, daß die Mutationsposition vorzugsweise an ihrem 3'-Ende liegt, und daß sie entweder das Wildtyp-Nukleotid oder das Mutanten-Nukleotid aufweisen.Analytical test system according to one of claims 1 to 4 for the detection of point mutations and / or SNPs, characterized in that the nucleotide sequences to the known sequence sections of the nucleic acid samples containing the mutation position 6 . 6 ' complementary oligonucleotide probes 4 . 4 ' are that the mutation position is preferably at its 3 'end and that they have either the wild-type nucleotide or the mutant nucleotide. Analytisches Testsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die drittletzte Base am 3'-Ende der Oligonukleotidsonden 4, 4' als universelles Nukleotid-Analog ausgebildet ist.Analytical test system according to claim 5, characterized in that the third to last base at the 3 'end of the oligonucleotide probes 4 . 4 ' is designed as a universal nucleotide analog. Analytisches Testsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das oder wenigstens eines der Analyseverfahren eine Ligase-Reaktion unter Verwendung eines spezifischen Primers 8 ist.Analytical test system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the or at least one of the analysis methods involves a ligase reaction using a specific primer 8th is. Analytisches Testsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ligase eine thermostabile DNA-Ligase oder eine mutierte Form einer thermostabilen DNA-Ligase ist.Analytical test system according to claim 7, characterized in that the Ligase a thermostable DNA ligase or a mutated form of a thermostable Is DNA ligase. Analytisches Testsystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ligase-Reaktion mit einer enzymatischen Reaktion, insbesondere unter Einsatz der thermostabilen Endonuklease V, gekoppelt ist.Analytical test system according to claim 7 or 8, characterized in that that the Ligase reaction with an enzymatic reaction, especially under Use of the thermostable endonuclease V, is coupled. Analytisches Testsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Primer 8 eine Nukleotidsequenz aufweist, die komplementär zu demjenigen Abschnitt der bekannten Sequenz der zu untersuchenden Nukleinsäureprobe 6, 6' ist, der unmittelbar dem 3'-Ende der Oligonukleotidsondensequenz 4, 4' folgt, und die darüberhinaus zusätzlich an ihrem 5'-Ende ein weiteres Nukleotid aufweist, das identisch mit dem letzten Nukleotid am 3'-Endes der Oligonukleotidsonde 4, 4' ist.Analytical test system according to claim 7, characterized in that the primer 8th has a nucleotide sequence that is complementary to that section of the known sequence of the nucleic acid sample to be examined 6 . 6 ' which is immediately the 3 'end of the oligonucleotide probe sequence 4 . 4 ' follows, and which additionally has at its 5 'end a further nucleotide which is identical to the last nucleotide at the 3' end of the oligonucleotide probe 4 . 4 ' is. Analytisches Testsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Primer 8 eine Nukleotidsequenz aufweist, die aus zwei Sequenzabschnitten I und II besteht, wobei Sequenzabschnitt I das 3'-Ende der Nukleotidsequenz aufweist und komplementär zu demjenigen Abschnitt der bekannten Sequenz der zu untersuchenden Nukleinsäureprobe 6, 6' ist, der unmittelbar dem 3'-Ende der Oligonukleotidsondensequenz 4, 4' folgt, und wobei Sequenzabschnitt II das 5'-Ende der Nukleotidsequenz aufweist und aus einem oder mehreren Nukleotiden besteht, wobei das an das 5'-Ende des Sequenzabschnitts I angrenzende Nukleotid identisch mit dem letzten Nukleotid am 3'-Endes der Oligonukleotidsonde 4, 4' ist, und wobei der Sequenzabschnitt II im übrigen keine Homologie zur Nukleinsäureprobe 6, 6' aufweist, und daß die Ligase-Reaktion mit einer enzymatischen Reaktion gekoppelt ist, in deren Verlauf Sequenzabschnitt II des Primers mit Hilfe spezifischer Enzyme, vorzugsweise mit thermostabilen Flap Endonukleasen (FNEs), insbesondere Pfu und/oder Afu FEN1 Nukleasen, oder mit thermostabilen Cleavasen abgespaltet wird.Analytical test system according to claim 7, characterized in that the primer 8th has a nucleotide sequence which consists of two sequence sections I and II, with sequence section I having the 3 'end of the nucleotide sequence and complementary to that section of the known sequence of the nucleic acid sample to be examined 6 . 6 ' which is immediately the 3 'end of the oligonucleotide probe sequence 4 . 4 ' follows, and wherein sequence section II has the 5 'end of the nucleotide sequence and consists of one or more nucleotides, the nucleotide adjacent to the 5' end of sequence section I being identical to the last nucleotide at the 3 'end of the oligonucleotide probe 4 . 4 ' is, and wherein the sequence section II otherwise no homology to the nucleic acid sample 6 . 6 ' and that the ligase reaction is coupled with an enzymatic reaction, in the course of which section II of the primer is cleaved using specific enzymes, preferably with thermostable flap endonucleases (FNEs), in particular Pfu and / or Afu FEN1 nucleases, or with thermostable cleavases becomes. Analytisches Testsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Detektionsverfahren eine Ligase-Reaktion unter Verwendung von drei verschiedenartigen Primern 8'(K), 8''(wt) 8''(m) durchgeführt wird, wobei die Nukleotidsequenz von Primer 8'(K) komplementär zu der Nukleotidsequenz des in der Ligase-Reaktion des Analyseverfahrens eingesetzten Primers 8 ist, die Nukleotidsequenz von Primer 8''(wt) komplementär zu der das Wildtyp-Nukleotid enthaltenden Nukleotidsequenz am 3'-Ende der Oligonukleotidsonden 4 ist, und die Nukleotidsequenz von Primer 8''(m) komplementär zu der das Mutanten-Nukleotid enthaltenden Nukleotidsequenz am 3'-Ende der Oligonukleotidsonden 4' ist, und wobei Primer 8''(wt) und/oder Primer 8''(m) mit einem Marker versehen ist/sind, anhand dessen das Ligationsprodukt detektierbar ist.Analytical test system according to one of Claims 7 to 11, characterized in that a ligase reaction using three different types of primers is used as the detection method 8th' (K), 8th'' (Wt) 8th'' (m) is performed using the nucleotide sequence of primer 8th' (K) complementary to the nucleotide sequence of the primer used in the ligase reaction of the analysis method 8th is the nucleotide sequence of primer 8th'' (wt) complementary to the nucleotide sequence containing the wild-type nucleotide at the 3 'end of the oligonucleotide probes 4 and the nucleotide sequence of primer 8th'' (m) complementary to the nucleotide sequence containing the mutant nucleotide at the 3 'end of the oligonucleotide probes 4 ' is, and being primer 8th'' (wt) and / or primer 8th'' (m) is / are provided with a marker by means of which the ligation product can be detected. Analytisches Testsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Detektionsverfahren eine Ligase-Reaktion unter Einsatz verschiedener Primer 8'(K), 8''(wt), 8''(m) durchgeführt wird, daß die Nukleotidsequenz von Primer 8'(K) komplementär zu dem an das Wildtyp- bzw. Mutanten-Nukleotid angrenzenden Sequenzabschnitt am 3'-Ende der Oligonukleotidsonden 4, 4' ist, daß die Nukleotidsequenz von Primer 8''(wt) und Primer 8''(m) komplementär zu der Nukleotidsequenz des in der Ligase-Reaktion des Analyseverfahrens eingesetzten Primers 8 ist, wobei das jeweils letzte Nukleotid an ihrem 3'-Ende komplementär zum letzten Nukleotid am 3'-Ende der Oligonukleotidsonden 4, 4' ist, und daß Primer 8''(wt) und/oder Primer 8''(m) mit einem Marker versehen ist/sind, anhand dessen das Ligationsprodukt detektierbar ist.Analytical test system according to one of claims 7 to 11, characterized in that a ligase reaction using various primers is used as the detection method 8th' (K), 8th'' (Wt) 8th'' (m) that the nucleotide sequence of primer 8th' (K) complementary to the sequence section adjacent to the wild-type or mutant nucleotide at the 3 'end of the oligonucleotide probes 4 . 4 ' is that the nucleotide sequence of primer 8th'' (wt) and primer 8th'' (m) complementary to the nucleotide sequence of the primer used in the ligase reaction of the analysis method 8th where the last nucleotide at its 3 'end is complementary to the last nucleotide at the 3' end of the oligonucleotide probes 4 . 4 ' is, and that primer 8th'' (wt) and / or primer 8th'' (m) is / are provided with a marker by means of which the ligation product can be detected. Analytisches Testsystem nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Marker ein Fluoreszenzfarbstoff ist.Analytical test system according to claim 12 or 13, characterized in that that the Marker is a fluorescent dye. Analytisches Testsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß Primer 8''(wt) und/oder Primer 8''(m) mit verschiedenen Fluoreszenzfarbstoffen markiert ist/sind.Analytical test system according to claim 14, characterized in that primer 8th'' (wt) and / or primer 8th'' (m) is / are marked with different fluorescent dyes. Analytisches Testsystem nach einem der Ansprüche 12–15, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Ligase-Reaktion und vor der Detektion eine Erwärmung vorgenommen wird auf eine Temperatur, die oberhalb der Schmelztemperatur der eingesetzten (Einzel-)Primer und unterhalb der Schmelztemperatur der zusammenligierten Primer liegt, und daß anschließend ein oder mehrere Waschschritte durchgeführt werden.Analytical test system according to one of claims 12-15, characterized in that after the Ligase reaction and heating is carried out before detection a temperature that is above the melting temperature of the used (Single) primer and below the melting temperature of the ligated together Primer lies, and that then a or several washing steps are carried out. Analytisches Testsystem nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Marker eine zusätzliche Nukleotidsequenz an einem der eingesetzten Primer 8'(K), 8''(wt) bzw. 8''(m) ist, und daß nach erfolgter Ligase-Reaktion eine Erwärmung, ein Waschprozeß und eine Rolling-Circle-Amplification (RCA)-Reaktion mit anschließender Detektion durchgeführt wird.Analytical test system according to claim 12 or 13, characterized in that the marker has an additional nucleotide sequence on one of the primers used 8th' (K), 8th'' (wt) or 8th'' (m), and that after the ligase reaction has taken place, heating, a washing process and a rolling circle amplification (RCA) reaction with subsequent detection are carried out. Analytisches Testsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Teilschritte, insbesondere die Ligase-Reaktion, einmal oder mehrmals wiederholt wird/werden, wobei vor jeder Wiederholung ein Denaturierungsschritt und/oder eine Erwärmung auf eine Temperatur, die oberhalb der Schmelztemperatur der eingesetzten Primer liegt, durchgeführt wird.Analytical test system according to one of claims 1 to 17, characterized in that that one or several substeps, in particular the ligase reaction, are repeated one or more times, a denaturation step and / or before each repetition a warming to a temperature that is above the melting temperature of the used Primer is carried out becomes. Analytisches Testsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet daß der Träger ein Biochip bzw. Mircroarray ist.Analytical test system according to one of claims 1 to 18, characterized that the carrier a Biochip or microarray is. Analytisches Testsystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Chip ein Glaschip oder Nylon-Chip oder ein mit Nitrocellulose beschichteter Chip oder ein mikroelektronischer Chip oder ein Plastik-Chip ist.Analytical test system according to claim 19, characterized in that the Chip a glass chip or nylon chip or one coated with nitrocellulose Chip or a microelectronic chip or a plastic chip.
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