JP6980998B2 - Nucleic acid amplification composition - Google Patents
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Description
本発明は、核酸増幅の分野に関する。さらに詳しくは、大規模シーケンスである次世代DNAシーケンサー用ライブラリー定量のための核酸増幅用組成物に関する。 The present invention relates to the field of nucleic acid amplification. More specifically, the present invention relates to a composition for nucleic acid amplification for quantification of a library for a next-generation DNA sequencer, which is a large-scale sequence.
DNAシーケンス解析は遺伝子情報を解析するうえで、重要な基本手段である。近年、DNAシーケンス解析の中でも、従来のキャピラリーシーケンサーと比較して、短時間で膨大なDNA情報を得ることができる次世代シーケンサーが台頭し、注目を集めている。例えば、DNA断片をテンプレートとし、1塩基ずつ再合成する時の蛍光強度を検出し、塩基配列を決定する方法が挙げられる。次世代シーケンシングは、数千から数百万ものDNA分子を同時に配列決定可能な技術である。次世代シーケンシングでは、複数個体を同時に配列決定できるなど高度かつ高速な処理が可能であることから、個の医療、遺伝性疾患、および臨床診断学といった分野に変革をもたらしている。 DNA sequence analysis is an important basic means for analyzing genetic information. In recent years, among DNA sequencers, next-generation sequencers that can obtain enormous amounts of DNA information in a short time compared to conventional capillary sequencers have emerged and are attracting attention. For example, a method of detecting the fluorescence intensity when resynthesizing one base at a time using a DNA fragment as a template and determining the base sequence can be mentioned. Next-generation sequencing is a technology that can simultaneously sequence thousands to millions of DNA molecules. Next-generation sequencing is revolutionizing fields such as individual medicine, hereditary diseases, and clinical diagnostics, as it enables advanced and high-speed processing such as the ability to sequence multiple individuals at the same time.
このように、次世代シーケンサーの大きなメリットは、短時間で膨大なDNA情報が得られることであり、遺伝学、分子生物学から臨床医学と幅広い分野に応用されている。
次世代シーケンサーでは膨大なデータが得られるが、予め濃度が判明しているDNAライブラリーサンプルのロード量が正確でないと、得られるデータの量および質の低下を招くため、ライブラリーサンプル濃度の定量を正確に求めることが重要となる。
As described above, the great merit of the next-generation sequencer is that a huge amount of DNA information can be obtained in a short time, and it is applied to a wide range of fields from genetics and molecular biology to clinical medicine.
A huge amount of data can be obtained with the next-generation sequencer, but if the loading amount of the DNA library sample whose concentration is known in advance is not accurate, the quantity and quality of the obtained data will deteriorate, so the concentration of the library sample is quantified. It is important to find exactly.
ライブラリー濃度の定量方法として、分光光度測定(Nanodropなど)や蛍光測定(Qubit、PicoGreenなど)がある。しかし、これらの測定法ではイルミナ社次世代DNAシーケンサーの場合、フローセル上に結合するP5、P7タグが付加されていないDNAも測定するため、有効なライブラリーの濃度を正確に求めることができないという問題がある(非特許文献1)。 As a method for quantifying the library concentration, there are spectrophotometric measurement (Nanodrop, etc.) and fluorescence measurement (Qubit, PicoGreen, etc.). However, in the case of Illumina's next-generation DNA sequencer, these measurement methods also measure DNA to which P5 and P7 tags bound on the flow cell are not added, so it is not possible to accurately determine the concentration of an effective library. There is a problem (Non-Patent Document 1).
一方、リアルタイムPCRによる定量では、DNAライブラリーに付加されたタグ配列にアニーリングするように設計されたプライマーを使用するため、フローセル上に結合する有効なライブラリーの濃度を正確に定量でき、安定したデータを得ることができる。 On the other hand, real-time PCR quantification uses primers designed to anneal to the tag sequence added to the DNA library, so the concentration of an effective library that binds to the flow cell can be accurately quantified and is stable. You can get the data.
しかし、リアルタイムPCR試薬によく使われているTaq DNAポリメラーゼではライブラリーの増幅サイズが長い場合もしくはGC含量の高い場合には増幅が困難となり、正確な定量ができない場合が多かった。 However, with Taq DNA polymerase, which is often used as a real-time PCR reagent, amplification becomes difficult when the amplification size of the library is long or the GC content is high, and accurate quantification is often impossible.
本発明は、かかる従来技術の課題を背景になされたものである。すなわち、DNAライブラリーの種類(サイズ、GC含量)の如何に依らず、正確にターゲットを定量することができる核酸増幅用組成物を提供することにある。 The present invention has been made in the background of the problems of the prior art. That is, it is an object of the present invention to provide a nucleic acid amplification composition capable of accurately quantifying a target regardless of the type (size, GC content) of the DNA library.
本発明者らは、上記事情に鑑み鋭意検討した結果、ファミリーBに属するDNAポリメラーゼを用いることにより、従来では困難であった長い鎖長のDNAライブラリーやGC含量が高いDNAライブラリーを正確に定量できることを見出し、本発明に到達した。 As a result of diligent studies in view of the above circumstances, the present inventors have obtained a DNA polymerase having a long chain length and a DNA library having a high GC content, which has been difficult in the past, accurately by using a DNA polymerase belonging to Family B. We have found that it can be quantified and arrived at the present invention.
項1.GC含量が70%以上のDNAシーケンサー用DNAライブラリーサンプルを定量するための組成であって、ファミリーBに属するDNAポリメラーゼを含むことを特徴とする核酸増幅用組成物。
項2.サイズが600bp以上のDNAシーケンサー用DNAライブラリーサンプルを定量するための組成であって、ファミリーBに属するDNAポリメラーゼを含むことを特徴とする核酸増幅用組成物。
項3.前記ファミリーBに属するDNAポリメラーゼがサーモコッカス(Thermococcus)属又はパイロコッカス(Pyrococcus)属由来である項1または2に記載の核酸増幅用組成物。
項4.前記ファミリーBに属するDNAポリメラーゼがサーモコッカス・コダカラエンシス(Thermococcus kodakaraensis)由来である項3に記載の核酸増幅用組成物。
項5.前記サーモコッカス(Thermococcus)属由来のDNAポリメラーゼが3’−5’エキソヌクレアーゼ活性を欠損していることを特徴とする項3または4に記載の核酸増幅用組成物。
Item 1. A composition for quantifying a DNA library sample for a DNA sequencer having a GC content of 70% or more, which comprises a DNA polymerase belonging to Family B for nucleic acid amplification.
Item 2. A composition for quantifying a DNA library sample for a DNA sequencer having a size of 600 bp or more, which comprises a DNA polymerase belonging to Family B for nucleic acid amplification.
Item 3. Item 2. The composition for nucleic acid amplification according to Item 1 or 2, wherein the DNA polymerase belonging to the family B is derived from the genus Thermococcus or the genus Pyrococcus.
Item 4. Item 3. The composition for nucleic acid amplification according to Item 3, wherein the DNA polymerase belonging to the family B is derived from Thermococcus kodakaranesis.
Item 5. Item 3. The composition for nucleic acid amplification according to Item 3 or 4, wherein the DNA polymerase derived from the genus Thermococcus lacks 3'-5'exonuclease activity.
本発明によって、ライブラリーの種類(サイズ、GC含量)の如何に依らず、ターゲットを正確に定量できる。 According to the present invention, the target can be accurately quantified regardless of the type of library (size, GC content).
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の実施形態の一つは、GC含量が70%以上、好ましくは75%以上のGCリッチなターゲットを増幅することが可能である、DNAシーケンサー用DNAライブラリーサンプルを定量するための組成であって、ファミリーBに属するDNAポリメラーゼを含むことを特徴とする核酸増幅用組成物である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
One of the embodiments of the present invention is a composition for quantifying a DNA library sample for a DNA sequencer capable of amplifying a GC-rich target having a GC content of 70% or more, preferably 75% or more. It is a composition for nucleic acid amplification, which comprises a DNA polymerase belonging to Family B.
また、本発明の別な実施態様としては、サイズが600bp以上、好ましくは700bp以上、より好ましくは800bp以上の長鎖のターゲットを増幅することが可能である、DNAシーケンサー用DNAライブラリーサンプルを定量するための組成であって、ファミリーBに属するDNAポリメラーゼを含むことを特徴とする核酸増幅用組成物である。 Further, as another embodiment of the present invention, a quantification of a DNA library sample for a DNA sequencer capable of amplifying a long-chain target having a size of 600 bp or more, preferably 700 bp or more, more preferably 800 bp or more. It is a composition for nucleic acid amplification, which comprises a DNA polymerase belonging to Family B.
本発明において、「DNAシーケンサー」とは、DNAの塩基配列を読み取り解析する装置を意味する。特に、膨大なシーケンシング反応を高速処理できる装置を次世代シーケンサーと呼ぶ。 In the present invention, the "DNA sequencer" means a device that reads and analyzes a base sequence of DNA. In particular, a device capable of high-speed processing of a huge amount of sequencing reactions is called a next-generation sequencer.
本発明における「DNAシーケンサー用DNAライブラリー」とはシーケンサー用に調製された様々なDNA断片の集まりを意味する。 The "DNA library for a DNA sequencer" in the present invention means a collection of various DNA fragments prepared for a sequencer.
本発明におけるファミリーBに属するDNAポリメラーゼは、好ましくは古細菌(Archea)由来のDNAポリメラーゼである。古細菌由来のDNAポリメラーゼは、ファミリーBのPol I型又はPol II型のいずれかに属する。 The DNA polymerase belonging to Family B in the present invention is preferably a DNA polymerase derived from archaea. Archaeal-derived DNA polymerases belong to either Pol I or Pol II of Family B.
本発明においては、好ましくはPol I型に属するDNAポリメラーゼである。ファミリーBのPol I型に属する古細菌由来のDNAポリメラーゼとしては、パイロコッカス(Pyrococcus)属およびサーモコッカス(Thermococcus)属の細菌から単離されるDNAポリメラーゼが挙げられる。パイロコッカス属由来のDNAポリメラーゼとしては、Pryrococcus friosus、Pryrococcus sp.GB−D、Pryrococcus Woesii、Prococcus abysii、Prococcus horikoshiiから単離されたDNAポリメラーゼを含むが、これらに限定されない。サーモコッカス属に由来するDNAポリメラーゼとしては、Thermococcus kodakaraensis、Thermocossu gorgonarius、Thermococcus litoralis、Thermococcus sp.JDF−3、Thermococcsu sp.9degree North−7(Thermococcus sp.9°N−7)、Thermococcsu sp.KS−1、Thermococcus celer、又はThermococcsu siculiから単離されたDNAポリメラーゼを含むが、これらに限定されない。これらのDNAポリメラーゼは市販されており、Pfu(Staragene)、KOD(Toyobo)、Pfx(Life Technologies)、Vent(New England Biolabs)、Deep Vent(New England Biolabs)、Tgo(Roche)、Pwo(Roche)などがある。 In the present invention, it is preferably a DNA polymerase belonging to Pol I type. Examples of archaeal-derived DNA polymerases belonging to Family B Pol I type include DNA polymerases isolated from bacteria of the genus Pyrococcus and Thermococcus. Examples of the DNA polymerase derived from the genus Pyrococcus include Pryrococcus friosus and Pryrococcus sp. DNA polymerases isolated from GB-D, Pryrococos Woesis, Prococcus abysii, Prococcus horikoshii, but not limited to these. DNA polymerases derived from the genus Thermococcus include Thermococcus kodakaransis, Thermococcus gorgonarius, Thermococcus litoralis, Thermococcus sp. JDF-3, Thermococcus sp. 9degree North-7 (Thermococcus sp. 9 ° N-7), Thermococcus sp. Includes, but is not limited to, DNA polymerases isolated from KS-1, Thermococcus celer, or Thermococcus sicili. These DNA polymerases are commercially available, Pfu (Starage), KOD (Toyobo), Pfx (Life Technologies), Vent (New England Biolabs), Deep Vent (New England Biolabs), Deep Vent (New England Biolabs), and so on.
本発明において、本発明においてファミリーBに属するDNAポリメラーゼとは、3’−5’エキソヌクレアーゼ活性を欠損しているものが好ましい。ここで、3‘−5’エキソアーゼ活性とは、取り込まれたヌクレオチドをDNA重合体の3’末端から除去する能力を指す。 In the present invention, the DNA polymerase belonging to Family B in the present invention preferably lacks 3'-5'exonuclease activity. Here, the 3'-5'exoase activity refers to the ability to remove the incorporated nucleotide from the 3'end of the DNA polymer.
「3‘−5’エキソヌクレアーゼ活性を欠損している」DNAポリメラーゼは、DNAポリメラーゼのアミノ酸の置換、欠失、または付加からなり得る。配列番号1における137〜147、206〜222、および308〜318番目に対応するアミノ酸への改変を示す。より好ましくは、配列番号1における141、142、143、147、210、311番目に対応するアミノ酸のうちの少なくとも一つを改変したものである。より好ましくは、アミノ酸の改変が、D141A/E143A、I142R、N210D、またはY311Fから選択されるいずれか一つである、3‘−5’エキソヌクレアーゼ活性を欠損させたDNAポリメラーゼである。
A DNA polymerase that is "deficient in 3'-5'exonuclease activity" can consist of amino acid substitutions, deletions, or additions of the DNA polymerase. Modifications to the amino acids corresponding to positions 137-147, 206-222, and 308-318 in SEQ ID NO: 1 are shown. More preferably, it is a modification of at least one of the amino acids corresponding to
なお、3‘−5’エキソヌクレアーゼ活性を欠損させた(エキソ(−))DNAポリメラーゼとは、活性の完全な欠如を含み、例えば、親酵素と比較して0.03%、0.05%、0.1%、1%、5%、10%、20%、または最大でも50%以下のエキソヌクレアーゼ活性を有する、改変されたDNAポリメラーゼを指す。本発明においては、3‘−5’エキソヌクレアーゼDNAポリメラーゼを生成し、解析するために使用される方法は、米国特許第6946273号公報に開示されている方法によるものとする。 Note that the (exo (-)) DNA polymerase lacking 3'-5'exonuclease activity includes a complete lack of activity, for example 0.03%, 0.05% compared to the parent enzyme. , 0.1%, 1%, 5%, 10%, 20%, or a modified DNA polymerase having an exonuclease activity of up to 50% or less. In the present invention, the method used to generate and analyze the 3'-5'exonuclease DNA polymerase shall be the method disclosed in US Pat. No. 6,946,273.
本発明において、DNAポリメラーゼは、減少した塩基類似体検出活性を有するような改変を施した変異体を用いても良い。ファミリーBに属するDNAポリメラーゼは、減少した塩基類似体検出活性を有する変異体でもよい。塩基類似体とはアデニンやシトシン、グアニン、チミン以外の塩基を示し、ウラシルやイノシンなどが挙げられる。通常、ファミリーBに属するDNAポリメラーゼは、塩基類似体であるウラシルやイノシンを検出すると強く結合し、DNAポリメラーゼ機能を阻害する。塩基類似体検出活性とは、塩基類似体と強く結合し、DNAポリメラーゼ機能を阻害する活性を示す。減少した塩基類似体検出活性を有する、ファミリーBに属するDNAポリメラーゼ変異体とは、ウラシルやイノシンへの結合能力が低いことを特徴とする、ファミリーBに属するDNAポリメラーゼ変異体である。このような変異体は、ウラシルの結合に関するアミノ酸配列(ウラシル結合ポケット)の少なくとも1か所に改変を加えることにより作製できる。 In the present invention, as the DNA polymerase, a mutant having been modified so as to have a reduced base analog detection activity may be used. The DNA polymerase belonging to Family B may be a mutant having reduced base analog detection activity. The base analog indicates a base other than adenine, cytosine, guanine, and thymine, and examples thereof include uracil and inosine. Normally, DNA polymerases belonging to Family B bind strongly when they detect base analogs such as uracil and inosine, and inhibit the function of DNA polymerase. The base analog detection activity indicates an activity that strongly binds to a base analog and inhibits the DNA polymerase function. The DNA polymerase variant belonging to Family B having reduced base analog detection activity is a DNA polymerase variant belonging to Family B characterized by a low binding ability to uracil and inosine. Such variants can be made by modifying at least one of the amino acid sequences for uracil binding (uracil binding pockets).
具体的には、配列番号1に記載のアミノ酸配列のうち、第7番目、第36番目及び第93番目のアミノ酸残基の少なくとも1つが、他のアミノ酸に置換されている配列を有するDNAポリメラーゼが挙げられる。 Specifically, among the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 1, a DNA polymerase having a sequence in which at least one of the amino acid residues at positions 7, 36 and 93 is replaced with another amino acid is used. Can be mentioned.
具体的には、第7番目のチロシン残基は、アラニン、グリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファン又はシステインに置換されることが好ましい。第36番目のプロリン残基は、ヒスチジン、リジン又はアルギニンに置換されることが好ましい。第93番目のバリン残基は、リジン、ヒスヒジン又はアルギニンに置換されることが好ましい。 Specifically, the seventh tyrosine residue is preferably replaced with alanine, glycine, valine, leucine, isoleucine, proline, phenylalanine, methionine, tryptophan or cysteine. The 36th proline residue is preferably substituted with histidine, lysine or arginine. The 93rd valine residue is preferably replaced with lysine, hishidin or arginine.
上述した改変型DNAポリメラーゼは、例えば国際公開第2014/051031号パンフレットに開示されている方法により得ることができるが、特に限定はされない。 The above-mentioned modified DNA polymerase can be obtained, for example, by the method disclosed in International Publication No. 2014/051031 pamphlet, but is not particularly limited.
本発明における核酸増幅用組成物のその他の構成は特に限定されないが、耐熱性DNAポリメラーゼ、鋳型となる核酸、1種以上のオリゴヌクレオチドプライマー、1種以上のデオキシヌクレオチド三リン酸又は、デオキシヌクレオチド三リン酸の誘導体、緩衝剤、及び塩よりなる群のうち少なくとも1つを含有することが好ましい。 Other configurations of the composition for nucleic acid amplification in the present invention are not particularly limited, but are a heat-resistant DNA polymerase, a nucleic acid as a template, one or more oligonucleotide primers, one or more deoxynucleotide triphosphates, or three deoxynucleotides. It preferably contains at least one of the group consisting of a derivative of phosphoric acid, a buffer, and a salt.
本発明の核酸増幅用組成物において使用する1種以上のオリゴヌクレオチドプライマーとは、増幅されるべき核酸の各核酸鎖に相補的なオリゴヌクレオチドであり、2種またはそれ以上のプライマーを使用することが好ましい。該プライマーは、2本鎖核酸の配列の異なる各鎖と実質的に相補的であって、一方のプライマーから合成された伸長生成物がその相補体から分離された場合に、その伸長生成物が他方のプライマーの伸長生成物の合成のための鋳型として機能することができるように選択される。 The one or more oligonucleotide primers used in the nucleic acid amplification composition of the present invention are oligonucleotides complementary to each nucleic acid strand of the nucleic acid to be amplified, and two or more kinds of primers are used. Is preferable. The primer is substantially complementary to each strand having a different sequence of double-stranded nucleic acids, and when the extension product synthesized from one primer is separated from the complement, the extension product is obtained. The other primer is selected so that it can serve as a template for the synthesis of extension products.
1種以上のデオキシヌクレオチド三リン酸又はデオキシヌクレオチド三リン酸の誘導体は、PCR反応において基質として使用される。この基質として、4種類のデオキシリボヌクレオシド三リン酸(dNTPs;dATP、dCTP、dTTPおよびdGTPの混合物)溶液などを含んでいてもよい。 One or more deoxynucleotide triphosphates or derivatives of deoxynucleotide triphosphates are used as substrates in PCR reactions. The substrate may contain four kinds of deoxyribonucleoside triphosphate (dNTPs; a mixture of dATP, dCTP, dTTP and dGTP) solutions and the like.
本発明の核酸増幅用組成物には、さらに緩衝剤を含むことが好ましい。前記緩衝剤として、例えば、トリス(TRIS)、トリシン(TRICINE)、ビス−トリシン(BIS−TRICINE)、へペス(HEPES)、モプス(MOPS)、テス(TES)、タプス(TAPS)、ピペス(PIPES)、及びキャプス(CAPS)などが挙げられるが、特に限定されない。緩衝剤の濃度としては、10〜200mM程度が好ましく、20〜100mM程度がより好ましい。pHとしては、7.0〜9.5程度の範囲が好ましく、7.5〜9.0程度の範囲がより好ましい。また、前記緩衝液中には、1〜5mMの濃度でMg2+を含むことが好ましく、1.5〜2.5mMの濃度で含むことがより好ましい。更には、KClを含んでいてもよい。 The nucleic acid amplification composition of the present invention preferably further contains a buffer. Examples of the buffer include Tris (TRIS), Tricine (TRICINE), Bis-Tricine (BIS-TRICINE), HEPES, MOPS, TES, TAPS, and PIPES. ), Caps (CAPS), etc., but are not particularly limited. The concentration of the buffer is preferably about 10 to 200 mM, more preferably about 20 to 100 mM. The pH is preferably in the range of 7.0 to 9.5, more preferably in the range of 7.5 to 9.0. Further, the buffer solution preferably contains Mg 2+ at a concentration of 1 to 5 mM, and more preferably at a concentration of 1.5 to 2.5 mM. Further, KCl may be contained.
さらに、本発明の核酸増幅用組成物中には、アルブミン、グリセロール、ヘパリン、トレハロース、ベタイン等を含んでいてもよい。これらの添加割合は、PCR反応を阻害しない範囲で添加すればよい。 Further, the nucleic acid amplification composition of the present invention may contain albumin, glycerol, heparin, trehalose, betaine and the like. These addition ratios may be added within a range that does not inhibit the PCR reaction.
本発明における核酸増幅用反応液には、増幅産物の検出、モニタリングのために核酸増幅用反応液中にDNA検出剤を含んでいてもよい。DNA検出剤は、特に限定されない。DNA表面のリン酸基に結合する色素や塩基間にインターカレートする色素(インターカレーター)などが挙げられるが、インターカレーターを用いることが好ましい。インターカレーターとは、二本鎖DNAに挿入(インターカレート)することによって、可逆的な、非共有結合的な様式で核酸と結合し、それによって核酸の存在および量を示す任意の分子を指す。一般に、インターカレーターは、二本鎖DNAに挿入して蛍光を発する色素である。 The nucleic acid amplification reaction solution in the present invention may contain a DNA detection agent in the nucleic acid amplification reaction solution for detection and monitoring of the amplification product. The DNA detector is not particularly limited. Examples thereof include a dye that binds to a phosphate group on the surface of DNA and a dye that intercalates between bases (intercalator), but it is preferable to use an intercalator. An intercalator refers to any molecule that binds to a nucleic acid in a reversible, non-covalent manner by inserting (intercalating) into double-stranded DNA, thereby indicating the presence and amount of nucleic acid. .. In general, an intercalator is a dye that is inserted into double-stranded DNA to fluoresce.
多数のインターカレーターが当技術分野においては公知であり、本発明においても、これらを用いることができる。例えば、Ethidium bromide、シアニン色素(例えば、TOTO(登録商標)、YOYO(登録商標)、BOBOおよびPOPO)、SYBR(登録商標) Green I、SYBR(登録商標) Green ER、SYBR(登録商標) Green Gold、SYBR(登録商標) DX、PicoGreen(登録商標)、LCGeen(登録商標)、EvaGreen(登録商標)、SYTOX(登録商標) Green、ResoLight、ヨウ化プロピジウム、Acridine orange、7−アミノ−アクチノマイシン D、CyQUANT(登録商標) GR、SYTO(登録商標)9, SYTO(登録商標)10、SYTO(登録商標)13、SYTO(登録商標)14、SYTO(登録商標)82、FUN−1などが挙げられるが、特に限定されるものではない。 A large number of intercalators are known in the art and can also be used in the present invention. For example, Ethidium bromide, cyanine dyes (eg, TOTO®, YOYO®, BOBO and POPO), SYBR® Green I, SYBR® Green ER, SYBR® Green Gold, for example. , SYBR® DX, PicoGreen®, LCGreen®, EvaGreen®, SYSTEMX® Green, ResoLight, Propidium iodide, Acidine orange, 7-amino-actinomycin D, CyQUANT (registered trademark) GR, SYTO (registered trademark) 9, SYTO (registered trademark) 10, SYTO (registered trademark) 13, SYTO (registered trademark) 14, SYTO (registered trademark) 82, FUN-1 and the like. , Not particularly limited.
本発明においては、一本鎖結合タンパク質、二本鎖結合タンパク質あるいはミスマッチ結合タンパク質の共存下、核酸増幅反応を行ってもよい。 In the present invention, the nucleic acid amplification reaction may be carried out in the coexistence of a single-stranded binding protein, a double-stranded binding protein or a mismatch-binding protein.
さらには、耐熱性DNAポリメラーゼのポリメラーゼ活性及び/又は3’−5’エキソヌクレアーゼ活性を抑制する活性を有する抗DNAポリメラーゼ抗体を用いても良い。前記抗体としては、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体などが挙げられる。本反応組成は、PCRの感度上昇、非特異的な増幅の軽減に特に有効である。 Furthermore, an anti-DNA polymerase antibody having an activity of suppressing the polymerase activity and / or the 3'-5'exonuclease activity of the thermostable DNA polymerase may be used. Examples of the antibody include a monoclonal antibody and a polyclonal antibody. This reaction composition is particularly effective in increasing the sensitivity of PCR and reducing non-specific amplification.
以下、実施例に基づき本発明をより具体的に説明する。もっとも、本発明は下記実施例により、特に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples. However, the present invention is not particularly limited by the following examples.
実施例1:様々なサイズのDNAライブラリー調製
平均断片サイズが400bp、600bp、800bpのライブラリー調製を実施した。平均断片サイズ400bp、600bp、800bpを得るために、Kapa Hyper Plus Kit(Kapa Biosystems製)を用いて、キット付属のKapa Frag Enzymeで、ヒトゲノムDNA(Roche)100ngを5分(800bp用)、7分(600bp用)、10分(400bp用)の異なる処理時間で反応を行った。処理した産物を1%アガロースゲル電気泳動し、使用する断片サイズのDNAをゲルからMagExtractor−PCR&Gel Clean Up−(Toyobo製)で抽出および精製を行った。精製したDNA断片のライブラリー調製は、取扱説明書に準じて行った。
Example 1: Preparation of DNA libraries of various sizes Library preparations with average fragment sizes of 400 bp, 600 bp, and 800 bp were performed. In order to obtain average fragment sizes of 400 bp, 600 bp and 800 bp, 100 ng of human genomic DNA (Roche) was used for 5 minutes (for 800 bp) and 7 minutes with the Kappa Frag Enzyme included in the kit using the Kapa Hyper Plus Kit (manufactured by Kappa Biosystems). The reaction was carried out with different treatment times (for 600 bp) and 10 minutes (for 400 bp). The treated product was electrophoresed on a 1% agarose gel, and the fragment-sized DNA to be used was extracted and purified from the gel by MagExtractor-PCR & Gel Clean Up- (manufactured by Toyobo). The library of purified DNA fragments was prepared according to the instruction manual.
調製したライブラリーはNanodrop(商標登録)にて定量し、定量値を参考にして希釈し、テンプレートとして5.5pg/μlから6段階の10倍希釈を実施した。 The prepared library was quantified by Nanodrop (registered trademark), diluted with reference to the quantified value, and subjected to 10-fold dilution from 5.5 pg / μl as a template in 6 steps.
実施例2:DNAライブラリーのサイズによる比較
調製したライブラリーをテンプレートとして、サイズによる各社のPCR効率と定量値の違いを比較した。リアルタイムPCR試薬として、3’→5’エキソヌクレアーゼ活性を除去したKOD DNAポリメラーゼを使用しているKOD SYBR(商標登録)qPCR Mix(Toyobo製)を使用した。また、定量値を算出するためのDNAスタンダードとしてIllumina用 DNA定量スタンダード(Kapa Biosystems製)を使用した。リアルタイムPCRは、KOD SYBR(商標登録)qPCR Mix添付のマスターミックスを用い、1×qPCR Mix、1×ROX、各4pmolのプライマー(配列番号2、3)、ライブラリーテンプレートもしくはIllumina用 DNA定量スタンダードを含む20μlの反応液を調製した。反応は98℃、2分の前反応の後、98℃、10秒→65℃、10秒→68℃、1分を35サイクル繰り返すスケジュールで行った。
Example 2: Comparison by size of DNA library Using the prepared library as a template, the difference in PCR efficiency and quantitative value of each company depending on the size was compared. As a real-time PCR reagent, KOD SYBR (trademark registration) qPCR Mix (manufactured by Toyobo) using a KOD DNA polymerase from which 3'→ 5'exonuclease activity was removed was used. In addition, a DNA quantification standard for Illumina (manufactured by Kapa Biosystems) was used as a DNA standard for calculating quantified values. For real-time PCR, use the master mix attached to KOD SYBR (registered trademark) qPCR Mix, 1 × qPCR Mix, 1 × ROX, 4 pmol primers (SEQ ID NOs: 2 and 3), library template, or DNA quantification standard for Illumina. A 20 μl reaction solution containing the reaction solution was prepared. The reaction was carried out at 98 ° C. for 2 minutes, followed by a schedule of repeating 98 ° C. for 10 seconds → 65 ° C., 10 seconds → 68 ° C. for 1 minute for 35 cycles.
比較するライブラリー定量試薬として、NEBNext(商標登録)Library Quant Kit for Illumina(商標登録)(New England Biolabs製)を使用した。マスターミックスとして1.5mLのNEBNext(商標登録)Library Quant Master Mixに100μlのNEBNext(商標登録)Library Quant Primer Mixを加え、さらに20μlのROXを添加した。この混合したマスターミックスにライブラリーテンプレートまたはIllumina用DNA定量スタンダードを加え、20μlの反応液を調製した。反応は95℃、2分の前反応の後、95℃、15秒→63℃、45秒を35サイクル繰り返すスケジュールで行った。 NEBNext (Trademark Registration) Library Quant Kit for Illumina (Trademark Registration) (manufactured by New England Biolabs) was used as the library quantification reagent to be compared. As a master mix, 100 μl of NEBNext (registered trademark) Library Quant Primer Mix was added to 1.5 mL of NEBNext (registered trademark) Library Quant Master Mix, and another 20 μl of ROX was added. A library template or a DNA quantification standard for Illumina was added to this mixed master mix to prepare 20 μl of reaction solution. The reaction was carried out on a schedule of repeating 35 cycles of 95 ° C., 15 seconds → 63 ° C., 45 seconds after the pre-reaction at 95 ° C. for 2 minutes.
得られたCt値からPCR効率および定量値を求めた結果を、図1に示す。NEBNext(商標登録)Library Quant Kit for Illumina(商標登録)およびKapa Library Quantification Kitは長くなるにつれてPCR効率が下がるのに対し、3’→5’エキソヌクレアーゼ活性を除去したKOD DNA ポリメラーゼを使用しているKOD SYBR(商標登録)qPCR Mixは長さによるPCR効率への影響をほとんど受けなかった。 The results of obtaining the PCR efficiency and the quantitative value from the obtained Ct value are shown in FIG. NEBNext (registered trademark) Library Quant Kit for Illumina (registered trademark) and Kappa Library Quantification Kit use KOD DNA polymerase from which 3'→ 5'exonuclease activity has been removed, whereas PCR efficiency decreases as the length increases. KOD SYBR® qPCR Mix had little effect on PCR efficiency due to length.
実施例3:様々なGC含量のライブラリー調製
平均GC含量が、50%、70%、80%のライブラリー調製を実施した。イルミナ社P5、P7タグを付加したプライマー(配列番号4〜21)を使用し、KOD FX Neo(Toyobo製)を用いて、ヒトゲノムDNA50ngをテンプレートとして増幅を行った。得られたPCR産物を、MagExtractor−PCR&Gel Clean Up−(Toyobo製)を用いて精製した。精製したPCR産物を組み合わせて、GC含量が50%、70%、80%となるライブラリーを作製した。
Example 3: Library preparation of various GC contents Library preparation with an average GC content of 50%, 70%, and 80% was carried out. Amplification was performed using 50 ng of human genomic DNA as a template using KOD FX Neo (manufactured by Toyobo) using primers (SEQ ID NOs: 4 to 21) to which Illumina P5 and P7 tags were added. The obtained PCR product was purified using MagExtractor-PCR & Gel Clean Up- (manufactured by Toyobo). Purified PCR products were combined to create libraries with GC contents of 50%, 70%, and 80%.
調製したライブラリーはNanodrop(商標登録)にて定量し、定量値を参考にして希釈し、テンプレートとして、5.5pg/μlから6段階の10倍希釈を実施した。 The prepared library was quantified by Nanodrop (registered trademark), diluted with reference to the quantified value, and subjected to 10-fold dilution from 5.5 pg / μl in 6 steps as a template.
実施例4:DNAライブラリーのGC含量による比較
調製したDNAライブラリーをテンプレートとしてGC含量によるPCR効率の違いを比較した。リアルタイムPCR試薬として、3’→5’エキソヌクレアーゼ活性を除去したKOD DNAポリメラーゼを使用しているKOD SYBR(商標登録)qPCR Mixを使用した。また、定量値を算出するためのDNAスタンダードとしてIllumina用DNA定量スタンダードを使用した。 リアルタイムPCRは、KOD SYBR(商標登録)qPCR Mix添付のマスターミックスを用い、1×qPCR Mix、1×ROX、各4pmolのプライマー(配列番号2、3)、ライブラリーテンプレートまたはIllumina用DNA定量スタンダードを含む20μlの反応液を調製した。反応は98℃、2分の前反応の後、98℃、10秒→65℃、10秒→68℃、1分を35サイクル繰り返すスケジュールで行った。
Example 4: Comparison of DNA libraries by GC content Using the prepared DNA library as a template, differences in PCR efficiency depending on the GC content were compared. As a real-time PCR reagent, KOD SYBR ™ qPCR Mix, which uses a KOD DNA polymerase from which 3'→ 5'exonuclease activity has been removed, was used. In addition, the DNA quantification standard for Illumina was used as the DNA standard for calculating the quantification value. For real-time PCR, use the master mix attached to KOD SYBR (registered trademark) qPCR Mix, 1 × qPCR Mix, 1 × ROX, 4 pmol primers (SEQ ID NOs: 2 and 3), library template, or DNA quantification standard for Illumina. A 20 μl reaction solution containing the reaction solution was prepared. The reaction was carried out at 98 ° C. for 2 minutes, followed by a schedule of repeating 98 ° C. for 10 seconds → 65 ° C., 10 seconds → 68 ° C. for 1 minute for 35 cycles.
比較するライブラリー定量試薬として、NEBNext(商標登録)Library Quant Kit for Illumina(商標登録))を使用した。マスターミックスとして1.5mLのNEBNext(商標登録)Library Quant Master Mixに、100μlのNEBNext(商標登録)Library Quant Primer Mixを加え、さらに20μlのROXを添加した。この混合したマスターミックスに、ライブラリーテンプレートまたはIllumina用DNA定量スタンダードを加え、20μlの反応液を調製した。反応は95℃、2分の前反応の後、95℃、15秒→63℃、45秒を35サイクル繰り返すスケジュールで行った。 NEBNext (Trademark Registration) Library Quant Kit for Illumina (Trademark Registration) was used as the library quantification reagent to be compared. To 1.5 mL of NEBNext (registered trademark) Library Quant Master Mix as a master mix, 100 μl of NEBNext (registered trademark) Library Quant Primer Mix was added, and another 20 μl of ROX was added. A library template or a DNA quantification standard for Illumina was added to this mixed master mix to prepare 20 μl of a reaction solution. The reaction was carried out on a schedule of repeating 35 cycles of 95 ° C., 15 seconds → 63 ° C., 45 seconds after the pre-reaction at 95 ° C. for 2 minutes.
得られたCt値から、PCR効率を求めた結果を図2に示す。NEBNext(商標登録)Library Quant Kit for Illumina(商標登録)およびKapa Library Quantification KitではGC含量が高くなるにつれて正確なPCR効率を算出することができなかった。一方、3’→5’エキソヌクレアーゼ活性を除去したKOD DNAポリメラーゼを使用しているKOD SYBR(商標登録)qPCR Mixは、GC含量によるPCR効率への影響をほとんど受けなかった。 The result of obtaining the PCR efficiency from the obtained Ct value is shown in FIG. With NEBNext (Trademark Registration) Library Quant Kit for Illumina (Trademark Registration) and Kappa Library Quantification Kit, accurate PCR efficiency could not be calculated as the GC content increased. On the other hand, KOD SYBR (trademark registration) qPCR Mix using KOD DNA polymerase from which 3'→ 5'exonuclease activity was removed had little effect on PCR efficiency due to GC content.
実施例5:次世代―シーケンサーにおけるクラスター密度
上記の定量値を使用して、Illumina(商標登録)製次世代であるシーケンサーMiseq(商標登録)にてMiseq Reagent Kit v2(300cycles)(Illumina製)を使用して、ランを実施した。
Example 5: Next Generation-Cluster Density in Sequencer Using the above quantitative values, the next generation sequencer Miseq (registered trademark) manufactured by Illumina (registered trademark) is used in Miseq Regent Kit v2 (300 cycles) ( The run was performed using (manufactured by Illumina).
ランの結果、クラスター密度1076k/mm2が得られ、KOD SYBR(商標登録)qPCR Mixにより正確な定量ができていることが証明された。 As a result of the run, a cluster density of 1076 k / mm 2 was obtained, and it was proved that accurate quantification was possible by KOD SYBR (trademark registration) qPCR Mix.
本発明により、DNAシーケンサー用DNAライブラリーの種類(サイズ、GC含量)に依らず正確に定量することができる。 According to the present invention, it can be accurately quantified regardless of the type (size, GC content) of the DNA library for a DNA sequencer.
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