KR101111568B1

KR101111568B1 - 변이유전자 검출을 위한 신호 증폭 방법

Info

Publication number: KR101111568B1
Application number: KR1020057013000A
Authority: KR
Inventors: 미쯔구 우스이; 토시히코 후지카와
Original assignee: 에자이 알앤드디 매니지먼트 가부시키가이샤
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2012-03-05
Anticipated expiration: 2024-02-20
Also published as: EP1595953A4; CN1748028A; WO2004074480A1; AU2004213716B2; AU2004213716A1; KR20050106398A; JP4255472B2; US20060210983A1; CA2516360A1; CN100532550C; ATE552339T1; EP1595953A1; CA2516360C; JPWO2004074480A1; US7632639B2; EP1595953B1

Abstract

PALSAR법에 의해 DNA칩에 있어서 변이유전자의 검출감도를 향상시켜 효율 좋은 신호 증폭법을 확립시키며 또한, PALSAR법에 이용하는 올리고뉴클레오티드ㆍ프로브의 디자인을 고안하는 것에 의해 간편한 검출을 확립할 수 있도록 한 변이유전자 검출을 위한 신호 증폭 방법을 제공한다. DNA리가아제를 사용한 라이게이션 반응과 올리고뉴클레오티드 이중 가닥 사슬의 규칙적인 고차구조의 자기집합체를 형성하는 자기집합반응을 가지고 DNA칩에 있어서 변이유전자의 검출감도를 향상시키도록 했다.

변이유전자, 검출, 신호, 증폭, DNA칩

Description

변이유전자 검출을 위한 신호 증폭 방법{Signal amplification method for detecting mutant gene}

본 발명은 라이게이션 반응 및 자기집합체를 형성하는 자기집합반응을 이용하여 DNA칩, DNA마이크로어레이, 마이크로웰 또는 구상(球狀)비즈(본 발명에서는 DNA칩, DNA마이크로어레이, 마이크로웰 또는 구상(球狀)비즈를 DNA칩이라고 총칭한다.)의 변이유전자의 검출감도를 향상시킬 수 있는 신호 증폭 방법에 관한 것이다.

종래의 유전자 변이검출은 올리고뉴클레오티드들을 타겟에 결합시키고 DNA리가아제를 사용하여 결합시키는 OLA(Oligonucleotide Ligation Assay)법(예를 들면, 미국특허 제 4,988,617호 명세서 및 D.Nickerson. Proc Natl. Acad. Sci., vol. 87, pp. 8923-8927(1990) 참조), 표지(標識)한 ddNTP를 사용하여 일염기(一鹽其)신장시키는 TDI(Template-directed dye-terminator incorporation)법(예를 들면, Chen X et al., Nucleic Acids Reserch, vol. 25, No. 2, pp. 347-353(1997) 참조), 인베이더법(예를 들면, 미국 특허 제 5,985,557호 명세서 참조)등, 여러 가지 방법을 이용하고 있으나, 상기 방법은 복잡성, 비용, 범용성 등에 과제를 안고 있 다.

또한, 표면을 특수 가공한 슬라이드글래스 등의 지지체에 다수의 DNA프로브를 고밀도로 고정하고 표지한 타겟이나 신호 검출용 프로브를 혼성화시켜 신호를 검출하는 기술은 종래부터 사용되어 온 사잔블롯법과 비교하여 감도가 10분의 1로 저하되고(예를 들면, 임송정명 등, 「DNA 마이크로어레이와 최신 PCR법」 수윤사, 85-86, 2000. 참조), 반응 시간이 길다는 문제가 있었다.

본 발명자들은 상기 문제를 보고 효소를 사용하지 않는 새로운 등온 핵산 증폭법을 보고했다(예를 들면, 일본 특허 제 3267576호 공보 참조). 이 방법은 3개소의 영역으로 구성되는 한 쌍의 올리고뉴클레오티드(HoneyComb Probe, 이하 HCP라 칭한다.)를 사용하는 방법으로, 제 1HCP와 제 2HCP의 각각의 3개소의 영역은 서로 상보적(相補的)인 염기배열을 가지고, 양자를 반응시킨 경우, 영역의 1개소와만 혼성하는 모양으로 염기배열을 고안한 것이다. 이 고안에 의해, 한 쌍의 HCP를 반응시킨 경우, 서로 혼성화하고, HCP의 자기집합반응에 의해 집합체를 형성시킬 수 있다(이하, 이 자기집합 반응에 의한 집합체의 형성법을 PALSAR법이라 칭한다).

본 발명자들은 상기 종래기술에 있는 현상을 보고, 상기 PALSAR법을 이용하여 변이 유전자의 검출감도를 높이기 위해 예의(銳意)연구를 거듭한 결과, 본 발명에 도달한 것이다.

본 발명은 PALSAR법에 의해 DNA칩에 있어서 변이 유전자의 검출감도를 향상시켜 효율 좋은 신호 증폭을 확립시키고, 또한 PALSAR법에 사용하는 올리고뉴클레오티드ㆍ프로브의 디자인을 고안하는 것에 의해 간편한 검출을 확립할 수 있도록 한 변이유전자 검출을 위한 신호 증폭 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 문제를 해결하기 위한 본 발명의 변이유전자 검출을 위한 신호 증폭 방법의 제 1태양은, DNA리가아제를 사용한 라이게이션 반응과 올리고뉴클레오티드 이중 가닥 사슬의 규칙적인 고차구조의 자기집합체를 형성하는 자기집합 반응을 가지고, DNA칩에 있어서 변이유전자의 검출감도를 향상시키는 것이다.

본 발명의 변이유전자 검출을 위한 신호 증폭 방법의 제 2태양은, 포착용 프로브와 제 1프로브를 타겟DNA에 혼성시키는 제 1공정, 타겟DNA의 변이 부위가 상기 포착용 프로브와 상보적인 경우 DNA리가아제를 이용한 라이게이션 반응에 의해 포착용 프로브와 제 1프로브를 연결시키는 제 2공정, 상기 타겟DNA를 제거시키는 제 3공정 및 복수의 올리고뉴클레오티드ㆍ프로브를 첨가하고 상기 올리고뉴클레오티드ㆍ프로브의 자기집합반응에 의해 자기집합체를 형성시켜 신호를 증폭시키는 제 4공정을 가지고, 상기 포착용 프로브와 제 1프로브의 염기배열이 제 1공정에 있어서 포착용 프로브의 말단이 타겟 DNA의 변이 부위에 위치하고 또한, 말단과 제 1프로브가 인접하는 상태로 타겟 DNA와 어닐링(annealing)하도록 구성되어 있고, 상기 복수의 올리고뉴클레오티드ㆍ프로브 중 적어도 하나가 제 1프로브와 상보적인 영역을 가지는 것을 특징으로 한다. 상기 신호 증폭 방법에 의해 DNA칩에 있어서 변이유전자의 검출감도를 향상시킬 수 있다. 제 1공정에 있어서, 포착용 프로브와 제 1프로브의 타겟DNA에의 결합은, 포착용 프로브와 제 1프로브를 타겟DNA에 동시에 결합시켜도 좋고, 포착용 프로브를 타겟DNA에 결합시킨 후 제 1프로브와 타겟DNA를 결합시켜도 좋으며 제 1프로브를 타겟DNA에 결합시킨 후 포착용 프로브와 타겟DNA를 결합시켜도 좋고, 결합 순서는 특별히 한정되지 않는다.

상기 자기집합반응에 사용하는 올리고뉴클레오티드ㆍ프로브의 염기배열을 미리 제 1프로브와 상보적인 배열로 하는 것이 바람직하다.

자기집합반응으로 첫째, 서로 상보적인 부분이 n(n≥3)개소의 수로 구성되는 한 쌍의 올리고뉴클레오티드ㆍ프로브(본 발명에서는 HCP라 칭한다.)를 사용하여 서로 다르게 교차하도록 혼성화시키는 것에 의해 올리고뉴클레오티드가 자기집합하여 이중 가닥 사슬의 자기집합체를 형성시키는 자기집합반응을 이용할 수 있다. 한 종류의 변이유전자를 검출하는 경우, 한 쌍의 HCP의 한 편이 제 1프로브로 사용될 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

자기집합반응으로 둘째, No.1 및 No.2 한 쌍의 올리고뉴클레오티드의 각 올리고뉴클레오티드를 3’측 영역, 중앙 영역 및 5’측 영역의 세 개 영역으로 나누고 각 올리고뉴클레오티드의 중앙 영역을 서로 상보적인 염기배열로 하여 다이머 프로브를 형성하는 것과 동시에 3’측 영역 및 5’측 영역을 서로 비(非)상보적인 염기배열로 한 한 쌍의 다이머 형성용 프로브를 여러 쌍 포함하는 제 1 계와, No.3 및 No.4 한 쌍의 올리고뉴클레오티드의 각 올리고뉴클레오티드를 3’측 영역 및 5’측 영역의 2 개의 영역으로 나누고, 각 올리고뉴클레오티드의 3’측 영역 및 5’측 영역을 서로 비상보적인 염기배열로 한 한 쌍의 가교 프로브를 여러 쌍 포함하는 제 2 계를 가지고, 가교 프로브를 다이머 형성용 프로브에서 형성되는 다이머를 가교하는 것이 가능한 염기배열로 하고, 프로브를 혼성화시키는 것에 의해 올리고뉴클레오티드가 자기집합하고, 이중 가닥 사슬의 자기집합체를 형성시키는 자기집합반응을 이용할 수 있다. 상기 한 쌍의 다이머 형성용 프로브 및 상기 한 쌍의 가교 프로브를 상기 프로브에서 어느 하나, 바람직하게는 한 쌍의 다이머 형성용 프로브의 한 쪽이 제 1프로브로 이용될 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

프로브의 염기배열을 제 1계의 No. 1-올리고뉴클레오티드의 3’측 영역과 제 2계의 No.3-올리고뉴클레오티드의 3’측 영역, 제 1계의 No.2-올리고뉴클레오티드의 5’측 영역과 제 2계의 No.4-올리고뉴클레오티드의 5’측 영역, 제 2계의 No.4-올리고뉴클레오티드의 3’측 영역과 제 1계의 No.2-올리고뉴클레오티드의 3’측 영역, 제 2계의 No.3-올리고뉴클레오티드의 5’측 영역과 제 1계의 No.1-올리고뉴클레오티드의 5’측 영역을 각각 상보적인 염기배열로 할 수 있다.

프로브의 염기배열을 제 1계의 No. 1-올리고뉴클레오티드의 3’측 영역과 제 2계의 No.3-올리고뉴클레오티드의 3’측 영역, 제 1계의 No.2-올리고뉴클레오티드의 5’측 영역과 제 2계의 No.3-올리고뉴클레오티드의 5’측 영역, 제 1계의 No.2-올리고뉴클레오티드의 3’측 영역과 제 2계의 No.4-올리고뉴클레오티드의 3’측 영역, 제 1계의 No.1-올리고뉴클레오티드의 5’측 영역과 제 2계의 No.4-올리고뉴클레오티드의 5’측 영역을 각각 상보적인 염기배열로 할 수 있다.

타겟DNA로 한 가닥 사슬의 DNA 또는 이중 가닥 사슬의 DNA를 사용할 수 있다. 상기 신호 증폭 방법에 있어서, 직접 타겟DNA로 사용되고 있는 것은 한 가닥 사슬의 DNA이나, 이중 가닥 사슬을 해리하는 것에 의해 이중 가닥 사슬의 DNA도 사용할 수 있다. 예를 들면, DNA를 주형(鑄型)으로 한 유전자 증폭법(예를 들면, PCR법이나 LCR법 등)을 이용하여 증폭된 DNA를 사용하는 것이 가능하다. 또한, 표적유전자가 RNA인 경우, RNA를 주형으로 한 유전자 증폭법(예를 들면, RT-PCR법 등)을 이용하여 증폭된 DNA를 사용하는 것도 가능하며, 본 발명에 포함되는 것이다.

DNA칩이 타겟DNA를 포착하기 위한 포착용 프로브를 결합하는 지지체를 가지고, 상기 지지체로서 마이크로플레이트형, 슬라이드글래스형, 미립자형 또는 전기전도성 기판형 등의 지지체를 가지는 것이 바람직하다. 상기 마이크로플레이트형과 미립자형 지지체의 재질로는 플라스틱이나 폴리스틸렌 등을 사용할 수 있다. 또한, 슬라이드글래스형의 지지체에서는 유리나 플라스틱 등의 소재를 사용할 수 있다. 전기전도성 기판형의 지지체에는 금전극이나 ITO전극(산화인듐전극) 등을 사용할 수 있다.

자기집합체에 대해 미리 발색계효소, 발광계효소 또는 방사성 동위원소 등으로 표지한 표지프로브를 혼성화시켜 자기집합체의 존재를 검출할 수 있다.

자기집합체에 대해 핵산과 결합하는 성질을 가진 형광물질을 첨가하여 그 형광물질의 광화학적인 변화에 의해 자기집합체의 존재를 검출할 수 있다.

미리 자기집합체를 형성하는 올리고뉴클레오티드를 형광물질로 표지하고, 자기집합체의 존재를 형광물질의 광화학적인 변화에 의해 검출할 수 있다.

미리 자기집합체를 형성하는 올리고뉴클레오티드를 방사성 동위원소로 표지하고, 자기집합체의 존재를 방사성 동위원소로 검출할 수 있다.

미리 자기집합체를 형성하는 올리고뉴클레오티드를 발색계효소 또는 발광계효소로 표지하고, 자기집합체의 존재를 형광물질의 광화학적인 변화로 검출할 수 있다.

상기 올리고뉴클레오티드는 DNA, RNA, PNA 또는 LNA 중에서 선택되는 염기로 구성된다.

도 1은 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순 제 1~제 4예에 있어서 스텝 100을 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 2는 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순 제 1~제 4예에 있어서 스텝 102를 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 3은 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순 제 1예에 있어서 스텝 110을 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 4는 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순 제 1예에 있어서 스텝 112를 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 5는 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순 제 1예에 있어서 스텝 114를 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 6은 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순 제 1예에 있어서 스텝 116을 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 7은 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순 제 2예에 있어서 스텝 124를 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 8은 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순 제 2예에 있어서 스텝 126을 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 9는 타겟DNA의 변이부위가 포착용 프로브의 말단과 상보하고 있지 않은 경우의 참고예에 있어서 스텝 200을 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 10은 타겟DNA의 변이부위가 포착용 프로브의 말단과 상보하고 있지 않은 경우의 참고예에 있어서 스텝 202를 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 11은 타겟DNA의 변이부위가 포착용 프로브의 말단과 상보하고 있지 않은 경우의 참고예에 있어서 스텝 204를 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 12는 타겟DNA의 변이부위가 포착용 프로브의 말단과 상보하고 있지 않은 경우의 참고예에 있어서 스텝 206을 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 13은 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순의 제 3예에 있어서 스텝 136을 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 14는 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순의 제 3예에 있어서 스텝 138을 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 15는 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순의 제 4예에 있어서 스텝 146을 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 16은 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순의 제 4예에 있어서 스텝 148을 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 17은 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순의 제 5예에 있어서 스텝 150을 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 18은 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순의 제 5예에 있어서 스텝 152를 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 19는 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순의 제 5예에 있어서 스텝 154를 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 20은 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순의 제 5예에 있어서 스텝 156을 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 21은 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순의 제 6예에 있어서 스텝 160을 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 22는 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순의 제 6예에 있어서 스텝 162를 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 23은 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순의 제 6예에 있어서 스텝 163을 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 24는 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순의 제 6예에 있어서 스텝 164를 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 25는 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순의 제 6예에 있어서 스텝 165를 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 26은 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순의 제 6예에 있어서 스텝 166을 원리적으로 나타내는 모식도이다.

도 27은 실시예 1의 결과를 나타내는 사진이다.

도 28은 실시예 2의 결과를 나타내는 사진이다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

이하에 본 발명의 실시의 형태를 첨부 도면에 기초하여 설명하지만, 이들 실시의 형태는 예시적으로 나타내어지는 것으로, 본 발명의 기술사상에서 일탈하지 않는 한 여러 가지 변형이 가능함은 두 말할 나위가 없다.

도 1~도 6은 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순의 제 1예를 원리적으로 나타내는 모식도이다. 제 1예는 타겟DNA(10a)의 변이부위(11a)가 포착용 프로브(12a)의 말단(13a)과 상보하고 있는 경우를 나타낸다. 또한, 제 1예는 서로 상보적인 3 영역으로 구성되고 스스로 자기집합하여 집합체를 구성할 수 있는 한 쌍의 올리고뉴클레오티드ㆍ프로브[즉, 한 쌍의 HCP;HCP-1 (5’-X-Y-Z-3’)(16a) 및 HCP-2 (5’-X’-Y’-Z’-3’)(18a)]를 사용한 PALSAR법을 이용한 신호 증폭 방법으로, 한 쌍의 HCP(16a, 18a)는 도 3에 나타낸 것처럼 미리 형광물질(22)로 표지되어 있고, HCP-1(16a)는 타겟DNA(10a)와 상보적인 영역을 가지며 포착용 프로브(12a)와 인접하여 타겟 DNA(10a)에 혼성화하도록 구성되어 있다.

도 1에 나타낸 것처럼, 지지체(14) 위에 타겟DNA(10a)에 상보적인 영역을 가지고 또한, 타겟DNA(10a)의 유전자 변이부위(11a)가 말단(13a)에 위치하는 포착용 프로브(12a)를 결합시키고 타겟DNA(10a)를 가한다(스텝 100). 다음으로 도 2에 나타낸 것처럼 타겟DNA(10a)를 포착한 후(스텝 102), 도 3에 나타낸 것처럼 타겟DNA(10a)와 상보적인 영역을 가지고 스스로 자기집합하여 집합체를 형성하는 것이 가능한 형광물질(22)로 표지된 한 쪽의 HCP-1(16a)을 포착용 프로브(12a)와 서로 이웃한 형태로 결합시킨다(스텝 110).

타겟DNA(10a)의 변이부위(11a)와 포착용 프로브(12a)의 말단(13a)이 상보되어 있기 때문에 도 4에 나타낸 것처럼 라이게이션 반응에 의해 포착용 프로브(12a)와 HCP-1(16a)이 연결된다(스텝 112). 라이게이션 반응 후, 도 5에 나타낸 것처럼, 타겟DNA(10a)를 제거한다(스텝114). 도 5는 타겟DNA(10a)를 해리시키고 HCP-1(16a)를 연결시킨 포착용 프로브(12a)가 지지체(14)에 결합하고 있는 상태를 나타낸다.

도 6에 나타낸 것처럼, 한 쌍의 HCP(16a, 18a)를 가하여 자기집합반응에 의해 자기집합체(20a)를 형성시켜 신호를 증폭할 수 있다(스텝116).

도 7 및 도 8은 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순의 제 2예를 원리적으로 나타내는 모식도이다. 제 2예는 한 쌍의 HCP(16a, 18a)를 사용한 PALSAR법을 이용한 신호 증폭 방법이고 또한, 타겟DNA(10a)와 상보적인 영역을 가지며 형광물질(22)로 표지되어 있지 않은 한 쌍의 HCP(16a, 18a)를 사용하는 예를 나타낸다.

제 1예와 동일하게 스텝 100 및 스텝 102를 행한 후, 그 타겟DNA(10a)와 상보적인 영역을 가지며 스스로 자기집합하여 집합체를 형성할 수 있는 한 쪽의 HCP-1(16a)를 포착용 프로브(12a)와 서로 인접하는 형태로 결합시킨다.

라이게이션 반응에 의해 포착용 프로브(12a)와 HCP-1(16a)을 연결시킨 후, 타겟DNA(10a)를 제거한다(스텝 120). 한 쌍의 HCP(16a, 18a)를 가하여 자기집합반응에 의해 자기집합체(20b)를 형성시킨 후(스텝 122), 도 7에 나타낸 것처럼 형성된 자기집합체(20b)에 대해 개재물(intercalator)(24)을 삽입하고(스텝 124), 도 8에 나타낸 것처럼 신호를 증폭할 수 있다(스텝 126). 또한, 스텝 122와 스텝 124를 동시에 행하는 것도 가능하다.

도 9~도 12는 타겟 DNA(10b)의 변위부위(11b)가 포착용 프로브(12a)의 말단(13a)과 상보하고 있지 않은 경우의 참고 예를 원리적으로 나타내는 모식도이다. 도 9에 나타낸 것처럼, 타겟 DNA(10b)를 포착한 후(스텝 200) 도 10에 나타낸 것처럼 그 타겟DNA(10b)와 상보적인 영역을 가지며 스스로 자기집합하여 집합체를 형성할 수 있는 형광물질(22)로 표지된 한 쪽의 HCP-1(16a)을 포착용 프로브(12a)와 서로 이웃한 형태로 결합시킨다(스텝 202). 다음으로 도 11에 나타낸 것처럼 타겟DNA(10b)의 변이부위(11b)와 포착용 프로브(12a)의 말단(13a)이 상보되어 있지 않기 때문에 라이게이션 반응이 일어나지 않고(스텝 204) 도 12와 같이 타겟DNA(10b)를 해리시키면 (스텝 206), 포착용 프로브(12a)만 지지체(14)에 결합한 상태가 되고, 그 후 한 쌍의 HCP(16a, 18a)를 가하는 것에 의해 형성되는 자기집합체(20a)는 포착용 프로브(12a)에 결합하지 않고 세정 등에 의해 제거되기 때문에 신호 증폭은 행해지지 않는다.

도 13 및 도 14는 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순의 제 3예를 원리적으로 나타내는 모식도이다. 제 3예는 타겟DNA(10a)의 변이부위(11a)가 포착용 프로브(12a)의 말단(13a)과 상보하고 있는 경우를 나타낸다. 또한, 제 3예는 스스로 다이머를 형성하는 한 쌍의 다이머 형성용 프로브[다이머 형성용 프로브-1,2(5’-X-a-b-3’, 5’-d-a’-e-3’)(26, 28)] 및 상기 다이머 형성용 프로브로 형성되는 다이머를 가교할 수 있는 한 쌍의 가교 프로브[가교 프로브-1, 2(5’-d’-b’-3’, 5’-X’-e’-3’)(30, 32)]를 사용한 PALSAR법을 이용한 신호 증폭 방법으로, 미리 형광물질(22)로 표지된 한 쌍의 다이머 형성용 프로브(26, 28)로 형성된 다이머를 사용한 경우의 예를 나타낸다. 또한, 다이머 형성용 프로브-1(26)은 타겟DNA(10a)와 상보적인 영역을 가지고 또한, 포착용 프로브(12a)와 인접하여 타겟DNA(10a)에 혼성화하도록 구성되어 있다.

제 1예와 동일하게 스텝 100 및 스텝 102를 행한 후, 타겟DNA(10a)와 상보적인 영역을 가지고 형광물질(22)로 표지된 한 쌍의 다이머 형성용 프로브-1, 2(26, 28)에 형성된 다이머를 포착용 프로브(12a)와 서로 이웃한 형태로 결합시킨다(스텝 130). 다음으로, 라이게이션 반응에 의해 포착용 프로브(12a)와 다이머 형성용 프로브-1(26)을 연결하고(스텝 132), 타겟DNA(10a)를 해리시킨 후(스텝 134), 도 13에 나타낸 것처럼 다이머 형성용 프로브-1, 2(26, 28)에서 형성된 다이머 및 가교 프로브-1, 2(30, 32)를 첨가하고 상기 프로브(26, 28, 30 및 32)를 혼성화시키고(스텝 136), 도 14에 나타낸 것처럼 다이머 형성용 프로브(26, 28)와 가교 프로브(30, 32)의 자기집합반응에 의해 자기집합체(20c)를 형성시켜 신호를 증폭시킬 수 있다(스텝 138).

도 15 및 도 16은 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순의 제 4예를 원리적으로 나타내는 모식도이다. 제 4예는 스스로 다이머를 형성하는 한 쌍의 다이머 형성용 프로브[다이머 형성용 프로브-1, 2(26, 28)] 및 상기 다이머 형성용 프로브로 형성되는 다이머를 가교할 수 있는 한 쌍의 가교 프로브(30, 32)를 사용한 PALSAR법을 이용한 신호 증폭 방법으로, 한 쌍의 다이머 형성용 프로브에서 형성된 다이머를 사용하고 다이머 형성용 프로브(26, 28) 및 가교 프로브(30, 32)를 표지하지 않는 경우의 예이다.

제 1예와 동일하게 스텝 100 및 스텝 102를 행한 후, 타겟DNA(10a)와 상보적인 영역을 가지는 한 쌍의 다이머 형성용 프로브-1, 2(26, 28)로 형성된 다이머를 포착용 프로브(12a)와 서로 이웃한 형태로 결합시킨다(스텝 140).

라이게이션 반응으로 포착용 프로브(12a)와 다이머 형성용 프로브-1(26)을 연결시킨 후, 타겟DNA(10a)를 제거한다(스텝 142). 한 쌍의 다이머 형성용 프로브(26, 28)로 형성된 다이머 및 한 쌍의 가교 프로브(30, 32)를 가하여 자기집합반응으로 자기집합체(20d)를 형성시킨 후(스텝 144), 도 15와 같이 형성된 자기집합체(20d)에 대해 개재물(intercalator)(24)을 삽입하고(스텝 146), 도 16에 나타낸 것처럼, 신호를 증폭할 수 있다(스텝 148). 또한, 스텝 144와 스텝 146을 동시에 행할 수도 있다.

상기 예에서는 자기집합체를 형성하는 올리고뉴클레오티드ㆍ프로브 하나를 제 1프로브와 동일하게 한 경우의 예를 나타내나, 반드시 동일할 필요는 없고, 제 1프로브와 올리고뉴클레오티드ㆍ프로브의 적어도 하나가 결합할 수 있도록 구성되어 있는 프로브를 사용할 수 있다.

상기 예에서는 미리 지지체에 결합시켜 둔 포착용 프로브를 사용했는데, 포착용 프로브와 지지체를 결합시키는 단계는 타겟DNA를 제거하는 단계까지이면 언제라도 좋고, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 포착용 프로브와 타겟DNA를 결합시킨 후, 포착용 프로브, 타겟DNA, 제 1프로브가 전부 결합한 후 및 라이게이션 반응 후 등이 거론된다.

도 17~도 20은 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순 제 5예를 원리적으로 나타내는 모식도이다. 제 5예는 동시에 복수의 변이유전자를 검출하는 방법이고, 각 타겟DNA(10e, 10f, 10g)의 상보적 배열을 선단에 가지고, 2개소의 HCP영역을 포함하는 제 1프로브(34e, 34f, 34g)와 한 쌍의 HCP(16e, 18e)를 사용하는 예를 나타낸다. 제 1프로브는 표적으로 하는 유전자의 수만 필요하고, 그 예로는 3종류의 유전자(10e, 10f 및 10g)의 예를 나타내고 있기 때문에 선단 영역이 다른 3종류의 제 1프로브(34e, 34f 및 34g)를 사용한다. 제 1프로브의 선단 영역을 제외한 2영역은 공통의 HCP 배열을 가지고 있기 때문에 제 1프로브의 종류와 관계없이 HCP는 한 쌍만으로 신호를 증폭할 수 있다.

도 17에 나타낸 것처럼 지지체(14) 위에 타겟DNA-1(10e)에 상보적인 영역을 가지고 타겟DNA의 유전자 변이부위(11e)가 말단(13e)에 위치하고 말단의 염기는 각각 다른 4종의 포착용 프로브(12e), 타겟DNA-2(10f)에 상보적인 영역을 가지고 타겟DNA의 유전자 변형부위(11f)가 말단(13f)에 위치하며 말단의 염기가 각각 다른 4종의 포착용 프로브(12f) 및 타겟DNA-3(10g)에 상보적인 영역을 가지고 타겟DNA의 유전자 변이부위(11g)가 말단(13g)에 위치하며, 말단의 염기가 각각 다른 4종의 포착용 프로브(12g)를 따로 따로 결합시킨다(스텝 150). 또한, 도 17~도 20에 있어서, 말단만 다른 포착용 프로브 및 그 말단은 각각 동일부호로 나타내었다. 다음으로 도 18에 나타낸 것처럼, 타겟DNA(10e, 10f 및 10g) 및 제 1프로브(34e, 34f 및 34g)를 포착용 프로브(12e, 12f 및 12g)에 대응해서 결합시킨다(스텝 152). 변이 부위가 상보되어 있지 않은 경우에도 말단 부분을 제거하고 동일하게 결합하지만, 그 도면에는 말단부분이 상보되어 있지 않은 경우만 나타냈다. 다음으로 도 19에 나타낸 것처럼, 라이게이션 반응 후 타겟DNA(10e, 10f 및 10g) 및 미반응 프로브를 제거한다(스텝 154).

도 20에 나타낸 것처럼, 한 쌍의 HCP(16e, 18e)를 가하고, 자기집합체(20e)를 형성시켜 신호를 증폭하는 것이 가능하다(스텝 156). 또한, 제 5예에서는 유전자 변이부위에 관하여 4염기 전체를 분석하는 경우를 나타내었는데, 포착용 프로브 말단의 염기는 필요에 따라 적당하게 선택하면 좋고 특별히 한정되어 있지 않다.

도 21~도 26은 본 발명의 신호 증폭 방법의 공정수순의 제 6예를 원리적으로 나타내는 모식도이다. 제 6계는 라이게이션 반응을 2개소에서 행하고, 제 1프로브(34h)에 HCP-1(16h)과 포착용 프로브(12h)를 연결시키는 특징을 갖는다. HCP-1(16h), 제 1프로브(34h), 포착용 프로브(12h)는 서로 인접하도록 설계되어 있다. 동시에 복수의 변이유전자를 검출하는 경우, 제 5예와 동일하게 제 1프로브의 선단 영역을 각 타겟DNA에 상보적으로 하는 것 이외에는 제 2프로브, HCP 한 쌍과도 유전자의 종류에 상관없이 공통의 올리고뉴클레오티드ㆍ프로브를 사용할 수 있다.

도 21은 제 1프로브(34h), 제 2프로브(36), 타겟DNA(10h) 및 지지체(14) 위에 고정된 포착용 프로브(12h)를 나타낸다(스텝 160). 제 1프로브(34h)는 타겟 DNA(10h)에 상보적인 배열을 가지고 HCP-1(16h)의 배열을 1개소 가지며 제 2프로브(36)는 HCP-2(18h)와 같은 배열을 2개소 갖는다. 도 22에 나타낸 것처럼, 제 1프로브(34h)는 제 2프로브(36)와 타겟DNA(10h)의 양자와 혼성한다(스텝 162). 도 23에 나타낸 것처럼, HCP-1(16h)을 가해 혼성화를 실시하고, HCP-1(16h)과 제 2프로브 (36)가 혼성하는 것에 의해 HCP-1(16h)과 제 1프로브(34h)가 인접한다. 그 결과, 제 1프로브(34h)의 양쪽 말단이 각각 포착용 프로브(12h)와 HCP-1(16h)에 인접한 상태로 된다(스텝 163). 또한, 스텝 162와 스텝 163은 동시에 실시하는 것도 가능하다. 도 24, 도 25에 나타낸 것처럼, 포착용 프로브(12h)의 말단 부위(13h)가 타겟DNA(10h)의 변이 부위(11h)와 상보하고 있는 경우, 라이게이션 반응 후(스텝 164), 타겟DNA(10h), 제 2프로브(36) 및 미반응 프로브를 제거하는 것에 의해 포착용 프로브(12h), 제 1프로브(34h), HCP-1(16h)이 1가닥으로 연결된 상태로 된다(스텝 165). 도 26에 나타낸 것처럼 한 쌍의 HCP(16h, 18h)를 가하는 것에 의해 자기집합체(20h)가 형성되고(스텝 166), 신호를 증폭할 수 있다.

본 발명의 신호 증폭 방법에 있어서, 한 쌍의 올리고뉴클레오티드ㆍ프로브에 미리 검출을 위한 표지물질로 ¹²⁵I나 ³²P 등의 방사성 동위원소, 디곡시제닌이나 아크릴지늄ㆍ에스테르 등의 발광물질이나 Cy3ㆍCy5 등의 형광물질, 4-메틸움벨리페릴린산 등의 형광물질을 이용하기 위한 비오틴 등, 형광공명 에너지 전이(FRET)를 이용하기 위한 도너 형광색소와 억셉터 형광색소를 부가시켜 두고, 타겟DNA를 검출하는 것도 가능하다.

핵산과 결합하는 성질을 가지는 색소를 첨가하는 것에 의해 타겟DNA를 검출하는 것도 가능하다. 도 8 및 도 16에 나타낸 것처럼, 개재물(intercalator)과 같은 핵산과 결합하는 성질을 가지는 형광물질을 사용하여 타겟DNA를 검출하는 것이 바람직하다. 형광물질로서는 핵산과 결합하는 성질을 가지는 형광물질이라면 특별 히 한정되지는 않는데, 예를 들면, SYBR 그린 I 스테인(SYBR Green I stain), SYBR 그린 II 스테인(SYBR Green II stain), SYBR 그린 골드 스테인(SYBR Green Gold stain), 비스타 그린 스테인(Vista Green stain), 겔스타 스테인(Gelstar Stain), 라드란트 레드 스테인(Radlant Red stain), 피코그린(PicoGreen), 리보그린(RiboGreen), 올그린(OllGreen), 훽스트 33258(비스-벤즈아미드)(Hoechst 33258(Bis-Benzimide)), 프로피듐 아이오다이드(Propidium Iodide), 요-프로-1 아이오다이드(YO-PRO-1 Iodide), 요-프로-3 아이오다이드(YO-PRO-3 Iodide)(이상, Molecular Probe사 제조), 취화(臭化)에티듐, 디스타마이신 A(Distamycin A), 토토(TOTO), 소라렌(Psoralen), 아크릴지늄오렌지(아크리딘 오렌지), 에이오에이오(AOAO)(호모다이머) 등이 사용될 수 있다.

상기한 올리고뉴클레오티드ㆍ프로브를 구성하는 핵산은 통상 DNA 또는 RNA로 구성되지만, 핵산유사체라도 상관없다. 핵산유사체로서 예를 들면, 펩티드핵산(PNA 예를 들면, 국제공개 제92/20702호 팜플렛 참조)이나 락드 핵산(Locked Nucleic Acid)(LNA, 예를 들면 Koshkin AA et al. Tetrahedron 1998. 54, 3607-3630., Koshkin AA et al. J. Am. Chem. Soc. 1998. 120, 13252-13253, 및 Wahlestedt C et al. PNAS. 2000. 97, 5633-5638. 참조)을 들 수 있다. 또 한 쌍의 올리고뉴클레오티드?프로브는 통상 동일 종류의 핵산으로 구성되지만, 예를 들면 DNA프로브와 RNA프로브가 한 쌍으로 되어도 지장이 없다. 즉, 프로브의 핵산 종류는 DNA, RNA 또는 핵산유사체(예를 들면 PNA나 LNA 등)에서 선택할 수 있다. 또 한 개의 프로브 내에서의 핵산조성은 한 종류, 예를 들면 DNA만으로 구성될 필요는 없고, 필요에 따라 예를 들면 DNA와 RNA로 구성되는 올리고뉴클레오티드?프로브(키메라프로브)를 사용하는 것도 가능하며 본 발명에 포함된다.

본 발명에 있어서 표적유전자 측정용 시료는 상기 핵산을 포함할 가능성이 있는 모든 시료가 적용될 수 있다. 표적유전자는 시료에서 적의 조제 또는 분리된 것이어도 바람직하고 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 혈액, 혈청, 뇨, 분변, 뇌척수액, 조직액, 세포배양물 등의 생체유래시료, 바이러스, 세균, 곰팡이 등을 함유하거나 감염했을 가능성이 있는 시료 등을 들 수 있다. 또한, 시료 중의 표적유전자를 공지된 방법으로 증폭시킨 핵산도 사용 가능하다.

또한, 도면에 있어서, 화살표 부분은 3’말단을 나타내고 검은점 부분은 5’말단을 나타낸다.

실시예

이하에 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 이들 실시예는 예시적으로 보여지는 것으로, 한정적으로 해석되지 않음은 말할 것도 없다.

실시예 1

1. 목적

PALSAR법을 이용하여 변이 말단부위의 염기 차이에 의한 변이유전자 검출을 시험했다.

2. 재료

이하에 실시예 1에서 사용한 올리고뉴클레오티드ㆍ프로브의 염기배열을 나타낸다.

(1) 캡쳐 프로브(포착용 프로브)

CP-1-A : 5’(아미노기) -GG GGAAGAGCAGAGATATACGTA-3’

CP-1-T : 5’(아미노기) -GG GGAAGAGCAGAGATATACGTT-3’

CP-1-G : 5’(아미노기) -GG GGAAGAGCAGAGATATACGTG-3’

CP-1-C : 5’(아미노기) -GG GGAAGAGCAGAGATATACGTC-3’

(2) 타겟 유전자-1 (Hemochromatosis 유전자의 염기배열을 기초로 합성. 변이부위(845번째 아미노산)를 밑줄로 표시했다.)

타겟유전자-1-T :

5’-GGC CTGGGTGCTCCACCTGG TACGTATATCTCTGCTCTTCC-3’

타겟유전자-1-A :

5’-GGC CTGGGTGCTCCACCTGG AACGTATATCTCTGCTCTTCC-3’

타겟유전자-1-C :

5’-GGC CTGGGTGCTCCACCTGG CACGTATATCTCTGCTCTTCC-3’

타겟유전자-1-G :

5’-GGC CTGGGTGCTCCACCTGG GACGTATATCTCTGCTCTTCC-3’

(3) 제 1프로브

제 1프로브-1a : 5’(인산화) -CCAGGTGGAGCACCCAG CATATGTAGCAGAGCGTAAGTCATGTCCACC-3’(Alexa532 표지)

(4) HCP

HCP-1-1 :

5’(Cy3 표지)-CCAGGTGGAGCACCCA GCATATGTAGCAGAGC GTAAGTCATGTCCACC-3’

HCP-1-2 :

5’(Cy3 표지)-TGGGTGCTCCACCTGG GCTCTGCTACATATGC GGTGGACATGACTTAC-3’

혼성화 용액으로 [최종농도 6×SSC, 0.1mg/mL 연어정자DNA, 5×덴할트 용액, 0.2% SDS]를 조제했다.

캡쳐 프로브를 고정하는 기반으로서 아미노수식 올리고DNA고정 마이크로어레이용 코트 슬라이드글래스(MATSUNAMI GLASS사 제조)를 사용하고 스팟터로서 DNA마이크로어레이어 32핀형(Greiner bio-one사 제조)을 사용했다.

3. 방법

3-1. 슬라이드글래스의 제조

a) 캡쳐 프로브의 스팟팅(spotting)

각 캡쳐 프로브(100pmol/μL)와 스팟팅용액(MATSUNAMI GLASS사 제조)을 같은 양으로 혼합하여 4종류의 프로브용액을 조제했다. 얻어진 프로브 용액을 슬라이드글래스 위에 N=4가 되도록 스팟하였다. 다른 프로브 용액을 스팟할 때 멸균수 및 냉에탄올로 핀을 세정, 풍건(風乾)했다. 스팟 후, 슬라이드글래스는 습윤통에 넣어 차광하고 하룻밤 가만히 놓아 두었다.

b) 캡쳐 프로브의 고정

블록킹(blocking) 용액(MATSUNAMI GLASS사 제조) 한 개, 멸균수 두 통, 냉메 탄올 한 통을 각각 염색 배트(vat)에 준비하고, 블록킹 용액에서 20분, 각 멸균수에서 3분, 냉메탄올에서 3분, 차례로 스팟팅한 후 슬라이드글래스를 담그고 고정 후 풍건시켜 슬라이드글래스를 만들었다.

3-2. 검출

a) 혼성화 반응

4조의 혼성화용액에 각 타겟 유전자를 각각 30pmol(30μL)이 되도록 첨가하고, 제 1프로브 30pmol(30μL)을 가했다. 95℃에서 2분 열해리시킨 각 용액 25μL를 상기 캡쳐 프로브를 고정시킨 슬라이드글래스 위의 챔버 내에서 42℃에서 2시간 반응시키고 캡쳐 프로브, 타겟 유전자, 제 1프로브를 혼성시켰다. 반응 후의 슬라이드는 2×SSC+0.1%SDS용액에서 2회, 1×SSC용액에서 1회, 0.2×SSC용액에서 1회 세정하고 풍건시켰다.

b) 라이게이션 반응 및 알칼리 변성

리가아제로는 내열성 리가아제(Tth DNA ligase)를 사용했다. 이 리가아제 첨부 완충액(buffer)을 사용하여 액량 30μL에 리가아제(30U)를 첨가하고 이 용액 25μL를 챔버 내에서 반응시켰다. 반응 조건은 65℃, 15분으로 했다.

라이게이션 반응 후, 슬라이스글래스를 0.2×SSC용액에서 가볍게 세정하고, 0.25M NaOH용액에서 10분간 알칼리 처리를 행하고 미반응 프로브 및 잉여 프로브를 제거했다. 또한, NaOH용액의 중화에는 0.25M HCl용액을 사용했다. 변성후의 슬라이드는 2×SSC+0.1%SDS용액에서 2회, 1×SSC용액에서 1회, 0.2×SSC용액에서 1회 세정하고 풍건시켰다.

c) 자기집합체 형성반응

혼성화 용액에 5’말단을 각각 Cy3표지한 한 쌍의 HCP(HCP-1-1 및 HCP-1-2)를 최종농도 1pmol/μL로 되도록 가했다. 95℃에서 2분 열해리시킨 이 용액 25μL를 알칼리 변성 후 세정 풍건시킨 슬라이드 글래스 위의 챔버 내에서 68℃에서 2시간 반응시켜 자기집합체를 형성시켰다. 반응 후의 슬라이드는 2×SSC+0.1%SDS용액에서 2회, 1×SSC용액에서 1회, 0.2×SSC용액에서 1회 세정하고 풍건시켜 슬라이드글래스 위의 Cy3의 형광을 형광현미경으로 관찰했다. 결과를 도 27에 나타낸다.

도 27에 나타낸 바와 같이, 타겟 유전자의 변이부위가 포착용 프로브와 상보적인 경우에만 신호가 증폭되었다.

실시예 2

1. 목적

12종류의 유전자에 있어서 멀티플렉스(multiplex) 검출을 검사했다.

2. 재료

이하에 실시예 2에서 사용한 올리고뉴클레오티드ㆍ프로브의 염기배열을 나타낸다.

(1) 캡쳐 프로브

CP-1-G : 실시예 1의 CP-1-G와 동일.

CP-1-A : 실시예 1의 CP-1-A와 동일.

CP-2-T : 5’(아미노기) -GCGCGGACATGGAGGACGTGT-3’

CP-2-C : 5’(아미노기) -GCGCGGACATGGAGGACGTGC-3’

CP-3-C : 5’(아미노기) -ATGCCGATGACCTGCAGAAGC-3’

CP-3-T : 5’(아미노기) -ATGCCGATGACCTGCAGAAGT-3’

CP-4-G : 5’(아미노기) -CTTGAATTCCAAGAGCACACG-3’

CP-4-A : 5’(아미노기) -CTTGAATTCCAAGAGCACACA-3’

CP-5-C : 5’(아미노기) -GGAGAAGGTGTCTGCGGGAGC-3’

CP-5-T : 5’(아미노기) -GGAGAAGGTGTCTGCGGGAGT-3’

CP-6-A : 5’(아미노기) -TGCTGGCTGAAATGGCAATGA-3’

CP-6-G : 5’(아미노기) -TGCTGGCTGAAATGGCAATGG-3’

CP-7-A : 5’(아미노기) -TGTTCTGGGTACTACAGCAGA-3’

CP-7-G : 5’(아미노기) -TGTTCTGGGTACTACAGCAGG-3’

CP-8-C : 5’(아미노기) -TGGATGATTTGATGCTGTCCC-3’

CP-8-T : 5’(아미노기) -TGGATGATTTGATGCTGTCCT-3’

CP-9-G : 5’(아미노기) -AATGCCAGAGGCTGCTCCCCG-3’

CP-9-C : 5’(아미노기) -AATGCCAGAGGCTGCTCCCCC-3’

CP-10-C : 5’(아미노기) -AGCTGTTCGTGTTCTATGATC-3’

CP-10-G : 5’(아미노기) -AGCTGTTCGTGTTCTATGATG-3’

CP-11-G : 5’(아미노기) -ACTTGTGGTAGTTGGAGCTGG-3’

CP-11-T : 5’(아미노기) -ACTTGTGGTAGTTGGAGCTGT-3’

CP-12-A : 5’(아미노기) -TATTCTCGACACAGCAGGTCA-3’

CP-12-T : 5’(아미노기) -TATTCTCGACACAGCAGGTCT-3’

(2) 제 1프로브

제 1프로브-1b :

5’(인산화) -CCAGGTGGAGCACCCAGGCC GAACTATGCCGATAACCGTG GTATAGTACGCTTGCACGTG CCCGTACATGCGTTGTAATG-3’

제 1프로브-2 :

5’(인산화) -GCGGCCGCCTGGTGCAGTAC GAACTATGCCGATAACCGTG GTATAGTACGCTTGCACGTG CCCGTACATGCGTTGTAATG-3’

제 1프로브-3 :

5’(인산화) -GCCTGGCAGTGTACCAGGCC GAACTATGCCGATAACCGTG GTATAGTACGCTTGCACGTG CCCGTACATGCGTTGTAATG-3’

제 1프로브-4 :

5’(인산화) -GTCTTCAGTGAAGCTGCAGG GAACTATGCCGATAACCGTG GTATAGTACGCTTGCACGTG CCCGTACATGCGTTGTAATG-3’

제 1프로브-5 :

5’(인산화) -CGATTTCATCATCACGCAGC GAACTATGCCGATAACCGTG GTATAGTACGCTTGCACGTG CCCGTACATGCGTTGTAATG-3’

제 1프로브-6 :

5’(인산화) -AAGTTGAACTAGCTAGAATG GAACTATGCCGATAACCGTG GTATAGTACGCTTGCACGTG CCCGTACATGCGTTGTAATG-3’

제 1프로브-7 :

5’(인산화) -AGGGTATGCGGAAGCGAGCA GAACTATGCCGATAACCGTG GTATAGTACGCTTGCACGTG CCCGTACATGCGTTGTAATG-3’

제 1프로브-8 :

5’(인산화) -CGGACGATATTGAACAATGG GAACTATGCCGATAACCGTG GTATAGTACGCTTGCACGTG CCCGTACATGCGTTGTAATG-3’

제 1프로브-9 :

5’(인산화) -CGTGGCCCCTGCACCAGCAG GAACTATGCCGATAACCGTG GTATAGTACGCTTGCACGTG CCCGTACATGCGTTGTAATG-3’

제 1프로브-10 :

5’(인산화) -ATGAGAGTCGCCGTGTGGAG GAACTATGCCGATAACCGTG GTATAGTACGCTTGCACGTG CCCGTACATGCGTTGTAATG-3’

제 1프로브-11 :

5’(인산화) -TGGCGTAGGCAAGAGTGCCT GAACTATGCCGATAACCGTG GTATAGTACGCTTGCACGTG CCCGTACATGCGTTGTAATG-3’

제 1프로브-12 :

5’(인산화) -AGAGGAGTACAGTGCAATGA GAACTATGCCGATAACCGTG GTATAGTACGCTTGCACGTG CCCGTACATGCGTTGTAATG-3’

(3) 타겟 유전자

타겟 유전자-3 (3’측 영역 CP-3-T와 상보적) :

5’-GGCCTGGTACACTGCCAGGC ACTTCTGCAGGTCATCGGCAT-3’

타겟 유전자-6 (3’측 영역 CP-6-A와 상보적) :

5’-CATTCTAGCTAGTTCAACTT TCATTGCCATTTCAGCCAGCA-3’

타겟 유전자-7 (3’측 영역 CP-7-G와 상보적) :

5’-TGCTCGCTTCCGCATACCCT CCTGCTGTAGTACCCAGAACA-3’

타겟 유전자-9 (3’측 영역 CP-9-G와 상보적) :

5’-CTGCTGGTGCAGGGGCCACG CGGGGAGCAGCCTCTGGCATT-3’

타겟 유전자-10 (3’측 영역 CP-10-C와 상보적) :

5’-CTCCACACGGCGACTCTCAT GATCATAGAACACGAACAGCT-3’

타겟 유전자-12 (3’측 영역 CP-12-T와 상보적) :

5’-TCATTGCACTGTACTCCTCT AGACCTGCTGTGTCGAGAATA-3’

(4) HCP

HCP-2-1 :

5’(Cy3 표지) -GAACTATGCCGATAACCGTG GTATAGTACGCTTGCACGTG CCCGTACATGCGTTGTAATG-3’

HCP-2-2 :

5’(Cy3 표지) -CACGGTTATCGGCATAGTTC CACGTGCAAGCGTACTATAC CATTACAACGCATGTACGGG-3’

또한, 상기 캡쳐 프로브, 제 1프로브의 3’측 영역 및 타겟 유전자는 각각 하기의 유전자의 염기배열을 기초로 합성한 것이다.

Hemochromatosis 유전자 : CP-1 및 제 1프로브-1 (변이부위 845번 염기), CP-10, 제 1프로브-10 및 타겟 유전자-10 (변이부위 187번 염기), ApolipoproteinE 유전자 : CP-2 및 제 1프로브-2 (변이부위 112번째 아노미산), CP-3, 제 1프로브-3 및 타겟 유전자-3 (변이부위 158번째 아노미산), ApolipoproteinB100 유전자 : CP-4 및 제 1프로브-4, Methylenetetrahydrofolate reductase 유전자 : CP-5 및 제 1프로브-5, Medium Chain Acyl-CoenzymeA Dehydrogenase 유전자 : CP-6, 제 1프로브-6 및 타겟 유전자-6, Angiotensinogen 유전자 : CP-7, 제 1프로브-7 및 타겟 유전자-7, p53 유전자 : CP-8 및 제 1프로브-8 (변이부위 47번째 아노미산), CP-9, 제 1프로브-9 및 타겟 유전자-9 (변이부위 72번째 아미노산), KRAS 유전자 : CP-11 및 제 1프로브-11 (변이부위 12번째 아노미산), CP-12 및 제 1프로브-12 (변이부위 61번째 아노미산).

혼성화 용액, 슬라이드글래스 및 스팟터(spotter)는 실시예 1과 동일한 것을 사용했다.

3. 방법

3-1. 슬라이드글래스의 제작

각 캡쳐 프로브(CP100pmol/μL)와 스팟팅 용액(MATSUNAMI GLASS사 제작)을 같은 양 혼합하여, 24종의 프로브 용액을 조제했다. 이 프로브 용액을 슬라이드글래스 위에 N=1이 되도록 12유전자분, 총 24개소 스팟했다. 또한, 다른 프로브 액을 스팟할 때는 멸균수 및 냉에탄올로 핀을 세정, 풍건했다. 스팟 후의 슬라이드글래스는 습윤통에 넣어 차광하고 하룻밤 가만히 놓아 두었다.

그 후, 실시예 1과 동일하게 캡쳐 플로브를 고정하고 슬라이드글래스를 제작했다.

3-2. 검출

혼성화 용액에 6종류의 타겟 유전자를 각각 30pmol(30μL)씩 첨가하고 또한, 12종류의 제 1프로브 모두를 각각 30pmol(30μL)씩 가했다. 95℃에서 2분 열해리시킨 이들 용액 25μL를 상기 캡쳐 프로브 24가닥을 고정시킨 슬라이드글래스 위의 챔버 내에서 42℃에서 2시간 반응시키고 캡쳐 프로브, 타겟 유전자, 제 1프로브를 혼성시켰다. 반응 후의 슬라이드는 2×SSC+0.1%SDS 용액에서 2회, 1×SSC 용액에서 1회, 0.2×SSC 용액에서 1회 세정하고 풍건시켰다.

그 후, HCP로서 HCP-2-1 및 HCP-2-2를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 라이게이션 반응, 알칼리 처리 및 자기집합체 형성반응을 행하고 슬라이드글래스 위의 형광을 형광현미경으로 관찰했다. 결과를 도 28에 나타낸다.

도 28에 나타낸 것처럼, 타겟 유전자의 변이부위가 포착용 프로브와 상보적인 경우에만 신호가 증폭되었다.

이상 기술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 PALSAR법에 의해 DNA칩에 있어서 변이 유전자의 검출 감도를 향상시켜 효율 좋게 신호 증폭을 확립시키며, 더욱이 PALSAR법에 사용하는 올리고뉴클레오티드ㆍ프로브의 디자인을 고안하는 것에 의해 간편한 검출을 확립할 수 있도록 한 변이 유전자 검출을 위한 신호 증폭 방법을 제 공할 수 있다.

SEQUENCE LISTING <110> EISAI Co., Ltd. <120> Signal Amplification Method for Detection of Variant Gene <130> 76422-PCT-KR <140> PCT/JP2004/002007 <141> 2004-02-20 <150> JP2003-044859 <151> 2003-02-21 <160> 53 <210> 1 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> amino group attached at the 5'end <220> <223> Description of Artificial Sequence: CP-1-A <400> 1 ggggaagagc agagatatac gta 23 <210> 2 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> amino group attached at the 5'end <220> <223> Description of Artificial Sequence: CP-1-T <400> 2 ggggaagagc agagatatac gtt 23 <210> 3 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> amino group attached at the 5'end <220> <223> Description of Artificial Sequence: CP-1-G <400> 3 ggggaagagc agagatatac gtg 23 <210> 4 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> amino group attached at the 5'end 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Sequence: CP-7-G <400> 23 tgttctgggt actacagcag g 21 <210> 24 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> amino group attached at the 5'end <220> <223> Description of Artificial Sequence: CP-8-C <400> 24 tggatgattt gatgctgtcc c 21 <210> 25 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> amino group attached at the 5'end <220> <223> Description of Artificial Sequence: CP-8-T <400> 25 tggatgattt gatgctgtcc t 21 <210> 26 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> amino group attached at the 5'end <220> <223> Description of Artificial Sequence: CP-9-G <400> 26 aatgccagag gctgctcccc g 21 <210> 27 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> amino group attached at the 5'end <220> <223> Description of Artificial Sequence: CP-9-C <400> 27 aatgccagag gctgctcccc c 21 <210> 28 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <221> 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CP-12-A <400> 32 tattctcgac acagcaggtc a 21 <210> 33 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> amino group attached at the 5'end <220> <223> Description of Artificial Sequence: CP-12-T <400> 33 tattctcgac acagcaggtc t 21 <210> 34 <211> 80 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> phosphate group attached at the 5'end <220> <223> Description of Artificial Sequence: primary probe-1b <400> 34 ccaggtggag cacccaggcc gaactatgcc gataaccgtg gtatagtacg cttgcacgtg 60 cccgtacatg cgttgtaatg 80 <210> 35 <211> 80 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> phosphate group attached at the 5'end <220> <223> Description of Artificial Sequence: primary probe-2 <400> 35 gcggccgcct ggtgcagtac gaactatgcc gataaccgtg gtatagtacg cttgcacgtg 60 cccgtacatg cgttgtaatg 80 <210> 36 <211> 80 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> phosphate group attached at the 5'end 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gaactatgcc gataaccgtg gtatagtacg cttgcacgtg 60 cccgtacatg cgttgtaatg 80 <210> 40 <211> 80 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> phosphate group attached at the 5'end <220> <223> Description of Artificial Sequence: primary probe-7 <400> 40 agggtatgcg gaagcgagca gaactatgcc gataaccgtg gtatagtacg cttgcacgtg 60 cccgtacatg cgttgtaatg 80 <210> 41 <211> 80 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> phosphate group attached at the 5'end <220> <223> Description of Artificial Sequence: primary probe-8 <400> 41 cggacgatat tgaacaatgg gaactatgcc gataaccgtg gtatagtacg cttgcacgtg 60 cccgtacatg cgttgtaatg 80 <210> 42 <211> 80 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> phosphate group attached at the 5'end <220> <223> Description of Artificial Sequence: primary probe-9 <400> 42 cgtggcccct gcaccagcag gaactatgcc gataaccgtg gtatagtacg cttgcacgtg 60 cccgtacatg cgttgtaatg 80 <210> 43 <211> 80 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> phosphate group attached at the 5'end <220> <223> Description of Artificial Sequence: primary probe-10 <400> 43 atgagagtcg ccgtgtggag gaactatgcc gataaccgtg gtatagtacg cttgcacgtg 60 cccgtacatg cgttgtaatg 80 <210> 44 <211> 80 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> phosphate group attached at the 5'end <220> <223> Description of Artificial Sequence: primary probe-11 <400> 44 tggcgtaggc aagagtgcct gaactatgcc gataaccgtg gtatagtacg cttgcacgtg 60 cccgtacatg cgttgtaatg 80 <210> 45 <211> 80 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> phosphate group attached at the 5'end <220> <223> Description of Artificial Sequence: primary probe-12 <400> 45 agaggagtac agtgcaatga gaactatgcc gataaccgtg gtatagtacg cttgcacgtg 60 cccgtacatg cgttgtaatg 80 <210> 46 <211> 41 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: target gene-3 <400> 46 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of Artificial Sequence: HCP-2-1 <400> 52 gaactatgcc gataaccgtg gtatagtacg cttgcacgtg cccgtacatg cgttgtaatg 60 <210> 53 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: HCP-2-2 <400> 53 cacggttatc ggcatagttc cacgtgcaag cgtactatac cattacaacg catgtacggg 60

Claims

삭제
포착용 프로브와 제 1프로브를 타겟 DNA에 혼성시키는 제 1공정;

타겟 DNA의 변이부위가 상기 포착용 프로브와 상보적인 경우, DNA 리가아제를 사용한 라이게이션 반응에 의해 상기 포착용 프로브와 상기 제 1프로브를 연결시키는 제 2공정;

상기 제 2공정 후, 상기 타겟 DNA를 제거하는 제 3공정;

상기 제 3공정 후, 복수의 올리고뉴클레오티드프로브를 첨가하고, 상기 올리고뉴클레오티드프로브의 자기집합 반응에 의해 자기집합체를 형성시키는 공정;

상기 형성공정 후, 포착용 프로브에 결합하지 않은 자기집합체를 제거하는 제거공정; 및

상기 제거공정 후, 자기집합체의 존재를 검출하고, 신호를 증폭시키는 제 4공정을 가지고,

상기 포착용 프로브와 상기 제 1프로브의 염기배열은, 상기 제 1공정에 있어서 상기 포착용 프로브의 말단이 상기 타겟 DNA의 변이부위에 위치하며 상기 말단과 상기 제 1프로브가 인접하는 상태로 타겟 DNA와 어닐링하도록 구성되어 있고,

상기 복수의 올리고뉴클레오티드프로브 중 적어도 한 개가 상기 제 1프로브와 상보적인 영역을 가지고,

상기 자기집합반응은, 5'말단측으로부터 순서대로 X영역, Y영역 및 Z영역을 포함하는 올리고뉴클레오티드프로브와, 5'말단측으로부터 순서대로 X영역에 상보적인 X'영역, 상기 Y영역에 상보적인 Y'영역, 및 상기 Z영역에 상보적인 Z'영역을 포함하는 올리고뉴클레오티드프로브로 이루어진 한쌍의 올리고뉴클레오티드프로브를 사용하고, 상기 한쌍의 올리고뉴클레오티드프로브를 혼성화시키는 것에 의해 올리고뉴클레오티드가 자기집합하여, 이중 가닥 사슬의 자기집합체를 형성시키는 것인 것을 특징으로 하는 변이 유전자 검출을 위한 신호 증폭 방법.
삭제
포착용 프로브와 제 1프로브를 타겟 DNA에 혼성시키는 제 1공정;

타겟 DNA의 변이부위가 상기 포착용 프로브와 상보적인 경우, DNA 리가아제를 사용한 라이게이션 반응에 의해 상기 포착용 프로브와 상기 제 1프로브를 연결시키는 제 2공정;

상기 제 2공정 후, 상기 타겟 DNA를 제거하는 제 3공정;

상기 제 3공정 후, 복수의 올리고뉴클레오티드프로브를 첨가하고, 상기 올리고뉴클레오티드프로브의 자기집합 반응에 의해 자기집합체를 형성시키는 공정;

상기 형성공정 후, 포착용프로브에 결합하지 않는 자기집합체를 제거하는 제거공정; 및

상기 제거공정 후, 자기집합체의 존재를 검출하고, 신호를 증폭시키는 제 4공정을 가지고,

상기 포착용 프로브와 상기 제 1프로브의 염기배열이, 상기 제 1공정에 있어서 상기 포착용 프로브의 말단이 상기 타겟 DNA의 변이부위에 위치하며 상기 말단과 상기 제 1프로브가 인접하는 상태로 타겟 DNA와 어닐링하도록 구성되어 있고,

상기 복수의 올리고뉴클레오티드프로브 중 적어도 한 개가 상기 제 1프로브와 상보적인 영역을 가지고,

상기 자기집합 반응은 No.1 및 No.2의 한 쌍의 올리고뉴클레오티드의 각 올리고뉴클레오티드를 3’측 영역, 중앙 영역 및 5’측 영역의 3개 영역으로 나누고, 각 올리고뉴클레오티드의 중앙 영역을 서로 상보적인 염기배열로 하여 다이머 프로브를 형성하는 것과 동시에, 3’측 영역 및 5’측 영역을 서로 비상보적인 염기배열로 한 한 쌍의 다이머 형성용 프로브를 복수 쌍 포함하는 제 1계;와

No.3 및 No.4의 한 쌍의 올리고뉴클레오티드의 각 올리고뉴클레오티드를 3’측 영역 및 5’측 영역의 2개 영역으로 나누고, 각 올리고뉴클레오티드의 3’측 영역 및 5’측 영역을 서로 비상보적인 염기배열로 한 한 쌍의 가교 프로브를 복수 쌍 포함하는 제 2계;를 포함하고

상기 가교 프로브를 상기 다이머 형성용 프로브에서 형성되는 다이머를 가교할 수 있는 염기배열로 하고,

다이머 형성용 프로브 및 가교 프로브를 혼성화시키는 것에 의해 올리고뉴클레오티드가 자기집합하여 자기집합체를 형성시키는 자기집합 반응인 것을 특징으로 하는 변이 유전자 검출을 위한 신호 증폭 방법.
제 4항에 있어서,

다이머 형성용 프로브 및 가교 프로브의 염기배열을

제 1계의 No.1-올리고뉴클레오티드의 3’측 영역과 제 2계의 No.3-올리고뉴클레오티드의 3’측 영역;

제 1계의 No.2-올리고뉴클레오티드의 5’측 영역과 제 2계의 No.4-올리고뉴클레오티드의 5’측 영역;

제 2계의 No.4-올리고뉴클레오티드의 3’측 영역과 제 1계의 No.2-올리고뉴클레오티드의 3’측 영역;

제 2계의 No.3-올리고뉴클레오티드의 5’측 영역과 제 1계의 No.1-올리고뉴클레오티드의 5’측 영역을 각각 상보적인 염기배열로 하는 것을 특징으로 하는 변이 유전자 검출을 위한 신호 증폭 방법.
제 4항에 있어서,

다이머 형성용 프로브 및 가교 프로브의 염기배열을

제 1계의 No.1-올리고뉴클레오티드의 3’측 영역과 제 2계의 No.3-올리고뉴클레오티드의 3’측 영역;

제 1계의 No.2-올리고뉴클레오티드의 5’측 영역과 제 2계의 No.3-올리고뉴클레오티드의 5’측 영역;

제 1계의 No.2-올리고뉴클레오티드의 3’측 영역과 제 2계의 No.4-올리고뉴클레오티드의 3’측 영역;

제 1계의 No.1-올리고뉴클레오티드의 5’측 영역과 제 2계의 No.4-올리고뉴클레오티드의 5’측 영역을 각각 상보적인 염기배열로 하는 것을 특징으로 하는 변이 유전자 검출을 위한 신호 증폭 방법.
제 2항 또는 제 4항에 있어서,

상기 타겟 DNA는 한 가닥 사슬의 DNA 또는 이중 가닥 사슬의 DNA를 사용하는 것을 특징으로 하는 변이 유전자 검출을 위한 신호 증폭 방법.
제 2항 또는 제 4항에 있어서,

상기 자기집합 반응에 사용하는 올리고뉴클레오티드의 염기배열을 미리 상기 제 1프로브와 상보적인 배열로 하는 것을 특징으로 하는 변이 유전자 검출을 위한 신호 증폭 방법.
제 2항 또는 제 4항에 있어서,

상기 포착용 프로브가 지지체에 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 변이 유전자 검출을 위한 신호 증폭 방법.
제 9항에 있어서,

상기 지지체가 마이크로플레이트형, 슬라이드글래스형, 미립자형 또는 전기전도성인 기판형의 지지체인 것을 특징으로 하는 변이 유전자 검출을 위한 신호 증폭 방법.
제 2항 또는 제 4항에 있어서,

상기 자기집합체에 대해, 표지 프로브를 혼성화시키는 것에 의해 상기 자기집합체의 존재를 검출하는 것을 특징으로 하는 변이 유전자 검출을 위한 신호 증폭 방법.
제 11항에 있어서,

상기 표지 프로브가 발색계효소, 발광계효소 또는 방사성 동위원소로 표지한 표지 프로브인 것을 특징으로 하는 변이 유전자 검출을 위한 신호 증폭 방법.
제 2항 또는 제 4항에 있어서,

상기 자기집합체에 대해, 핵산과 결합하는 성질을 가진 형광물질을 가하고, 상기 형광물질의 광화학적인 변화에 의해 상기 자기집합체의 존재를 검출하는 것을 특징으로 하는 변이 유전자 검출을 위한 신호 증폭 방법.
제 2항 또는 제 4항에 있어서,

미리 자기집합체를 형성하는 올리고뉴클레오티드를 형광물질로 표지하고, 상기 자기집합체의 존재를 형광물질의 광화학적인 변화에 의해 검출하는 것을 특징으로 하는 변이 유전자 검출을 위한 신호 증폭 방법.
제 2항 또는 제 4항에 있어서,

미리 자기집합체를 형성하는 올리고뉴클레오티드를 방사성 동위원소로 표지하고, 상기 자기집합체의 존재를 방사성 동위원소로 검출하는 것을 특징으로 하는 변이 유전자 검출을 위한 신호 증폭 방법.
제 2항 또는 제 4항에 있어서,

미리 자기집합체를 형성하는 올리고뉴클레오티드를 발색계효소 또는 발광계효소로 표지하고, 상기 자기집합체의 존재를 광화학적인 변화에 의해 검출하는 것을 특징으로 하는 변이 유전자 검출을 위한 신호 증폭 방법.
제 2항 또는 제 4항에 있어서,

상기 올리고뉴클레오티드가 DNA, RNA, PNA 또는 LNA로부터 선택되는 염기로 구성되는 것을 특징으로 하는 변이 유전자 검출을 위한 신호 증폭 방법.