RU2783946C2 - Multiplex detection of nucleic acids - Google Patents
Multiplex detection of nucleic acids Download PDFInfo
- Publication number
- RU2783946C2 RU2783946C2 RU2021105621A RU2021105621A RU2783946C2 RU 2783946 C2 RU2783946 C2 RU 2783946C2 RU 2021105621 A RU2021105621 A RU 2021105621A RU 2021105621 A RU2021105621 A RU 2021105621A RU 2783946 C2 RU2783946 C2 RU 2783946C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- loop
- stem
- target
- oligonucleotide
- fragment
- Prior art date
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 139
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 title claims abstract description 68
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 title claims abstract description 64
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 title claims abstract description 64
- 108091034117 Oligonucleotide Proteins 0.000 claims abstract description 703
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 301
- JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N [3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-hydroxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methyl [5-(6-aminopurin-9-yl)-2-(hydroxymethyl)oxolan-3-yl] hydrogen phosphate Polymers Cc1cn(C2CC(OP(O)(=O)OCC3OC(CC3OP(O)(=O)OCC3OC(CC3O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)C(COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3CO)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)O2)c(=O)[nH]c1=O JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 247
- 108091093088 Amplicon Proteins 0.000 claims abstract description 186
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims abstract description 177
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 87
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 70
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims description 366
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 291
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 274
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 207
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 207
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 182
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 claims description 153
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 151
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 151
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 147
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 claims description 146
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 146
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 108
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 claims description 90
- 230000007017 scission Effects 0.000 claims description 90
- 108060002716 Exonuclease Proteins 0.000 claims description 79
- 102000013165 exonuclease Human genes 0.000 claims description 79
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 78
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 claims description 77
- 108091027757 Deoxyribozyme Proteins 0.000 claims description 67
- 108091023037 Aptamer Proteins 0.000 claims description 65
- 108090000994 Catalytic RNA Proteins 0.000 claims description 64
- 102000053642 Catalytic RNA Human genes 0.000 claims description 64
- 108091092562 ribozyme Proteins 0.000 claims description 64
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 62
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 claims description 59
- 108091008146 restriction endonucleases Proteins 0.000 claims description 53
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 43
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 31
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 27
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 claims description 27
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 24
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 23
- 101710147059 Nicking endonuclease Proteins 0.000 claims description 19
- 239000012491 analyte Substances 0.000 claims description 19
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 17
- 239000013068 control sample Substances 0.000 claims description 15
- 238000003757 reverse transcription PCR Methods 0.000 claims description 14
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 13
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 12
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 claims description 11
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 claims description 11
- 239000013641 positive control Substances 0.000 claims description 11
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 claims description 7
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000010076 replication Effects 0.000 claims description 7
- 108060004795 Methyltransferase Proteins 0.000 claims description 6
- 102000018120 Recombinases Human genes 0.000 claims description 6
- 108010091086 Recombinases Proteins 0.000 claims description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000011901 isothermal amplification Methods 0.000 claims description 6
- 239000013642 negative control Substances 0.000 claims description 6
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 6
- 238000013518 transcription Methods 0.000 claims description 6
- 230000035897 transcription Effects 0.000 claims description 6
- 101001091385 Homo sapiens Kallikrein-6 Proteins 0.000 claims description 3
- 102100034866 Kallikrein-6 Human genes 0.000 claims description 3
- 230000007515 enzymatic degradation Effects 0.000 claims description 2
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000013615 primer Substances 0.000 description 204
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 97
- 101000755451 Mycoplasma genitalium (strain ATCC 33530 / G-37 / NCTC 10195) Adhesin P1 Proteins 0.000 description 94
- 102100026144 Transferrin receptor protein 1 Human genes 0.000 description 54
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 50
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 47
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 46
- 101001015672 Treponema pallidum (strain Nichols) Glycerophosphodiester phosphodiesterase Proteins 0.000 description 42
- 101150090202 rpoB gene Proteins 0.000 description 41
- 101100038261 Methanococcus vannielii (strain ATCC 35089 / DSM 1224 / JCM 13029 / OCM 148 / SB) rpo2C gene Proteins 0.000 description 38
- 101150085857 rpo2 gene Proteins 0.000 description 38
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 37
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 32
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 31
- 101150093941 PORA gene Proteins 0.000 description 30
- 101100174607 Caenorhabditis briggsae gpd-3.1 gene Proteins 0.000 description 28
- 101100174608 Caenorhabditis elegans gpd-3 gene Proteins 0.000 description 28
- 238000012408 PCR amplification Methods 0.000 description 28
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 27
- MPLHNVLQVRSVEE-UHFFFAOYSA-N texas red Chemical compound [O-]S(=O)(=O)C1=CC(S(Cl)(=O)=O)=CC=C1C(C1=CC=2CCCN3CCCC(C=23)=C1O1)=C2C1=C(CCC1)C3=[N+]1CCCC3=C2 MPLHNVLQVRSVEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 108091032973 (ribonucleotides)n+m Proteins 0.000 description 23
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 23
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 21
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 21
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 19
- 238000013211 curve analysis Methods 0.000 description 17
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 17
- 102000040430 polynucleotide Human genes 0.000 description 17
- 108091033319 polynucleotide Proteins 0.000 description 17
- 239000002157 polynucleotide Substances 0.000 description 17
- -1 MNKzyme Chemical class 0.000 description 16
- 102100024007 Neurofilament heavy polypeptide Human genes 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- 239000002679 microRNA Substances 0.000 description 13
- 108010091047 neurofilament protein H Proteins 0.000 description 13
- 101150055096 polA gene Proteins 0.000 description 13
- 101100064044 Schizosaccharomyces pombe (strain 972 / ATCC 24843) pol1 gene Proteins 0.000 description 12
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 12
- 101150088264 pol gene Proteins 0.000 description 12
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 12
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 10
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 10
- 101150095461 Tfrc gene Proteins 0.000 description 9
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 9
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 9
- 238000011895 specific detection Methods 0.000 description 9
- FWMNVWWHGCHHJJ-SKKKGAJSSA-N 4-amino-1-[(2r)-6-amino-2-[[(2r)-2-[[(2r)-2-[[(2r)-2-amino-3-phenylpropanoyl]amino]-3-phenylpropanoyl]amino]-4-methylpentanoyl]amino]hexanoyl]piperidine-4-carboxylic acid Chemical compound C([C@H](C(=O)N[C@H](CC(C)C)C(=O)N[C@H](CCCCN)C(=O)N1CCC(N)(CC1)C(O)=O)NC(=O)[C@H](N)CC=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 FWMNVWWHGCHHJJ-SKKKGAJSSA-N 0.000 description 8
- 102000004533 Endonucleases Human genes 0.000 description 8
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 8
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 8
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 8
- 108010042407 Endonucleases Proteins 0.000 description 7
- 108700011259 MicroRNAs Proteins 0.000 description 7
- 108091070501 miRNA Proteins 0.000 description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 6
- 108091028664 Ribonucleotide Proteins 0.000 description 6
- 239000005547 deoxyribonucleotide Substances 0.000 description 6
- 125000002637 deoxyribonucleotide group Chemical group 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000011880 melting curve analysis Methods 0.000 description 6
- 239000002336 ribonucleotide Substances 0.000 description 6
- 125000002652 ribonucleotide group Chemical group 0.000 description 6
- 239000004055 small Interfering RNA Substances 0.000 description 6
- 241000204051 Mycoplasma genitalium Species 0.000 description 5
- 108020003224 Small Nucleolar RNA Proteins 0.000 description 5
- 102000042773 Small Nucleolar RNA Human genes 0.000 description 5
- 108091027967 Small hairpin RNA Proteins 0.000 description 5
- 108020004566 Transfer RNA Proteins 0.000 description 5
- 241000224527 Trichomonas vaginalis Species 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 5
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 5
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 5
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 5
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 5
- 108020004999 messenger RNA Proteins 0.000 description 5
- 241000342334 Human metapneumovirus Species 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 4
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 4
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 4
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 4
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 4
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 4
- 108091029792 Alkylated DNA Proteins 0.000 description 3
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 3
- 239000003155 DNA primer Substances 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 description 3
- 101710163270 Nuclease Proteins 0.000 description 3
- 241001494479 Pecora Species 0.000 description 3
- 238000011529 RT qPCR Methods 0.000 description 3
- CGNLCCVKSWNSDG-UHFFFAOYSA-N SYBR Green I Chemical compound CN(C)CCCN(CCC)C1=CC(C=C2N(C3=CC=CC=C3S2)C)=C2C=CC=CC2=[N+]1C1=CC=CC=C1 CGNLCCVKSWNSDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 3
- 229960000643 adenine Drugs 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 3
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 3
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 108091027963 non-coding RNA Proteins 0.000 description 3
- 102000042567 non-coding RNA Human genes 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 108020004418 ribosomal RNA Proteins 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 3
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 3
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 3
- YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N (+)-Biotin Chemical compound N1C(=O)N[C@@H]2[C@H](CCCCC(=O)O)SC[C@@H]21 YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N 0.000 description 2
- SXUXMRMBWZCMEN-UHFFFAOYSA-N 2'-O-methyl uridine Natural products COC1C(O)C(CO)OC1N1C(=O)NC(=O)C=C1 SXUXMRMBWZCMEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IDLISIVVYLGCKO-UHFFFAOYSA-N 6-carboxy-4',5'-dichloro-2',7'-dimethoxyfluorescein Chemical compound O1C(=O)C2=CC=C(C(O)=O)C=C2C21C1=CC(OC)=C(O)C(Cl)=C1OC1=C2C=C(OC)C(O)=C1Cl IDLISIVVYLGCKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BZTDTCNHAFUJOG-UHFFFAOYSA-N 6-carboxyfluorescein Chemical compound C12=CC=C(O)C=C2OC2=CC(O)=CC=C2C11OC(=O)C2=CC=C(C(=O)O)C=C21 BZTDTCNHAFUJOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101100295756 Acinetobacter baumannii (strain ATCC 19606 / DSM 30007 / JCM 6841 / CCUG 19606 / CIP 70.34 / NBRC 109757 / NCIMB 12457 / NCTC 12156 / 81) omp38 gene Proteins 0.000 description 2
- 229930024421 Adenine Natural products 0.000 description 2
- GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N Adenine Chemical compound NC1=NC=NC2=C1N=CN2 GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 241000606153 Chlamydia trachomatis Species 0.000 description 2
- 108020004635 Complementary DNA Proteins 0.000 description 2
- 241000283073 Equus caballus Species 0.000 description 2
- ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N Formamide Chemical compound NC=O ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 2
- 201000009906 Meningitis Diseases 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- SLEHROROQDYRAW-KQYNXXCUSA-N N(2)-methylguanosine Chemical compound C1=NC=2C(=O)NC(NC)=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H]1O SLEHROROQDYRAW-KQYNXXCUSA-N 0.000 description 2
- 241000588652 Neisseria gonorrhoeae Species 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000288906 Primates Species 0.000 description 2
- 101150023654 Pss gene Proteins 0.000 description 2
- 241000283984 Rodentia Species 0.000 description 2
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 2
- 101100447443 Schizosaccharomyces pombe (strain 972 / ATCC 24843) gpd3 gene Proteins 0.000 description 2
- 108020004459 Small interfering RNA Proteins 0.000 description 2
- ISAKRJDGNUQOIC-UHFFFAOYSA-N Uracil Chemical compound O=C1C=CNC(=O)N1 ISAKRJDGNUQOIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 101150042295 arfA gene Proteins 0.000 description 2
- 238000010804 cDNA synthesis Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 229940038705 chlamydia trachomatis Drugs 0.000 description 2
- 239000002299 complementary DNA Substances 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- OPTASPLRGRRNAP-UHFFFAOYSA-N cytosine Chemical compound NC=1C=CNC(=O)N=1 OPTASPLRGRRNAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940104302 cytosine Drugs 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000009144 enzymatic modification Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000001506 fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 2
- UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N guanine Chemical compound O=C1NC(N)=NC2=C1N=CN2 UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 2
- 238000007477 logistic regression Methods 0.000 description 2
- 238000007837 multiplex assay Methods 0.000 description 2
- 101150087557 omcB gene Proteins 0.000 description 2
- 101150115693 ompA gene Proteins 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 238000003753 real-time PCR Methods 0.000 description 2
- 238000010839 reverse transcription Methods 0.000 description 2
- 238000013077 scoring method Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- RWQNBRDOKXIBIV-UHFFFAOYSA-N thymine Chemical compound CC1=CNC(=O)NC1=O RWQNBRDOKXIBIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940035893 uracil Drugs 0.000 description 2
- PEDOATWRBUGMHU-KQSSXJRRSA-N (2s,3r)-2-[[[9-[(2r,3r,4s,5r)-3,4-dihydroxy-5-(hydroxymethyl)oxolan-2-yl]purin-6-yl]-methylcarbamoyl]amino]-3-hydroxybutanoic acid Chemical compound C1=NC=2C(N(C)C(=O)N[C@@H]([C@H](O)C)C(O)=O)=NC=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H]1O PEDOATWRBUGMHU-KQSSXJRRSA-N 0.000 description 1
- VXRNHJSPJSJOSH-ROEJGIKKSA-N 1-[(2R,3R,4S,5R)-3,4-dihydroxy-5-(hydroxymethyl)-2-[[(2S,3S,4R,5S,6R)-3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]methyl]oxolan-2-yl]pyrimidine-2,4-dione Chemical compound [C@@H]1([C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O1)CO)C[C@@]1([C@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1)N1C(=O)NC(=O)C=C1 VXRNHJSPJSJOSH-ROEJGIKKSA-N 0.000 description 1
- IUTCRKCZBPIIGE-GSYRJGGPSA-N 1-[(2S,3R,4S,5R)-3,4-dihydroxy-5-(hydroxymethyl)-2-[(2R,3S,4R,5R)-3,4,5-trihydroxyoxan-2-yl]oxolan-2-yl]pyrimidine-2,4-dione Chemical compound [C@@H]1([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO1)[C@@]1([C@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1)N1C(=O)NC(=O)C=C1 IUTCRKCZBPIIGE-GSYRJGGPSA-N 0.000 description 1
- VDMPUEYNHNUIMN-GMDUCZIPSA-N 1-[(2S,4S,5R)-4-hydroxy-5-(hydroxymethyl)-2-[(2R,3S,4R,5R)-3,4,5-trihydroxyoxan-2-yl]oxolan-2-yl]-5-methylpyrimidine-2,4-dione Chemical compound [C@@H]1([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO1)[C@@]1(C[C@H](O)[C@@H](CO)O1)N1C(=O)NC(=O)C(C)=C1 VDMPUEYNHNUIMN-GMDUCZIPSA-N 0.000 description 1
- GFYLSDSUCHVORB-IOSLPCCCSA-N 1-methyladenosine Chemical compound C1=NC=2C(=N)N(C)C=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H]1O GFYLSDSUCHVORB-IOSLPCCCSA-N 0.000 description 1
- UTAIYTHAJQNQDW-KQYNXXCUSA-N 1-methylguanosine Chemical compound C1=NC=2C(=O)N(C)C(N)=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H]1O UTAIYTHAJQNQDW-KQYNXXCUSA-N 0.000 description 1
- WJNGQIYEQLPJMN-IOSLPCCCSA-N 1-methylinosine Chemical compound C1=NC=2C(=O)N(C)C=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H]1O WJNGQIYEQLPJMN-IOSLPCCCSA-N 0.000 description 1
- UVBYMVOUBXYSFV-XUTVFYLZSA-N 1-methylpseudouridine Chemical compound O=C1NC(=O)N(C)C=C1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 UVBYMVOUBXYSFV-XUTVFYLZSA-N 0.000 description 1
- UVBYMVOUBXYSFV-UHFFFAOYSA-N 1-methylpseudouridine Natural products O=C1NC(=O)N(C)C=C1C1C(O)C(O)C(CO)O1 UVBYMVOUBXYSFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RFCQJGFZUQFYRF-UHFFFAOYSA-N 2'-O-Methylcytidine Natural products COC1C(O)C(CO)OC1N1C(=O)N=C(N)C=C1 RFCQJGFZUQFYRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OVYNGSFVYRPRCG-UHFFFAOYSA-N 2'-O-Methylguanosine Natural products COC1C(O)C(CO)OC1N1C(NC(N)=NC2=O)=C2N=C1 OVYNGSFVYRPRCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YHRRPHCORALGKQ-FDDDBJFASA-N 2'-O-methyl-5-methyluridine Chemical compound CO[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1N1C(=O)NC(=O)C(C)=C1 YHRRPHCORALGKQ-FDDDBJFASA-N 0.000 description 1
- RFCQJGFZUQFYRF-ZOQUXTDFSA-N 2'-O-methylcytidine Chemical compound CO[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1N1C(=O)N=C(N)C=C1 RFCQJGFZUQFYRF-ZOQUXTDFSA-N 0.000 description 1
- OVYNGSFVYRPRCG-KQYNXXCUSA-N 2'-O-methylguanosine Chemical compound CO[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1N1C(N=C(N)NC2=O)=C2N=C1 OVYNGSFVYRPRCG-KQYNXXCUSA-N 0.000 description 1
- WGNUTGFETAXDTJ-OOJXKGFFSA-N 2'-O-methylpseudouridine Chemical compound CO[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1C1=CNC(=O)NC1=O WGNUTGFETAXDTJ-OOJXKGFFSA-N 0.000 description 1
- SXUXMRMBWZCMEN-ZOQUXTDFSA-N 2'-O-methyluridine Chemical compound CO[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1N1C(=O)NC(=O)C=C1 SXUXMRMBWZCMEN-ZOQUXTDFSA-N 0.000 description 1
- IQZWKGWOBPJWMX-UHFFFAOYSA-N 2-Methyladenosine Natural products C12=NC(C)=NC(N)=C2N=CN1C1OC(CO)C(O)C1O IQZWKGWOBPJWMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HZOYZGXLSVYLNF-UHFFFAOYSA-N 2-amino-3,7-dihydropurin-6-one;1h-pyrimidine-2,4-dione Chemical compound O=C1C=CNC(=O)N1.O=C1NC(N)=NC2=C1NC=N2 HZOYZGXLSVYLNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IQZWKGWOBPJWMX-IOSLPCCCSA-N 2-methyladenosine Chemical compound C12=NC(C)=NC(N)=C2N=CN1[C@@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H]1O IQZWKGWOBPJWMX-IOSLPCCCSA-N 0.000 description 1
- VZQXUWKZDSEQRR-SDBHATRESA-N 2-methylthio-N(6)-(Delta(2)-isopentenyl)adenosine Chemical compound C12=NC(SC)=NC(NCC=C(C)C)=C2N=CN1[C@@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H]1O VZQXUWKZDSEQRR-SDBHATRESA-N 0.000 description 1
- RHFUOMFWUGWKKO-XVFCMESISA-N 2-thiocytidine Chemical compound S=C1N=C(N)C=CN1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 RHFUOMFWUGWKKO-XVFCMESISA-N 0.000 description 1
- GJTBSTBJLVYKAU-XVFCMESISA-N 2-thiouridine Chemical compound O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1N1C(=S)NC(=O)C=C1 GJTBSTBJLVYKAU-XVFCMESISA-N 0.000 description 1
- YXNIEZJFCGTDKV-JANFQQFMSA-N 3-(3-amino-3-carboxypropyl)uridine Chemical compound O=C1N(CCC(N)C(O)=O)C(=O)C=CN1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 YXNIEZJFCGTDKV-JANFQQFMSA-N 0.000 description 1
- RDPUKVRQKWBSPK-UHFFFAOYSA-N 3-Methylcytidine Natural products O=C1N(C)C(=N)C=CN1C1C(O)C(O)C(CO)O1 RDPUKVRQKWBSPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RDPUKVRQKWBSPK-ZOQUXTDFSA-N 3-methylcytidine Chemical compound O=C1N(C)C(=N)C=CN1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 RDPUKVRQKWBSPK-ZOQUXTDFSA-N 0.000 description 1
- ZLOIGESWDJYCTF-UHFFFAOYSA-N 4-Thiouridine Natural products OC1C(O)C(CO)OC1N1C(=O)NC(=S)C=C1 ZLOIGESWDJYCTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UDGUGZTYGWUUSG-UHFFFAOYSA-N 4-[4-[[2,5-dimethoxy-4-[(4-nitrophenyl)diazenyl]phenyl]diazenyl]-n-methylanilino]butanoic acid Chemical compound COC=1C=C(N=NC=2C=CC(=CC=2)N(C)CCCC(O)=O)C(OC)=CC=1N=NC1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 UDGUGZTYGWUUSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WCKQPPQRFNHPRJ-UHFFFAOYSA-N 4-[[4-(dimethylamino)phenyl]diazenyl]benzoic acid Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC=C1N=NC1=CC=C(C(O)=O)C=C1 WCKQPPQRFNHPRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BCZUPRDAAVVBSO-MJXNYTJMSA-N 4-acetylcytidine Chemical compound C1=CC(C(=O)C)(N)NC(=O)N1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 BCZUPRDAAVVBSO-MJXNYTJMSA-N 0.000 description 1
- SNLFYGIUTYKKOE-UHFFFAOYSA-N 4-n,4-n-bis(4-aminophenyl)benzene-1,4-diamine Chemical compound C1=CC(N)=CC=C1N(C=1C=CC(N)=CC=1)C1=CC=C(N)C=C1 SNLFYGIUTYKKOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLOIGESWDJYCTF-XVFCMESISA-N 4-thiouridine Chemical compound O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1N1C(=O)NC(=S)C=C1 ZLOIGESWDJYCTF-XVFCMESISA-N 0.000 description 1
- 101150017816 40 gene Proteins 0.000 description 1
- UVGCZRPOXXYZKH-QADQDURISA-N 5-(carboxyhydroxymethyl)uridine Chemical compound O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1N1C(=O)NC(=O)C(C(O)C(O)=O)=C1 UVGCZRPOXXYZKH-QADQDURISA-N 0.000 description 1
- ZAYHVCMSTBRABG-UHFFFAOYSA-N 5-Methylcytidine Natural products O=C1N=C(N)C(C)=CN1C1C(O)C(O)C(CO)O1 ZAYHVCMSTBRABG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VKLFQTYNHLDMDP-PNHWDRBUSA-N 5-carboxymethylaminomethyl-2-thiouridine Chemical compound O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1N1C(=S)NC(=O)C(CNCC(O)=O)=C1 VKLFQTYNHLDMDP-PNHWDRBUSA-N 0.000 description 1
- RJUNHHFZFRMZQQ-FDDDBJFASA-N 5-methoxyaminomethyl-2-thiouridine Chemical compound S=C1NC(=O)C(CNOC)=CN1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 RJUNHHFZFRMZQQ-FDDDBJFASA-N 0.000 description 1
- YIZYCHKPHCPKHZ-PNHWDRBUSA-N 5-methoxycarbonylmethyluridine Chemical compound O=C1NC(=O)C(CC(=O)OC)=CN1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 YIZYCHKPHCPKHZ-PNHWDRBUSA-N 0.000 description 1
- ZXIATBNUWJBBGT-JXOAFFINSA-N 5-methoxyuridine Chemical compound O=C1NC(=O)C(OC)=CN1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 ZXIATBNUWJBBGT-JXOAFFINSA-N 0.000 description 1
- SNNBPMAXGYBMHM-JXOAFFINSA-N 5-methyl-2-thiouridine Chemical compound S=C1NC(=O)C(C)=CN1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 SNNBPMAXGYBMHM-JXOAFFINSA-N 0.000 description 1
- ZXQHKBUIXRFZBV-FDDDBJFASA-N 5-methylaminomethyluridine Chemical compound O=C1NC(=O)C(CNC)=CN1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 ZXQHKBUIXRFZBV-FDDDBJFASA-N 0.000 description 1
- ZAYHVCMSTBRABG-JXOAFFINSA-N 5-methylcytidine Chemical compound O=C1N=C(N)C(C)=CN1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 ZAYHVCMSTBRABG-JXOAFFINSA-N 0.000 description 1
- USVMJSALORZVDV-UHFFFAOYSA-N 6-(gamma,gamma-dimethylallylamino)purine riboside Natural products C1=NC=2C(NCC=C(C)C)=NC=NC=2N1C1OC(CO)C(O)C1O USVMJSALORZVDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGHAROSJZRTIOK-KQYNXXCUSA-O 7-methylguanosine Chemical compound C1=2N=C(N)NC(=O)C=2[N+](C)=CN1[C@@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H]1O OGHAROSJZRTIOK-KQYNXXCUSA-O 0.000 description 1
- 241000203069 Archaea Species 0.000 description 1
- 206010003445 Ascites Diseases 0.000 description 1
- 241000271566 Aves Species 0.000 description 1
- DWRXFEITVBNRMK-UHFFFAOYSA-N Beta-D-1-Arabinofuranosylthymine Natural products O=C1NC(=O)C(C)=CN1C1C(O)C(O)C(CO)O1 DWRXFEITVBNRMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000283707 Capra Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 1
- 238000004435 EPR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 241000709661 Enterovirus Species 0.000 description 1
- 206010014909 Enterovirus infection Diseases 0.000 description 1
- 241000283086 Equidae Species 0.000 description 1
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 1
- 206010017533 Fungal infection Diseases 0.000 description 1
- 108091092584 GDNA Proteins 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 101000766306 Homo sapiens Serotransferrin Proteins 0.000 description 1
- 101100369220 Homo sapiens TFRC gene Proteins 0.000 description 1
- 241000701074 Human alphaherpesvirus 2 Species 0.000 description 1
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229930010555 Inosine Natural products 0.000 description 1
- UGQMRVRMYYASKQ-KQYNXXCUSA-N Inosine Chemical compound O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1N1C2=NC=NC(O)=C2N=C1 UGQMRVRMYYASKQ-KQYNXXCUSA-N 0.000 description 1
- 241000588747 Klebsiella pneumoniae Species 0.000 description 1
- RSPURTUNRHNVGF-IOSLPCCCSA-N N(2),N(2)-dimethylguanosine Chemical compound C1=NC=2C(=O)NC(N(C)C)=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H]1O RSPURTUNRHNVGF-IOSLPCCCSA-N 0.000 description 1
- USVMJSALORZVDV-SDBHATRESA-N N(6)-(Delta(2)-isopentenyl)adenosine Chemical compound C1=NC=2C(NCC=C(C)C)=NC=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H]1O USVMJSALORZVDV-SDBHATRESA-N 0.000 description 1
- VQAYFKKCNSOZKM-IOSLPCCCSA-N N(6)-methyladenosine Chemical compound C1=NC=2C(NC)=NC=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H]1O VQAYFKKCNSOZKM-IOSLPCCCSA-N 0.000 description 1
- MMNYGKPAZBIRKN-DWVDDHQFSA-N N-[(9-beta-D-ribofuranosyl-2-methylthiopurin-6-yl)carbamoyl]threonine Chemical compound C12=NC(SC)=NC(NC(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(O)=O)=C2N=CN1[C@@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H]1O MMNYGKPAZBIRKN-DWVDDHQFSA-N 0.000 description 1
- UNUYMBPXEFMLNW-DWVDDHQFSA-N N-[(9-beta-D-ribofuranosylpurin-6-yl)carbamoyl]threonine Chemical compound C1=NC=2C(NC(=O)N[C@@H]([C@H](O)C)C(O)=O)=NC=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H]1O UNUYMBPXEFMLNW-DWVDDHQFSA-N 0.000 description 1
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- VQAYFKKCNSOZKM-UHFFFAOYSA-N NSC 29409 Natural products C1=NC=2C(NC)=NC=NC=2N1C1OC(CO)C(O)C1O VQAYFKKCNSOZKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000244206 Nematoda Species 0.000 description 1
- 208000000291 Nematode infections Diseases 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- VZQXUWKZDSEQRR-UHFFFAOYSA-N Nucleosid Natural products C12=NC(SC)=NC(NCC=C(C)C)=C2N=CN1C1OC(CO)C(O)C1O VZQXUWKZDSEQRR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002944 PCR assay Methods 0.000 description 1
- 241000009328 Perro Species 0.000 description 1
- 102000029797 Prion Human genes 0.000 description 1
- 108091000054 Prion Proteins 0.000 description 1
- 206010036790 Productive cough Diseases 0.000 description 1
- 208000010362 Protozoan Infections Diseases 0.000 description 1
- 229930185560 Pseudouridine Natural products 0.000 description 1
- PTJWIQPHWPFNBW-UHFFFAOYSA-N Pseudouridine C Natural products OC1C(O)C(CO)OC1C1=CNC(=O)NC1=O PTJWIQPHWPFNBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000239226 Scorpiones Species 0.000 description 1
- 241000193998 Streptococcus pneumoniae Species 0.000 description 1
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 1
- 102000007238 Transferrin Receptors Human genes 0.000 description 1
- YXNIEZJFCGTDKV-UHFFFAOYSA-N X-Nucleosid Natural products O=C1N(CCC(N)C(O)=O)C(=O)C=CN1C1C(O)C(O)C(CO)O1 YXNIEZJFCGTDKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- WGDUUQDYDIIBKT-UHFFFAOYSA-N beta-Pseudouridine Natural products OC1OC(CN2C=CC(=O)NC2=O)C(O)C1O WGDUUQDYDIIBKT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000000941 bile Anatomy 0.000 description 1
- 229960002685 biotin Drugs 0.000 description 1
- 235000020958 biotin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011616 biotin Substances 0.000 description 1
- 230000006287 biotinylation Effects 0.000 description 1
- 238000007413 biotinylation Methods 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000000601 blood cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 108020001778 catalytic domains Proteins 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 210000001175 cerebrospinal fluid Anatomy 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 238000002983 circular dichroism Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000012864 cross contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000000368 destabilizing effect Effects 0.000 description 1
- ZPTBLXKRQACLCR-XVFCMESISA-N dihydrouridine Chemical compound O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1N1C(=O)NC(=O)CC1 ZPTBLXKRQACLCR-XVFCMESISA-N 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 238000002866 fluorescence resonance energy transfer Methods 0.000 description 1
- 230000002538 fungal effect Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000012252 genetic analysis Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229960004275 glycolic acid Drugs 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 210000004251 human milk Anatomy 0.000 description 1
- 235000020256 human milk Nutrition 0.000 description 1
- 238000003018 immunoassay Methods 0.000 description 1
- 239000012678 infectious agent Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 229960003786 inosine Drugs 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 210000002751 lymph Anatomy 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- KJLLKLRVCJAFRY-UHFFFAOYSA-N mebutizide Chemical compound ClC1=C(S(N)(=O)=O)C=C2S(=O)(=O)NC(C(C)C(C)CC)NC2=C1 KJLLKLRVCJAFRY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005375 photometry Methods 0.000 description 1
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 1
- 101150095517 pmpH gene Proteins 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000004393 prognosis Methods 0.000 description 1
- XNSAINXGIQZQOO-SRVKXCTJSA-N protirelin Chemical compound NC(=O)[C@@H]1CCCN1C(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H]1NC(=O)CC1)CC1=CN=CN1 XNSAINXGIQZQOO-SRVKXCTJSA-N 0.000 description 1
- PTJWIQPHWPFNBW-GBNDHIKLSA-N pseudouridine Chemical compound O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1C1=CNC(=O)NC1=O PTJWIQPHWPFNBW-GBNDHIKLSA-N 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- DWRXFEITVBNRMK-JXOAFFINSA-N ribothymidine Chemical compound O=C1NC(=O)C(C)=CN1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 DWRXFEITVBNRMK-JXOAFFINSA-N 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- RHFUOMFWUGWKKO-UHFFFAOYSA-N s2C Natural products S=C1N=C(N)C=CN1C1C(O)C(O)C(CO)O1 RHFUOMFWUGWKKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000003296 saliva Anatomy 0.000 description 1
- 238000007423 screening assay Methods 0.000 description 1
- 210000000582 semen Anatomy 0.000 description 1
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 1
- 239000002924 silencing RNA Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 210000003802 sputum Anatomy 0.000 description 1
- 208000024794 sputum Diseases 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229940031000 streptococcus pneumoniae Drugs 0.000 description 1
- 101150075118 sub1 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002198 surface plasmon resonance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 210000001179 synovial fluid Anatomy 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 210000001138 tear Anatomy 0.000 description 1
- ABZLKHKQJHEPAX-UHFFFAOYSA-N tetramethylrhodamine Chemical compound C=12C=CC(N(C)C)=CC2=[O+]C2=CC(N(C)C)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C([O-])=O ABZLKHKQJHEPAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- 229940113082 thymine Drugs 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 239000001226 triphosphate Substances 0.000 description 1
- 235000011178 triphosphate Nutrition 0.000 description 1
- UNXRWKVEANCORM-UHFFFAOYSA-N triphosphoric acid Chemical compound OP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O UNXRWKVEANCORM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 1
- YIZYCHKPHCPKHZ-UHFFFAOYSA-N uridine-5-acetic acid methyl ester Natural products COC(=O)Cc1cn(C2OC(CO)C(O)C2O)c(=O)[nH]c1=O YIZYCHKPHCPKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 1
- 230000003612 virological effect Effects 0.000 description 1
- 239000006226 wash reagent Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение в целом относится к области молекулярной биологии. Конкретнее, в настоящем изобретении предложены олигонуклеотиды и способы их применения для обнаружения и/или дифференциации нуклеиновых кислот-мишеней. Указанные олигонуклеотиды и способы находят особое применение при амплификации, обнаружении и/или различении нескольких мишеней одновременно.The present invention generally relates to the field of molecular biology. More specifically, the present invention provides oligonucleotides and methods for using them to detect and/or differentiate target nucleic acids. These oligonucleotides and methods are of particular use in the amplification, detection and/or discrimination of multiple targets simultaneously.
Включение посредством перекрестной ссылкиInclusion via cross-reference
Настоящая заявка испрашивает приоритет австралийской предварительной заявки №2018902915; поданной 9 августа 2018 г., содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством перекрестной ссылки.This application claims the priority of Australian Provisional Application No. 2018902915; filed August 9, 2018, the contents of which are incorporated herein by cross-reference in their entirety.
Уровень техникиState of the art
Генетический анализ становится повседневной процедурой в клинических условиях для оценки риска заболевания, диагностики заболевания, установления прогноза для пациента или реакции пациента на терапию, а также для наблюдения за ходом заболевания у пациента. Внедрение таких генетических анализов зависит от разработки простых, недорогих и быстрых способов анализа для распознавания генетических изменений.Genetic analysis is becoming a routine procedure in the clinical setting to assess disease risk, diagnose disease, establish patient prognosis or patient response to therapy, and monitor patient progress. The implementation of such genetic assays depends on the development of simple, inexpensive and rapid assay methods for recognizing genetic changes.
Способы амплификации нуклеиновых кислот in vitro находят широкое применение в генетике и диагностике заболеваний. Такие способы включают полимеразную цепную реакцию (ПЦР), амплификацию с замещением цепи (SDA), амплификацию, зависимую от хеликазы (HDA), рекомбиназно-полимеразную амплификацию (RPA), петлевую изотермическую амплификацию (LAMP), амплификацию по типу катящегося кольца (RCA), транскрипционно-опосредованную амплификацию (ТМА), самоподдерживающуюся репликацию последовательности (3SR), амплификацию на основе последовательности нуклеиновой кислоты (NASBA) или полимеразную цепную реакцию с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР). Каждая из этих стратегий амплификации мишени требует использования олигонуклеотидных праймеров. Процесс амплификации приводит к экспоненциальной амплификации ампликонов, содержащих олигонуклеотидные праймеры на 5'-концах и вновь синтезированные копии последовательностей между праймерами.Nucleic acid amplification methods in vitro are widely used in genetics and disease diagnostics. Such methods include polymerase chain reaction (PCR), strand displacement amplification (SDA), helicase dependent amplification (HDA), recombinase polymerase amplification (RPA), loop isothermal amplification (LAMP), rolling ring amplification (RCA) , transcription-mediated amplification (TMA), self-sustaining sequence replication (3SR), nucleic acid sequence-based amplification (NASBA), or reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). Each of these target amplification strategies requires the use of oligonucleotide primers. The amplification process results in exponential amplification of amplicons containing oligonucleotide primers at the 5' ends and newly synthesized copies of the sequences between the primers.
Обычно используемые методы мониторинга накопления ампликонов в реальном времени или по завершении амплификации включают обнаружение с использованием МНКзимов с универсальными субстратными зондами; использование мишень-специфичных молекулярных маяков, зондов TaqMan или гидролизных зондов; праймеров/зондов типа "скорпион"; и/или использование интеркалирующих красителей, например, SybGreen. Анализ кривой плавления с высоким разрешением можно выполнять во время или по завершении нескольких из этих протоколов с целью получения дополнительной информации, поскольку ампликоны с различными последовательностями денатурируют при разных температурах, известных как температура плавления или Tm. Такие протоколы обеспечивают измерение кривых плавления, которые возникают в результате а) разделения двух цепей двуцепочечных ампликонов в присутствии интеркалирующего красителя, или b) отделения одной цепи ампликона и комплементарного мишень-специфичного зонда, меченого флуорофором и гасителем. Анализ кривой плавления позволяет получить информацию о кинетике диссоциации двух цепей ДНК во время нагревания. Температура плавления (Tm) - это температура, при которой диссоциирует 50% ДНК. Tm зависит от длины, состава последовательности и содержания G-C в спаренных нуклеотидах. Выяснение информации о ДНК-мишени на основе анализа кривой плавления обычно включает серию измерений флуоресценции с небольшими интервалами, обычно в широком диапазоне температур. Температура плавления зависит не только от последовательности оснований. На температуру плавления могут влиять концентрации олигонуклеотидов, катионов в буфере (как одновалентных (Na+), так и двухвалентных (Mg2+) солей), а также наличие или отсутствие дестабилизирующих агентов, например, мочевины или формамида.Commonly used methods for monitoring amplicon accumulation in real time or after amplification is complete include detection using MNCzymes with universal substrate probes; use of target-specific molecular beacons, TaqMan probes or hydrolysis probes; primers/probes of the "scorpion" type; and/or the use of intercalating dyes such as SybGreen. High resolution melt curve analysis can be performed during or after several of these protocols to provide additional information, as amplicons with different sequences denature at different temperatures, known as melting point or Tm. Such protocols measure the melting curves that result from a) separation of two strands of double-stranded amplicons in the presence of an intercalating dye, or b) separation of one strand of an amplicon and a complementary target-specific probe labeled with a fluorophore and quencher. Analysis of the melting curve provides information on the kinetics of dissociation of two DNA strands during heating. The melting point (Tm) is the temperature at which 50% of the DNA dissociates. Tm depends on the length, composition of the sequence, and the content of G-C in the paired nucleotides. Elucidation of target DNA information from melt curve analysis typically involves a series of fluorescence measurements at short intervals, usually over a wide range of temperatures. The melting point depends not only on the sequence of bases. The melting temperature can be affected by the concentrations of oligonucleotides, cations in the buffer (both monovalent (Na+) and divalent (Mg2+) salts), and the presence or absence of destabilizing agents, such as urea or formamide.
В общем случае, количество доступных флуоресцентных каналов, способных контролировать отдельные длины волн, ограничивает количество мишеней, которые можно обнаруживать и специфично выявлять в ходе одной реакции на приборе в реальном времени. Недавно разработанный протокол, известный как «Отщепление и удлинение меченого олигонуклеотида, Tagging Oligonucleotide Cleavage and Extension» (TOCE), расширяет эту возможность, позволяя анализировать несколько мишеней на одной длине волны. В технологии TOCE используются "подающий" и "принимающий" олигонуклеотиды (Pitcher и Catcher). "Подающие" олигонуклеотиды содержат две области: фрагмент, обеспечивающий адресное воздействие, комплементарный мишени, и меченый фрагмент, не являющийся комплементарным и расположенный на 5'-конце.In general, the number of available fluorescent channels capable of controlling individual wavelengths limits the number of targets that can be detected and specifically detected in a single reaction on a real-time instrument. A recently developed protocol known as Tagging Oligonucleotide Cleavage and Extension (TOCE) extends this capability by allowing multiple targets to be analyzed at a single wavelength. The TOCE technology uses "feeding" and "receiving" oligonucleotides (Pitcher and Catcher). "Feed" oligonucleotides contain two regions: a targeting fragment complementary to the target, and a labeled fragment that is not complementary and located at the 5' end.
Захватывающий олигонуклеотид содержит двойную метку и область на 3'-конце, комплементарную меченому фрагменту "подающего" олигонуклеотида. Во время амплификации "подающий" олигонуклеотид связывается с ампликонами, и при удлинении праймера экзонуклеазная активность полимеразы может отщеплять меченый фрагмент от "подающего" олигонуклеотида. Затем высвободившийся меченый фрагмент связывается с "принимающим" олигонуклеотидом и действует как праймер для синтеза комплементарной цепи. Поэтому температуру плавления двуцепочечной молекулы "принимающего" олигонуклеотида (Catcher-Tm) используют в качестве суррогатного маркера для исходной матрицы. Поскольку можно использовать несколько "принимающих" олигонуклеотидов, обладающих различной последовательностью и длиной и плавящихся при различных температурах, можно получить серию значений Catcher-Tm, указывающих на серию мишеней, несмотря на измерения при одной длине волны. Ограничения этого подхода включают присущую ему сложность, поскольку требуется, чтобы высвобожденный фрагмент инициировал и завершил второе удлинение цепи на искусственной мишени.The capture oligonucleotide contains a double tag and a region at the 3' end that is complementary to the labeled fragment of the "feed" oligonucleotide. During amplification, the "feed" oligonucleotide binds to the amplicons, and when the primer is extended, the exonuclease activity of the polymerase can cleave the labeled fragment from the "feed" oligonucleotide. The released labeled fragment then binds to the "receiving" oligonucleotide and acts as a primer for the synthesis of the complementary strand. Therefore, the melting point of the double-stranded host oligonucleotide molecule (Catcher-Tm) is used as a surrogate marker for the parent template. Because multiple "receiver" oligonucleotides can be used, having different sequences and lengths and melting at different temperatures, it is possible to obtain a series of Catcher-Tm values indicating a series of targets despite being measured at the same wavelength. Limitations of this approach include the inherent complexity of requiring the released fragment to initiate and complete a second chain extension on an artificial target.
Зонды-шпильки или зонды типа "стебель-петля" также оказались полезными инструментами для обнаружения нуклеиновых кислот и/или мониторинга амплификации мишени. Зонды-шпильки, дважды меченые парой красителей "флуорофор/гаситель", широко известны в данной области техники как молекулярные маяки. В целом эти молекулы имеют три особенности; 1) стеблевую структуру, образованную при гибридизации комплементарных 5'- и 3'-концов олигонуклеотида; 2) петлевую область, комплементарную мишени или ампликону-мишени, подлежащим обнаружению; и 3) пару красителей "флуорофор/гаситель", присоединенных к концам молекулярного маяка. Во время ПЦР петлевая область связывается с ампликонами за счет комплементарности, и это приводит к плавлению стебля и разделению пары красителей "флуорофор/гаситель". Разделение пары красителей, присоединенных к концам интактного раскрытого молекулярного маяка, вызывает изменение флуоресценции, которое указывает на присутствие мишени. Этот способ обычно используют для мультиплексного анализа нескольких мишеней в одном ПЦР-анализе. В мультиплексных реакциях каждый молекулярный маяк содержит свою мишень-специфичную петлевую область и уникальный флуорофор, так что гибридизацию каждого молекулярного маяка с каждым видом ампликона можно отслеживать на отдельном канале, т.е. при отдельной длине волны.Hairpin or stem-loop probes have also proven to be useful tools for nucleic acid detection and/or target amplification monitoring. Hairpin probes doubly labeled with a pair of fluorophore/quencher dyes are commonly known in the art as molecular beacons. In general, these molecules have three features; 1) a stem structure formed by hybridization of the complementary 5'- and 3'-ends of the oligonucleotide; 2) a loop region complementary to the target or target amplicon to be detected; and 3) a pair of fluorophore/quencher dyes attached to the ends of the molecular beacon. During PCR, the loop region binds to amplicons by complementarity and this results in stem melting and separation of the fluorophore/quencher dye pair. Separation of a pair of dyes attached to the ends of an intact open molecular beacon causes a change in fluorescence that indicates the presence of a target. This method is commonly used for multiplexing multiple targets in a single PCR assay. In multiplex reactions, each molecular beacon contains its own target-specific loop region and a unique fluorophore, so that hybridization of each molecular beacon with each amplicon species can be monitored on a separate channel, i.e. at a particular wavelength.
Концепция молекулярных маяков расширена в стратегии, известной как "низкоспецифичные маяки" (Sloppy Beacons). В этом протоколе петлевая область одного маяка является достаточно длинной, чтобы допускать несовпадение оснований и, следовательно, связывается с рядом близкородственных мишеней, различающихся по одному или более нуклеотидам. После амплификации выполняют анализ кривой плавления, что позволяет дифференцировать различные виды мишеней в зависимости от температуры, при которой разделяются (плавятся) мишень и петлевая область маяка. Таким образом, можно одновременно обнаруживать и различать несколько близкородственных разновидностей при одной длине волны путем определения профиля плавления конкретных мишеней с помощью одного низкоспецифичного маяка. Стандартные молекулярные маяки и низкоспецифичные маяки отличаются от зондов TaqMan и гидролизных зондов тем, что они не предусматривают своего разрушения или расщепления во время амплификации. Недостатком технологий, основанных на гибридизации ДНК, например, низкоспецифичных маяков и ТОСЕ, является возможность получения ложноположительных результатов из-за неспецифической гибридизации между зондами и неспецифичными нуклеотидными последовательностями.The concept of molecular beacons is expanded in a strategy known as "low specificity beacons" (Sloppy Beacons). In this protocol, the loop region of a single beacon is long enough to tolerate base mismatch and therefore binds to a number of closely related targets that differ in one or more nucleotides. After amplification, a melting curve analysis is performed, which makes it possible to differentiate different types of targets depending on the temperature at which the target and the beacon loop separate (melt). Thus, it is possible to simultaneously detect and distinguish between several closely related species at the same wavelength by determining the melting profile of specific targets with a single low specific beacon. Standard molecular beacons and low specific beacons differ from TaqMan probes and hydrolysis probes in that they are not designed to be destroyed or cleaved during amplification. A disadvantage of DNA hybridization-based technologies, such as low-specificity beacons and TOCE, is the potential for false positive results due to non-specific hybridization between probes and non-specific nucleotide sequences.
Во многих анализах обнаружения нуклеиновых кислот используют анализ кривой плавления для выявления присутствия конкретных последовательностей-мишеней в данном образце. Протоколы анализа кривой плавления включают измерение флуоресценции при различных температурах в постепенно увеличивающемся диапазоне температур. Затем строят график изменения коэффициента угла наклона этой кривой в зависимости от температуры, получая кривую плавления. Этот процесс часто является медленным и обычно занимает от 30 до 60 минут. Кроме того, анализ кривой плавления может требовать интерпретации квалифицированным специалистом и/или использования специального программного обеспечения для интерпретации результатов. Следовательно, существует высокий спрос на более быстрые и/или более простые альтернативы анализу кривой плавления.Many nucleic acid detection assays use melt curve analysis to detect the presence of specific target sequences in a given sample. Melting curve analysis protocols include the measurement of fluorescence at various temperatures over a gradually increasing temperature range. The slope of this curve is then plotted as a function of temperature to obtain a melting curve. This process is often slow and usually takes 30 to 60 minutes. In addition, melt curve analysis may require interpretation by a qualified person and/or the use of special software to interpret the results. Consequently, there is a strong demand for faster and/or simpler alternatives to melt curve analysis.
Существует потребность в улучшенных композициях и способах для одновременного обнаружения, дифференциации и/или количественного определения множественных неродственных ампликонов, полученных с помощью ПЦР или альтернативных протоколов амплификации мишеней.There is a need for improved compositions and methods for the simultaneous detection, differentiation and/or quantification of multiple unrelated amplicons generated by PCR or alternative target amplification protocols.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Настоящее изобретение направлено на устранение одного или более недостатков современных анализов, предусматривающих мультиплексное обнаружение.The present invention addresses one or more of the shortcomings of current assays involving multiplex detection.
В настоящем изобретении предложены способы и композиции, расширяющие возможность мультиплексирования во время протоколов амплификации с использованием олигонуклеотидных структур, в настоящем документе упомянутых под названием LOCS (Loops Connected to Stems - петли, соединенные со стеблями). Серии LOCS, меченых одной парой "флуорофор/гаситель", можно индивидуально различать в рамках одной реакции на основании температуры, при которой стеблевой фрагмент плавится после раскрытия LOCS посредством расщепления или разрушения в ответ на присутствие мишени. Таким образом, температура плавления области стебля используется в качестве суррогатного маркера конкретной мишени, вызвавшей раскрытие LOCS. В то время как другие способы, включающие использование структуры "стебель-петля", используют изменение флуоресценции после а) гибридизации области петли с ампликонами-мишенями (молекулярные маяки и низкоспецифичные маяки), увеличивающей расстояние между парами красителей, или b) расщепления, обеспечивающего физическое разделение красителей (расщепляемые молекулярные маяки), в настоящем изобретении предложены усовершенствования по сравнению с существующими анализами для мультиплексного обнаружения. Эти усовершенствования обусловлены, по меньшей мере частично, за счет управления температурой плавления стеблевого фрагмента олигонуклеотидов «стебель-петля» путем изменения длины и/или состава последовательности стебля, так что плавление каждого стебля происходит при своей температуре.The present invention provides methods and compositions that enhance multiplexing during amplification protocols using oligonucleotide structures, herein referred to as LOCS ( Lo ops Connected to S tems - loops connected to stems). A series of LOCS labeled with the same fluorophore/quencher pair can be individually distinguished within a single reaction based on the temperature at which the stem fragment melts after the LOCS is opened by cleavage or disruption in response to the presence of a target. Thus, the melting point of the stem region is used as a surrogate marker for the specific target that caused the LOCS to open. While other methods involving the use of a stem-loop structure use a change in fluorescence after a) hybridization of the loop region with target amplicons (molecular beacons and low-specificity beacons), increasing the distance between dye pairs, or b) cleavage, providing physical separation of dyes (cleavable molecular beacons), the present invention offers improvements over existing assays for multiplex detection. These improvements are due, at least in part, to controlling the melting temperature of the stem fragment of the stem-loop oligonucleotides by changing the length and/or composition of the stem sequence so that each stem melts at its own temperature.
Как описано в настоящем документе, несколько LOCS, меченых одним и тем же флуорофором, могут содержать а) различные последовательности петель, что позволяет выполнять прямое или косвенное обнаружение нескольких мишеней одновременно, и b) различные последовательности стеблей, плавящиеся при различных температурах, которые можно использовать для выявления конкретной(ых) мишени(ей), присутствующей(их) в нескольких исследуемых объектах. Способы согласно настоящему изобретению обеспечивают одно или более преимуществ по сравнению со способами, известными в данной области техники, например, протоколом ТОСЕ, заключающихся в отсутствии необходимости применения отдельных "принимающих" молекул, что уменьшает количество компонентов в реакционной смеси и снижает затраты. Более того, способ ТОСЕ по своей природе более сложен, чем способы согласно настоящему изобретению, поскольку он требует, чтобы высвобожденный фрагмент инициировал и завершал второе удлинение на синтетической мишени. Кроме того, в некоторых вариантах реализации LOCS-зонды могут быть универсальными (независимо от последовательности-мишени), и/или их можно комбинировать с рядом технологий обнаружения, что обеспечивает широкую применимость в области молекулярной диагностики. Кроме того, температура плавления, используемая в традиционных способах амплификации и обнаружения, основана на гибридизации и плавлении зонда с нуклеиновой кислотой-мишенью. Недостатком этих способов является увеличение количества ложно положительных результатов из-за неспецифичной гибридизации между зондами и неспецифичными нуклеотидными последовательностями. Способы согласно настоящему изобретению позволяют преодолеть это ограничение, поскольку репортерные зонды LOCS, содержащие универсальные субстраты, не связываются с последовательностью-мишенью. Наконец, в данной области техники хорошо известно, что внутримолекулярные связи прочнее межмолекулярных связей, и, следовательно, вероятность гибридизации этих нерасщепленных (замкнутых) LOCS с неспецифической мишенью и получения ложноположительного сигнала значительно ниже.As described herein, multiple LOCS labeled with the same fluorophore may contain a) different loop sequences, allowing direct or indirect detection of multiple targets simultaneously, and b) different stem sequences melting at different temperatures that can be used. to identify a specific target(s) present(s) in several test objects. The methods of the present invention provide one or more advantages over methods known in the art, such as the TOCE protocol, in that there is no need for separate "acceptor" molecules, which reduces the number of components in the reaction mixture and reduces costs. Moreover, the TOCE method is inherently more complex than the methods of the present invention because it requires the released fragment to initiate and complete the second extension on the synthetic target. In addition, in some embodiments, LOCS probes can be versatile (regardless of the target sequence) and/or can be combined with a variety of detection technologies, providing broad applicability in the field of molecular diagnostics. In addition, the melting temperature used in conventional amplification and detection methods is based on hybridization and melting of the probe with the target nucleic acid. The disadvantage of these methods is an increase in the number of false positives due to non-specific hybridization between probes and non-specific nucleotide sequences. The methods of the present invention overcome this limitation because LOCS reporter probes containing universal substrates do not bind to the target sequence. Finally, it is well known in the art that intramolecular bonds are stronger than intermolecular bonds, and hence the likelihood of these uncleaved (closed) LOCS hybridizing to a non-specific target and producing a false positive signal is much lower.
В результате того, что внутримолекулярные связи прочнее межмолекулярных связей, LOCS с двойной меткой плавится при одной температуре в неповрежденном (замкнутом) состоянии и при более низкой температуре после раскрытия области петли в результате мишень-зависимого расщепления или разрушения. Это свойство нуклеиновых кислот используется в настоящем изобретении для расширения возможностей инструментов по различению нескольких мишеней с использованием одного типа детектора, например, одного канала флуоресценции.As a result of intramolecular bonds being stronger than intermolecular bonds, doubly labeled LOCS melts at the same temperature in the intact (closed) state and at a lower temperature after opening the loop region through target-dependent cleavage or degradation. This property of nucleic acids is used in the present invention to enhance the ability of tools to distinguish between multiple targets using a single type of detector, such as a single fluorescence channel.
Зависимые от температуры сигналы флуоресценции, продуцируемые репортерами LOCS согласно настоящему изобретению, четко заданы и не зависят от ДНК-мишени. Таким образом, можно получать информацию о ДНК-мишени на основе измерений сигнала флуоресценции, генерируемого при выбранных температурах, а не в диапазоне всего температурного градиента, что дает преимущество в виде снижения времени работы термоциклеров (например, устройств ПЦР). В качестве неограничивающего примера, в системе ПЦР Bio-Rad CFX96 для выполнения традиционного анализа плавления с настройками температуры от 20°С до 90°С с шагом 0,5°С и временем выдержки 5 секунд требуется 141 цикл измерения флуоресценции, что занимает приблизительно 50 минут. При использовании LOCS-зондов информацию о ДНК-мишени можно получить на том же устройстве за 2-6 измерений флуоресценции, что занимает приблизительно 2-5 минут. Без конкретных ограничений, снижение времени работы может быть выгодным при многих вариантах применения, включая, например, диагностику.The temperature dependent fluorescence signals produced by the LOCS reporters of the present invention are well defined and independent of the target DNA. Thus, it is possible to obtain information about the target DNA based on measurements of the fluorescence signal generated at selected temperatures rather than over the entire temperature gradient, which has the advantage of reducing the operating time of thermal cyclers (eg, PCR devices). As a non-limiting example, on a Bio-Rad CFX96 PCR system, performing a traditional melt assay with temperature settings from 20°C to 90°C in 0.5°C increments and a dwell time of 5 seconds requires 141 fluorescence measurement cycles, which takes approximately 50 minutes. When using LOCS probes, target DNA information can be obtained on the same device in 2-6 fluorescence measurements, which takes approximately 2-5 minutes. Without particular limitation, reduced runtime can be beneficial in many applications, including, for example, diagnostics.
LOCS-зонды согласно настоящему изобретению также можно применять для одновременного обнаружения, дифференциации и/или количественного определения нескольких мишеней на одном канале флуоресценции. При обычной кПЦР количественное определение целевой ДНК выполняют с использованием значения цикла количественного определения (Cq) на основе кривой амплификации, полученной путем измерения флуоресценции при одной температуре в каждом цикле амплификации. Значение Cq пропорционально отрицательному логарифмическому значению концентрации ДНК-мишени, и поэтому по экспериментально определенному значению Cq можно определить эту концентрацию. Однако если в одном канале имеется более одного мишень-специфичного зонда, правильное и специфичное количественное определение каждой мишени сопряжено со сложностями, поскольку трудно определить, исходит ли сигнал от конкретного зонда. Решая эту проблему, LOCS позволяет правильно и точно определять количество более чем одной мишени на одном канале при условии, что кривую амплификации получают путем измерения флуоресценции во время амплификации при более чем одной температуре. Это возможно, поскольку различные LOCS могут давать существенно различающуюся флуоресценцию при различных температурах.The LOCS probes of the present invention can also be used to simultaneously detect, differentiate and/or quantify multiple targets on a single fluorescence channel. In conventional qPCR, the target DNA is quantitated using the quantification cycle value (Cq) based on the amplification curve obtained by measuring fluorescence at the same temperature in each amplification cycle. The value of Cq is proportional to the negative logarithmic value of the concentration of the target DNA, and therefore this concentration can be determined from the experimentally determined value of Cq. However, if there is more than one target-specific probe in the same channel, the correct and specific quantification of each target is difficult, since it is difficult to determine whether the signal comes from a particular probe. By solving this problem, LOCS allows more than one target to be correctly and accurately quantified in one channel, provided that the amplification curve is obtained by measuring fluorescence during amplification at more than one temperature. This is possible because different LOCS can produce significantly different fluorescence at different temperatures.
В некоторых вариантах реализации, где для анализа требуется получение флуоресценции лишь в ограниченное количество моментов времени в ходе ПЦР, например, после ПЦР, использование LOCS-структур устраняет необходимость получения данных в каждом цикле. Таким образом, эти варианты реализации хорошо подходят для протоколов с очень быстрой сменой циклов, которые могут сократить время получения результата.In some embodiments where the assay requires fluorescence acquisition only at a limited number of time points during PCR, such as after PCR, the use of LOCS structures eliminates the need to acquire data in each run. Thus, these implementations are well-suited for protocols with very fast cycle times, which can reduce result time.
Как отмечалось выше, протоколы анализа кривой плавления подразумевают измерение флуоресценции при различных температурах в постепенно увеличивающемся диапазоне температур (например, между 30°С и 90°С). Затем строят график изменения коэффициента угла наклона этой кривой в зависимости от температуры, получая кривую плавления. Этот процесс часто является медленным и может занимать, например, от 30 до 60 минут. Повышение скорости анализа кривой плавления требует доступа к узкоспециализированным приборам и не достигается с помощью стандартных устройств ПЦР. Таким образом, существует большая потребность в более быстрых альтернативах анализу кривой плавления, которые могут обеспечить одновременное обнаружение нескольких мишеней на одном канале флуоресценции с использованием стандартных инструментов. Температура плавления (Tm) LOCS-структур согласно настоящему изобретению является заранее определенной и постоянной (т.е. не зависит от последовательности-мишени или ее концентрации) и, следовательно, не требует постепенного изменения во всем диапазоне градиента температур. Каждая LOCS-структура требует лишь одного измерения флуоресценции при своей специфичной Tm, что исключает необходимость использования полного градиента температур, ускоряет получение результата и, следовательно, позволяет преодолеть вышеуказанные ограничения.As noted above, melting curve analysis protocols involve measuring fluorescence at various temperatures over a gradually increasing temperature range (eg, between 30°C and 90°C). The slope of this curve is then plotted as a function of temperature to obtain a melting curve. This process is often slow and may take, for example, 30 to 60 minutes. Increasing the speed of melt curve analysis requires access to highly specialized instruments and is not achievable with standard PCR devices. Thus, there is a great need for faster alternatives to melt curve analysis that can provide simultaneous detection of multiple targets on a single fluorescence channel using standard instruments. The melting point (Tm) of the LOCS structures of the present invention is predetermined and constant (ie, independent of the target sequence or its concentration), and therefore does not require gradual change over the entire temperature gradient range. Each LOCS structure requires only one fluorescence measurement at its specific Tm, which eliminates the need for a full temperature gradient, speeds up the result, and therefore overcomes the above limitations.
Кроме того, анализ кривой плавления обычно требует интерпретации квалифицированным персоналом или использования специализированного программного обеспечения для интерпретации результатов.In addition, melt curve analysis usually requires interpretation by qualified personnel or the use of specialized software to interpret the results.
В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения измерение флуоресценции при одной температуре после завершения ПЦР устраняет необходимость в субъективной интерпретации кривых плавления и облегчает объективное определение наличия или отсутствия мишеней.In some embodiments of the present invention, the measurement of fluorescence at a single temperature after completion of PCR eliminates the need for subjective interpretation of melting curves and facilitates objective determination of the presence or absence of targets.
В других вариантах реализации настоящего изобретения для анализа может потребоваться регистрация флуоресценции только при ограниченном количестве моментов времени в пределах ПЦР, например, после ПЦР, что устраняет необходимость регистрации данных в каждом цикле. Таким образом, эти варианты реализации хорошо подходят для протоколов с очень быстрой сменой циклов, которые могут сократить время получения результата.In other embodiments of the present invention, the assay may require fluorescence to be recorded only at a limited number of time points within a PCR, such as post-PCR, eliminating the need to record data in each run. Thus, these implementations are well-suited for protocols with very fast cycle times, which can reduce result time.
Описано несколько способов, включающих регистрацию флуоресценции при нескольких температурах во время ПЦР, включая регистрацию при двух температурах, облегчающую различение полностью совпадающих и несовпадающих зондов. Кроме того, в некоторых протоколах используют несколько температур регистрации после каждого цикла ПЦР для количественного определения концентрации каждой мишени, когда две мишени присутствуют и обнаруживаются на одном канале. Другие способы одновременной количественной оценки двух мишеней достигаются путем построения полной кривой плавления в конце каждого цикла ПЦР.Several methods have been described that involve recording fluorescence at multiple temperatures during PCR, including recording at two temperatures, facilitating the distinction between perfectly matched and mismatched probes. In addition, some protocols use multiple detection temperatures after each PCR cycle to quantify the concentration of each target when two targets are present and detected on the same channel. Other methods for simultaneous quantification of two targets are achieved by plotting a complete melting curve at the end of each PCR cycle.
LOCS-структуры согласно настоящему изобретению могут быть совместимы с большинством (а потенциально - со всеми) из этих существующих способов анализа.The LOCS structures of the present invention may be compatible with most (and potentially all) of these existing assays.
Настоящее изобретение по меньшей мере частично относится к следующим вариантам реализации 1-59:The present invention relates at least in part to the following embodiments 1-59:
Вариант реализации 1. Способ определения наличия или отсутствия первой и второй мишеней в образце, причем указанный способ включает:
- получение реакционной смеси путем приведения образца или его производного, предположительно содержащего первую и/или вторую мишени или их ампликоны, в контакт с:- obtaining a reaction mixture by bringing the sample or its derivative, presumably containing the first and/or second targets or their amplicons, into contact with:
первым и вторым замкнутыми олигонуклеотидами типа "стебель-петля", причем каждый из замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля" содержит двуцепочечный стеблевой фрагмент, образованный гибридизированными нуклеотидами и соединенный с замкнутым одноцепочечным петлевым фрагментом, образованным негибридизованными нуклеотидами, причем:the first and second closed stem-loop oligonucleotides, each of the closed stem-loop oligonucleotides containing a double-stranded stem fragment formed by hybridized nucleotides and connected to a closed single-stranded loop fragment formed by unhybridized nucleotides, wherein:
количество гибридизованных нуклеотидов и/или последовательность гибридизованных нуклеотидов в стеблевом фрагменте первого и второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля" различаются, иthe number of hybridized nucleotides and/or the sequence of hybridized nucleotides in the stem fragment of the first and second closed stem-loop oligonucleotides are different, and
каждый из двуцепочечных стеблевых фрагментов содержит молекулу флуорофора, соединенную с одной цепью, и молекулу гасителя, соединенную с противоположной цепью; иeach of the double-stranded stem fragments contains a fluorophore molecule attached to one strand and a quencher molecule attached to the opposite strand; and
ферменты, способные расщеплять или разрушать одноцепочечные петлевые фрагменты первого и второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля" только при их контакте с мишенью или ее ампликоном;enzymes capable of cleaving or destroying single-stranded loop fragments of the first and second closed stem-loop oligonucleotides only upon contact with the target or its amplicon;
- обработку реакционной смеси:- processing of the reaction mixture:
в условиях, подходящих для того, чтобы ферменты индуцировали расщепление или разрушение петлевого фрагмента первого и второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля", тем самым образуя первый и второй раскрытые олигонуклеотиды типа "стебель-петля";under conditions suitable for the enzymes to induce cleavage or degradation of the loop fragment of the first and second closed stem-loop oligonucleotides, thereby forming the first and second open stem-loop oligonucleotides;
- обнаружение наличия или отсутствия указанных первого и второго раскрытых олигонуклеотидов путем обработки реакционной смеси или ее производного при: первой температуре, при которой цепи двуцепочечного стеблевого фрагмента первого раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля" диссоциируют, тем самым облегчая пространственное разделение молекул флуорофора и гасителя стеблевого фрагмента первого раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля" и обеспечивая получение первого обнаружимого сигнала, и- detecting the presence or absence of said first and second disclosed oligonucleotides by treating the reaction mixture or a derivative thereof at: a first temperature at which the chains of the double-stranded stem fragment of the first disclosed stem-loop oligonucleotide dissociate, thereby facilitating the spatial separation of the fluorophore and stem quencher molecules fragment of the first disclosed stem-loop oligonucleotide and providing a first detectable signal, and
второй температуре, при которой цепи двуцепочечного стеблевого фрагмента второго раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля" диссоциируют, тем самым облегчая пространственное разделение молекул флуорофора и гасителя стеблевого фрагмента второго раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля" и обеспечивая получение второго обнаружимого сигнала,a second temperature at which the strands of the double-stranded stem fragment of the second disclosed stem-loop oligonucleotide dissociate, thereby facilitating the spatial separation of the fluorophore and quencher molecules of the stem fragment of the second disclosed stem-loop oligonucleotide and providing a second detectable signal,
причем:and:
первая температура отличается от второй температуры,the first temperature is different from the second temperature,
флуорофор первого раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля" и флуорофор второго раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля" излучают в одной и той же цветовой области видимого спектра, иthe fluorophore of the first disclosed stem-loop oligonucleotide and the fluorophore of the second disclosed stem-loop oligonucleotide emit in the same color region of the visible spectrum, and
обнаружение сигнала при первой температуре указывает на присутствие первой мишени в образце, а невозможность обнаружения сигнала при первой температуре указывает на отсутствие первой мишени в образце; иdetection of the signal at the first temperature indicates the presence of the first target in the sample, and the inability to detect the signal at the first temperature indicates the absence of the first target in the sample; and
обнаружение сигнала при второй температуре указывает на присутствие второй мишени в образце, а невозможность обнаружения сигнала при второй температуре указывает на отсутствие второй мишени в образце.detection of a signal at the second temperature indicates the presence of the second target in the sample, and failure to detect the signal at the second temperature indicates the absence of the second target in the sample.
Вариант реализации 2. Способ по варианту реализации 1, в котором ферменты содержат многокомпонентные нуклеозимы (МНКзимы), и указанная обработка реакционной смеси включает обработку реакционной смеси в условиях, подходящих для:
связывания первого многокомпонентного нуклеозима (МНКзима) с первой мишенью или его ампликоном и гибридизации субстратных цепей указанного первого МНКзима с петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", что облегчает указанное расщепление петлевого фрагмента первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" первым МНКзимом с образованием первого раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля".binding a first multicomponent nucleo- zyme (MNKzyme) to a first target or amplicon thereof; and hybridizing the substrate strands of said first MNKzyme with a loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide, thereby facilitating said cleavage of the loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide by the first MNKzyme to form the first open stem-loop oligonucleotide.
Вариант реализации 3. Способ по варианту реализации 2, в котором мишень представляет собой нуклеотидную последовательность или ее ампликон, способный гибридизоваться с сенсорными цепями первого МНКзима, тем самым облегчая сборку первого МНКзима.
Вариант реализации 4. Способ по варианту реализации 1, в котором:
- мишень представляет собой анализируемое вещество, белок, соединение или молекулу;- the target is an analyte, protein, compound or molecule;
- ферменты включают ферменты с аптамером, способным связываться с первой мишенью; и- enzymes include enzymes with an aptamer capable of binding to the first target; and
- связывание первой мишени с аптамером способно сделать ферменты с аптамером каталитически активными.binding of the first target to the aptamer is capable of making enzymes with the aptamer catalytically active.
Вариант реализации 5. Способ по варианту реализации 4, в котором ферменты с аптамером включают любой один или более из следующих классов соединений: апта-ДНКзимы, апта-рибозимы, апта-МНКзимы.
Вариант реализации 6. Способ по любому из вариантов реализации 2, 4 или 5, в котором:
- мишень представляет собой анализируемое вещество, белок, соединение или молекулу;- the target is an analyte, protein, compound or molecule;
- реакционная смесь дополнительно содержит олигонуклеотидную последовательность, способную гибридизоваться с сенсорными цепями первого МНКзима, тем самым облегчая сборку первого МНКзима;- the reaction mixture additionally contains an oligonucleotide sequence capable of hybridizing with the sensor chains of the first MNKzyme, thereby facilitating the assembly of the first MNKzyme;
- первый МНКзим содержит последовательность аптамера, способную связываться с первой мишенью; иthe first MNKzyme contains an aptamer sequence capable of binding to the first target; and
- связывание мишени с аптамером способно сделать первый МНКзим каталитически активным.- binding of the target to the aptamer can make the first MNKzyme catalytically active.
Вариант реализации 7. Способ по любому из вариантов реализации 1-6, в котором ферменты включают эндонуклеазы рестрикции, а указанная обработка реакционной смеси включает:
обработку реакционной смеси в условиях, подходящих для гибридизации первой мишени или ее ампликона с петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием двуцепочечной последовательности для связывания первой эндонуклеазы рестрикции, что облегчает указанное расщепление петлевого фрагмента первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием первого раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля".processing the reaction mixture under conditions suitable for hybridizing the first target or its amplicon with the loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide to form a double-stranded sequence for binding the first restriction endonuclease, which facilitates said cleavage of the loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide to form the first disclosed stem-loop oligonucleotide.
Вариант реализации 8. Способ по варианту реализации 7, в котором эндонуклеаза рестрикции представляет собой никующую эндонуклеазу, способную связываться с цепью петли указанной двуцепочечной последовательности для первой эндонуклеазы рестрикции и расщеплять ее.Embodiment 8. The method of
Вариант реализации 9. Способ по любому из вариантов реализации 1 - 8, в котором ферменты обладают экзонуклеазной активностью (например, ферменты-полимеразы, экзонуклеазы), и указанная обработка реакционной смеси включает:
обработку реакционной смеси в условиях, подходящих для:processing the reaction mixture under conditions suitable for:
- гибридизации первой мишени или ее ампликона с петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием первой двуцепочечной последовательности, содержащей первую мишень или ее ампликон,- hybridization of the first target or its amplicon with the loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide to form the first double-stranded sequence containing the first target or its amplicon,
- гибридизации первого праймера-олигонуклеотида с первой мишенью или ее ампликоном с образованием второй двуцепочечной последовательности, расположенной выше (в направлении к 5') относительно первой двуцепочечной последовательности, содержащей первую мишень или ее ампликон,- hybridization of the first primer-oligonucleotide with the first target or its amplicon with the formation of the second double-stranded sequence located upstream (in the direction of 5') relative to the first double-stranded sequence containing the first target or its amplicon,
- ассоциации первого фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, с петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" на конце первого праймера-олигонуклеотида или рядом с ним, иassociation of the first enzyme having exonuclease activity with the loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide at or near the end of the first primer-oligonucleotide, and
- каталитической активности первого фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, что облегчает разрушение петлевого фрагмента первой двуцепочечной последовательности, содержащей первую мишень или ампликон, и образование первого раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля".- catalytic activity of the first enzyme having exonuclease activity, which facilitates the destruction of the loop fragment of the first double-stranded sequence containing the first target or amplicon, and the formation of the first open stem-loop oligonucleotide.
Вариант реализации 10. Способ по любому из вариантов реализации 1 - 9, в котором ферменты обладают экзонуклеазной активностью, а указанная обработка реакционной смеси включает:
обработку реакционной смеси в условиях, подходящих для:processing the reaction mixture under conditions suitable for:
- гибридизации первой мишени или ее ампликона с петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием первой двуцепочечной последовательности, содержащей первую мишень или ее ампликон,- hybridization of the first target or its amplicon with the loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide to form the first double-stranded sequence containing the first target or its amplicon,
- ассоциации первого фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, с первой двуцепочечной последовательностью, содержащей первую мишень или ее ампликон; и- Association of the first enzyme with exonuclease activity, with the first double-stranded sequence containing the first target or its amplicon; and
- каталитической активности первого фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, что облегчает разрушение петлевого фрагмента первой двуцепочечной последовательности, содержащей первую мишень или ампликон, и образование первого раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля".- catalytic activity of the first enzyme having exonuclease activity, which facilitates the destruction of the loop fragment of the first double-stranded sequence containing the first target or amplicon, and the formation of the first open stem-loop oligonucleotide.
Вариант реализации 11. Способ по любому из вариантов реализации 1 - 10, в котором ферменты включают ДНКзимы и/или рибозимы, требующие первого кофактора для проявления каталитической активности, и указанная обработка реакционной смеси включает обработку реакционной смеси в условиях, подходящих для:
- связывания указанного первого кофактора с ДНКзимом и/или связывания указанного первого кофактора с рибозимом, придающего каталитическую активность ДНКзиму и/или рибозиму,- linking said first cofactor to a DNAzyme and/or linking said first cofactor to a ribozyme conferring catalytic activity on the DNAzyme and/or ribozyme,
- гибридизации ДНКзима и/или рибозима с петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля",- hybridization of the DNAzyme and/or ribozyme with the loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide,
- каталитической активности ДНКзима и/или рибозима для облегчения расщепления петлевого фрагмента первого замкнутого олигонуклеотида типа «стебель-петля» и образования первого раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля".- catalytic activity of the DNAzyme and/or ribozyme to facilitate cleavage of the loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide and the formation of the first open stem-loop oligonucleotide.
причем:and:
первая мишень представляет собой первый кофактор.the first target is the first cofactor.
Вариант реализации 12. Способ по варианту реализации 11, в котором первый кофактор представляет собой ион металла (например, Mg2+, Mn2+, Са2+, Pb2+).Embodiment 12. The method of
Вариант реализации 13. Способ по любому из вариантов реализации 1 - 12, в котором указанная обработка дополнительно включает обработку реакционной смеси в условиях, подходящих для любого одного или более из следующих процессов:
- связывания второго МНКзима со второй мишенью или его ампликоном и гибридизации субстратных цепей указанного второго МНКзима с петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", что облегчает указанное расщепление петлевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" вторым МНКзимом с образованием второго раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля";- binding of the second MNKzyme with the second target or its amplicon and hybridization of the substrate chains of the specified second MNKzyme with the loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide, which facilitates the specified cleavage of the loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide by the second MNKzyme with the formation of the second a disclosed stem-loop oligonucleotide;
- гибридизации второй мишени или ее ампликона с петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием двуцепочечной последовательности для связывания второй эндонуклеазы рестрикции с целью ассоциации со второй двуцепочечной последовательностью, что облегчает указанное расщепление петлевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием второго раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля".- hybridization of the second target or its amplicon with the loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide to form a double-stranded sequence for binding the second restriction endonuclease to associate with the second double-stranded sequence, which facilitates said cleavage of the loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide to form a second open stem-loop oligonucleotide.
- гибридизации второй мишени или ее ампликона с петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием второй двуцепочечной последовательности, содержащей вторую мишень или ее ампликон,- hybridization of the second target or its amplicon with the loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide to form a second double-stranded sequence containing the second target or its amplicon,
гибридизации второго праймера-олигонуклеотида со второй мишенью или ее ампликоном с образованием второй двуцепочечной последовательности, расположенной выше (в направлении к 5') относительно второй двуцепочечной последовательности, содержащей вторую мишень или ее ампликон,hybridization of the second primer-oligonucleotide with the second target or its amplicon to form a second double-stranded sequence located upstream (in the 5' direction) relative to the second double-stranded sequence containing the second target or its amplicon,
ассоциации второго фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, с петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" на конце второго праймера-олигонуклеотида или рядом с ним, иassociation of the second enzyme having exonuclease activity with the loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide at or near the end of the second primer-oligonucleotide, and
каталитической активности второго фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, что облегчает разрушение петлевого фрагмента второй двуцепочечной последовательности, содержащей вторую мишень или ампликон, и образование второго раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля";catalytic activity of a second enzyme having exonuclease activity, which facilitates the destruction of the loop fragment of the second double-stranded sequence containing the second target or amplicon, and the formation of the second open stem-loop oligonucleotide;
- гибридизации второй мишени или ее ампликона с петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием второй двуцепочечной последовательности, содержащей вторую мишень или ее ампликон,- hybridization of the second target or its amplicon with the loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide to form a second double-stranded sequence containing the second target or its amplicon,
ассоциации второго фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, со второй двуцепочечной последовательностью, содержащей вторую мишень или ее ампликон, и каталитической активности второго фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, что облегчает разрушение петлевого фрагмента второй двуцепочечной последовательности, содержащей вторую мишень или ампликон, и образование второго раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля";association of the second enzyme having exonuclease activity with the second double-stranded sequence containing the second target or its amplicon and the catalytic activity of the second enzyme having exonuclease activity, which facilitates the destruction of the loop fragment of the second double-stranded sequence containing the second target or amplicon and the formation of the second opened oligonucleotide stem-loop type;
- связывания второго кофактора с ДНКзимом и/или связывания второго кофактора с рибозимом, придающего каталитическую активность ДНКзиму и/или рибозиму,- binding of the second cofactor to the DNAzyme and/or binding of the second cofactor to the ribozyme conferring catalytic activity on the DNAzyme and/or ribozyme,
гибридизации ДНКзима и/или рибозима с петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля",hybridization of the DNAzyme and/or ribozyme with the loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide,
каталитической активности ДНКзима и/или рибозима для облегчения расщепления петлевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа «стебель-петля» и образования второго раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля".catalytic activity of the DNAzyme and/or ribozyme to facilitate cleavage of the loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide and the formation of the second open stem-loop oligonucleotide.
причем:and:
вторая мишень представляет собой второй кофактор.the second target is the second cofactor.
Вариант реализации 14. Способ по варианту реализации 13, в котором второй кофактор представляет собой ион металла (например, Mg2+, Mn2+, Са2+, Pb2+).Embodiment 14. The method of
Вариант реализации 15. Способ по варианту реализации 13, в котором вторая эндонуклеаза рестрикции представляет собой никующую эндонуклеазу, способную ассоциировать с цепью петли указанной двуцепочечной последовательности, содержащей вторую мишень или ее ампликон, и расщеплять ее.
Вариант реализации 16. Способ по варианту реализации 15, в котором первая и вторая эндонуклеазы рестрикции представляют собой эндонуклеазы рестрикции разного типа.
Вариант реализации 17. Способ по варианту реализации 15, в котором первая и вторая эндонуклеазы рестрикции представляют собой эндонуклеазы рестрикции одного и того же типа.
Вариант реализации 18. Способ по варианту реализации 13, в котором вторая мишень представляет собой нуклеотидную последовательность или ее ампликон, способную гибридизоваться с сенсорными цепями второго МНКзима, тем самым облегчая сборку второго МНКзима.Embodiment 18. The method of
Вариант реализации 19. Способ по варианту реализации 13, в котором:
- вторая мишень представляет собой анализируемое вещество, белок, соединение или молекулу;- the second target is an analyte, protein, compound or molecule;
- ферменты включают ферменты с аптамером, способным связываться со второй мишенью; и- enzymes include enzymes with an aptamer capable of binding to a second target; and
- связывание второй мишени с аптамером способно сделать ферменты с аптамером каталитически активными.binding of the second target to the aptamer is capable of making enzymes with the aptamer catalytically active.
Вариант реализации 20. Способ по варианту реализации 19, в котором ферменты с аптамером включают любой один или более из следующих классов соединений: апта-ДНКзимы, апта-рибозимы, апта-МНКзимы.
Вариант реализации 21. Способ по варианту реализации 13, 19 или 20, в котором:
- вторая мишень представляет собой анализируемое вещество, белок, соединение или молекулу;- the second target is an analyte, protein, compound or molecule;
- реакционная смесь дополнительно содержит олигонуклеотидную последовательность, способную гибридизоваться с сенсорными цепями второго МНКзима, тем самым облегчая сборку второго МНКзима;- the reaction mixture additionally contains an oligonucleotide sequence capable of hybridizing with the sensor chains of the second MNKzyme, thereby facilitating the assembly of the second MNKzyme;
- второй МНКзим содержит последовательность аптамера, способную связываться со второй мишенью; иthe second MNKzyme contains an aptamer sequence capable of binding to the second target; and
- связывание второй мишени с аптамерной последовательностью второго МНКзима способно сделать второй МНКзим каталитически активным, облегчая удаление ингибирующей молекулы, связанной с аптамером второго МНКзима.- binding of the second target to the aptamer sequence of the second MNKzyme is able to make the second MNKzyme catalytically active, facilitating the removal of the inhibitory molecule associated with the aptamer of the second MNKzyme.
Вариант реализации 22. Способ по любому из вариантов реализации 1 - 21, в котором флуорофор первого замкнутого и раскрытого олигонуклеотидов типа "стебель-петля" является таким же, как флуорофор второго замкнутого и раскрытого олигонуклеотидов типа "стебель-петля".Embodiment 22. The method of any one of Embodiments 1-21, wherein the fluorophore of the first closed and opened stem-loop oligonucleotides is the same as the fluorophore of the second closed and opened stem-loop oligonucleotides.
Вариант реализации 23. Способ по любому из вариантов реализации 13 - 22, в котором:Embodiment 23. A method according to any of embodiments 13-22, wherein:
- реакционная смесь содержит указанные первый и второй МНКзимы; и- the reaction mixture contains the specified first and second MNCzymes; and
- последовательность петлевого фрагмента первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", способного гибридизоваться с субстратными цепями первого МНКзима, отличается от последовательности петлевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", способного гибридизоваться с субстратными цепями второго МНКзима.- the sequence of the loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide capable of hybridizing with the substrate chains of the first MNCzyme differs from the sequence of the loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide capable of hybridizing with the substrate chains of the second MNCzyme.
Вариант реализации 24. Способ по любому из вариантов реализации 1 - 23, в котором флуорофор первого замкнутого и раскрытого олигонуклеотидов типа «стебель-петля» и флуорофор второго замкнутого и раскрытого олигонуклеотидов типа «стебель-петля» обнаруживают на одном канале флуоресцентного излучения устройства.Embodiment 24. The method of any one of embodiments 1-23, wherein the fluorophore of the first closed and opened stem-loop oligonucleotides and the fluorophore of the second closed and opened stem-loop oligonucleotides are detected on the same fluorescent emission channel of the device.
Вариант реализации 25. Способ по любому из вариантов реализации 1 - 24, дополнительно включающий определение наличия или отсутствия третьей мишени или ее ампликона в образце путем:
- приведения реакционной смеси, содержащей образец или его производное, в контакт с:- bringing the reaction mixture containing the sample or its derivative into contact with:
третьим замкнутым олигонуклеотидом типа "стебель-петля", причем указанный третий замкнутый олигонуклеотид типа "стебель-петля" содержит двуцепочечный стеблевой фрагмент гибридизированных нуклеотидов, соединенный с петлевым фрагментом замкнутого одноцепочечного олигонуклеотид а, состоящего из негибридизованных нуклеотидов, причем:a third closed stem-loop oligonucleotide, wherein said third closed stem-loop oligonucleotide contains a double-stranded stem fragment of hybridized nucleotides connected to a loop fragment of a closed single-stranded oligonucleotide a consisting of unhybridized nucleotides, wherein:
количество гибрид изо ванных нуклеотидов и/или последовательность гибридизованных нуклеотидов в стеблевом фрагменте третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" отличается от количества и последовательности гибридизованных нуклеотидов в стеблевых фрагментах первого и второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля";the number of hybridized nucleotides and/or the sequence of hybridized nucleotides in the stem fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide is different from the number and sequence of hybridized nucleotides in the stem fragments of the first and second closed stem-loop oligonucleotides;
двуцепочечный стеблевой фрагмент содержит молекулу флуорофора, соединенную с одной цепью, и молекулу гасителя, соединенную с противоположной цепью; иthe double-stranded stem fragment contains a fluorophore molecule linked to one strand and a quencher molecule linked to the opposite strand; and
ферменты, способные расщеплять или разрушать одноцепочечный петлевой фрагмент третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", только когда он находится в контакте с мишенью или ее ампликоном;enzymes capable of cleaving or destroying the single-stranded loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide only when it is in contact with the target or its amplicon;
- обработки реакционной смеси в условиях, подходящих для индукции расщепления или разрушения петлевого фрагмента третьего замкнутого олигонуклеотида типа «стебель-петля» ферментами, что позволяет получить третий раскрытый олигонуклеотид типа "стебель-петля";- treating the reaction mixture under conditions suitable to induce cleavage or destruction of the loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide with enzymes, which allows to obtain a third open stem-loop oligonucleotide;
- обнаружения присутствия или отсутствия третьего олигонуклеотида путем обработки реакционной смеси или ее производного при:- detection of the presence or absence of the third oligonucleotide by processing the reaction mixture or its derivative when:
третьей температуре, при которой цепи двуцепочечного стеблевого фрагмента третьего раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля" диссоциируют, тем самым облегчая пространственное разделение молекул флуорофора и гасителя стеблевого фрагмента третьего раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля" и обеспечивая получение третьего обнаружимого сигнала,a third temperature at which the strands of the double-stranded stem fragment of the third disclosed stem-loop oligonucleotide dissociate, thereby facilitating the spatial separation of the fluorophore and quencher molecules of the stem fragment of the third disclosed stem-loop oligonucleotide and providing a third detectable signal,
причем:and:
третья температура отличается от первой и второй температур, иthe third temperature is different from the first and second temperatures, and
обнаружение сигнала при третьей температуре указывает на присутствие третьей мишени в образце, а невозможность обнаружения сигнала при третьей температуре указывает на отсутствие третьей мишени в образце.detection of a signal at a third temperature indicates the presence of a third target in the sample, and failure to detect a signal at a third temperature indicates the absence of a third target in the sample.
Вариант реализации 26. Способ по любому из вариантов реализации 1 - 24, дополнительно включающий определение наличия или отсутствия третьей мишени или ее ампликона в образце путем:
- приведения реакционной смеси, содержащей образец или его производное, в контакт с:- bringing the reaction mixture containing the sample or its derivative into contact with:
третьим замкнутым олигонуклеотидом типа "стебель-петля", причем указанный третий замкнутый олигонуклеотид типа "стебель-петля" содержит двуцепочечный стеблевой фрагмент гибридизированных нуклеотидов, соединенный с петлевым фрагментом замкнутого одноцепочечного олигонуклеотид а, состоящего из негибридизованных нуклеотидов, причем:a third closed stem-loop oligonucleotide, wherein said third closed stem-loop oligonucleotide contains a double-stranded stem fragment of hybridized nucleotides connected to a loop fragment of a closed single-stranded oligonucleotide a consisting of unhybridized nucleotides, wherein:
количество гибрид изо ванных нуклеотидов и/или последовательность гибридизованных нуклеотидов в стеблевом фрагменте третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" совпадает с количеством и последовательностью гибридизованных нуклеотидов в стеблевых фрагментах первого или второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля";the number of hybridized nucleotides and/or the sequence of hybridized nucleotides in the stem fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide matches the number and sequence of hybridized nucleotides in the stem fragments of the first or second closed stem-loop oligonucleotides;
двуцепочечный стеблевой фрагмент содержит молекулу флуорофора, соединенную с одной цепью, и молекулу гасителя, соединенную с противоположной цепью, причем молекула флуорофора, соединенная с третьим раскрытым олигонуклеотидом типа "стебель-петля", излучает в другой области видимого спектра по сравнению с флуорофором первого и/или второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля"; иthe double-stranded stem fragment contains a fluorophore molecule connected to one strand and a quencher molecule connected to the opposite strand, wherein the fluorophore molecule connected to the third disclosed stem-loop oligonucleotide emits in a different region of the visible spectrum compared to the fluorophore of the first and/or or a second closed stem-loop oligonucleotide; and
ферменты, способные расщеплять или разрушать одноцепочечный петлевой фрагмент третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", только когда он находится в контакте с мишенью или ее ампликоном;enzymes capable of cleaving or destroying the single-stranded loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide only when it is in contact with the target or its amplicon;
- обработки реакционной смеси в условиях, подходящих для индукции расщепления или разрушения петлевого фрагмента третьего замкнутого олигонуклеотида типа «стебель-петля» ферментами, что позволяет получить третий раскрытый олигонуклеотид типа "стебель-петля";- treating the reaction mixture under conditions suitable to induce cleavage or destruction of the loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide with enzymes, which allows to obtain a third open stem-loop oligonucleotide;
- обнаружения присутствия или отсутствия третьего олигонуклеотида путем обработки реакционной смеси или ее производного при:- detection of the presence or absence of the third oligonucleotide by processing the reaction mixture or its derivative when:
третьей температуре, при которой цепи двуцепочечного стеблевого фрагмента третьего раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля" диссоциируют, тем самым облегчая пространственное разделение молекул флуорофора и гасителя стеблевого фрагмента третьего раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля" и обеспечивая получение третьего обнаружимого сигнала,a third temperature at which the strands of the double-stranded stem fragment of the third disclosed stem-loop oligonucleotide dissociate, thereby facilitating the spatial separation of the fluorophore and quencher molecules of the stem fragment of the third disclosed stem-loop oligonucleotide and providing a third detectable signal,
причем:and:
обнаружение сигнала при третьей температуре указывает на присутствие третьей мишени в образце, а невозможность обнаружения сигнала при третьей температуре указывает на отсутствие третьей мишени в образце.detection of a signal at a third temperature indicates the presence of a third target in the sample, and failure to detect a signal at a third temperature indicates the absence of a third target in the sample.
Вариант реализации 27. Способ по варианту реализации 26, в котором третья температура отличается от первой и/или второй температур.Embodiment 27. The method of
Вариант реализации 28. Способ по любому из вариантов реализации 25 - 27, в котором указанный способ включает обработку реакционной смеси в условиях, подходящих для любого одного или более из следующих процессов:
- связывания третьего МНКзима со третьей мишенью или его ампликоном и гибридизации субстратных цепей указанного третьего МНКзима с петлевым фрагментом третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", что облегчает указанное расщепление петлевого фрагмента третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" третьим МНКзимом с образованием третьего раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля";- binding of the third MNKzyme with the third target or its amplicon and hybridization of the substrate chains of the specified third MNKzyme with the loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide, which facilitates the specified cleavage of the loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide by the third MNKzyme with the formation of the third a disclosed stem-loop oligonucleotide;
- гибридизации третьей мишени или ее ампликона с петлевым фрагментом третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием двуцепочечной последовательности для связывания третьей эндонуклеазы рестрикции с целью ассоциации со второй двуцепочечной последовательностью, что облегчает указанное расщепление петлевого фрагмента третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием третьего раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля";- hybridization of the third target or its amplicon with the loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide to form a double-stranded sequence for binding the third restriction endonuclease to associate with the second double-stranded sequence, which facilitates said cleavage of the loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide "to form a third disclosed stem-loop oligonucleotide;
- гибридизации третьей мишени или ее ампликона с петлевым фрагментом третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием третьей двуцепочечной последовательности, содержащей третью мишень или ее ампликон,- hybridization of the third target or its amplicon with the loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide to form a third double-stranded sequence containing the third target or its amplicon,
гибридизации третьего праймера-олигонуклеотида с третьей мишенью или ее ампликоном с образованием третьей двуцепочечной последовательности, расположенной выше (в направлении 5') относительно третьей двуцепочечной последовательности, содержащей третью мишень или ее ампликон, ассоциации третьего фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, с петлевым фрагментом третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" на конце третьего праймера-олигонуклеотида или рядом с ним, иhybridization of the third primer-oligonucleotide with the third target or its amplicon with the formation of the third double-stranded sequence located above (in the 5' direction) relative to the third double-stranded sequence containing the third target or its amplicon, association of the third enzyme with exonuclease activity with the loop fragment of the third closed a stem-loop oligonucleotide at or near the end of the third oligonucleotide primer, and
каталитической активности третьего фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, что облегчает разрушение петлевого фрагмента третьей двуцепочечной последовательности, содержащей третью мишень или ампликон, и образование третьего раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля";catalytic activity of a third enzyme having exonuclease activity, which facilitates the destruction of the loop fragment of the third double-stranded sequence containing the third target or amplicon, and the formation of the third open stem-loop oligonucleotide;
- гибридизации третьей мишени или ее ампликона с петлевым фрагментом третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием третьей двуцепочечной последовательности, содержащей третью мишень или ее ампликон,- hybridization of the third target or its amplicon with the loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide to form a third double-stranded sequence containing the third target or its amplicon,
ассоциации третьего фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, с третьей двуцепочечной последовательностью, содержащей третью мишень или ее ампликон, и каталитической активности третьего фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, что облегчает разрушение петлевого фрагмента третьей двуцепочечной последовательности, содержащей третью мишень или ампликон, и образование третьего раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля";association of the third enzyme having exonuclease activity with the third double strand sequence containing the third target or its amplicon and the catalytic activity of the third enzyme having exonuclease activity, which facilitates the destruction of the loop fragment of the third double strand sequence containing the third target or amplicon and the formation of the third opened oligonucleotide stem-loop type;
- связывания третьего кофактора с ДНКзимом и/или связывания третьего кофактора с рибозимом, что придает каталитическую активность ДНКзиму и/или рибозиму,- binding of the third cofactor to the DNAzyme and/or binding of the third cofactor to the ribozyme, which imparts catalytic activity to the DNAzyme and/or ribozyme,
гибридизации ДНКзима и/или рибозима с петлевым фрагментом третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля",hybridization of the DNAzyme and/or ribozyme with the loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide,
каталитической активности ДНКзима и/или рибозима для облегчения расщепления петлевого фрагмента третьего замкнутого олигонуклеотида типа «стебель-петля» и образования третьего раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля".catalytic activity of the DNAzyme and/or ribozyme to facilitate cleavage of the loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide and the formation of the third open stem-loop oligonucleotide.
причем:and:
третья мишень представляет собой третий кофактор.the third target is the third cofactor.
Вариант реализации 29. Способ по варианту реализации 28, в котором кофактор представляет собой ион металла (например, Mg2+, Mn2+, Са2+, Pb2+).
Вариант реализации 30. Способ по варианту реализации 28, в котором третья эндонуклеаза рестрикции представляет собой никующую эндонуклеазу, способную ассоциировать с цепью петли указанной двуцепочечной последовательности, содержащей третью мишень или ее ампликон, и расщеплять ее.
Вариант реализации 31. Способ по варианту реализации 28, в котором третья мишень представляет собой нуклеотидную последовательность или ее ампликон, способную гибридизоваться с сенсорными цепями третьего МНКзима, тем самым облегчая сборку третьего МНКзима.
Вариант реализации 32. Способ по варианту реализации 28, в котором:Embodiment 32. The method of
- мишень представляет собой анализируемое вещество, белок, соединение или молекулу;- the target is an analyte, protein, compound or molecule;
- ферменты включают ферменты с аптамером, способным связываться с третьей мишенью; и- enzymes include enzymes with an aptamer capable of binding to a third target; and
- связывание третьей мишени с аптамером способно сделать ферменты с аптамером каталитически активными.- binding of the third target to the aptamer is capable of making enzymes with the aptamer catalytically active.
Вариант реализации 33. Способ по варианту реализации 32, в котором ферменты с аптамером включают любой один или более из следующих классов соединений: апта-ДНКзимы, апта-рибозимы, апта-МНКзимы.Embodiment 33. The method of Embodiment 32 wherein the aptamer enzymes comprise any one or more of the following classes of compounds: apta-DNAzymes, apta-ribozymes, apta-MNKzymes.
Вариант реализации 34. Способ по варианту реализации 28, в котором:Embodiment 34. The method of
- третья мишень представляет собой анализируемое вещество, белок, соединение или молекулу;- the third target is an analyte, protein, compound or molecule;
- реакционная смесь дополнительно содержит олигонуклеотидную последовательность, способную гибридизоваться с сенсорными цепями третьего МНКзима, тем самым облегчая сборку третьего МНКзима;- the reaction mixture additionally contains an oligonucleotide sequence capable of hybridizing with the sensor chains of the third MNKzyme, thereby facilitating the assembly of the third MNKzyme;
- третий МНКзим содержит последовательность аптамера, способную связываться с третьей мишенью; иthe third MNKzyme contains an aptamer sequence capable of binding to a third target; and
- связывание третьей мишени с последовательностью аптамера третьего МНКзима способно сделать третий МНКзим каталитически активным, облегчая удаление ингибирующей молекулы, связанной с аптамером третьего МНКзима.binding of the third target to the aptamer sequence of the third MNKzyme is capable of making the third MNKzyme catalytically active, facilitating the removal of the inhibitory molecule associated with the aptamer of the third MNKzyme.
Вариант реализации 35. Способ по любому из вариантов реализации 28 или 30 - 34. в котором:
- реакционная смесь содержит указанный третий МНКзим и один или оба из указанных первого и второго МНКзимов; иthe reaction mixture contains said third MNKzyme and one or both of said first and second MNKzymes; and
- последовательность петлевого фрагмента третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", способного гибридизоваться с субстратными цепями третьего МНКзима, отличается от:- the sequence of the loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide capable of hybridizing with the substrate chains of the third MNKzyme differs from:
последовательности петлевого фрагмента первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", способного гибридизоваться с субстратными цепями первого МНКзима, и/илиsequences of the loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide capable of hybridizing with the substrate chains of the first MNKzyme, and/or
последовательности петлевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", способного гибридизоваться с субстратными цепями первого МНКзима.sequences of the loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide capable of hybridizing with the substrate chains of the first MNCzyme.
Вариант реализации 36. Способ по любому из вариантов реализации 25 или 28 - 35, в котором:
- количество гибридизованных нуклеотидов и/или последовательность гибридизованных нуклеотидов в стеблевом фрагменте третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" отличается от количества и последовательности гибридизованных нуклеотидов в стеблевых фрагментах первого и второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля";- the number of hybridized nucleotides and/or the sequence of hybridized nucleotides in the stem fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide differs from the number and sequence of hybridized nucleotides in the stem fragments of the first and second closed stem-loop oligonucleotides;
- третья температура отличается от первой и второй температур; и- the third temperature is different from the first and second temperatures; and
- флуорофор третьего замкнутого и раскрытого олигонуклеотида типа «стебель-петля» излучает в той же цветовой области видимого спектра, что и флуорофоры первого и второго замкнутых и раскрытых олигонуклеотидов типа «стебель-петля».- the fluorophore of the third closed and open stem-loop oligonucleotide emits in the same color region of the visible spectrum as the fluorophores of the first and second closed and open stem-loop oligonucleotides.
Вариант реализации 37. Способ по любому из вариантов реализации 25 или 28 - 36, в котором флуорофор третьего замкнутого и раскрытого олигонуклеотидов типа "стебель-петля" является таким же, как флуорофор первого и/или второго замкнутого и раскрытого олигонуклеотидов типа "стебель-петля".
Вариант реализации 38. Способ по варианту реализации 37, в котором флуорофор третьего замкнутого и раскрытого олигонуклеотидов типа «стебель-петля» и флуорофор первого замкнутого и раскрытого олигонуклеотидов и/или флуорофор второго замкнутого и раскрытого олигонуклеотидов обнаруживают на одном и том же канале флуоресцентного излучения устройства.Embodiment 38. The method of
Вариант реализации 39. Способ по любому из вариантов реализации 25 - 35 или 36, в котором:Embodiment 39. The method of any of embodiments 25-35 or 36, wherein:
- флуорофор первого замкнутого и раскрытого олигонуклеотида типа «стебель-петля» излучает в той же цветовой области видимого спектра, что и флуорофор второго замкнутого и раскрытого олигонуклеотида типа «стебель-петля»; и- the fluorophore of the first closed and open stem-loop oligonucleotide emits in the same color region of the visible spectrum as the fluorophore of the second closed and open stem-loop oligonucleotide; and
- флуорофор третьего замкнутого и раскрытого олигонуклеотида типа «стебель-петля» излучает в цветовой области видимого спектра, отличающейся от области излучения флуорофора первого и второго замкнутых и раскрытых олигонуклеотидов типа «стебель-петля».- the fluorophore of the third closed and open stem-loop oligonucleotide emits in the color region of the visible spectrum, which differs from the emission region of the fluorophore of the first and second closed and open stem-loop oligonucleotides.
Вариант реализации 40. Способ по любому из вариантов реализации 25 - 39, в котором третья температура отличается от первой температуры и/или второй температуры более чем на: 1°С, 2°С, 3°С, 4°С, 5°С, 6°С, 7°С, 8°С, 9°С, 10°С, 11°С, 12°С, 13°С, 14°С, 15°С, 16°С, 17°С, 18°С, 19°С, 20°С, 25°С, 30°С, 35°С, 40°С, 45°С, 50°С, 55°С, 60°С, 65°С, 70°С, 75°С, 80°С.
Вариант реализации 41. Способ по любому из вариантов реализации 1 - 40, в котором анализ кривой плавления используют для любого указанного обнаружения сигнала или любой указанной невозможности обнаружения сигнала.
Вариант реализации 42. Способ по любому из вариантов реализации 1 - 41, в котором первая температура отличается от второй температуры более чем на: 1°С, 2°С, 3°С, 4°С, 5°С, 6°С, 7°С, 8°С, 9°С, 10°С, 11°С, 12°С, 13°С, 14°С, 15°С, 16°С, 17°С, 18°С, 19°С, 20°С, 25°С, 30°С, 35°С, 40°С, 45°С, 50°С, 55°С, 60°С, 65°С, 70°С, 75°С, 80°С.
Вариант реализации 43. Способ по любому из вариантов реализации 1 - 42, в котором любой указанный ампликон получен посредством любой из полимеразной цепной реакции (ПЦР), амплификации с замещением цепи (SDA), амплификации, зависимой от хеликазы (HDA), рекомбиназно-полимеразной амплификации (RPA), петлевой изотермической амплификации (LAMP), амплификации по типу катящегося кольца (RCA), транскрипционно-опосредованной амплификации (ТМА), самоподдерживающейся репликации последовательности (3SR), амплификации на основе последовательности нуклеиновой кислоты (NASBA) или полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР).Embodiment 43. The method of any one of
Вариант реализации 44. Способ по любому из вариантов реализации 1 - 43, в котором образец представляет собой биологический образец, полученный от субъекта.Embodiment 44. The method of any one of Embodiments 1-43, wherein the sample is a biological sample obtained from a subject.
Вариант реализации 45. Способ по любому из вариантов реализации 1 - 43, в котором способ выполняют in vitro.
Вариант реализации 46. Способ по любому из вариантов реализации 1 - 43, в котором способ выполняют ex vivo.Embodiment 46. The method of any one of Embodiments 1-43, wherein the method is performed ex vivo.
Вариант реализации 47. Композиция, содержащая:Embodiment 47. A composition comprising:
первый и второй замкнутые олигонуклеотиды типа "стебель-петля", причем каждый из замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля" содержит двуцепочечный стеблевой фрагмент, образованный гибридизированными нуклеотидами и соединенный с одноцепочечным петлевым фрагментом, образованным негибридизованными нуклеотидами, причем:first and second closed stem-loop oligonucleotides, wherein each of the closed stem-loop oligonucleotides contains a double-stranded stem fragment formed by hybridized nucleotides and connected to a single-stranded loop fragment formed by unhybridized nucleotides, wherein:
количество гибридизованных нуклеотидов и/или последовательность гибридизованных нуклеотидов в стеблевом фрагменте первого и второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля" различаются, иthe number of hybridized nucleotides and/or the sequence of hybridized nucleotides in the stem fragment of the first and second closed stem-loop oligonucleotides are different, and
каждый из двуцепочечных стеблевых фрагментов содержит молекулу флуорофора, соединенную с одной цепью, и молекулу гасителя, соединенную с противоположной цепью,each of the double-stranded stem fragments contains a fluorophore molecule attached to one strand and a quencher molecule attached to the opposite strand,
причем молекулы флуорофора излучают в одной и той же цветовой области видимого спектра, а температура плавления (Tm) двуцепочечного стеблевого фрагмента первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" отличается от Tm двуцепочечного стеблевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля".moreover, the fluorophore molecules emit in the same color region of the visible spectrum, and the melting temperature (Tm) of the double-stranded stem fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide differs from the Tm of the double-stranded stem fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide.
Вариант реализации 48. Композиция по варианту реализации 47, в которой одноцепочечный петлевой фрагмент первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" отличается от последовательности одноцепочечного петлевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля".Embodiment 48. The composition of Embodiment 47 wherein the single stranded loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide differs from the sequence of the single stranded loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide.
Вариант реализации 49. Композиция по варианту реализации 47 или 48, дополнительно содержащая:Embodiment 49. The composition of Embodiment 47 or 48, further comprising:
первый МНКзим, содержащий субстратные цепи, способные гибридизоваться с замкнутым одноцепочечным петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля"; иa first MNKzyme containing substrate chains capable of hybridizing to a closed single-stranded loop fragment of a first closed stem-loop oligonucleotide; and
второй МНКзим, содержащий субстратные цепи, способные гибридизоваться с одноцепочечным петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля".a second MNKzyme containing substrate chains capable of hybridizing to a single-stranded loop fragment of a second closed stem-loop oligonucleotide.
Вариант реализации 50. Композиция по варианту реализации 49, в которой:
субстратные цепи первого МНКзима гибридизируются с одноцепочечным петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа «стебель-петля»; иsubstrate chains of the first MNCzyme hybridize with a single-stranded loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide; and
субстратные цепи второго МНКзима гибридизируются с одноцепочечным петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа «стебель-петля».the substrate chains of the second MNCzyme hybridize with a single-stranded loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide.
Вариант реализации 51. Композиция по варианту реализации 50, в которой:
первый и/или второй МНКзимы содержат последовательность аптамера, связанную с анализируемым соединением-мишенью, белком, соединением или молекулой, и сенсорные цепи, гибридизированные с олигонуклеотидной последовательностью; иthe first and/or second MNKzymes contain an aptamer sequence associated with the analyzed target compound, protein, compound or molecule, and sensor strands hybridized to the oligonucleotide sequence; and
первый МНКзим предназначен для обнаружения мишени, отличающейся от мишени второго МНКзима.the first MNKzyme is designed to detect a target that is different from the target of the second MNKzyme.
Вариант реализации 52. Композиция по варианту реализации 50, в которой:Embodiment 52. The composition of
первый и/или второй МНКзимы содержат сенсорные цепи, гибридизующиеся с последовательностью-мишенью, и первый МНКзим предназначен для обнаружения мишени, отличающейся от мишени второго МНКзима.the first and/or second MNKzymes contain sensory strands that hybridize to the target sequence, and the first MNKzyme is designed to detect a target that is different from the target of the second MNKzyme.
Вариант реализации 53. Композиция по любому из вариантов реализации 47 - 52, дополнительно содержащая:
первую олигонуклеотидную последовательность, гибридизующуюся с указанным одноцепочечным петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", отличающимся от последовательности одноцепочечного петлевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", тем самым образуя двуцепочечную последовательность, содержащую указанный первый олигонуклеотид;a first oligonucleotide sequence hybridizing to said single-stranded loop fragment of a first closed stem-loop oligonucleotide that differs from the sequence of a single-stranded loop fragment of a second closed stem-loop oligonucleotide, thereby forming a double-stranded sequence comprising said first oligonucleotide;
вторую олигонуклеотидную последовательность, гибридизующуюся с указанным одноцепочечным петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", отличающимся от последовательности одноцепочечного петлевого фрагмента первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", тем самым образуя двуцепочечную последовательность, содержащую указанный второй олигонуклеотид;a second oligonucleotide sequence hybridizing to said single-stranded loop fragment of a second closed stem-loop oligonucleotide different from the sequence of the single-stranded loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide, thereby forming a double-stranded sequence comprising said second oligonucleotide;
эндонуклеазу рестрикции, ассоциированную с двуцепочечной последовательностью, включающую указанный первый олигонуклеотид, и способную расщеплять ее; и/илиa restriction endonuclease associated with a double-stranded sequence comprising said first oligonucleotide and capable of cleaving it; and/or
эндонуклеазу рестрикции, ассоциированную с двуцепочечной последовательностью, включающую указанный второй олигонуклеотид, и способную расщеплять ее.a restriction endonuclease associated with a double-stranded sequence comprising said second oligonucleotide and capable of cleaving it.
Вариант реализации 54. Композиция по любому из вариантов реализации 47 - 53, дополнительно содержащая:Embodiment 54. The composition of any one of Embodiments 47-53, further comprising:
первую двуцепочечную последовательность, содержащую первую олигонуклеотидную последовательность-мишень, гибридизующуюся с указанным одноцепочечным петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", отличающимся от последовательности одноцепочечного петлевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", тем самым образуя первую двуцепочечную последовательность, содержащую указанный первый олигонуклеотид-мишень;a first double-stranded sequence comprising a first target oligonucleotide sequence hybridizing to said single-stranded loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide different from the sequence of the single-stranded loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide, thereby forming the first double-stranded sequence, containing the specified first oligonucleotide target;
вторую двуцепочечную последовательность, содержащую вторую олигонуклеотидную последовательность-мишень, гибридизующуюся с указанным одноцепочечным петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", отличающимся от последовательности одноцепочечного петлевого фрагмента первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", тем самым образуя двуцепочечную последовательность, содержащую указанный второй олигонуклеотид-мишень;a second double-stranded sequence comprising a second target oligonucleotide sequence hybridizing to said single-stranded loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide different from the sequence of the single-stranded loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide, thereby forming a double-stranded sequence containing said second target oligonucleotide;
первый праймер-олигонуклеотид, гибрид изующийся с первым олигонуклеотидом-мишенью выше (в направлении 5') относительно указанной первой двуцепочечной последовательности, и первый фермент, обладающий экзонуклеазной активностью (например, полимераза, экзонуклеаза), ассоциированный с петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" на конце первого праймера-олигонуклеотида или рядом с ним; и/илиa first primer oligonucleotide hybridizing to the first target oligonucleotide upstream (in the 5' direction) of said first double-stranded sequence, and a first enzyme having exonuclease activity (e.g., polymerase, exonuclease) associated with the loop fragment of the first closed stem-type oligonucleotide "loop" at or near the end of the first oligonucleotide primer; and/or
второй праймер-олигонуклеотид, гибрид изующийся со вторым олигонуклеотидом-мишенью выше (в направлении 5') относительно указанной второй двуцепочечной последовательности, и второй фермент, обладающий экзонуклеазной активностью (например, полимераза, экзонуклеаза), ассоциированный с петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" на конце второго праймера-олигонуклеотидаa second primer oligonucleotide hybridizing to a second target oligonucleotide upstream (in the 5' direction) of said second double-stranded sequence, and a second enzyme having exonuclease activity (e.g., polymerase, exonuclease) associated with the loop fragment of the second closed stem-type oligonucleotide -loop" at the end of the second oligonucleotide primer
Вариант реализации 55. Композиция по любому из вариантов реализации 47 - 54, дополнительно содержащая:
первую двуцепочечную последовательность, содержащую первую олигонуклеотидную последовательность-мишень, гибридизующуюся с указанным одноцепочечным петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", отличающимся от последовательности одноцепочечного петлевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", тем самым образуя первую двуцепочечную последовательность, содержащую указанный первый олигонуклеотид-мишень;a first double-stranded sequence comprising a first target oligonucleotide sequence hybridizing to said single-stranded loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide different from the sequence of the single-stranded loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide, thereby forming the first double-stranded sequence, containing the specified first oligonucleotide target;
вторую двуцепочечную последовательность, содержащую вторую олигонуклеотидную последовательность-мишень, гибридизующуюся с указанным одноцепочечным петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", отличающимся от последовательности одноцепочечного петлевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", тем самым образуя двуцепочечную последовательность, содержащую указанный второй олигонуклеотид-мишень;a second double-stranded sequence comprising a second target oligonucleotide sequence hybridizing to said single-stranded loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide different from the sequence of the single-stranded loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide, thereby forming a double-stranded sequence containing said second target oligonucleotide;
причем первый фермент, обладающий экзонуклеазной активностью, ассоциирован с первой двуцепочечной последовательностью, а второй фермент, обладающий экзонуклеазной активностью, ассоциирован со второй двуцепочечной последовательностью.wherein the first enzyme having exonuclease activity is associated with the first double stranded sequence and the second enzyme having exonuclease activity is associated with the second double stranded sequence.
Вариант реализации 56. Композиция по любому из вариантов реализации 47 - 55, дополнительно содержащая:Embodiment 56. The composition of any one of Embodiments 47-55, further comprising:
первый ДНКзим и/или первый рибозим, гибридизующийся с петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", отличающимся от последовательности одноцепочечного петлевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля",the first DNAzyme and/or the first ribozyme hybridizing to a loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide that differs from the sequence of the single-stranded loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide,
второй ДНКзим и/или второй рибозим, гибридизующийся с петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", отличающимся от последовательности одноцепочечного петлевого фрагмента первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля",a second DNAzyme and/or a second ribozyme hybridizing to a loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide that differs from the sequence of the single-stranded loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide,
кофакторы для каждого указанного ДНКзима, способные придать каждому указанному ДНКзиму каталитическую активность и, таким образом, индуцировать расщепляющую активность любого указанного ДНКзима, гибридизованного с петлевым фрагментом.cofactors for each said DNAzyme capable of conferring catalytic activity on each said DNAzyme and thus inducing the cleaving activity of any said DNAzyme hybridized to the loop fragment.
кофакторы для каждого указанного рибозима, способные придать каждому указанному рибозиму каталитическую активность и, таким образом, индуцировать расщепляющую активность любого указанного рибозима, гибридизованного с петлевым фрагментом.cofactors for each said ribozyme capable of conferring catalytic activity on each said ribozyme and thus inducing the cleavage activity of any said loop hybridized ribozyme.
Вариант реализации 57. Композиция по любому из вариантов реализации 47 - 56, дополнительно содержащая:Embodiment 57. The composition of any one of Embodiments 47-56, further comprising:
третьи замкнутые олигонуклеотиды типа "стебель-петля", причем указанные третьи замкнутые олигонуклеотиды типа "стебель-петля" содержат двуцепочечный стеблевой фрагмент из гибридизированных нуклеотидов, соединенный с одноцепочечным петлевым фрагментом, состоящим из негибридизованных нуклеотидов, причем:third closed stem-loop oligonucleotides, wherein said third closed stem-loop oligonucleotides comprise a double-stranded stem fragment of hybridized nucleotides connected to a single-stranded loop fragment of unhybridized nucleotides, wherein:
количество гибрид изо ванных нуклеотидов и/или последовательность гибридизованных нуклеотидов в стеблевом фрагменте третьих замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля" отличается от количества и последовательности гибридизованных нуклеотидов в стеблевых фрагментах первого и второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля", иthe number of hybridized nucleotides and/or the sequence of hybridized nucleotides in the stem fragment of the third closed stem-loop oligonucleotides differs from the number and sequence of hybridized nucleotides in the stem fragments of the first and second closed stem-loop oligonucleotides, and
двуцепочечный стеблевой фрагмент третьих замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля" содержит молекулу флуорофора, соединенную с одной цепью, и молекулу гасителя, соединенную с противоположной цепью, причем молекула флуорофора третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" излучает в другой области видимого спектра по сравнению с молекулами флуорофора первого и второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля".the double-stranded stem fragment of the third closed stem-loop oligonucleotides contains a fluorophore molecule connected to one strand and a quencher molecule connected to the opposite strand, and the fluorophore molecule of the third closed stem-loop oligonucleotide emits in a different region of the visible spectrum compared to with fluorophore molecules of the first and second closed stem-loop oligonucleotides.
Вариант реализации 58. Композиция по любому из вариантов реализации 47 - 56, дополнительно содержащая:Embodiment 58. The composition of any one of Embodiments 47-56, further comprising:
третьи замкнутые олигонуклеотиды типа "стебель-петля", причем указанные третьи замкнутые олигонуклеотиды типа "стебель-петля" содержат двуцепочечный стеблевой фрагмент из гибридизированных нуклеотидов, соединенный с одноцепочечным петлевым фрагментом, состоящим из негибридизованных нуклеотидов, причем:third closed stem-loop oligonucleotides, wherein said third closed stem-loop oligonucleotides comprise a double-stranded stem fragment of hybridized nucleotides connected to a single-stranded loop fragment of unhybridized nucleotides, wherein:
количество гибридизованных нуклеотидов и/или последовательность гибридизованных нуклеотидов в стеблевом фрагменте третьих замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля" отличается от количества и последовательности гибридизованных нуклеотидов в стеблевых фрагментах первого и второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля", иthe number of hybridized nucleotides and/or the sequence of hybridized nucleotides in the stem fragment of the third closed stem-loop oligonucleotides differs from the number and sequence of hybridized nucleotides in the stem fragments of the first and second closed stem-loop oligonucleotides, and
двуцепочечный стеблевой фрагмент третьих замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля" содержит молекулу флуорофора, соединенную с одной цепью, и молекулу гасителя, соединенную с противоположной цепью, причем молекула флуорофора третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" излучает в той же области видимого спектра по сравнению с молекулами флуорофора первого и второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля".the double-stranded stem fragment of the third closed stem-loop oligonucleotides contains a fluorophore molecule connected to one strand and a quencher molecule connected to the opposite strand, and the fluorophore molecule of the third closed stem-loop oligonucleotide emits in the same region of the visible spectrum along compared with the fluorophore molecules of the first and second closed stem-loop oligonucleotides.
Вариант реализации 59. Композиция по любому из вариантов реализации 47-56, дополнительно содержащая:
третьи замкнутые олигонуклеотиды типа "стебель-петля", причем указанные третьи замкнутые олигонуклеотиды типа "стебель-петля" содержат двуцепочечный стеблевой фрагмент из гибридизированных нуклеотидов, соединенный с одноцепочечным петлевым фрагментом, состоящим из негибридизованных нуклеотидов, причем:third closed stem-loop oligonucleotides, wherein said third closed stem-loop oligonucleotides comprise a double-stranded stem fragment of hybridized nucleotides connected to a single-stranded loop fragment of unhybridized nucleotides, wherein:
количество гибрид изо ванных нуклеотидов и/или последовательность гибридизованных нуклеотидов в стеблевом фрагменте третьих замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля" совпадает с количеством и последовательностью гибридизованных нуклеотидов в стеблевых фрагментах первого или второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля", иthe number of hybridized nucleotides and/or the sequence of hybridized nucleotides in the stem fragment of the third closed stem-loop oligonucleotides matches the number and sequence of hybridized nucleotides in the stem fragments of the first or second closed stem-loop oligonucleotides, and
двуцепочечный стеблевой фрагмент третьих замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля" содержит молекулу флуорофора, соединенную с одной цепью, и молекулу гасителя, соединенную с противоположной цепью, причем молекула флуорофора третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" излучает в другой области видимого спектра по сравнению с молекулами флуорофора первого и второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля".the double-stranded stem fragment of the third closed stem-loop oligonucleotides contains a fluorophore molecule connected to one strand and a quencher molecule connected to the opposite strand, and the fluorophore molecule of the third closed stem-loop oligonucleotide emits in a different region of the visible spectrum compared to with fluorophore molecules of the first and second closed stem-loop oligonucleotides.
Настоящее изобретение также относится к вариантам реализации 1-81, перечисленным ниже:The present invention also relates to Embodiments 1-81 listed below:
Вариант реализации 1. Способ определения наличия или отсутствия первой и второй мишеней в образце, причем указанный способ включает:
(а) получение реакционной смеси путем приведения образца или его производного, предположительно содержащего первую и/или вторую мишени или их ампликоны, в контакт с:(a) obtaining a reaction mixture by bringing the sample or its derivative, presumably containing the first and/or second targets or their amplicons, into contact with:
первым и вторым замкнутыми олигонуклеотидами типа "стебель-петля", причем каждый из замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля" содержит двуцепочечный стеблевой фрагмент, образованный гибридизированными нуклеотидами и соединенный с замкнутым одноцепочечным петлевым фрагментом, образованным негибридизованными нуклеотидами, причем:the first and second closed stem-loop oligonucleotides, each of the closed stem-loop oligonucleotides containing a double-stranded stem fragment formed by hybridized nucleotides and connected to a closed single-stranded loop fragment formed by unhybridized nucleotides, wherein:
количество гибридизованных нуклеотидов и/или последовательность гибридизованных нуклеотидов в стеблевом фрагменте первого и второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля" различаются, иthe number of hybridized nucleotides and/or the sequence of hybridized nucleotides in the stem fragment of the first and second closed stem-loop oligonucleotides are different, and
ферменты, способные расщеплять или разрушать одноцепочечные петлевые фрагменты первого и второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля" только при их контакте с мишенью или ее ампликоном;enzymes capable of cleaving or destroying single-stranded loop fragments of the first and second closed stem-loop oligonucleotides only upon contact with the target or its amplicon;
(b) обработку реакционной смеси:(b) working up the reaction mixture:
- в условиях, подходящих для того, чтобы ферменты индуцировали расщепление или разрушение петлевого фрагмента первого и второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля", тем самым образуя первый и второй раскрытые олигонуклеотиды типа "стебель-петля";- under conditions suitable for the enzymes to induce cleavage or destruction of the loop fragment of the first and second closed stem-loop oligonucleotides, thereby forming the first and second open stem-loop oligonucleotides;
- при первой температуре, при которой или выше которой цепи двуцепочечного стеблевого фрагмента первого раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля" диссоциируют, тем самым облегчая пространственное разделение молекул флуорофора и гасителя стеблевого фрагмента первого раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля" и обеспечивая получение первого обнаружимого сигнала, иat or above the first temperature at which the double-stranded stem fragment chains of the first disclosed stem-loop oligonucleotide dissociate, thereby facilitating the spatial separation of the fluorophore and quencher molecules of the stem fragment of the first disclosed stem-loop oligonucleotide and providing the first detectable signal, and
- при второй температуре, при которой или выше которой цепи двуцепочечного стеблевого фрагмента второго раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля" диссоциируют, тем самым облегчая пространственное разделение молекул флуорофора и гасителя стеблевого фрагмента второго раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля" и обеспечивая получение второго обнаружимого флуоресцентного сигнала;at or above a second temperature at which the double-stranded stem fragment chains of the second disclosed stem-loop oligonucleotide dissociate, thereby facilitating the spatial separation of the fluorophore and quencher molecules of the stem fragment of the second disclosed stem-loop oligonucleotide and providing a second detectable fluorescent signal;
причем:and:
первая температура ниже, чем вторая температура, иthe first temperature is lower than the second temperature, and
флуорофор первого раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля" и флуорофор второго раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля" излучают в одной и той же цветовой области видимого спектра; иthe fluorophore of the first disclosed stem-loop oligonucleotide and the fluorophore of the second disclosed stem-loop oligonucleotide emit in the same color region of the visible spectrum; and
(c) обнаружение уровней указанных первого и второго флуоресцентных сигналов при одной или более температурах, включая температуру, равную второй температуре или превышающую ее, что позволяет определять наличие или отсутствие указанных мишеней в образце.(c) detecting levels of said first and second fluorescent signals at one or more temperatures, including a temperature equal to or greater than the second temperature, which allows the presence or absence of said targets to be determined in the sample.
Вариант реализации 2. Способ по варианту реализации 1, в котором ферменты содержат многокомпонентные нуклеозимы (МНКзимы), и указанная обработка реакционной смеси включает обработку реакционной смеси в условиях, подходящих для:
связывания первого многокомпонентного нуклеозима (МНКзима) с первой мишенью или его ампликоном и гибридизации субстратных цепей указанного первого МНКзима с петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", что облегчает указанное расщепление петлевого фрагмента первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" первым МНКзимом с образованием первого раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля".binding a first multicomponent nucleo- zyme (MNKzyme) to a first target or amplicon thereof; and hybridizing the substrate strands of said first MNKzyme with a loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide, thereby facilitating said cleavage of the loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide by the first MNKzyme to form the first open stem-loop oligonucleotide.
Вариант реализации 3. Способ по варианту реализации 2, в котором первая мишень представляет собой нуклеотидную последовательность или ее ампликон, способный гибридизоваться с сенсорными цепями первого МНКзима, тем самым облегчая сборку первого МНКзима.
Вариант реализации 4. Способ по варианту реализации 1, в котором:
- первая мишень представляет собой анализируемое вещество, белок, соединение или молекулу;- the first target is an analyte, protein, compound or molecule;
- ферменты включают ферменты с аптамером, способным связываться с первой мишенью; и- enzymes include enzymes with an aptamer capable of binding to the first target; and
- связывание первой мишени с аптамером способно сделать ферменты с аптамером каталитически активными.binding of the first target to the aptamer is capable of making enzymes with the aptamer catalytically active.
Вариант реализации 5. Способ по варианту реализации 4, в котором ферменты с аптамером включают любой один или более из следующих классов соединений: апта-ДНКзимы, апта-рибозимы, апта-МНКзимы.
Вариант реализации 6. Способ по любому из вариантов реализации 2, 4 или 5, в котором:
- первая мишень представляет собой анализируемое вещество, белок, соединение или молекулу;- the first target is an analyte, protein, compound or molecule;
- реакционная смесь дополнительно содержит олигонуклеотидную последовательность, способную гибридизоваться с сенсорными цепями первого МНКзима, тем самым облегчая сборку первого МНКзима;- the reaction mixture additionally contains an oligonucleotide sequence capable of hybridizing with the sensor chains of the first MNKzyme, thereby facilitating the assembly of the first MNKzyme;
- первый МНКзим содержит последовательность аптамера, способную связываться с первой мишенью; иthe first MNKzyme contains an aptamer sequence capable of binding to the first target; and
- связывание мишени с аптамером способно сделать первый МНКзим каталитически активным.- binding of the target to the aptamer can make the first MNKzyme catalytically active.
Вариант реализации 7. Способ по любому из вариантов реализации 1 - 6, в котором указанные замкнутые олигонуклеотиды типа "стебель-петля" не гибридизуются с указанной мишенью или ее ампликоном во время указанного расщепления или разрушения ферментами.
Вариант реализации 8. Способ по любому из вариантов реализации 1 - 6, в котором ферменты включают эндонуклеазы рестрикции, а указанная обработка реакционной смеси включает:Embodiment 8. The method of any one of Embodiments 1-6 wherein the enzymes include restriction endonucleases and said treatment of the reaction mixture comprises:
обработку реакционной смеси в условиях, подходящих для гибридизации первой мишени или ее ампликона с петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием двуцепочечной последовательности для связывания первой эндонуклеазы рестрикции, что облегчает указанное расщепление петлевого фрагмента первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием первого раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля".processing the reaction mixture under conditions suitable for hybridizing the first target or its amplicon with the loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide to form a double-stranded sequence for binding the first restriction endonuclease, which facilitates said cleavage of the loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide to form the first disclosed stem-loop oligonucleotide.
Вариант реализации 9. Способ по варианту реализации 8, в котором эндонуклеаза рестрикции представляет собой никующую эндонуклеазу, способную связываться с цепью петли указанной двуцепочечной последовательности для первой эндонуклеазы рестрикции и расщеплять ее.
Вариант реализации 10. Способ по любому из вариантов реализации 1 - 6, в котором ферменты обладают экзонуклеазной активностью (например, ферменты-полимеразы, экзонуклеазы), и указанная обработка реакционной смеси включает:
обработку реакционной смеси в условиях, подходящих для:processing the reaction mixture under conditions suitable for:
- гибридизации первой мишени или ее ампликона с петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием первой двуцепочечной последовательности, содержащей первую мишень или ее ампликон,- hybridization of the first target or its amplicon with the loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide to form the first double-stranded sequence containing the first target or its amplicon,
- гибридизации первого праймера-олигонуклеотида с первой мишенью или ее ампликоном с образованием второй двуцепочечной последовательности, расположенной выше (в направлении к 5') относительно первой двуцепочечной последовательности, содержащей первую мишень или ее ампликон- hybridization of the first primer-oligonucleotide with the first target or its amplicon with the formation of the second double-stranded sequence located upstream (in the direction of 5') relative to the first double-stranded sequence containing the first target or its amplicon
- ассоциации первого фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, с петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" на конце первого праймера-олигонуклеотида или рядом с ним, иassociation of the first enzyme having exonuclease activity with the loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide at or near the end of the first primer-oligonucleotide, and
- каталитической активности первого фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, что облегчает разрушение петлевого фрагмента первой двуцепочечной последовательности, содержащей первую мишень или ампликон, и образование первого раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля".- catalytic activity of the first enzyme having exonuclease activity, which facilitates the destruction of the loop fragment of the first double-stranded sequence containing the first target or amplicon, and the formation of the first open stem-loop oligonucleotide.
Вариант реализации 11. Способ по любому из вариантов реализации 1 - 6, в котором ферменты обладают экзонуклеазной активностью, а указанная обработка реакционной смеси включает:
обработку реакционной смеси в условиях, подходящих для:processing the reaction mixture under conditions suitable for:
- гибридизации первой мишени или ее ампликона с петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием первой двуцепочечной последовательности, содержащей первую мишень или ее ампликон,- hybridization of the first target or its amplicon with the loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide to form the first double-stranded sequence containing the first target or its amplicon,
- ассоциации первого фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, с первой двуцепочечной последовательностью, содержащей первую мишень или ее ампликон, иassociation of the first enzyme having exonuclease activity with the first double-stranded sequence containing the first target or its amplicon, and
- каталитической активности первого фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, что облегчает разрушение петлевого фрагмента первой двуцепочечной последовательности, содержащей первую мишень или ампликон, и образование первого раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля".- catalytic activity of the first enzyme having exonuclease activity, which facilitates the destruction of the loop fragment of the first double-stranded sequence containing the first target or amplicon, and the formation of the first open stem-loop oligonucleotide.
Вариант реализации 12. Способ по любому из вариантов реализации 1 - 11, в котором ферменты включают ДНКзимы и/или рибозимы, требующие первого кофактора для проявления каталитической активности, и указанная обработка реакционной смеси включает обработку реакционной смеси в условиях, подходящих для:Embodiment 12. The method of any one of Embodiments 1-11, wherein the enzymes comprise DNAzymes and/or ribozymes requiring a first cofactor to exhibit catalytic activity, and said treatment of the reaction mixture comprises treating the reaction mixture under conditions suitable for:
- связывания указанного первого кофактора с ДНКзимом и/или связывания указанного первого кофактора с рибозимом, придающего каталитическую активность ДНКзиму и/или рибозиму,- linking said first cofactor to a DNAzyme and/or linking said first cofactor to a ribozyme conferring catalytic activity on the DNAzyme and/or ribozyme,
- гибридизации ДНКзима и/или рибозима с петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля",- hybridization of the DNAzyme and/or ribozyme with the loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide,
- каталитической активности ДНКзима и/или рибозима для облегчения расщепления петлевого фрагмента первого замкнутого олигонуклеотида типа «стебель-петля» и образования первого раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля".- catalytic activity of the DNAzyme and/or ribozyme to facilitate cleavage of the loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide and the formation of the first open stem-loop oligonucleotide.
причем:and:
первая мишень представляет собой первый кофактор.the first target is the first cofactor.
Вариант реализации 13. Способ по варианту реализации 12, в котором первый кофактор представляет собой ион металла (например, Mg2+, Mn2+, Са2+, Pb2+).
Вариант реализации 14. Способ по любому из вариантов реализации 1 - 13, в котором указанная обработка дополнительно включает обработку реакционной смеси в условиях, подходящих для любого одного или более из следующих процессов:Embodiment 14. The method of any one of Embodiments 1-13, wherein said treatment further comprises treating the reaction mixture under conditions suitable for any one or more of the following processes:
- связывания второго МНКзима со второй мишенью или его ампликоном и гибридизации субстратных цепей указанного второго МНКзима с петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", что облегчает указанное расщепление петлевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" вторым МНКзимом с образованием второго раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля";- binding of the second MNKzyme with the second target or its amplicon and hybridization of the substrate chains of the specified second MNKzyme with the loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide, which facilitates the specified cleavage of the loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide by the second MNKzyme with the formation of the second a disclosed stem-loop oligonucleotide;
- гибридизации второй мишени или ее ампликона с петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием двуцепочечной последовательности для связывания второй эндонуклеазы рестрикции с целью ассоциации со второй двуцепочечной последовательностью, что облегчает указанное расщепление петлевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием второго раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля",- hybridization of the second target or its amplicon with the loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide to form a double-stranded sequence for binding the second restriction endonuclease to associate with the second double-stranded sequence, which facilitates said cleavage of the loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide " to form a second open stem-loop oligonucleotide,
- гибридизации второй мишени или ее ампликона с петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием второй двуцепочечной последовательности, содержащей вторую мишень или ее ампликон,- hybridization of the second target or its amplicon with the loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide to form a second double-stranded sequence containing the second target or its amplicon,
гибридизации второго праймера-олигонуклеотида со второй мишенью или ее ампликоном с образованием второй двуцепочечной последовательности, расположенной выше (в направлении к 5') относительно второй двуцепочечной последовательности, содержащей вторую мишень или ее ампликон,hybridization of the second primer-oligonucleotide with the second target or its amplicon to form a second double-stranded sequence located upstream (in the 5' direction) relative to the second double-stranded sequence containing the second target or its amplicon,
ассоциации второго фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, с петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" на конце второго праймера-олигонуклеотида или рядом с ним, иassociation of the second enzyme having exonuclease activity with the loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide at or near the end of the second primer-oligonucleotide, and
каталитической активности второго фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, что облегчает разрушение петлевого фрагмента второй двуцепочечной последовательности, содержащей вторую мишень или ампликон, и образование второго раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля";catalytic activity of a second enzyme having exonuclease activity, which facilitates the destruction of the loop fragment of the second double-stranded sequence containing the second target or amplicon, and the formation of the second open stem-loop oligonucleotide;
- гибридизации второй мишени или ее ампликона с петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием второй двуцепочечной последовательности, содержащей вторую мишень или ее ампликон,- hybridization of the second target or its amplicon with the loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide to form a second double-stranded sequence containing the second target or its amplicon,
ассоциации второго фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, со второй двуцепочечной последовательностью, содержащей вторую мишень или ее ампликон, иassociation of a second enzyme having exonuclease activity with a second double-stranded sequence containing a second target or its amplicon, and
каталитической активности второго фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, что облегчает разрушение петлевого фрагмента второй двуцепочечной последовательности, содержащей вторую мишень или ампликон, и образование второго раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля";catalytic activity of a second enzyme having exonuclease activity, which facilitates the destruction of the loop fragment of the second double-stranded sequence containing the second target or amplicon, and the formation of the second open stem-loop oligonucleotide;
- связывания второго кофактора с ДНКзимом и/или связывания второго кофактора с рибозимом, придающего каталитическую активность ДНКзиму и/или рибозиму,- binding of the second cofactor to the DNAzyme and/or binding of the second cofactor to the ribozyme conferring catalytic activity on the DNAzyme and/or ribozyme,
гибридизации ДНКзима и/или рибозима с петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля",hybridization of the DNAzyme and/or ribozyme with the loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide,
каталитической активности ДНКзима и/или рибозима для облегчения расщепления петлевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа «стебель-петля» и образования второго раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля".catalytic activity of the DNAzyme and/or ribozyme to facilitate cleavage of the loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide and the formation of the second open stem-loop oligonucleotide.
причем:and:
вторая мишень представляет собой второй кофактор.the second target is the second cofactor.
Вариант реализации 15. Способ по варианту реализации 14, в котором второй кофактор представляет собой ион металла (например, Mg2+, Mn2+, Са2+, Pb2+).
Вариант реализации 16. Способ по варианту реализации 14, в котором вторая эндонуклеаза рестрикции представляет собой никующую эндонуклеазу, способную ассоциировать с цепью петли указанной двуцепочечной последовательности, содержащей вторую мишень или ее ампликон, и расщеплять ее.
Вариант реализации 17. Способ по варианту реализации 16, в котором первая и вторая эндонуклеазы рестрикции представляют собой эндонуклеазы рестрикции разного типа.
Вариант реализации 18. Способ по варианту реализации 16, в котором первая и вторая эндонуклеазы рестрикции представляют собой эндонуклеазы рестрикции одного и того же типа.Embodiment 18. The method of
Вариант реализации 19. Способ по варианту реализации 14, в котором вторая мишень представляет собой нуклеотидную последовательность или ее ампликон, способную гибридизоваться с сенсорными цепями второго МНКзима, тем самым облегчая сборку второго МНКзима.
Вариант реализации 20. Способ по варианту реализации 14, в котором:
- вторая мишень представляет собой анализируемое вещество, белок, соединение или молекулу;- the second target is an analyte, protein, compound or molecule;
- ферменты включают ферменты с аптамером, способным связываться со второй мишенью; и- enzymes include enzymes with an aptamer capable of binding to a second target; and
- связывание второй мишени с аптамером способно сделать ферменты с аптамером каталитически активными.binding of the second target to the aptamer is capable of making enzymes with the aptamer catalytically active.
Вариант реализации 21. Способ по варианту реализации 20, в котором ферменты с аптамером включают любой один или более из следующих классов соединений: апта-ДНКзимы, апта-рибозимы, апта-МНКзимы.
Вариант реализации 22. Способ по варианту реализации 14, 20 или 21, в котором: Embodiment 22. The method of
- вторая мишень представляет собой анализируемое вещество, белок, соединение или молекулу;- the second target is an analyte, protein, compound or molecule;
- реакционная смесь дополнительно содержит олигонуклеотидную последовательность, способную гибридизоваться с сенсорными цепями второго МНКзима, тем самым облегчая сборку второго МНКзима;- the reaction mixture additionally contains an oligonucleotide sequence capable of hybridizing with the sensor chains of the second MNKzyme, thereby facilitating the assembly of the second MNKzyme;
- второй МНКзим содержит последовательность аптамера, способную связываться со второй мишенью; иthe second MNKzyme contains an aptamer sequence capable of binding to the second target; and
- связывание второй мишени с аптамерной последовательностью второго МНКзима способно сделать второй МНКзим каталитически активным, облегчая удаление ингибирующей молекулы, связанной с аптамером второго МНКзима.- binding of the second target to the aptamer sequence of the second MNKzyme is able to make the second MNKzyme catalytically active, facilitating the removal of the inhibitory molecule associated with the aptamer of the second MNKzyme.
Вариант реализации 23. Способ по любому из вариантов реализации 1-22, в котором флуорофор первого замкнутого и раскрытого олигонуклеотидов типа "стебель-петля" является таким же, как флуорофор второго замкнутого и раскрытого олигонуклеотидов типа "стебель-петля".Embodiment 23. The method of any one of Embodiments 1-22, wherein the fluorophore of the first closed and opened stem-loop oligonucleotides is the same as the fluorophore of the second closed and opened stem-loop oligonucleotides.
Вариант реализации 24. Способ по любому из вариантов реализации 14-23, в котором:Embodiment 24. The method of any one of embodiments 14-23, wherein:
- реакционная смесь содержит указанные первый и второй МНКзимы; и- the reaction mixture contains the specified first and second MNCzyme; and
- последовательность петлевого фрагмента первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", способного гибридизоваться с субстратными цепями первого МНКзима, отличается от последовательности петлевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", способного гибридизоваться с субстратными цепями второго МНКзима.- the sequence of the loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide capable of hybridizing with the substrate chains of the first MNCzyme differs from the sequence of the loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide capable of hybridizing with the substrate chains of the second MNCzyme.
Вариант реализации 25. Способ по любому из вариантов реализации 1-24, в котором флуорофор первого замкнутого и раскрытого олигонуклеотидов типа «стебель-петля» и флуорофор второго замкнутого и раскрытого олигонуклеотидов типа «стебель-петля» обнаруживают на одном канале флуоресцентного излучения устройства.
Вариант реализации 26. Способ по любому из вариантов реализации 1-25, в котором указанные ферменты не индуцируют расщепление или разрушение любой указанной мишени или ее ампликона.
Вариант реализации 27. Способ по любому из вариантов реализации 1-26, в котором каждый из первого и второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля" состоит из указанного двуцепочечного стеблевого фрагмента и указанного одноцепочечного петлевого фрагмента.Embodiment 27. The method of any one of Embodiments 1-26, wherein the first and second closed stem-loop oligonucleotides each consist of said double-stranded stem fragment and said single-stranded loop fragment.
Вариант реализации 28. Способ по любому из вариантов реализации 1-27, дополнительно включающий определение наличия или отсутствия третьей мишени или ее ампликона в образце путем:
(d) приведения реакционной смеси, содержащей образец или его производное, в контакт с:(d) bringing the reaction mixture containing the sample or its derivative into contact with:
третьим замкнутым олигонуклеотидом типа "стебель-петля", причем указанный третий замкнутый олигонуклеотид типа "стебель-петля" содержит двуцепочечный стеблевой фрагмент гибридизированных нуклеотидов, соединенный с петлевым фрагментом замкнутого одноцепочечного олигонуклеотида, состоящего из негибридизованных нуклеотидов, причем:a third closed stem-loop oligonucleotide, wherein said third closed stem-loop oligonucleotide contains a double-stranded stem fragment of hybridized nucleotides connected to a loop fragment of a closed single-stranded oligonucleotide consisting of unhybridized nucleotides, wherein:
количество гибридизованных нуклеотидов и/или последовательность гибридизованных нуклеотидов в стеблевом фрагменте третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" отличается от количества и последовательности гибридизованных нуклеотидов в стеблевых фрагментах первого и второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля";the number of hybridized nucleotides and/or the sequence of hybridized nucleotides in the stem fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide is different from the number and sequence of hybridized nucleotides in the stem fragments of the first and second closed stem-loop oligonucleotides;
двуцепочечный стеблевой фрагмент содержит молекулу флуорофора, соединенную с одной цепью, и молекулу гасителя, соединенную с противоположной цепью; иthe double-stranded stem fragment contains a fluorophore molecule linked to one strand and a quencher molecule linked to the opposite strand; and
ферменты, способные расщеплять или разрушать одноцепочечный петлевой фрагмент третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", только когда он находится в контакте с мишенью или ее ампликоном;enzymes capable of cleaving or destroying the single-stranded loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide only when it is in contact with the target or its amplicon;
(e) обработку реакционной смеси:(e) working up the reaction mixture:
в условиях, подходящих для индукции расщепления или разрушения петлевого фрагмента третьего замкнутого олигонуклеотида типа «стебель-петля» ферментами, что позволяет получить третий раскрытый олигонуклеотид типа "стебель-петля";under conditions suitable to induce cleavage or disruption of the loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide by enzymes, thereby producing a third open stem-loop oligonucleotide;
при третьей температуре, при которой или выше которой цепи двуцепочечного стеблевого фрагмента третьего раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля" диссоциируют, тем самым облегчая пространственное разделение молекул флуорофора и гасителя стеблевого фрагмента третьего раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля" и обеспечивая получение третьего обнаружимого флуоресцентного сигнала; причем:at a third temperature at or above which the strands of the double-stranded stem fragment of the third disclosed stem-loop oligonucleotide dissociate, thereby facilitating the spatial separation of the fluorophore and quencher molecules of the stem fragment of the third disclosed stem-loop oligonucleotide and producing a third detectable fluorescent signal; and:
третья температура выше, чем первая и вторая температуры, иthe third temperature is higher than the first and second temperatures, and
(f) обнаружение уровней указанных первого, второго и третьего флуоресцентных сигналов при одной или более температурах, включая температуру, равную третьей температуре или превышающую ее, что позволяет определять наличие или отсутствие указанных мишеней в образце.(f) detecting levels of said first, second, and third fluorescent signals at one or more temperatures, including a temperature equal to or greater than the third temperature, to determine the presence or absence of said targets in the sample.
Вариант реализации 29. Способ по любому из вариантов реализации 1-27, дополнительно включающий определение наличия или отсутствия третьей мишени или ее ампликона в образце путем:
(d) приведения реакционной смеси, содержащей образец или его производное, в контакт с:(d) bringing the reaction mixture containing the sample or its derivative into contact with:
третьим замкнутым олигонуклеотидом типа "стебель-петля", причем указанный третий замкнутый олигонуклеотид типа "стебель-петля" содержит двуцепочечный стеблевой фрагмент гибридизированных нуклеотидов, соединенный с петлевым фрагментом замкнутого одноцепочечного олигонуклеотида, состоящего из негибридизованных нуклеотидов, причем:a third closed stem-loop oligonucleotide, wherein said third closed stem-loop oligonucleotide contains a double-stranded stem fragment of hybridized nucleotides connected to a loop fragment of a closed single-stranded oligonucleotide consisting of unhybridized nucleotides, wherein:
количество гибридизованных нуклеотидов и/или последовательность гибридизованных нуклеотидов в стеблевом фрагменте третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" совпадает с количеством и последовательностью гибридизованных нуклеотидов в стеблевых фрагментах первого или второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля";the number of hybridized nucleotides and/or the sequence of hybridized nucleotides in the stem fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide matches the number and sequence of hybridized nucleotides in the stem fragments of the first or second closed stem-loop oligonucleotides;
двуцепочечный стеблевой фрагмент содержит молекулу флуорофора, соединенную с одной цепью, и молекулу гасителя, соединенную с противоположной цепью, причем молекула флуорофора, соединенная с третьим раскрытым олигонуклеотидом типа "стебель-петля", излучает в другой области видимого спектра по сравнению с флуорофором первого и/или второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля"; иthe double-stranded stem fragment contains a fluorophore molecule connected to one strand and a quencher molecule connected to the opposite strand, and the fluorophore molecule connected to the third disclosed stem-loop oligonucleotide emits in a different region of the visible spectrum compared to the fluorophore of the first and/or or a second closed stem-loop oligonucleotide; and
ферменты, способные расщеплять или разрушать одноцепочечный петлевой фрагмент третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", только когда он находится в контакте с мишенью или ее ампликоном;enzymes capable of cleaving or destroying the single-stranded loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide only when it is in contact with the target or its amplicon;
(e) обработку реакционной смеси:(e) working up the reaction mixture:
- в условиях, подходящих для индукции расщепления или разрушения петлевого фрагмента третьего замкнутого олигонуклеотида типа «стебель-петля» ферментами, что позволяет получить третий раскрытый олигонуклеотид типа "стебель-петля";- under conditions suitable for inducing cleavage or destruction of the loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide by enzymes, which allows to obtain a third open stem-loop oligonucleotide;
- при третьей температуре, при которой цепи двуцепочечного стеблевого фрагмента третьего раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля" диссоциируют, тем самым облегчая пространственное разделение молекул флуорофора и гасителя стеблевого фрагмента третьего раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля" и обеспечивая получение третьего обнаружимого флуоресцентного сигнала;at a third temperature at which the double-stranded stem fragment of the third disclosed stem-loop oligonucleotide dissociates, thereby facilitating the spatial separation of the fluorophore and quencher molecules of the stem fragment of the third disclosed stem-loop oligonucleotide and providing a third detectable fluorescent signal;
(f) обнаружение уровней указанных первого, второго и третьего флуоресцентных сигналов при одной или более температурах, включая температуру, равную третьей температуре или превышающую ее, что позволяет определять наличие или отсутствие указанных мишеней в образце.(f) detecting levels of said first, second, and third fluorescent signals at one or more temperatures, including a temperature equal to or greater than the third temperature, to determine the presence or absence of said targets in the sample.
Вариант реализации 30. Способ по варианту реализации 29, в котором третья температура отличается от первой и/или второй температур.
Вариант реализации 31. Способ по любому из вариантов реализации 28-30, в котором указанный способ включает обработку реакционной смеси в условиях, подходящих для любого одного или более из следующих процессов:
- связывания третьего МНКзима с третьей мишенью или его ампликоном и гибридизации субстратных цепей указанного третьего МНКзима с петлевым фрагментом третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", что облегчает указанное расщепление петлевого фрагмента третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" третьим МНКзимом с образованием третьего раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля";binding the third MNKzyme to a third target or its amplicon and hybridization of the substrate chains of said third MNKzyme with the loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide, which facilitates said cleavage of the loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide by the third MNKzyme to form the third a disclosed stem-loop oligonucleotide;
- гибридизации третьей мишени или ее ампликона с петлевым фрагментом третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием двуцепочечной последовательности для связывания третьей эндонуклеазы рестрикции с целью ассоциации со второй двуцепочечной последовательностью, что облегчает указанное расщепление петлевого фрагмента третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием третьего раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля";- hybridization of the third target or its amplicon with the loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide to form a double-stranded sequence for binding the third restriction endonuclease to associate with the second double-stranded sequence, which facilitates said cleavage of the loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide "to form a third disclosed stem-loop oligonucleotide;
- гибридизации третьей мишени или ее ампликона с петлевым фрагментом третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием третьей двуцепочечной последовательности, содержащей третью мишень или ее ампликон,- hybridization of the third target or its amplicon with the loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide to form a third double-stranded sequence containing the third target or its amplicon,
гибридизации третьего праймера-олигонуклеотида с третьей мишенью или ее ампликоном с образованием третьей двуцепочечной последовательности, расположенной выше (в направлении 5') относительно третьей двуцепочечной последовательности, содержащей третью мишень или ее ампликон, ассоциации третьего фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, с петлевым фрагментом третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" на конце третьего праймера-олигонуклеотида или рядом с ним, иhybridization of the third primer-oligonucleotide with the third target or its amplicon with the formation of the third double-stranded sequence located above (in the 5' direction) relative to the third double-stranded sequence containing the third target or its amplicon, association of the third enzyme with exonuclease activity with the loop fragment of the third closed a stem-loop oligonucleotide at or near the end of the third oligonucleotide primer, and
каталитической активности третьего фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, что облегчает разрушение петлевого фрагмента третьей двуцепочечной последовательности, содержащей третью мишень или ампликон, и образование третьего раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля";catalytic activity of a third enzyme having exonuclease activity, which facilitates the destruction of the loop fragment of the third double-stranded sequence containing the third target or amplicon, and the formation of the third open stem-loop oligonucleotide;
- гибридизации третьей мишени или ее ампликона с петлевым фрагментом третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" с образованием третьей двуцепочечной последовательности, содержащей третью мишень или ее ампликон,- hybridization of the third target or its amplicon with the loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide to form a third double-stranded sequence containing the third target or its amplicon,
ассоциации третьего фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, с третьей двуцепочечной последовательностью, содержащей третью мишень или ее ампликон, иassociation of a third enzyme having exonuclease activity with a third double-stranded sequence containing a third target or its amplicon, and
каталитической активности третьего фермента, обладающего экзонуклеазной активностью, что облегчает разрушение петлевого фрагмента третьей двуцепочечной последовательности, содержащей третью мишень или ампликон, и образование третьего раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля";catalytic activity of a third enzyme having exonuclease activity, which facilitates the destruction of the loop fragment of the third double-stranded sequence containing the third target or amplicon, and the formation of the third open stem-loop oligonucleotide;
- связывания третьего кофактора с ДНКзимом и/или связывания третьего кофактора с рибозимом, что придает каталитическую активность ДНКзиму и/или рибозиму,- binding of the third cofactor to the DNAzyme and/or binding of the third cofactor to the ribozyme, which imparts catalytic activity to the DNAzyme and/or ribozyme,
гибридизации ДНКзима и/или рибозима с петлевым фрагментом третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля",hybridization of the DNAzyme and/or ribozyme with the loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide,
каталитической активности ДНКзима и/или рибозима для облегчения расщепления петлевого фрагмента третьего замкнутого олигонуклеотида типа «стебель-петля» и образования третьего раскрытого олигонуклеотида типа "стебель-петля".catalytic activity of the DNAzyme and/or ribozyme to facilitate cleavage of the loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide and the formation of the third open stem-loop oligonucleotide.
причем:and:
третья мишень представляет собой третий кофактор.the third target is the third cofactor.
Вариант реализации 32. Способ по варианту реализации 31, в котором кофактор представляет собой ион металла (например, Mg2+, Mn2+, Са2+, Pb2+).Embodiment 32. The method of
Вариант реализации 33. Способ по варианту реализации 31, в котором третья эндонуклеаза рестрикции представляет собой никующую эндонуклеазу, способную ассоциировать с цепью петли указанной двуцепочечной последовательности, содержащей третью мишень или ее ампликон, и расщеплять ее.Embodiment 33. The method of
Вариант реализации 34. Способ по варианту реализации 31, в котором третья мишень представляет собой нуклеотидную последовательность или ее ампликон, способную гибридизоваться с сенсорными цепями третьего МНКзима, тем самым облегчая сборку третьего МНКзима.Embodiment 34. The method of
Вариант реализации 35. Способ по варианту реализации 31, в котором:
- мишень представляет собой анализируемое вещество, белок, соединение или молекулу;- the target is an analyte, protein, compound or molecule;
- ферменты включают ферменты с аптамером, способным связываться с третьей мишенью; и- enzymes include enzymes with an aptamer capable of binding to a third target; and
- связывание третьей мишени с аптамером способно сделать ферменты с аптамером каталитически активными.- binding of the third target to the aptamer is capable of making enzymes with the aptamer catalytically active.
Вариант реализации 36. Способ по варианту реализации 35, в котором ферменты с аптамером включают любой один или более из следующих классов соединений: апта-ДНКзимы, апта-рибозимы, апта-МНКзимы.
Вариант реализации 37. Способ по варианту реализации 31, в котором:
- третья мишень представляет собой анализируемое вещество, белок, соединение или молекулу;- the third target is an analyte, protein, compound or molecule;
- реакционная смесь дополнительно содержит олигонуклеотидную последовательность, способную гибридизоваться с сенсорными цепями третьего МНКзима, тем самым облегчая сборку третьего МНКзима;- the reaction mixture additionally contains an oligonucleotide sequence capable of hybridizing with the sensor chains of the third MNKzyme, thereby facilitating the assembly of the third MNKzyme;
- третий МНКзим содержит последовательность аптамера, способную связываться с третьей мишенью; иthe third MNKzyme contains an aptamer sequence capable of binding to a third target; and
- связывание третьей мишени с последовательностью аптамера третьего МНКзима способно сделать третий МНКзим каталитически активным, облегчая удаление ингибирующей молекулы, связанной с аптамером третьего МНКзима.binding of the third target to the aptamer sequence of the third MNKzyme is capable of making the third MNKzyme catalytically active, facilitating the removal of the inhibitory molecule associated with the aptamer of the third MNKzyme.
Вариант реализации 38. Способ по любому из вариантов реализации 31 или 33-37, в котором:Embodiment 38. The method of any of
- реакционная смесь содержит указанный третий МНКзим и один или оба из указанных первого и второго МНКзимов; иthe reaction mixture contains said third MNKzyme and one or both of said first and second MNKzymes; and
- последовательность петлевого фрагмента третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", способного гибридизоваться с субстратными цепями третьего МНКзима, отличается от:- the sequence of the loop fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide capable of hybridizing with the substrate chains of the third MNKzyme differs from:
последовательности петлевого фрагмента первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", способного гибридизоваться с субстратными цепями первого МНКзима, и/илиsequences of the loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide capable of hybridizing with the substrate chains of the first MNKzyme, and/or
последовательности петлевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", способного гибридизоваться с субстратными цепями первого МНКзима. sequences of the loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide capable of hybridizing with the substrate chains of the first MNCzyme.
Вариант реализации 39. Способ по любому из вариантов реализации 28 или 31-38, в котором:Embodiment 39. The method of any of
- количество гибридизованных нуклеотидов и/или последовательность гибридизованных нуклеотидов в стеблевом фрагменте третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" отличается от количества и последовательности гибридизованных нуклеотидов в стеблевых фрагментах первого и второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля";- the number of hybridized nucleotides and/or the sequence of hybridized nucleotides in the stem fragment of the third closed stem-loop oligonucleotide differs from the number and sequence of hybridized nucleotides in the stem fragments of the first and second closed stem-loop oligonucleotides;
- третья температура отличается от первой и второй температур; и- the third temperature is different from the first and second temperatures; and
- флуорофор третьего замкнутого и раскрытого олигонуклеотида типа «стебель-петля» излучает в той же цветовой области видимого спектра, что и флуорофоры первого и второго замкнутых и раскрытых олигонуклеотидов типа «стебель-петля».- the fluorophore of the third closed and open stem-loop oligonucleotide emits in the same color region of the visible spectrum as the fluorophores of the first and second closed and open stem-loop oligonucleotides.
Вариант реализации 40. Способ по любому из вариантов реализации 28 или 31-39, в котором флуорофор третьего замкнутого и раскрытого олигонуклеотидов типа "стебель-петля" является таким же, как флуорофор первого и/или второго замкнутого и раскрытого олигонуклеотидов типа "стебель-петля".
Вариант реализации 41. Способ по варианту реализации 40, в котором флуорофор третьего замкнутого и раскрытого олигонуклеотидов типа «стебель-петля» и флуорофор первого замкнутого и раскрытого олигонуклеотидов и/или флуорофор второго замкнутого и раскрытого олигонуклеотидов типа «стебель-петля» обнаруживают на одном и том же канале излучения флуоресценции устройства.
Вариант реализации 42. Способ по любому из вариантов реализации 28-38 или 39, в котором:
- флуорофор первого замкнутого и раскрытого олигонуклеотида типа «стебель-петля» излучает в той же цветовой области видимого спектра, что и флуорофор второго замкнутого и раскрытого олигонуклеотида типа «стебель-петля»; и- the fluorophore of the first closed and open stem-loop oligonucleotide emits in the same color region of the visible spectrum as the fluorophore of the second closed and open stem-loop oligonucleotide; and
- флуорофор третьего замкнутого и раскрытого олигонуклеотида типа «стебель-петля» излучает в цветовой области видимого спектра, отличающейся от области излучения флуорофора первого и второго замкнутых и раскрытых олигонуклеотидов типа «стебель-петля».- the fluorophore of the third closed and open stem-loop oligonucleotide emits in the color region of the visible spectrum, which differs from the emission region of the fluorophore of the first and second closed and open stem-loop oligonucleotides.
Вариант реализации 43. Способ по любому из вариантов реализации 28-42, в котором первая температура отличается от первой температуры и/или второй температуры более чем на: 1°С, 2°С, 3°С, 4°С, 5°С, 6°С, 7°С, 8°С, 9°С, 10°С, 11°С, 12°С, 13°С, 14°С, 15°С, 16°С, 17°С, 18°С, 19°С, 20°С, 25°С, 30°С, 35°С, 40°С, 45°С, 50°С, 55°С, 60°С, 65°С, 70°С, 75°С, 80°С.Embodiment 43. The method of any of embodiments 28-42 wherein the first temperature differs from the first temperature and/or the second temperature by more than: 1°C, 2°C, 3°C, 4°C, 5°C , 6°С, 7°С, 8°С, 9°С, 10°С, 11°С, 12°С, 13°С, 14°С, 15°С, 16°С, 17°С, 18 °С, 19°С, 20°С, 25°С, 30°С, 35°С, 40°С, 45°С, 50°С, 55°С, 60°С, 65°С, 70°С , 75°С, 80°С.
Вариант реализации 44. Способ по любому из вариантов реализации 28-43, в котором обнаружение третьего флуоресцентного сигнала при третьей температуре указывает на присутствие третьей мишени в образце, а невозможность обнаружения третьего флуоресцентного сигнала при третьей температуре указывает на отсутствие третьей мишени в образце.Embodiment 44. The method of any of embodiments 28-43, wherein detection of a third fluorescent signal at a third temperature indicates the presence of a third target in the sample, and failure to detect a third fluorescent signal at the third temperature indicates the absence of a third target in the sample.
Вариант реализации 45. Способ по любому из вариантов реализации 1-44, в котором:
(i) определение наличия первого флуоресцентного сигнала при первой температуре указывает на присутствие первой мишени в образце, а определение отсутствия первого флуоресцентного сигнала указывает на отсутствие первой мишени в образце; и(i) determining the presence of the first fluorescent signal at a first temperature indicates the presence of the first target in the sample, and determining the absence of the first fluorescent signal indicates the absence of the first target in the sample; and
(ii) определение наличия второго флуоресцентного сигнала при второй температуре указывает на присутствие второй мишени в образце, а определение отсутствия второго флуоресцентного сигнала указывает на отсутствие второй мишени в образце.(ii) determining the presence of a second fluorescent signal at a second temperature indicates the presence of a second target in the sample, and determining the absence of a second fluorescent signal indicates the absence of a second target in the sample.
Вариант реализации 46. Способ по любому из вариантов реализации 1-44, в котором указанное определение наличия или отсутствия первой и второй мишеней включает анализ кривой плавления с использованием указанных первого и второго флуоресцентных сигналов.Embodiment 46. The method of any one of Embodiments 1-44, wherein said determining the presence or absence of first and second targets comprises analyzing a melt curve using said first and second fluorescent signals.
Вариант реализации 47. Способ по любому из вариантов реализации 1-44, в котором часть (с) включает обнаружение уровней указанного первого и второго флуоресцентных сигналов при:Embodiment 47. The method of any of embodiments 1-44, wherein part (c) comprises detecting levels of said first and second fluorescent signals when:
- температуре, равной или превышающей вторую температуру; и - a temperature equal to or greater than the second temperature; and
- температуре, равной или превышающей первую температуру, и не достигающей второй температуры.- a temperature equal to or greater than the first temperature and not reaching the second temperature.
Вариант реализации 48. Способ по варианту реализации 47, в котором часть (с) дополнительно включает обнаружение уровней указанного первого и второго флуоресцентных сигналов при температуре, не достигающей второй температуры.Embodiment 48. The method of Embodiment 47, wherein part (c) further comprises detecting levels of said first and second fluorescent signals at a temperature less than the second temperature.
Вариант реализации 49. Способ по варианту реализации 47 или варианту реализации 48, в котором часть (с) включает обнаружение уровней указанного первого и второго флуоресцентных сигналов во время и/или по завершении реакции амплификации нуклеиновой кислоты.Embodiment 49. The method of Embodiment 47 or Embodiment 48, wherein part (c) comprises detecting levels of said first and second fluorescent signals during and/or after completion of a nucleic acid amplification reaction.
Вариант реализации 50. Способ по любому из вариантов реализации 47-49, дополнительно включающий получение флуоресцентного сигнала положительного контроля первой мишени с использованием известной концентрации первой мишени и/или известной концентрации первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля".
Вариант реализации 51. Способ по любому из вариантов реализации 47-50, дополнительно включающий получение флуоресцентного сигнала положительного контроля первой мишени путем повторного выполнения указанного способа на отдельном контрольном образце, содержащем указанную первую мишень.
Вариант реализации 52. Способ по варианту реализации 51, в котором контрольный образец, содержащий первую мишень, содержит первую мишень в известной концентрации.Embodiment 52. The method of
Вариант реализации 53. Способ по варианту реализации 51 или варианту реализации 52, в котором контрольный образец, содержащий первую мишень, дополнительно содержит указанную вторую мишень.
Вариант реализации 54. Способ по любому из вариантов реализации 46-53, дополнительно включающий получение флуоресцентного сигнала положительного контроля второй мишени путем повторного выполнения указанного способа на отдельном контрольном образце, содержащем указанную вторую мишень.Embodiment 54. The method of any one of embodiments 46-53, further comprising obtaining a second target positive control fluorescent signal by repeating said method on a separate control sample containing said second target.
Вариант реализации 55. Способ по варианту реализации 54, в котором контрольный образец, содержащий вторую мишень, содержит вторую мишень в известной концентрации.
Вариант реализации 56. Способ по варианту реализации 54 или варианту реализации 55, в котором указанный контрольный образец дополнительно содержит указанную первую мишень.Embodiment 56. The method of Embodiment 54 or
Вариант реализации 57. Способ по любому из вариантов реализации 46-53, дополнительно включающий получение флуоресцентного сигнала объединенного положительного контроля путем повторного выполнения указанного способа на отдельном контрольном образце, содержащем указанную первую и указанную вторую мишени.Embodiment 57. The method of any one of Embodiments 46-53, further comprising obtaining a fluorescent signal of a pooled positive control by repeating said method on a separate control sample containing said first and said second targets.
Вариант реализации 58. Способ по варианту реализации 57, в котором объединенный контрольный образец содержит первую мишень в известной концентрации и/или вторую мишень в известной концентрации.Embodiment 58. The method of Embodiment 57 wherein the pooled control sample contains a first target at a known concentration and/or a second target at a known concentration.
Вариант реализации 59. Способ по любому из вариантов реализации 50-58, дополнительно включающий нормировку указанного первого флуоресцентного сигнала и/или указанного второго флуоресцентного сигнала с использованием любого указанного флуоресцентного сигнала положительного контроля.
Вариант реализации 60. Способ по любому из вариантов реализации 46-59, дополнительно включающий получение флуоресцентного сигнала отрицательного контроля путем повторного выполнения способа по любому из вариантов реализации 1-3 на отдельном отрицательном контрольном образце, не содержащем:
(i) указанной первой мишени; или(i) said first target; or
(ii) указанной второй мишени; или(ii) said second target; or
(iii) указанной первой мишени или указанной второй мишени.(iii) said first target or said second target.
Вариант реализации 61. Способ по варианту реализации 60, дополнительно включающий нормировку указанного первого флуоресцентного сигнала и/или указанного второго флуоресцентного сигнала с использованием указанного флуоресцентного сигнала отрицательного контроля.Embodiment 61. The method of
Вариант реализации 62. Способ по любому из вариантов реализации 46 - 61, дополнительно включающий сравнение указанного первого и/или второго флуоресцентных сигналов с пороговым значением, причем:
- пороговое значение получают с использованием флуоресцентных сигналов, полученных при анализе серии образцов, протестированных в соответствии со способом по любому из вариантов реализации 1-3, и включающих любой один или более из:- the threshold value is obtained using fluorescent signals obtained from the analysis of a series of samples tested in accordance with the method according to any of the embodiments 1-3, and including any one or more of:
(i) контроля, не содержащего матрицы, и первой мишени,(i) no template control and first target,
(ii) контроля, не содержащего матрицы, и второй мишени,(ii) a no-matrix control and a second target,
(iii) контроля, не содержащего матрицы, первой мишени и второй мишени,(iii) no template control, first target and second target,
что позволяет определить указанное наличие или отсутствие первой и второй мишеней в образце.which allows you to determine the specified presence or absence of the first and second targets in the sample.
Вариант реализации 63. Способ по варианту реализации 62, в котором серию образцов тестируют с использованием указанного первого замкнутого олигонуклеотида "стебель-петля" в известной концентрации и/или указанного второго замкнутого олигонуклеотида "стебель-петля" в известной концентрации.Embodiment 63. The method of
Вариант реализации 64. Способ по любому из вариантов реализации 1-63, в котором первая температура отличается от второй температуры более чем на: 1°С, 2°С, 3°С, 4°С, 5°С, 6°С, 7°С, 8°С, 9°С, 10°С, 11°С, 12°С, 13°С, 14°С, 15°С, 16°С, 17°С, 18°С, 19°С, 20°С, 25°С, 30°С, 35°С, 40°С, 45°С, 50°С, 55°С, 60°С, 65°С, 70°С, 75°С, 80°С.
Вариант реализации 65. Способ по любому из вариантов реализации 1-64, в котором любой указанный ампликон получен посредством любой из полимеразной цепной реакции (ПЦР), амплификации с замещением цепи (SDA), амплификации, зависимой от хеликазы (HDA), рекомбиназно-полимеразной амплификации (RPA), петлевой изотермической амплификации (LAMP), амплификации по типу катящегося кольца (RCA), транскрипционно-опосредованной амплификации (ТМА), самоподдерживающейся репликации последовательности (3SR), амплификации на основе последовательности нуклеиновой кислоты (NASBA) или полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР).
Вариант реализации 66. Способ по любому из вариантов реализации 1 - 65, в котором образец представляет собой биологический образец, полученный от субъекта.Embodiment 66. The method of any one of Embodiments 1-65, wherein the sample is a biological sample obtained from a subject.
Вариант реализации 67. Способ по любому из вариантов реализации 1 - 65, в котором способ выполняют in vitro.Embodiment 67. The method of any one of Embodiments 1-65, wherein the method is performed in vitro.
Вариант реализации 68. Способ по любому из вариантов реализации 1 - 65, в котором способ выполняют ex vivo.Embodiment 68. The method of any one of Embodiments 1-65, wherein the method is performed ex vivo.
Вариант реализации 69. Композиция, содержащая:Embodiment 69. A composition comprising:
первый и второй замкнутые олигонуклеотиды типа "стебель-петля", причем каждый из замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля" содержит двуцепочечный стеблевой фрагмент, образованный гибридизированными нуклеотидами и соединенный с одноцепочечным петлевым фрагментом, образованным негибридизованными нуклеотидами, причем:first and second closed stem-loop oligonucleotides, wherein each of the closed stem-loop oligonucleotides contains a double-stranded stem fragment formed by hybridized nucleotides and connected to a single-stranded loop fragment formed by unhybridized nucleotides, wherein:
количество гибридизованных нуклеотидов и/илиthe number of hybridized nucleotides and/or
последовательность гибридизованных нуклеотидов в стеблевом фрагменте первого и второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля" различаются, иthe sequence of hybridized nucleotides in the stem fragment of the first and second closed stem-loop oligonucleotides are different, and
каждый из двуцепочечных стеблевых фрагментов содержит молекулу флуорофора, соединенную с одной цепью, и молекулу гасителя, соединенную с противоположной цепью,each of the double-stranded stem fragments contains a fluorophore molecule attached to one strand and a quencher molecule attached to the opposite strand,
причем молекулы флуорофора излучают в одной и той же цветовой области видимого спектра, а температура плавления (Tm) двуцепочечного стеблевого фрагмента первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" отличается от Tm двуцепочечного стеблевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля".moreover, the fluorophore molecules emit in the same color region of the visible spectrum, and the melting temperature (Tm) of the double-stranded stem fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide differs from the Tm of the double-stranded stem fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide.
Вариант реализации 70. Композиция по варианту реализации 69, в которой одноцепочечный петлевой фрагмент первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" отличается от последовательности одноцепочечного петлевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля".
Вариант реализации 71. Композиция по варианту 69 или 70, дополнительно содержащая:Implementation option 71. Composition according to
первый МНКзим, содержащий субстратные цепи, способные гибридизоваться с замкнутым одноцепочечным петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля"; иa first MNKzyme containing substrate chains capable of hybridizing to a closed single-stranded loop fragment of a first closed stem-loop oligonucleotide; and
второй МНКзим, содержащий субстратные цепи, способные гибридизоваться с одноцепочечным петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля".a second MNKzyme containing substrate chains capable of hybridizing to a single-stranded loop fragment of a second closed stem-loop oligonucleotide.
Вариант реализации 72. Композиция по варианту реализации 71, в которой:Embodiment 72. The composition of Embodiment 71, wherein:
субстратные цепи первого МНКзима гибридизируются с одноцепочечным петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа «стебель-петля»; и substrate chains of the first MNCzyme hybridize with a single-stranded loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide; and
субстратные цепи второго МНКзима гибридизируются с одноцепочечным петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа «стебель-петля».the substrate chains of the second MNCzyme hybridize with a single-stranded loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide.
Вариант реализации 73. Композиция по варианту реализации 72, в которой:
первый и/или второй МНКзимы содержат последовательность аптамера, связанную с анализируемым соединением-мишенью, белком, соединением или молекулой, и сенсорные цепи, гибридизированные с олигонуклеотидной последовательностью; иthe first and/or second MNCzymes contain an aptamer sequence associated with the analyzed target compound, protein, compound or molecule, and sensor strands hybridized to the oligonucleotide sequence; and
первый МНКзим предназначен для обнаружения мишени, отличающейся от мишени второго МНКзима.the first MNKzyme is designed to detect a target that is different from the target of the second MNKzyme.
Вариант реализации 74. Композиция по варианту реализации 72, в которой:Embodiment 74. The composition of Embodiment 72, wherein:
первый и/или второй МНКзимы содержат сенсорные цепи, гибридизующиеся с последовательностью-мишенью, и первый МНКзим предназначен для обнаружения мишени, отличающейся от мишени второго МНКзима.the first and/or second MNKzymes contain sensory strands that hybridize to the target sequence, and the first MNKzyme is designed to detect a target that is different from the target of the second MNKzyme.
Вариант реализации 75. Композиция по любому из вариантов реализации 69 - 74, дополнительно содержащая:
первую олигонуклеотидную последовательность, гибридизующуюся с указанным одноцепочечным петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", отличающимся от последовательности одноцепочечного петлевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", тем самым образуя двуцепочечную последовательность, содержащую указанный первый олигонуклеотид;a first oligonucleotide sequence hybridizing to said single-stranded loop fragment of a first closed stem-loop oligonucleotide that differs from the sequence of a single-stranded loop fragment of a second closed stem-loop oligonucleotide, thereby forming a double-stranded sequence comprising said first oligonucleotide;
вторую олигонуклеотидную последовательность, гибридизующуюся с указанным одноцепочечным петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", отличающимся от последовательности одноцепочечного петлевого фрагмента первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", тем самым образуя двуцепочечную последовательность, содержащую указанный второй олигонуклеотид;a second oligonucleotide sequence hybridizing to said single-stranded loop fragment of a second closed stem-loop oligonucleotide different from the sequence of the single-stranded loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide, thereby forming a double-stranded sequence comprising said second oligonucleotide;
эндонуклеазу рестрикции, ассоциированную с двуцепочечной последовательностью, включающую указанный первый олигонуклеотид, и способную расщеплять ее; и/илиa restriction endonuclease associated with a double-stranded sequence comprising said first oligonucleotide and capable of cleaving it; and/or
эндонуклеазу рестрикции, ассоциированную с двуцепочечной последовательностью, включающую указанный второй олигонуклеотид, и способную расщеплять ее.a restriction endonuclease associated with a double-stranded sequence comprising said second oligonucleotide and capable of cleaving it.
Вариант реализации 76. Композиция по любому из вариантов реализации 69 - 75, дополнительно содержащая:Embodiment 76. The composition of any one of Embodiments 69-75, further comprising:
первую двуцепочечную последовательность, содержащую первую олигонуклеотидную последовательность-мишень, гибридизующуюся с указанным одноцепочечным петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", отличающимся от последовательности одноцепочечного петлевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", тем самым образуя первую двуцепочечную последовательность, содержащую указанный первый олигонуклеотид-мишень;a first double-stranded sequence comprising a first target oligonucleotide sequence hybridizing to said single-stranded loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide different from the sequence of the single-stranded loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide, thereby forming the first double-stranded sequence, containing the specified first oligonucleotide target;
вторую двуцепочечную последовательность, содержащую вторую олигонуклеотидную последовательность-мишень, гибридизующуюся с указанным одноцепочечным петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", отличающимся от последовательности одноцепочечного петлевого фрагмента первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", тем самым образуя двуцепочечную последовательность, содержащую указанный второй олигонуклеотид-мишень;a second double-stranded sequence comprising a second target oligonucleotide sequence hybridizing to said single-stranded loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide different from the sequence of the single-stranded loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide, thereby forming a double-stranded sequence containing said second target oligonucleotide;
первый праймер-олигонуклеотид, гибридизующийся с первым олигонуклеотидом-мишенью выше (в направлении 5') относительно указанной первой двуцепочечной последовательности, и первый фермент, обладающий экзонуклеазной активностью (например, полимераза, экзонуклеаза), ассоциированный с петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" на конце первого праймера-олигонуклеотида или рядом с ним; и/илиthe first primer oligonucleotide hybridizing to the first target oligonucleotide upstream (in the 5' direction) relative to said first double-stranded sequence, and the first enzyme having exonuclease activity (e.g. loop" at or near the end of the first oligonucleotide primer; and/or
второй праймер-олигонуклеотид, гибридизующийся со вторым олигонуклеотидом-мишенью выше (в направлении 5') относительно указанной второй двуцепочечной последовательности, и второй фермент, обладающий экзонуклеазной активностью (например, полимераза, экзонуклеаза), ассоциированный с петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" на конце второго праймера-олигонуклеотидаa second primer oligonucleotide that hybridizes to the second target oligonucleotide upstream (in the 5' direction) relative to said second double stranded sequence, and a second enzyme having exonuclease activity (e.g. polymerase, exonuclease) associated with the loop fragment of the second closed stem-type oligonucleotide. loop" at the end of the second oligonucleotide primer
Вариант реализации 77. Композиция по любому из вариантов реализации 69 - 76, дополнительно содержащая:Embodiment 77. The composition of any one of Embodiments 69-76, further comprising:
первую двуцепочечную последовательность, содержащую первую олигонуклеотидную последовательность-мишень, гибридизующуюся с указанным одноцепочечным петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", отличающимся от последовательности одноцепочечного петлевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", тем самым образуя первую двуцепочечную последовательность, содержащую указанный первый олигонуклеотид-мишень;a first double-stranded sequence comprising a first target oligonucleotide sequence hybridizing to said single-stranded loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide different from the sequence of the single-stranded loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide, thereby forming the first double-stranded sequence, containing the specified first oligonucleotide target;
вторую двуцепочечную последовательность, содержащую вторую олигонуклеотидную последовательность-мишень, гибридизующуюся с указанным одноцепочечным петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", отличающимся от последовательности одноцепочечного петлевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", тем самым образуя двуцепочечную последовательность, содержащую указанный второй олигонуклеотид-мишень;a second double-stranded sequence containing a second target oligonucleotide sequence hybridizing to said single-stranded loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide different from the sequence of the single-stranded loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide, thereby forming a double-stranded sequence containing said second target oligonucleotide;
причем первый фермент, обладающий экзонуклеазной активностью, ассоциирован с первой двуцепочечной последовательностью, а второй фермент, обладающий экзонуклеазной активностью, ассоциирован со второй двуцепочечной последовательностью.wherein the first enzyme having exonuclease activity is associated with the first double stranded sequence and the second enzyme having exonuclease activity is associated with the second double stranded sequence.
Вариант реализации 78. Композиция по любому из вариантов реализации 69 - 77, дополнительно содержащая:Embodiment 78. The composition of any one of Embodiments 69-77, further comprising:
первый ДНКзим и/или первый рибозим, гибридизующийся с петлевым фрагментом первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", отличающимся от последовательности одноцепочечного петлевого фрагмента второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля",the first DNAzyme and/or the first ribozyme hybridizing to a loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide that differs from the sequence of the single-stranded loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide,
второй ДНКзим и/или второй рибозим, гибридизующийся с петлевым фрагментом второго замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля", отличающимся от последовательности одноцепочечного петлевого фрагмента первого замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля",a second DNAzyme and/or a second ribozyme hybridizing to a loop fragment of the second closed stem-loop oligonucleotide that differs from the sequence of the single-stranded loop fragment of the first closed stem-loop oligonucleotide,
кофакторы для каждого указанного ДНКзима, способные придать каждому указанному ДНКзиму каталитическую активность и, таким образом, индуцировать расщепляющую активность любого указанного ДНКзима, гибридизованного с петлевым фрагментом.cofactors for each said DNAzyme capable of conferring catalytic activity on each said DNAzyme and thus inducing the cleaving activity of any said DNAzyme hybridized to the loop fragment.
кофакторы для каждого указанного рибозима, способные придать каждому указанному рибозиму каталитическую активность и, таким образом, индуцировать расщепляющую активность любого указанного рибозима, гибридизованного с петлевым фрагментом.cofactors for each said ribozyme capable of conferring catalytic activity on each said ribozyme and thus inducing the cleavage activity of any said loop hybridized ribozyme.
Вариант реализации 79. Композиция по любому из вариантов реализации 69 - 78, дополнительно содержащая:Embodiment 79. The composition of any one of Embodiments 69-78, further comprising:
третьи замкнутые олигонуклеотиды типа "стебель-петля", причем указанные третьи замкнутые олигонуклеотиды типа "стебель-петля" содержат двуцепочечный стеблевой фрагмент из гибридизированных нуклеотидов, соединенный с одноцепочечным петлевым фрагментом, состоящим из негибридизованных нуклеотидов, причем:third closed stem-loop oligonucleotides, wherein said third closed stem-loop oligonucleotides comprise a double-stranded stem fragment of hybridized nucleotides connected to a single-stranded loop fragment of unhybridized nucleotides, wherein:
количество гибридизованных нуклеотидов и/илиthe number of hybridized nucleotides and/or
последовательность гибридизованных нуклеотидов в стеблевом фрагменте третьих замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля" отличается от количества и последовательности гибридизованных нуклеотидов в стеблевых фрагментах первого и второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля", иthe sequence of hybridized nucleotides in the stem fragment of the third closed stem-loop oligonucleotides differs from the number and sequence of hybridized nucleotides in the stem fragments of the first and second closed stem-loop oligonucleotides, and
двуцепочечный стеблевой фрагмент третьих замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля" содержит молекулу флуорофора, соединенную с одной цепью, и молекулу гасителя, соединенную с противоположной цепью, причем молекула флуорофора третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" излучает в другой области видимого спектра по сравнению с молекулами флуорофора первого и второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля".the double-stranded stem fragment of the third closed stem-loop oligonucleotides contains a fluorophore molecule connected to one strand and a quencher molecule connected to the opposite strand, and the fluorophore molecule of the third closed stem-loop oligonucleotide emits in a different region of the visible spectrum compared to with fluorophore molecules of the first and second closed stem-loop oligonucleotides.
Вариант реализации 80. Композиция по любому из вариантов реализации 69 - 78, дополнительно содержащая:
третьи замкнутые олигонуклеотиды типа "стебель-петля", причем указанные третьи замкнутые олигонуклеотиды типа "стебель-петля" содержат двуцепочечный стеблевой фрагмент из гибридизированных нуклеотидов, соединенный с одноцепочечным петлевым фрагментом, состоящим из негибридизованных нуклеотидов, причем:third closed stem-loop oligonucleotides, wherein said third closed stem-loop oligonucleotides comprise a double-stranded stem fragment of hybridized nucleotides connected to a single-stranded loop fragment of unhybridized nucleotides, wherein:
количество гибридизованных нуклеотидов и/илиthe number of hybridized nucleotides and/or
последовательность гибридизованных нуклеотидов в стеблевом фрагменте третьих замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля" отличается от количества и последовательности гибридизованных нуклеотидов в стеблевых фрагментах первого и второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля", иthe sequence of hybridized nucleotides in the stem fragment of the third closed stem-loop oligonucleotides differs from the number and sequence of hybridized nucleotides in the stem fragments of the first and second closed stem-loop oligonucleotides, and
двуцепочечный стеблевой фрагмент третьих замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля" содержит молекулу флуорофора, соединенную с одной цепью, и молекулу гасителя, соединенную с противоположной цепью, причем молекула флуорофора третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" излучает в той же области видимого спектра по сравнению с молекулами флуорофора первого и второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля".the double-stranded stem fragment of the third closed stem-loop oligonucleotides contains a fluorophore molecule connected to one strand and a quencher molecule connected to the opposite strand, and the fluorophore molecule of the third closed stem-loop oligonucleotide emits in the same region of the visible spectrum along compared with the fluorophore molecules of the first and second closed stem-loop oligonucleotides.
Вариант реализации 81. Композиция по любому из вариантов реализации 69 - 78, дополнительно содержащая:Embodiment 81. The composition of any one of Embodiments 69-78, further comprising:
третьи замкнутые олигонуклеотиды типа "стебель-петля", причем указанные третьи замкнутые олигонуклеотиды типа "стебель-петля" содержат двуцепочечный стеблевой фрагмент из гибридизированных нуклеотидов, соединенный с одноцепочечным петлевым фрагментом, состоящим из негибридизованных нуклеотидов, причем:third closed stem-loop oligonucleotides, wherein said third closed stem-loop oligonucleotides comprise a double-stranded stem fragment of hybridized nucleotides connected to a single-stranded loop fragment of unhybridized nucleotides, wherein:
количество гибридизованных нуклеотидов и/или последовательность гибридизованных нуклеотидов в стеблевом фрагменте третьих замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля" совпадает с количеством и последовательностью гибридизованных нуклеотидов в стеблевых фрагментах первого или второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля", иthe number of hybridized nucleotides and/or the sequence of hybridized nucleotides in the stem fragment of the third closed stem-loop oligonucleotides matches the number and sequence of hybridized nucleotides in the stem fragments of the first or second closed stem-loop oligonucleotides, and
двуцепочечный стеблевой фрагмент третьих замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля" содержит молекулу флуорофора, соединенную с одной цепью, и молекулу гасителя, соединенную с противоположной цепью, причем молекула флуорофора третьего замкнутого олигонуклеотида типа "стебель-петля" излучает в другой области видимого спектра по сравнению с молекулами флуорофора первого и второго замкнутых олигонуклеотидов типа "стебель-петля".the double-stranded stem fragment of the third closed stem-loop oligonucleotides contains a fluorophore molecule connected to one strand and a quencher molecule connected to the opposite strand, and the fluorophore molecule of the third closed stem-loop oligonucleotide emits in a different region of the visible spectrum compared to with fluorophore molecules of the first and second closed stem-loop oligonucleotides.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения будут описаны исключительно в качестве примеров со ссылкой на приложенные фигуры 1-8, представленные ниже.Preferred embodiments of the present invention will be described solely by way of example with reference to the appended Figures 1-8 below.
Фигура 1: Типичные LOCS-репортеры и температуры плавления (Tm) их интактных замкнутых, заблокированных форм и расщепленных или разрушенных раскрытых форм. Типичные интактные (замкнутые) LOCS (фигура 1А, LHS) имеют петлевую область, стеблевую область и пару красителей "флуорофор (F) - гаситель (Q)". Расщепление или разрушение петлевой области может привести к образованию раскрытых репортерных LOCS-структур (фигура 1А RHS). Температуры плавления (Tm) стеблевых областей интактных LOCS превышают Tm стеблевых областей в раскрытых LOCS-структурах. По существу, стебель A LOCS А разделяется или плавится при Tm 1. Она превышает Tm 2, которая представляет собой температуру, при которой плавится стебель А раскрытого LOCS (фигура 1 В). Аналогичным образом, стебель В интактного LOCS В плавится при Tm 3. Она превышает Tm 4, которая представляет собой температуру, при которой плавится стебель В' раскрытого LOCS (фигура 1 В). Наличие отрицательного пика при температуре, соответствующей Tm раскрытой LOCS-структуры, указывает на присутствие мишени, которая вызывает раскрытие специфического LOCS. Поскольку каждый стебель в каждом конкретном раскрытом LOCS плавится при определенной температуре, несколько LOCS, меченых одним и тем же флуорофором, можно одновременно анализировать в одной реакции.Figure 1: Typical LOCS reporters and melting temperatures (Tm) of their intact closed, blocked forms and split or collapsed open forms. Typical intact (closed) LOCS (FIG. 1A, LHS) have a loop region, a stem region, and a fluorophore (F)-quencher (Q) dye pair. Cleavage or destruction of the loop region can lead to the formation of open LOCS reporter structures (figure 1A RHS). The melting temperatures (Tm) of stem regions of intact LOCS exceed the Tm of stem regions in open LOCS structures. Essentially, stem A of LOCS A separates or melts at
На фигуре 2 показана типичная стратегия обнаружения мишени с использованием LOCS-олигонуклеотидов, которые являются универсальными и могут использоваться для обнаружения любой мишени. В этой схеме LOCS-олигонуклеотид содержит стеблевую область, пару красителей "флуорофор - гаситель" и петлевую область. Петлевая область содержит универсальный субстрат для каталитической нуклеиновой кислоты, например, МНКзима, также известного в данной области техники как PlexZyme. МНКзимы образуются при выравнивании сенсорных цепей компонентов - партзимов, выполняющих роль датчиков мишени, рядом друг с другом на мишени. Петлевая область LOCS-олигонуклеотида связывается с субстрат-связывающими цепями МНКзима, и МНКзим расщепляет субстрат в составе петли, генерируя флуоресцентный сигнал. Реакционную смесь можно охладить, обеспечивая повторный отжиг стеблевой области раскрытого LOCS, а затем реакцию можно подвергнуть анализу кривой плавления, тем самым отслеживая флуоресценцию по мере нагревания реакционной смеси. Присутствие пика плавления, соответствующего Tm раскрытого LOCS, указывает на присутствие мишени, вызвавшей сборку МНКзима. Можно обнаруживать непосредственно мишень либо ампликоны мишени, полученные с помощью протоколов амплификации мишени.Figure 2 shows a typical target detection strategy using LOCS oligonucleotides, which are versatile and can be used to detect any target. In this scheme, the LOCS oligonucleotide contains a stem region, a fluorophore-quencher dye pair, and a loop region. The loop region contains a versatile substrate for a catalytic nucleic acid, such as MNKzyme, also known in the art as PlexZyme. MNCzymes are formed by aligning the sensory circuits of components - partzymes, which act as target sensors, next to each other on the target. The loop region of the LOCS oligonucleotide binds to the substrate-binding strands of the MNKzyme, and the MNKzyme cleaves the substrate within the loop, generating a fluorescent signal. The reaction mixture can be cooled, allowing the stem region of the opened LOCS to be reannealed, and then the reaction can be subjected to melt curve analysis, thereby monitoring fluorescence as the reaction mixture is heated. The presence of a melting peak corresponding to the Tm of the disclosed LOCS indicates the presence of a target that caused the assembly of MNKzyme. The target can be detected directly, or target amplicons obtained using target amplification protocols.
На фигуре 3 показана типичная стратегия обнаружения мишени с использованием LOCS-олигонуклеотидов, специфичных по отношению к мишени. LOCS-олигонуклеотиды содержат стеблевую область, пару красителей "флуорофор - гаситель" и петлевую область, содержащую область, комплементарную ампликону мишени. На схеме, проиллюстрированной на фигуре 3А, петлевая область LOCS-олигонуклеотидов связывается с ампликонами мишени во время амплификации. Во время удлинения праймеров экзонуклеазная активность полимеразы разрушает петлевую область, генерируя флуоресцентный сигнал в реальном времени, но оставляя стеблевые области интактными. Стеблевые области комплементарны друг другу, но не своей мишени. После амплификации реакционную смесь можно охладить для повторного отжига стебля разрушенной раскрытой LOCS-структуры. Затем можно выполнить анализ кривой плавления для измерения температуры, при которой стеблевая область, полученная из раскрытого LOCS, плавится и генерирует флуоресценцию. На схеме, проиллюстрированной на фигуре 3В, петлевая область LOCS-олигонуклеотида содержит область, комплементарную ампликону мишени, и дополнительно содержит сайт распознавания для фермента рестрикции, например, никующего фермента. Петлевая область LOCS-олигонуклеотида связывается с мишенью, и никующий фермент расщепляет петлевую область, оставляя молекулу мишени интактной. Это раскрывает LOCS и генерирует флуоресцентный сигнал. Затем реакционную смесь можно охладить, обеспечивая возможность повторного отжига стебля расщепленной раскрытой LOCS-структуры; а затем можно выполнить анализ кривой плавления для измерения температуры, при которой плавится стеблевая область, полученная из раскрытого LOCS. Эту стратегию можно использовать для непосредственного обнаружения последовательностей-мишеней или обнаружения ампликонов мишени в сочетании со способом амплификации мишени.Figure 3 shows a typical target detection strategy using target-specific LOCS oligonucleotides. LOCS oligonucleotides contain a stem region, a fluorophore-quencher dye pair, and a loop region containing a region complementary to the target amplicon. In the scheme illustrated in Figure 3A, the loop region of LOCS oligonucleotides binds to target amplicons during amplification. During primer extension, polymerase exonuclease activity disrupts the loop region, generating a real-time fluorescent signal but leaving the stem regions intact. Stem regions are complementary to each other, but not to their target. After amplification, the reaction mixture can be cooled to re-anneal the stem of the broken open LOCS structure. Melting curve analysis can then be performed to measure the temperature at which the stem region derived from the expanded LOCS melts and generates fluorescence. In the scheme illustrated in Figure 3B, the loop region of the LOCS oligonucleotide contains a region complementary to the target amplicon and additionally contains a recognition site for a restriction enzyme, such as a nicking enzyme. The loop region of the LOCS oligonucleotide binds to the target, and the nicking enzyme cleaves the loop region, leaving the target molecule intact. This opens the LOCS and generates a fluorescent signal. The reaction mixture can then be cooled, allowing the stem of the split open LOCS structure to be re-annealed; and then a melt curve analysis can be performed to measure the temperature at which the stem region obtained from the disclosed LOCS melts. This strategy can be used to directly detect target sequences or detect target amplicons in combination with a target amplification method.
На фигуре 4 показаны графики ПЦР-амплификации, полученные в результате реакций, содержащих 10000 копий (черная линия), 40 копий (серая линия) или 0 копий (пунктирная линия) мишеней MgPa (фигура 4А), TV-Btub (фигура 4С) или как MgPa, так и TV-Btub (фигура 4Е). Сигнатуры кривой плавления, полученные после амплификации реакционных смесей, содержащих 10000 копий (черная линия) и 40 копий (серая линия), показаны для мишеней MgPa (фигура 4В), TV-Btub (фигура 4D) или как MgPa, так и TV-Btub (фигура 4F). Сигнатуры плавления, полученные путем раскрытия LOCS-1 в присутствии гена-мишени MgPa, включали пики при температурах плавления 35°С и 41°С; сигнатуры плавления, полученные при раскрытии LOCS-2 в присутствии гена-мишени TV-Btub, включали пик, соответствующий температуре плавления 50°С; в то время как сигнатуры плавления, полученные при раскрытии LOCS-1 и LOCS-2 в присутствии генов-мишеней MgPa и TV-Btub, включали три пика при температурах плавления 35°С, 41°С и 50°С. Сигнатура плавления LOCS в присутствии MgPa (Tm=35°С и 41°С) отличается от сигнатуры плавления LOCS, полученной в присутствии гена-мишени TV-Btub (Tm=50°С). Кроме того, сигнатура плавления LOCS в присутствии генов-мишеней MgPa и TV-Btub (Tm=35°С, 41°С и 50°С) отличается от вышеупомянутых сигнатур плавления в присутствии лишь одного гена-мишени, что указывает обнаружение обеих мишеней.Figure 4 shows PCR amplification plots from reactions containing 10,000 copies (black line), 40 copies (gray line) or 0 copies (dashed line) of MgPa targets (Figure 4A), TV-Btub (Figure 4C) or both MgPa and TV-Btub (Figure 4E). Melting curve signatures obtained after amplification of reaction mixtures containing 10,000 copies (black line) and 40 copies (gray line) are shown for MgPa targets (Figure 4B), TV-Btub (Figure 4D), or both MgPa and TV-Btub (figure 4F). Melting signatures obtained by opening LOCS-1 in the presence of the MgPa target gene included peaks at melting points of 35°C and 41°C; melting signatures obtained by opening LOCS-2 in the presence of the TV-Btub target gene included a peak corresponding to a melting temperature of 50°C; while the melting signatures obtained by opening LOCS-1 and LOCS-2 in the presence of the MgPa and TV-Btub target genes included three peaks at melting temperatures of 35°C, 41°C and 50°C. The melting signature of LOCS in the presence of MgPa (Tm=35°C and 41°C) differs from the melting signature of LOCS obtained in the presence of the TV-Btub target gene (Tm=50°C). In addition, the LOCS melt signature in the presence of the MgPa and TV-Btub target genes (Tm=35° C., 41° C. and 50° C.) differs from the aforementioned melt signatures in the presence of only one target gene, indicating the detection of both targets.
На фигуре 5 (верхняя панель) показаны графики ПЦР-амплификации, полученные для реакционных смесей, содержащих 10000 копий (черная линия), 40 копий (серая линия) или 0 копий (пунктирная линия) генов-мишеней MgPa (фигура 5А1), HMPV (фигура 5 В1) и СТ-ompA (фигура 5С1). Результаты, показанные на нижней панели, представляют собой сигнатуры кривой плавления, полученной для реакционной смеси, содержащей 10000 копий (черная линия) и 40 копий (серая линия) генов-мишеней MgPa (фигура 5А2), HMPV (фигура 5 В2) и СТ-ompA (фигура 5С2). Эти три мишени были специфично обнаружены с использованием 3 различных МНКзимов, каждый из которых содержал идентичные субстрат-связывающие цепи и отличался только мишень-связывающими цепями. Каждый МНКзим раскрывал один и тот же универсальный LOCS- олигонуклеотид-1, содержащий универсальный субстрат и универсальный стебель. Каждая мишень позволяла получить кривую плавления с пиком при 40°С, что соответствует Tm универсального стебля.Figure 5 (top panel) shows PCR amplification plots obtained for reaction mixtures containing 10,000 copies (black line), 40 copies (gray line) or 0 copies (dashed line) of the target genes MgPa (figure 5A1), HMPV ( figure 5 B1) and CT-ompA (figure 5C1). The results shown in the bottom panel are signatures of the melting curve obtained for the reaction mixture containing 10,000 copies (black line) and 40 copies (grey line) of the target genes MgPa (figure 5A2), HMPV (figure 5B2) and CT- ompA (Figure 5C2). These three targets were specifically detected using 3 different MNCzymes, each containing identical substrate-binding chains and differing only in target-binding chains. Each MNCzyme revealed the same universal LOCS oligonucleotide-1 containing a universal substrate and a universal stem. Each target produced a melting curve peaking at 40° C., which corresponds to the Tm of the universal stem.
На фигуре 6 (верхняя панель) показаны графики ПЦР-амплификации, полученные для реакционных смесей, содержащих 10000 копий (черная линия), 40 копий (серая линия) или 0 копий (пунктирная линия) генов-мишеней TV-Btub (фигура 6А1), VZV (фигура 6 В1) и rpoB (фигура 6С1). Результаты, показанные на нижней панели, представляют собой сигнатуры кривой плавления, полученной для реакционной смеси, содержащей 10000 копий (черная линия) и 40 копий (серая линия) мишеней TV-Btub (фигура 6А2), VZV (фигура 6В2) и rpoB (фигура 6С2). Эти три мишени были специфично обнаружены с использованием трех различных МНКзимов, каждый из которых содержал идентичные субстрат-связывающие цепи и отличался только мишень-связывающими цепями. Каждый МНКзим раскрывал один и тот же универсальный LOCS-2, содержащий универсальный субстрат и универсальный стебель. Каждая мишень позволяла получить кривую плавления с пиком при 50°С, что соответствует Tm универсального стебля в составе LOCS-2.Figure 6 (top panel) shows PCR amplification plots obtained for reaction mixtures containing 10,000 copies (black line), 40 copies (gray line) or 0 copies (dashed line) of TV-Btub target genes (Figure 6A1), VZV (figure 6 B1) and rpoB (figure 6C1). The results shown in the bottom panel are the signatures of the melting curve obtained for the reaction mixture containing 10,000 copies (black line) and 40 copies (gray line) of TV-Btub targets (Figure 6A2), VZV (Figure 6B2) and rpoB (Figure 6C2). These three targets were specifically detected using three different MNCzymes, each containing identical substrate-binding chains and differing only in target-binding chains. Each MNKzyme revealed the same universal LOCS-2 containing a universal substrate and a universal stem. Each target made it possible to obtain a melting curve with a peak at 50°C, which corresponds to the Tm of the universal stem in LOCS-2.
На фигуре 7 показаны сигнатуры кривой плавления, полученные при использовании LOCS-1 (фигура 7А), LOCS-2 (фигура ТВ), LOCS-3 (фигура 7С) и LOCS-4 (фигура 7D) и использованные для мониторинга амплификации мишеней CT-Cds (фигура 7А и 7С) или TFRC (фигура 7В и 7D). Сигнатуры кривых плавления, полученные в отсутствие мишени (пунктирная линия), содержали пики при Tm 65°С, 77°С, 66°С и 67°С, соответствующие температурам плавления замкнутых интактных LOCS-1, LOCS-2, LOCS-3 и LOCS-4, соответственно. В присутствии мишени CT-Cds (черная линия; фигура 7А и 7С) раскрытые структуры LOCS-1 и LOC-3 позволили получить температуры плавления 30°С и 36°С, соответственно. В присутствии мишени TFRC (черная линия; фигура 7В и 7D) раскрытые структуры LOCS-2 и LOC-4 позволили получить температуры плавления 50°С и 32°С, соответственно.Figure 7 shows melt curve signatures obtained using LOCS-1 (Figure 7A), LOCS-2 (Figure TB), LOCS-3 (Figure 7C) and LOCS-4 (Figure 7D) and used to monitor the amplification of CT- Cds (figure 7A and 7C) or TFRC (figure 7B and 7D). The melting curve signatures obtained in the absence of a target (dashed line) contained peaks at
На фигуре 8 показаны кривые плавления, полученные для амплификации мишени MgPa на термоциклере BioRad® CFX96 (фигура 8А), ABI 7500 (фигура 8 В), Light Cycler 480 (панель С) или XXpress PCR (фигура 8D). Обе мишени отслеживали на канале FAM на всех аппаратах.Figure 8 shows melt curves obtained for MgPa target amplification on a BioRad® CFX96 thermal cycler (Figure 8A), ABI 7500 (Figure 8B), Light Cycler 480 (Panel C) or XXpress PCR (Figure 8D). Both targets were tracked on the FAM channel on all devices.
На фигуре 9 показаны кривые плавления, полученные для амплификации мишени TV-Btub на термоциклере BioRad® CFX96 (фигура 9А), ABI 7500 (фигура 9 В), Lightcycler 480 (фигура 9С) или XXpress PCR (фигура 9D). Обе мишени отслеживали на канале FAM на всех аппаратах.Figure 9 shows melt curves obtained for amplification of the TV-Btub target on a BioRad® CFX96 thermal cycler (Figure 9A), ABI 7500 (Figure 9B), Lightcycler 480 (Figure 9C) or XXpress PCR (Figure 9D). Both targets were tracked on the FAM channel on all devices.
На фигуре 10 показаны сигнатуры кривых плавления, полученные в результате дуплексной ПЦР, при которой мишени MgPa (черные кривые) и TV-Btub (серые кривые) совместно амплифицировали и считывали на одном канале. Сплошные и пунктирные линии обозначают концентрации мишени 10000 копий и 40 копий, соответственно. На фигуре 10А показаны кривые плавления, полученные с использованием считывания LOCS-1 и LOCS-2 на канале FAM; на фигуре 10 В показаны результаты, полученные с использованием считывания LOC-5 и LOCS-6 на канале HEX; на фигуре 10С показаны результаты, полученные с использованием считывания LOCS-7 и LOCS-8 на канале Texas Red, а на фигуре 10D показаны результаты с использованием считывания LOCS-9 и LOCS-10 на канале Су5.Figure 10 shows signatures of melting curves obtained from duplex PCR in which MgPa targets (black curves) and TV-Btub targets (gray curves) were co-amplified and read on the same channel. Solid and dotted lines represent target concentrations of 10,000 copies and 40 copies, respectively. Figure 10A shows melt curves obtained using LOCS-1 and LOCS-2 readings on the FAM channel; Figure 10B shows results obtained using LOC-5 and LOCS-6 reads on the HEX channel; Figure 10C shows the results obtained using the LOCS-7 and LOCS-8 reads on the Texas Red channel, and Figure 10D shows the results using the LOCS-9 and LOCS-10 reads on the Cy5 channel.
На фигуре 11 показаны сигнатуры кривой плавления, полученные после ПЦР-амплификации реакционных смесей, содержащих 10000 копий генов-мишеней MgPa (фигура 11А), TV-Btub (фигура 11 В), CTcry (фигура 11С), как MgPa, так и TV-Btub (фигура 11D), как MgPa, так и CTcry (фигура 11Е) или как TV-Btub, так и CTcry (фигура 11F). Сигнатуры плавления, полученные при раскрытии LOCS-1 и/или LOCS-2 и/или LOCS-11, продуцировали пики, указывающие на плавление этих структур при Tm в диапазоне от 30°С до 50°С, в то время как интактный замкнутый LOCS плавился в диапазоне Tm от 64°С до 74°С. В каждом сценарии сигнатуры плавления LOCS уникальны и отличаются от сигнатур плавления других LOCS.Figure 11 shows the melting curve signatures obtained after PCR amplification of reaction mixtures containing 10,000 copies of the target genes MgPa (Figure 11A), TV-Btub (Figure 11B), CTcry (Figure 11C), both MgPa and TV- Btub (figure 11D), both MgPa and CTcry (figure 11E) or both TV-Btub and CTcry (figure 11F). The melting signatures obtained by opening LOCS-1 and/or LOCS-2 and/or LOCS-11 produced peaks indicative of the melting of these structures at Tm ranging from 30° C. to 50° C., while intact closed LOCS melted in the Tm range from 64°C to 74°C. In each scenario, the LOCS melt signatures are unique and different from the melt signatures of other LOCS.
На фигуре 12 показаны сигнатуры кривой плавления, полученные после ПЦР-амплификации реакционных смесей, содержащих по 10000 копий каждого из генов-мишеней MgPa, TV-Btub и CTcry. Сигнатуры плавления, полученные при раскрытии LOCS-1, LOCS-2 и LOCS-11 в присутствии генов-мишеней MgPa, TV-Btub и CTcry, включали три пика при температурах плавления 30°С, 41°С и 49°С. Реакционную смесь, содержащую все три гена-мишени, можно отличить от смесей, содержащих лишь один ген-мишень (фигуры 11А-11С), и смесей, содержащих два из трех генов-мишеней (фигуры 11D-11E). Например, реакционную смесь, содержащую все три гена-мишени, можно отличить от реакционной смеси, содержащей только TV-Btub и CTcry (фигура 11F), по исчезновению пика Tm раскрытого LOCS 1 (~ 64°С).12 shows melt curve signatures obtained from PCR amplification of reaction mixtures containing 10,000 copies of each of the MgPa, TV-Btub and CTcry target genes. The melting signatures obtained by opening LOCS-1, LOCS-2 and LOCS-11 in the presence of the target genes MgPa, TV-Btub and CTcry included three peaks at melting temperatures of 30°C, 41°C and 49°C. A reaction mixture containing all three target genes can be distinguished from mixtures containing only one target gene (Figures 11A-11C) and mixtures containing two of the three target genes (Figures 11D-11E). For example, a reaction mixture containing all three target genes can be distinguished from a reaction mixture containing only TV-Btub and CTcry (Figure 11F) by the disappearance of the Tm peak of the disclosed LOCS 1 (~64°C).
На фигуре 13 показаны сигнатуры кривой плавления, полученные после ПЦР-амплификации 4-плексных реакционных смесей, содержащих по 10000 копий каждого из генов-мишеней MgPa, TV-Btub, NGopa или gpd. Эти четыре мишени были специфично обнаружены с использованием 4 различных МНКзимов, в свою очередь, эти МНКзимы расщепляли и раскрывали 4 различных LOCS-репортера, отслеживаемые на 2 флуоресцентных каналах. Каждый LOCS-репортер содержит свой универсальный субстрат, но одни и те же универсальные стебли (стебель-1 и стебель-2), использовавшиеся как на канале FAM, так и на канале Texas Red. Наличие генов MgPa или TV-Btub обнаруживали по увеличению сигнала на канале Texas Red; а наличие генов NGopa или gpd обнаруживали по увеличению сигнала на канале FAM. Специфичное обнаружение MgPa или TV-Btub на канале Texas Red и NGopa или gpd на канале FAM выполняли на основе наличия уникальной сигнатуры кривой плавления. Сигнатуры плавления, полученные на канале Texas Red при раскрытии LOCS-7 в присутствии MgPa и LOCS-8 в присутствии TV-Btub, содержали пики при температурах плавления 43°С и 53°С, соответственно. Сигнатуры плавления, полученные на канале FAM при раскрытии LOCS-12 в присутствии NGopa и LOCS-13 в присутствии gpd, содержали пики при температурах плавления 26°С, 42°С и 53°С, соответственно.Figure 13 shows melt curve signatures obtained from PCR amplification of 4-plex reaction mixtures containing 10,000 copies of each of the MgPa, TV-Btub, NGopa or gpd target genes. These four targets were specifically detected using 4 different MNCzymes, in turn, these MNCzymes were cleaved and revealed 4 different LOCS reporters tracked on 2 fluorescent channels. Each LOCS reporter contains a different universal substrate, but the same universal stems (stem-1 and stem-2) used on both the FAM channel and the Texas Red channel. The presence of the MgPa or TV-Btub genes was detected by an increase in the signal on the Texas Red channel; and the presence of the NGopa or gpd genes was detected by an increase in the signal on the FAM channel. Specific detection of MgPa or TV-Btub on the Texas Red channel and NGopa or gpd on the FAM channel was performed based on the presence of a unique melt curve signature. The melting signatures obtained on the Texas Red channel by opening LOCS-7 in the presence of MgPa and LOCS-8 in the presence of TV-Btub contained peaks at melting temperatures of 43°C and 53°C, respectively. The melting signatures obtained on the FAM channel by opening LOCS-12 in the presence of NGopa and LOCS-13 in the presence of gpd contained peaks at melting temperatures of 26°C, 42°C and 53°C, respectively.
На фигуре 14 показаны сигнатуры кривых плавления, полученные в результате одноплексной ПЦР, при которой каждая из петлевых областей трех LOCS-репортеров содержит свой субстрат для своего МНКзима, однако все три LOCS содержат одну и ту же стеблевую последовательность. Сигнатуры плавления, полученные в отсутствие мишени (серые линии), демонстрируют пики плавления при 74°С (фигура 14А), 75°С (фигура 14 В) и 75°С (фигура 14С), соответствующие температурам плавления замкнутых интактных LOCS-2, LOCS-14 и LOCS-15, соответственно. В присутствии мишени TFRC (черная линия; фигура 14А, 14В и 14С) раскрытые структуры LOCS-2, LOCS-14 и LOC-15 позволяли получить температуры плавления 49°С, 48°С и 49°С, соответственно.Figure 14 shows the signatures of the melting curves obtained from single plex PCR, in which each of the loop regions of the three LOCS reporters contains a different substrate for its MNKzyme, however, all three LOCS contain the same stem sequence. Melting signatures obtained in the absence of a target (gray lines) show melting peaks at 74°C (Figure 14A), 75°C (Figure 14B) and 75°C (Figure 14C), corresponding to the melting temperatures of closed intact LOCS-2, LOCS-14 and LOCS-15, respectively. In the presence of the TFRC target (black line; Figures 14A, 14B and 14C), the disclosed structures LOCS-2, LOCS-14 and LOC-15 allowed melting points of 49°C, 48°C and 49°C, respectively.
На фигуре 15 показаны сигнатуры кривой плавления, полученные при использовании LOCS-16 (фигура 15А) и LOCS-17 (фигура 15 В) с целью обнаружения и идентификации двух различных мишеней (AF-NE-TV1 и AF-NE-R5b) с использованием никующей эндонуклеазы (Nt. AlwI) в качестве способа, альтернативного расщеплению МНКзимом. Сигнатуры кривых плавления, полученные в отсутствие мишени (серые линии), содержали пики при Tm 65°С и 76°С, соответствующие температурам плавления замкнутых интактных LOCS-16 и LOCS-17, соответственно. Сигнатуры кривых плавления, полученные в присутствии мишени (черная линия; AF-NE-TV1 и AF-NE-R5b, соответственно), содержали пики при Tm 29°С и 48°С, соответствующие температурам плавления расщепленных раскрытых LOCS-16 и LOCS-17, соответственно. Данные из этого примера демонстрируют, что LOCS-репортеры можно применять с альтернативными способами обнаружения мишеней, например, способами, использующими никующие эндонуклеазные ферменты.Figure 15 shows melt curve signatures obtained using LOCS-16 (Figure 15A) and LOCS-17 (Figure 15B) to detect and identify two different targets (AF-NE-TV1 and AF-NE-R5b) using nicking endonuclease (Nt. AlwI) as an alternative to MNKzyme digestion. The melting curve signatures obtained in the absence of a target (gray lines) contained peaks at
На фигуре 16 показаны кривые амплификации (фигура 16А) и сигнатуры кривой плавления (фигура 16В), полученные при использовании стратегии, аналогичной той, которая опосредует генерацию сигнала TaqMan/гидролизных зондов, для раскрытия зондов LOCS, а именно, разрушения специфических областей зондов (петель) во время ПЦР за счет экзонуклеазной активности полимеразы. Графики ПЦР получены при использовании реакционных смесей, содержащих 10000 копий (черная линия) или 0 копий (серая линия) гена-мишени TV-btub (фигура 16А). Сигнатура кривой плавления, полученная в отсутствие мишени (серая линия), характеризовалась пиком плавления при Tm 61°С, что соответствует температуре плавления замкнутого интактного LOCS-18 (фигура 16В). Сигнатура кривой плавления, полученная в присутствии мишени (черная линия), характеризовалась пиком плавления при Tm 40°С, что соответствует температурам плавления расщепленного раскрытого LOCS-18 (фигура 16В). Данные из этого примера демонстрируют, что LOCS-репортеры можно использовать с альтернативными способами обнаружения мишеней, например, технологией TaqMan, использующей ферменты с экзонуклеазной активностью для расщепления зондов, гибридизующихся с ампликонами.Figure 16 shows amplification curves (Figure 16A) and melting curve signatures (Figure 16B) obtained using a strategy similar to that which mediates TaqMan signal generation/hydrolysis probes to open LOCS probes, namely disrupting specific regions of the probes (loops ) during PCR due to the exonuclease activity of the polymerase. PCR plots were generated using reaction mixtures containing 10,000 copies (black line) or 0 copies (gray line) of the TV-btub target gene (FIG. 16A). The signature of the melting curve obtained in the absence of a target (gray line) was characterized by a melting peak at Tm 61°C, which corresponds to the melting temperature of closed intact LOCS-18 (figure 16B). The signature of the melting curve obtained in the presence of the target (black line) was characterized by a melting peak at
На фигуре 17 показаны графики ПЦР-амплификации, полученные при использовании реакционных смесей, содержащих 20000 копий мишени Х/CTcry (сплошная черная линия), 20000 копий мишени Y/NGopa (пунктирная черная линия) или 20000 копий обеих мишеней (серая линия) при 39°С (фигура 17А) и 72°С (фигура 17В). Пороговые значения ТХ и TY указаны для графика амплификации, полученного при 39°С и 72°С, соответственно. Указаны конечные значения флуоресценции, обозначенные как ЕХ1, ЕХ2, EY1 и EY2.Figure 17 shows PCR amplification plots obtained using reaction mixtures containing 20,000 copies of X/CTcry target (solid black line), 20,000 copies of Y/NGopa target (dashed black line), or 20,000 copies of both targets (gray line) at 39 °C (figure 17A) and 72°C (figure 17B). Threshold values of TX and TY are indicated for the amplification plot obtained at 39°C and 72°C, respectively. Fluorescence endpoints are indicated, designated as EX1, EX2, EY1 and EY2.
На фигуре 18 показаны графики ПЦР-амплификации, полученные при использовании реакционных смесей, содержащих 0 копий мишени Х/CTcry (сплошная черная линия), 32 копии мишени Х/CTcry (серая линия) или 20000 копий обеих мишеней XCTcry (пунктирная черная линия) при 39°С с 20000 копий мишени Y/NGopa (фигура 18А), при 72°С с 20000 копий мишени Y/NGopa (фигура 18В), при 72°С с 20000 копий мишени Y/NGopa после нормировки по FAF (фигура 18С), при 39°С с 32 копиями мишени Y/NGopa (фигура 18D), при 72°С с 32 копиями мишени Y/NGopa (фигура 18Е), при 72°С с 32 копиями мишени Y/NGopa после нормировки по FAF (фигура 18F), при 39°С с 0 копий мишени Y/NGopa (фигура 18G), при 72°С с 0 копий мишени Y/NGopa (фигура 18Н), при 72°С с 0 копий мишени Y/NGopa после нормировки по FAF (фигура 18I).Figure 18 shows PCR amplification plots obtained using reaction mixtures containing 0 copies of X/CTcry target (solid black line), 32 copies of X/CTcry target (gray line) or 20,000 copies of both XCTcry targets (dashed black line) at 39°C with 20,000 copies of Y/NGopa target (Figure 18A), at 72°C with 20,000 copies of Y/NGopa target (Figure 18B), at 72°C with 20,000 copies of Y/NGopa target after FAF normalization (Figure 18C) , at 39°C with 32 copies of the Y/NGopa target (figure 18D), at 72°C with 32 copies of the Y/NGopa target (figure 18E), at 72°C with 32 copies of the Y/NGopa target after FAF normalization (figure 18F), at 39°C with 0 copies of Y/NGopa target (figure 18G), at 72°C with 0 copies of Y/NGopa target (figure 18H), at 72°C with 0 copies of Y/NGopa target after FAF normalization (figure 18I).
На фигуре 19 показана нелинейная логистическая регрессия для относительного сдвига значения Cq в зависимости от In количества копий мишени Y (NGopa) - ln количества копий мишени X (CTcry).Figure 19 shows a non-linear logistic regression for the relative shift of the Cq value as a function of In number of copies of target Y (NGopa) - ln number of copies of target X (CTcry).
На фигуре 20 показаны характеристики кривой плавления, полученные на канале HEX в результате 6-плексных реакций в одной лунке при использовании 10000 копий гена-мишени gpd, gpd3 или porA. Шесть мишеней специфически обнаружили и дифференцировали с использованием двух флуоресцентных каналов (три мишени на канал) в одной лунке. Эти мишени обнаружили с использованием шести различных МНКзимов, которые, в свою очередь, расщепляли и раскрывали шесть различных LOCS-репортеров. Фигура 20А: LOCS-21 в присутствии gpd (53°С, 68°С и 85°С), фигура 20В: LOCS-22 в присутствии gpd3 (30°С, 43°С, 77°С и 85°С), фигура 20С: LOCS-23 в присутствии porA (68°С и 77°С), фигура 20D: LOCS-21 и LOCS-22 в присутствии gpd и gpd3 (30°С, 43°С, 53°С и 85°С), фигура 20Е: LOCS-21 и LOCS-23 в присутствии gpd и porA (53°С и 68°С), фигура 20F: LOCS-22 и LOCS-23 в присутствии gpd3 и porA (30°С, 43°С, 68°С и 77°С).Figure 20 shows the melt curve characteristics obtained on the HEX channel from 6-plex reactions in one well using 10,000 copies of the gpd, gpd3 or porA target gene. Six targets were specifically detected and differentiated using two fluorescent channels (three targets per channel) in one well. These targets were detected using six different MNCzymes, which in turn cleaved and uncovered six different LOCS reporters. Figure 20A: LOCS-21 in the presence of gpd (53°C, 68°C and 85°C), figure 20B: LOCS-22 in the presence of gpd3 (30°C, 43°C, 77°C and 85°C), figure 20C: LOCS-23 in the presence of porA (68°C and 77°C), figure 20D: LOCS-21 and LOCS-22 in the presence of gpd and gpd3 (30°C, 43°C, 53°C and 85°C ), figure 20E: LOCS-21 and LOCS-23 in the presence of gpd and porA (53°C and 68°C), figure 20F: LOCS-22 and LOCS-23 in the presence of gpd3 and porA (30°C, 43°C , 68°С and 77°С).
На фигуре 21 показаны сигнатуры кривой плавления, полученные на канале Texas Red в результате тех же 6-плексных реакций в одной лунке, показанных на фигуре 20, содержащих 10000 копий генов-мишеней TV-Btub, MgPa или LGV. В этих реакциях специфически обнаружены и дифференцированы шесть мишеней с использованием двух флуоресцентных каналов (по три мишени на канал). Эти мишени обнаружили с использованием шести различных МНКзимов, которые, в свою очередь, расщепляли и раскрывали шесть различных LOCS-репортеров, при мониторинге на каналах HEX и Texas Red. Фигура 21А: сигнатура кривой плавления, полученная с помощью LOCS-24 в присутствии TV-Btub (30°С, 42°С, 66°С и 82°С), фигура 21В: LOCS-25 в присутствии MgPa (53°С, 66°С и 82°С), фигура 21С: LOCS-26 в присутствии LGV (68°С), фигура 21D: LOCS-24 и LOCS-25 в присутствии TV-Btub и MgPa (30°С, 42°С, 53°С и 82°С), фигура 21Е: LOCS-24 и LOCS-26 в присутствии TV-Btub и LGV (30°С, 42°С и 68°С), фигура 21F: LOCS-25 и LOCS-26 в присутствии MgPa и LGV (30°С, 43°С, 53°С и 68°С).Figure 21 shows melt curve signatures obtained from the Texas Red channel from the same 6-plex one-well reactions shown in Figure 20 containing 10,000 copies of the TV-Btub, MgPa or LGV target genes. In these reactions, six targets were specifically detected and differentiated using two fluorescent channels (three targets per channel). These targets were detected using six different MNCzymes, which in turn cleaved and uncovered six different LOCS reporters, when monitored on the HEX and Texas Red channels. Figure 21A: Melting curve signature obtained with LOCS-24 in the presence of TV-Btub (30°C, 42°C, 66°C and 82°C), Figure 21B: LOCS-25 in the presence of MgPa (53°C, 66°C and 82°C), figure 21C: LOCS-26 in the presence of LGV (68°C), figure 21D: LOCS-24 and LOCS-25 in the presence of TV-Btub and MgPa (30°C, 42°C, 53°C and 82°C), figure 21E: LOCS-24 and LOCS-26 in the presence of TV-Btub and LGV (30°C, 42°C and 68°C), figure 21F: LOCS-25 and LOCS-26 in the presence of MgPa and LGV (30°C, 43°C, 53°C and 68°C).
На фигуре 22 показаны сигнатуры кривой плавления, полученные после ПЦР-амплификации в результате тех же 6-плексных реакций, которые приведены на фигурах 20 и 21, при использовании по 10000 копий каждого из gpd, gpd3 и porA (фигура 22А) или по 10000 копий каждого из генов-мишеней TV-Btub, MgPa и LGV (фигура 22В). Эти мишени обнаружили с использованием шести МНКзимов, которые, в свою очередь, расщепляли и раскрывали шесть LOCS-репортеров, при мониторинге на двух флуоресцентных каналах. Фигура 22А: Сигнатура плавления, полученная на канале HEX при использовании LOCS-21, LOCS-22 и LOCS-23 в присутствии генов-мишеней gpd, gpd3 и porA (30°С, 43°С, 53°С и 68°С). Фигура 22В: Сигнатура плавления, полученная на канале TEXAS RED при использовании LOCS-24, LOCS-25 и LOCS-26 в присутствии TV-Btub, MgPa и LGV (30°С, 42°С, 53°С и 68°С).Figure 22 shows melting curve signatures obtained after PCR amplification from the same 6-plex reactions as shown in Figures 20 and 21 using 10,000 copies of each of gpd, gpd3 and porA (Figure 22A) or 10,000 copies each of the TV-Btub, MgPa and LGV target genes (FIG. 22B). These targets were detected using six MNCzymes, which in turn cleaved and opened six LOCS reporters, when monitored on two fluorescent channels. Figure 22A: Melting signature obtained on the HEX channel using LOCS-21, LOCS-22 and LOCS-23 in the presence of gpd, gpd3 and porA target genes (30°C, 43°C, 53°C and 68°C) . Figure 22B: Melting signature obtained on the TEXAS RED channel using LOCS-24, LOCS-25 and LOCS-26 in the presence of TV-Btub, MgPa and LGV (30°C, 42°C, 53°C and 68°C) .
На фигуре 23 показаны сигнатуры кривой плавления, полученные после ПЦР-амплификации в результате 10-плексных реакций при использовании 10000 копий генов-мишеней NGopa, porA, gpd, gpd3, TV-Btub, MgPa, CTcry, LGV, polA или TFRC. Десять генов-мишеней специфически обнаружили с использованием десяти различных МНКзимов, которые, в свою очередь, расщепляли и раскрывали десять различных LOCS-репортеров, при мониторинге на пяти флуоресцентных каналах (FAM, HEX, Texas Red, Су5 и Су5.5). Дифференциация мишеней на канале FAM показана на фигуре 23А: LOCS-15 в присутствии NGopa (53°С), на фигуре 2 В: LOCS-27 в присутствии porA (30°С и 76°С) и на фигуре 23С: LOCS-15 и LOCS-27 в присутствии как NGopa, так и porA (30°С и 53°С). Дифференциация мишеней на канале HEX показана на фигуре 23D: LOCS-21 в присутствии gpd (53°С и 70°С), на фигуре 23Е: LOCS-22 в присутствии gpd3 (30°С, 43°С и 76°С) и на фигуре 23F: LOCS-21 и LOCS-22 в присутствии генов-мишеней gpd и gpd3 (30°С, 43°С и 53°С). Дифференциация мишеней на канале Texas Red показана на фигуре 23G: LOCS-24 в присутствии TV-Btub (31°С, 41°С, 59°С и 83°С), на фигуре 23Н: LOCS-28 в присутствие MgPa (63°С) и на фигуре 231: LOCS-24 и LOCS-28 в присутствии как TV-Btub, так и MgPa (31°С, 41°С и 63°С). Дифференциация мишеней на канале Су5 показана на фигуре 23J: LOCS-29 в присутствии CTcry (61°С и 79°С), на фигуре 23K: LOCS-10 в присутствии LGV (47°С и 80°С) и на фигуре 23L: LOCS-29 и LOCS-10 в присутствии как CTcry, так и LVG (47°С и 61°С). Дифференциация мишеней на канале Су5.5 показана на фигуре 23М: LOCS-30 и LOCS-31 в присутствии мишеней генов как polA, так и TFRC (39°С и 59°С) и на фигуре 23N: LOCS-31 при наличии гена TFRC (39°С и 80°С).Figure 23 shows melt curve signatures obtained from PCR amplification from 10-plex reactions using 10,000 copies of the target genes NGopa, porA, gpd, gpd3, TV-Btub, MgPa, CTcry, LGV, polA, or TFRC. Ten target genes were specifically detected using ten different MNCzymes, which in turn cleaved and uncovered ten different LOCS reporters, when monitored on five fluorescent channels (FAM, HEX, Texas Red, Cy5 and Cy5.5). Target differentiation on the FAM channel is shown in Figure 23A: LOCS-15 in the presence of NGopa (53°C), Figure 2B: LOCS-27 in the presence of porA (30°C and 76°C) and Figure 23C: LOCS-15 and LOCS-27 in the presence of both NGopa and porA (30°C and 53°C). Target differentiation on the HEX channel is shown in Figure 23D: LOCS-21 in the presence of gpd (53°C and 70°C), Figure 23E: LOCS-22 in the presence of gpd3 (30°C, 43°C and 76°C) and in figure 23F: LOCS-21 and LOCS-22 in the presence of target genes gpd and gpd3 (30°C, 43°C and 53°C). Target differentiation on the Texas Red channel is shown in figure 23G: LOCS-24 in the presence of TV-Btub (31°C, 41°C, 59°C and 83°C), in figure 23H: LOCS-28 in the presence of MgPa (63° C) and figure 231: LOCS-24 and LOCS-28 in the presence of both TV-Btub and MgPa (31°C, 41°C and 63°C). Target differentiation on the Cy5 channel is shown in Figure 23J: LOCS-29 in the presence of CTcry (61°C and 79°C), Figure 23K: LOCS-10 in the presence of LGV (47°C and 80°C) and Figure 23L: LOCS-29 and LOCS-10 in the presence of both CTcry and LVG (47°C and 61°C). Differentiation of targets on the Cy5.5 channel is shown in Figure 23M: LOCS-30 and LOCS-31 in the presence of both polA and TFRC gene targets (39°C and 59°C) and in Figure 23N: LOCS-31 in the presence of the TFRC gene (39°C and 80°C).
На фигуре 24 показан сравнительный анализ уровня дифференциальной флуоресценции до и после амплификации на канале JOE при использовании реакционных смесей, содержащих 10000 копий TFRC, rpoB, pss или всех комбинаций двух или более генов-мишеней, измеренных при 40,5°С, 56,5°С и 78,5°С и выраженных как средние значения уровня флуоресценции из трех повторных реакций за вычетом среднего из трех повторных реакций контроля без матрицы. Показатель погрешности представляет собой стандартное отклонение по каждым трем повторностям.Figure 24 shows a comparative analysis of the level of differential fluorescence before and after amplification on the JOE channel using reaction mixtures containing 10,000 copies of TFRC, rpoB, pss or all combinations of two or more target genes, measured at 40.5°C, 56.5 °C and 78.5°C and expressed as the average of the fluorescence level from three replicate reactions minus the average of three replicate reactions of control without template. The margin of error is the standard deviation for every three repetitions.
На фигуре 25 показан сравнительный дифференциальный уровень флуоресценции после амплификации на канале JOE при использовании реакционных смесей, содержащих 10000 копий TFRC, rpoB, pss или всех комбинаций двух или более генов-мишеней, измеренных при 32°С, 40,5°С, 56,5°С и 65,5°С. Значения выражали в виде разности уровней флуоресценции между (а) 32°С и 40,5°С; (б) 40,5°С и 56,5°С; и (с) 56,5°С и 65°С, усредненной по трем повторным реакциям. Показатель погрешности представляет собой стандартное отклонение по каждым трем повторностям.Figure 25 shows the comparative differential level of fluorescence after amplification in the JOE channel using reaction mixtures containing 10,000 copies of TFRC, rpoB, pss, or all combinations of two or more target genes, measured at 32°C, 40.5°C, 56, 5°C and 65.5°C. Values were expressed as the difference in fluorescence levels between (a) 32°C and 40.5°C; (b) 40.5°C and 56.5°C; and (c) 56.5°C and 65°C averaged over three replicates. The margin of error is the standard deviation for every three repetitions.
На фигуре 26 показан сравнительный анализ дифференциального уровня флуоресценции до и после амплификации на канале JOE при использовании реакционных смесей, содержащих 10000 копий TFRC, rpoB, pss или всех комбинаций двух или более генов-мишеней, измеренных при 39,5°С, 56,5°С и 65,5°С. Значения выражали в виде (i) разности между уровнем флуоресценции до и после амплификации при 39,5°С; (ii) разности между разницей уровня флуоресценции до и после амплификации при 39,5°С и разности между уровнем флуоресценции до и после амплификации при 39,5°С и уровнем флуоресценции после амплификации при 56,5°С и (iii) разности между разностью уровня флуоресценции до и после амплификации при 56,5°С и разностью уровня флуоресценции до и после амплификации при 65,5°С, усредненной по трем повторным реакциям. Показатель погрешности представляет собой стандартное отклонение по каждым трем повторностям.Figure 26 shows a comparative analysis of the differential level of fluorescence before and after amplification on the JOE channel using reaction mixtures containing 10,000 copies of TFRC, rpoB, pss or all combinations of two or more target genes, measured at 39.5°C, 56.5 °C and 65.5°C. The values were expressed as (i) the difference between the level of fluorescence before and after amplification at 39.5°C; (ii) the difference between the difference between the fluorescence level before and after amplification at 39.5°C and the difference between the fluorescence level before and after amplification at 39.5°C and the fluorescence level after amplification at 56.5°C and (iii) the difference between the difference between the fluorescence level before and after amplification at 56.5°C and the difference between the fluorescence level before and after amplification at 65.5°C, averaged over three replicates. The margin of error is the standard deviation for every three repetitions.
На фигуре 27 показана сравнительная высота пика плавления при 40°С, 51°С и 65°С, полученная на канале JOE при использовании реакционных смесей, содержащих 10000 копий TFRC, rpoB, pss или всех комбинаций двух или более генов-мишеней, усредненная по трем повторным реакциям. Показатель погрешности представляет собой стандартное отклонение по каждым трем повторностям.Figure 27 shows the comparative height of the melting peak at 40°C, 51°C and 65°C obtained on the JOE channel using reaction mixtures containing 10,000 copies of TFRC, rpoB, pss or all combinations of two or more target genes, averaged over three repeated reactions. The margin of error is the standard deviation for every three repetitions.
ОпределенияDefinitions
В настоящей заявке формы единственного числа включают упоминание форм множественного числа, если иное явным образом не следует из контекста. Например, фраза «полинуклеотид» также включает множество полинуклеотидов.In the present application, the singular forms include the mention of the plural forms, unless otherwise clearly follows from the context. For example, the phrase "polynucleotide" also includes many polynucleotides.
В настоящем документе термин «содержащий» означает «включающий». Вариации слова «содержащий», например, «содержать» и «содержит», имеют соответственно различающиеся значения. Таким образом, например, полинуклеотид, «содержащий» последовательность нуклеотидов, может состоять исключительно из этой последовательности нуклеотидов или может содержать один или более из дополнительных нуклеотидов.As used herein, the term "comprising" means "including". Variations of the word "comprising", such as "contain" and "comprises", have correspondingly different meanings. Thus, for example, a polynucleotide "comprising" a sequence of nucleotides may consist solely of that sequence of nucleotides, or may contain one or more additional nucleotides.
В настоящем документе термин «множество» означает более одного. В некоторых конкретных аспектах или вариантах реализации множество может означать 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51 или более, и любое целое число, производное от них, и любой диапазон, производный от них.In this document, the term "multiple" means more than one. In some specific aspects or implementations, the set may mean 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51 or more, and any integer derived from them, and any range derived from them.
В настоящем документе термин «субъект» включает любое животное, имеющее важное экономическое, социальное или исследовательское значение, включая крупный рогатый скот, лошадей, овец, приматов, птиц и грызунов. Следовательно, «субъект» может являться млекопитающим, например, человеком, или млекопитающим, не являющимся человеком. Этот термин также охватывает субъектов-микроорганизмов, включая бактерии, вирусы, грибы/дрожжи, простейших и нематод, но не ограничиваясь ими. «Субъект» в соответствии с настоящим изобретением также включает инфекционные агенты, например, прионы.As used herein, the term "subject" includes any animal of significant economic, social, or research value, including cattle, horses, sheep, primates, birds, and rodents. Therefore, a "subject" may be a mammal, such as a human, or a non-human mammal. The term also covers microbial subjects, including but not limited to bacteria, viruses, fungi/yeasts, protozoa, and nematodes. "Subject" in accordance with the present invention also includes infectious agents, such as prions.
В настоящем документе термины «полинуклеотид» и «нуклеиновая кислота» могут использоваться взаимозаменяемо и относятся к одно- или двуцепочечному полимеру дезоксирибонуклеотидных или рибонуклеотидных оснований или их аналогов, производных, вариантов, фрагментов или комбинаций, включая ДНК, метилированную ДНК, алкилированную ДНК, РНК, метилированную РНК, микроРНК, миРНК, кшРНК, мРНК, тРНК, мякРНК, мвРНК, ммРНК, предшественники микроРНК и первичные микроРНК, другие некодирующие РНК, рибосомную РНК, их производные, их ампликоны или любую их комбинацию, но не ограничиваясь ими. В качестве неограничивающего примера, источник нуклеиновой кислоты можно выбрать из группы, состоящей из синтетических соединений, млекопитающих, человека, животных, растений, грибов, бактерий, вирусов, архей или любой их комбинации. Термины «полинуклеотид» и «нуклеиновая кислота», «олигонуклеотид» включают ссылку на любую конкретную последовательность, а также на последовательность, комплементарную ей, если не указано иное.As used herein, the terms "polynucleotide" and "nucleic acid" may be used interchangeably and refer to a single- or double-stranded polymer of deoxyribonucleotide or ribonucleotide bases, or analogs, derivatives, variants, fragments, or combinations thereof, including DNA, methylated DNA, alkylated DNA, RNA, methylated RNA, miRNA, miRNA, shRNA, mRNA, tRNA, snoRNA, mvRNA, mmRNA, microRNA precursors and primary microRNAs, other non-coding RNAs, ribosomal RNA, their derivatives, their amplicons, or any combination thereof, but not limited to. As a non-limiting example, the nucleic acid source can be selected from the group consisting of synthetic compounds, mammals, humans, animals, plants, fungi, bacteria, viruses, archaea, or any combination thereof. The terms "polynucleotide" and "nucleic acid", "oligonucleotide" include reference to any particular sequence, as well as to a sequence complementary to it, unless otherwise indicated.
В настоящем документе термин «мишень» относится к любой молекуле или анализируемому соединению, присутствующим в образце, для обнаружения которых можно использовать способы согласно настоящему изобретению. Следует понимать, что термин «мишень» включает мишени, являющиеся нуклеиновыми кислотами, и мишени, не являющиеся нуклеиновыми кислотами, например, белки, пептиды, анализируемые соединения, лиганды и ионы (например, ионы металлов).As used herein, the term "target" refers to any molecule or analyte present in a sample that can be detected using the methods of the present invention. The term "target" is to be understood to include nucleic acid targets and non-nucleic acid targets, such as proteins, peptides, analytes, ligands, and ions (eg, metal ions).
В настоящем документе термин «олигонуклеотид» относится к сегменту ДНК или ДНК-содержащей молекуле нуклеиновой кислоты, или РНК, или РНК-содержащей молекуле, или их комбинации. Примеры олигонуклеотидов включают нуклеиновые кислоты-мишени; субстраты, например, субстраты, которые может модифицировать МНКзим; праймеры, например, праймеры, используемые для амплификации мишеней in vitro такими способами, как ПЦР; и компоненты МНКзимов. Термин «олигонуклеотид» включает упоминание любой конкретной последовательности, а также последовательности, комплементарной ей, если не указано иное. Олигонуклеотиды могут содержать по меньшей мере одно добавление или замещение, включая группу, содержащую 4-ацетилцитидин, 5-(карбоксигидроксилметил)уридин, 2'-O-метилцитидин, 5-карбоксиметиламинометилтиоуридин, дигидроуридин, 2'-O-метилпсевдоуридин, бета-D-галактозилкеозин, 2'-O-метилгуанозин, инозин, N6-изопентениладенозин, 1-метиладенозин, 1-метилпсевдоуридин, 1-метил гуанозин, 1-метилинозин, 2,2-диметилгуанозин, 2-метиладенозин, 2-метилгуанозин, 2-метилгуанозин, 3-метилцитидин, 5-метилцитидин, N6-метиладенозин, 7-метил гуанозин, 5-метиламинометилуридин, 5-метоксиаминометил-2-тиоуридин, бета-D-маннозилметилуридин, 5-метоксикарбонилметилуридин, 5-метоксиуридин, 2-метилтио-N6-изопентениладенозин, N-((9-бета-рибофуранозил-2-метилтиопурин-6-ил)карбамоил)треонин, N-((9-бета-рибофуранозилпурин-6-ил)N-метилкарбамоил)треонин, метиловый эфир уридин-5-оксиуксусной кислоты, уридин-5-оксиуксусную кислоту (v), вибутоксозин, псевдоуридин, кеозин, 2-тиоцитидин, 5-метил-2-тиоуридин, 2-тиоуридин, 4-тиоуридин, 5-метилуридин, N-((9-бета-D-рибофуранозилпурин-6-ил)карбамоил)треонин, 2'-O-метил-5 -метилуридин, 2'-O-метилуридин, вибутозин, 3-(3-амино-3-карбоксипропил)уридин, бета-D-арабинозилуридин, бета-D-арабинозилтимидин, но не ограничиваясь ими.As used herein, the term "oligonucleotide" refers to a segment of DNA, or a DNA-containing nucleic acid molecule, or RNA, or an RNA-containing molecule, or combinations thereof. Examples of oligonucleotides include target nucleic acids; substrates, for example, substrates that MNKzyme can modify; primers, for example primers used to amplify targets in vitro by methods such as PCR; and components of MNKzymes. The term "oligonucleotide" includes reference to any particular sequence, as well as a sequence complementary to it, unless otherwise indicated. The oligonucleotides may contain at least one addition or substitution, including a group containing 4-acetylcytidine, 5-(carboxyhydroxylmethyl)uridine, 2'-O-methylcytidine, 5-carboxymethylaminomethylthiouridine, dihydrouridine, 2'-O-methylpseudouridine, beta-D- galactosylkeosine, 2'-O-methylguanosine, inosine, N6-isopentenyladenosine, 1-methyladenosine, 1-methylpseudouridine, 1-methylguanosine, 1-methylinosine, 2,2-dimethylguanosine, 2-methyladenosine, 2-methylguanosine, 2-methylguanosine, 3-methylcytidine, 5-methylcytidine, N6-methyladenosine, 7-methylguanosine, 5-methylaminomethyluridine, 5-methoxyaminomethyl-2-thiouridine, beta-D-mannosylmethyluridine, 5-methoxycarbonylmethyluridine, 5-methoxyuridine, 2-methylthio-N6-isopentenyladenosine , N-((9-beta-ribofuranosyl-2-methylthiopurin-6-yl)carbamoyl)threonine, N-((9-beta-ribofuranosylpurin-6-yl)N-methylcarbamoyl)threonine, uridine-5-hydroxyacetic methyl ester acids, uridine-5-hydroxyacetic acid (v), vibutoxosin, pseudouridine, keosine, 2-thiocytidine, 5-methyl-2-thiouridine, 2-thiouridine, 4- thiouridine, 5-methyluridine, N-((9-beta-D-ribofuranosylpurin-6-yl)carbamoyl)threonine, 2'-O-methyl-5-methyluridine, 2'-O-methyluridine, vibutosin, 3-(3 -amino-3-carboxypropyl)uridine, but not limited to beta-D-arabinosyluridine, beta-D-arabinosylthymidine.
В настоящем документе термины «комплементнарный», «комплементарность», «совпадение» и «совпадающий» относятся к способности нуклеотидов (например, дезоксирибонуклеотидов, рибонуклеотидов или их комбинаций) гибридизоваться друг с другом посредством спаривания оснований по Уотсону-Крику, либо неоднозначного спаривания оснований. Связи могут образовываться посредством спаривания оснований по Уотсону-Крику между основаниями аденина (А) и основаниями урацила (U), между основаниями аденина (А) и основаниями тимина (Т), между основаниями цитозина (С) и основаниями гуанина (G). Неоднозначная пара оснований представляет собой пару оснований, не соответствующую правилу Уотсона-Крика и образованную между двумя нуклеотидами в полинуклеотидной двуцепочечной структуре (например, гуанин-урацил, инозин-урацил, инозин-аденин и инозин-цитозин). Нуклеотиды, обозначаемые как «комплементарные» или являющиеся «комплементарными» друг другу, представляют собой нуклеотиды, которые обладают способностью гибридизоваться друг с другом либо за счет спаривания соответствующих оснований по Уотсону-Крику, либо за счет неоднозначного спаривания оснований.As used herein, the terms "complementary", "complementarity", "match", and "match" refer to the ability of nucleotides (e.g., deoxyribonucleotides, ribonucleotides, or combinations thereof) to hybridize to each other via Watson-Crick base pairing or ambiguous base pairing. Bonds can be formed by Watson-Crick base pairing between adenine (A) bases and uracil bases (U), between adenine bases (A) and thymine bases (T), between cytosine bases (C) and guanine bases (G). An ambiguous base pair is a base pair that does not follow the Watson-Crick rule and is formed between two nucleotides in a double-stranded polynucleotide structure (eg, guanine-uracil, inosine-uracil, inosine-adenine, and inosine-cytosine). Nucleotides referred to as "complementary" or being "complementary" to each other are nucleotides that have the ability to hybridize with each other, either by appropriate Watson-Crick base pairing or by ambiguous base pairing.
В настоящем документе термины «некомплементарный», «не комплементарный», «несоответствие» и «несоответствующий» относятся к нуклеотидам (например, дезоксирибонуклеотидам, рибонуклеотидам и их комбинациям), не обладающим способностью гибридизоваться друг с другом за счет спаривания соответствующих оснований по Уотсону-Крику либо за счет неоднозначного спаривания оснований.As used herein, the terms "non-complementary", "non-complementary", "mismatch", and "mismatch" refer to nucleotides (e.g., deoxyribonucleotides, ribonucleotides, and combinations thereof) that do not have the ability to hybridize to each other by Watson-Crick base pairing. or due to ambiguous base pairing.
В настоящем документе термин «фермент» относится к любой молекуле, способной катализировать химическую реакцию (например, амплификацию полинуклеотида, расщепление полинуклеотида и т.д.). Неограничивающие примеры ферментов, подходящих для использования в настоящем изобретении, включают нуклеозимы и ферменты-белки. Неограничивающие примеры подходящих нуклеозимов включают РНКзимы, МНКзимы и ДНКзимы. Неограничивающие примеры подходящих ферментов-белков включают экзонуклеазы и эндонуклеазы. Ферменты обычно обеспечивают каталитическую активность, способствующую осуществлению одного или более способов, описанных в настоящем документе. В качестве неограничивающего примера, экзонуклеазная активность может представлять собой каталитическую активность, присущую, например, полимеразе. В качестве неограничивающего примера, эндонуклеазная активность может представлять собой каталитическую активность, присущую, например, ферменту рестрикции, включая никующую эндонуклеазу, рибоэндонуклеазу или нуклеазу, специфичную к двуцепочечной структуре (DSN).As used herein, the term "enzyme" refers to any molecule capable of catalyzing a chemical reaction (eg, amplification of a polynucleotide, cleavage of a polynucleotide, etc.). Non-limiting examples of enzymes suitable for use in the present invention include nucleozymes and protein enzymes. Non-limiting examples of suitable nucleozymes include RNAzymes, MNKzymes, and DNAzymes. Non-limiting examples of suitable protein enzymes include exonucleases and endonucleases. Enzymes typically provide catalytic activity to facilitate one or more of the methods described herein. As a non-limiting example, the exonuclease activity may be the catalytic activity inherent in, for example, a polymerase. As a non-limiting example, endonuclease activity can be a catalytic activity inherent in, for example, a restriction enzyme, including a nicking endonuclease, a riboendonuclease, or a double-stranded structure-specific nuclease (DSN).
В настоящем документе термин «ампликон» относится к нуклеиновой кислоте (например, ДНК или РНК или их комбинации), являющейся продуктом естественной или искусственной амплификации или репликации нуклеиновых кислот, включая, помимо прочего, ПЦР, ОТ-ПЦР, SDA, HDA, RPA, LAMP, RCA, ТМА, 3SR или NASBA.As used herein, the term "amplicon" refers to a nucleic acid (e.g., DNA or RNA, or combinations thereof) that is the product of natural or artificial amplification or replication of nucleic acids, including, but not limited to, PCR, RT-PCR, SDA, HDA, RPA, LAMP, RCA, TMA, 3SR or NASBA.
В настоящем документе следует понимать, что термин «олигонуклеотид типа "стебель-петля"» означает ДНК или молекулу, содержащую ДНК, или РНК, или молекулу, содержащую РНК, или их комбинацию (т.е. гибридную молекулу или комплекс ДНК-РНК), содержащую или состоящую из двуцепочечного стеблевого компонента, соединенного с одноцепочечным петлевым компонентом. Двуцепочечный стеблевой компонент содержит прямую цепь, гибридизованную за счет спаривания комплементарных оснований с комплементарной обратной цепью, причем 3'-нуклеотид прямой цепи соединен с 5'-нуклеотидом компонента одноцепочечной петли, а 5'- нуклеотид обратной цепи соединен с 3'-нуклеотидом компонента одноцепочечной петли. Двуцепочечный стеблевой компонент может дополнительно содержать один или более флуорофоров на одной цепи (например, прямой цепи) и один или более гасителей на противоположной цепи (например, обратной цепи).As used herein, the term stem-loop oligonucleotide is to be understood to mean DNA or a molecule containing DNA or RNA or a molecule containing RNA or a combination thereof (i.e. a hybrid molecule or a DNA-RNA complex) , containing or consisting of a double-stranded stem component connected to a single-stranded loop component. The double-stranded stem component contains a forward strand hybridized by pairing complementary bases with a complementary reverse strand, wherein the 3'-nucleotide of the forward strand is connected to the 5'-nucleotide of the single-stranded loop component, and the 5'-nucleotide of the reverse strand is connected to the 3'-nucleotide of the single-stranded component. loops. The double-stranded stem component may further comprise one or more fluorophores on one strand (eg, forward strand) and one or more quenchers on the opposite strand (eg, reverse strand).
В настоящем документе термины «олигонуклеотид типа "стебель-петля"» и «LOCS», также называемый в настоящем документе «LOCS-олигонуклеотид», «LOCS-структура», «LOCS-репортер», «интактный LOCS», «замкнутый LOCS» и «LOCS-зонды», используются взаимозаменяемо и означают ДНК или ДНК-содержащую молекулу, или РНК, или РНК-содержащую молекулу, или их комбинацию (т.е. гибридную молекулу или комплекс ДНК-РНК), содержащую или состоящую из двуцепочечного стеблевого компонента (также называемого в настоящем документе «стебель», «стеблевая область» и «стеблевой фрагмент»), присоединенного к одноцепочечному петлевому компоненту (также называемому в настоящем документе «петля», «петлевая область» и «петлевой фрагмент»). Двуцепочечный стеблевой компонент содержит прямую цепь, гибридизованную за счет спаривания комплементарных оснований с комплементарной обратной цепью, причем 3'-нуклеотид прямой цепи соединен с 5'-нуклеотидом компонента одноцепочечной петли, а 5'-нуклеотид обратной цепи соединен с 3'-нуклеотидом компонента одноцепочечной петли.In this document, the terms "stem-loop oligonucleotide" and "LOCS", also referred to herein as "LOCS oligonucleotide", "LOCS structure", "LOCS reporter", "intact LOCS", "closed LOCS" and "LOCS probes", are used interchangeably and mean a DNA or DNA-containing molecule, or RNA, or an RNA-containing molecule, or a combination thereof (i.e., a hybrid molecule or a DNA-RNA complex) containing or consisting of a double-stranded stem component (also referred to herein as "stem", "stem region" and "stem fragment") attached to a single-stranded loop component (also referred to herein as "loop", "loop region" and "loop fragment"). The double-stranded stem component contains a forward strand hybridized by pairing complementary bases with a complementary reverse strand, wherein the 3'-nucleotide of the forward strand is connected to the 5'-nucleotide of the single-stranded loop component, and the 5'-nucleotide of the reverse strand is connected to the 3'-nucleotide of the single-stranded component loops.
Двуцепочечный стеблевой компонент может дополнительно содержать один или более флуорофоров на одной цепи (например, прямой цепи) и один или более гасителей на противоположной цепи (например, обратной цепи). Например, флуорофор(ы) могут быть присоединены к 5'-концу прямой цепи или рядом с ним, а гаситель(и) могут быть присоединены к 3'-концу обратной цепи или рядом с ним, или наоборот. Одноцепочечный петлевой компонент может содержать область, способную служить субстратом для каталитической нуклеиновой кислоты, например, МНКзима, ДНКзима, рибозима, апта-МНКзима или аптазима. В качестве дополнения или альтернативы, одноцепочечный петлевой компонент может содержать область, комплементарную нуклеиновой кислоте-мишени (например, мишени для обнаружения, количественной оценки и т.п.) и/или полученным из нее ампликонам, которая может дополнительно служить в качестве субстрата для фермента-экзонуклеазы. В качестве неограничивающего примера, экзонуклеазная активность может быть присуща ферменту-полимеразе. В качестве дополнения или альтернативы, область одноцепочечного петлевого компонента может содержать область, которая может: (i) быть комплементарной мишени, подлежащей обнаружению, (ii) содержать одну цепь двуцепочечного сайта, распознаваемого ферментом рестрикции; и (iii) служить субстратом для фермента рестрикции.The double-stranded stem component may further comprise one or more fluorophores on one strand (eg, forward strand) and one or more quenchers on the opposite strand (eg, reverse strand). For example, the fluorophore(s) may be attached to or near the 5' end of the forward strand, and the quencher(s) may be attached to or near the 3' end of the reverse strand, or vice versa. The single stranded loop component may contain a region capable of serving as a substrate for a catalytic nucleic acid, such as MNKzyme, DNAzyme, ribozyme, apta-MNKzyme, or aptazime. In addition or alternatively, the single-stranded loop component may contain a region complementary to the target nucleic acid (e.g., targets for detection, quantification, etc.) and/or amplicons derived from it, which may additionally serve as a substrate for the enzyme. -exonucleases. As a non-limiting example, exonuclease activity may be inherent in a polymerase enzyme. In addition or alternatively, the single-stranded loop component region may contain a region that may: (i) be complementary to the target to be detected, (ii) contain one strand of a double-stranded site recognized by the restriction enzyme; and (iii) serve as a substrate for a restriction enzyme.
В настоящем документе термины «раскрытый олигонуклеотид типа "стебель-петля"», «раскрытый LOCS», «раскрытый LOCS-олигонуклеотид», «раскрытая LOCS-структура», «раскрытые LOCS-репортеры», «раскрытые LOCS-зонды», «раскрытый LOCS», «расщепленный LOCS» и «разрушенный LOCS» используются взаимозаменяемо и относятся к «олигонуклеотиду типа "стебель-петля"» или «LOCS», в котором одноцепочечный петлевой компонент расщеплен и/или разрушен (например, ферментом, описанным в настоящем документе), так что по меньшей мере одна связь между соседними нуклеотидами в составе петли удалена, что приводит к образованию раскрытой структуры в области петли. В раскрытом LOCS прямая и обратная цепи двуцепочечного стеблевого фрагмента могут сохранять способность гибридизироваться друг с другом с образованием стебля.As used herein, the terms "disclosed stem-loop oligonucleotide", "disclosed LOCS", "disclosed LOCS oligonucleotide", "disclosed LOCS structure", "disclosed LOCS reporters", "disclosed LOCS probes", "disclosed LOCS", "cleaved LOCS", and "disrupted LOCS" are used interchangeably and refer to a "stem-loop oligonucleotide" or "LOCS" in which the single-stranded loop component is cleaved and/or disrupted (e.g., by an enzyme described herein ) so that at least one bond between adjacent nucleotides within the loop is removed, resulting in an open structure in the loop region. In the disclosed LOCS, the forward and reverse strands of the double stranded stem fragment may retain the ability to hybridize with each other to form a stem.
В настоящем документе термин «универсальный стебель» относится к двуцепочечной последовательности, которую можно включить в любую LOCS-структуру. Один и тот же «универсальный стебель» можно использовать в LOCS, содержащих петли, содержащие субстраты каталитических нуклеиновых кислот либо последовательность, комплементарную рассматриваемой мишени. Один универсальный стебель можно использовать в качестве суррогатного маркера для любой мишени, способной облегчить раскрытие конкретного LOCS. Ряд универсальных стеблей можно внедрить в ряд LOCS, предназначенных для анализа любого набора мишеней.As used herein, the term "universal stem" refers to a double stranded sequence that can be included in any LOCS structure. The same "universal stem" can be used in LOCS containing loops containing catalytic nucleic acid substrates or a sequence complementary to the target in question. A single universal stem can be used as a surrogate marker for any target capable of facilitating the opening of a particular LOCS. A range of versatile stems can be incorporated into a range of LOCS designed to analyze any set of targets.
В настоящем документе термин «универсальный LOCS» относится к LOCS-структуре, содержащей «универсальный стебель» и «универсальную петлю», содержащую универсальный субстрат каталитической нуклеиновой кислоты, который может расщепить любой МНКзим с дополнительными субстрат-связывающими цепями независимо от последовательностей цепей-датчиков мишеней в составе МНКзима. Один универсальный LOCS можно использовать в качестве суррогатного маркера для любой мишени, способной облегчить раскрытие конкретного LOCS. Ряд универсальных LOCS можно внедрить в любой мультиплексный анализ, предназначенный для анализа любого набора мишеней.As used herein, the term “universal LOCS” refers to a LOCS structure comprising a “universal stem” and a “universal loop” containing a universal catalytic nucleic acid substrate that can cleave any MNCzyme with additional substrate-binding strands, regardless of target sensor strand sequences. as part of MNKzim. One generic LOCS can be used as a surrogate marker for any target capable of facilitating discovery of a particular LOCS. A range of versatile LOCSs can be incorporated into any multiplex analysis designed to analyze any set of targets.
В настоящем документе термины «нуклеозим», «каталитическая нуклеиновая кислота», «нуклеиновая кислота с каталитической активностью» и «каталитический нуклеозим» используются взаимозаменяемо и означают ДНК или ДНК-содержащие молекулу или комплекс, или РНК, или РНК-содержащую молекулу или комплекс, или их комбинацию (т.е. ДНК-РНК-гибридную молекулу или комплекс), способную распознавать по меньшей мере один субстрат и катализировать модификацию (например, расщепление) по меньшей мере одного субстрата. Нуклеотидные остатки в каталитических нуклеиновых кислотах могут содержать основания А, С, G, Т и U, а также их производные и аналоги. Вышеприведенные термины включают одномолекулярные нуклеозимы, которые могут содержать одну ДНК или ДНК-содержащую молекулу (также известную в данной области техники как «ДНК-фермент», «дезоксирибозим» или «ДНКзим») или РНК, или молекулу, содержащую РНК (также известную в данной области техники как «рибозим») или их комбинацию, представляющую собой ДНК-РНК-гибридную молекулу, способную распознавать по меньшей мере один субстрат и катализировать модификацию (например, расщепление) по меньшей мере одного субстрата. Вышеприведенные термины включают нуклеозимы, содержащие ДНК или ДНК-содержащий комплекс, или РНК, или РНК-содержащий комплекс, или их комбинацию, являющуюся ДНК-РНК-гибридным комплексом, способным распознавать по меньшей мере один субстрат и катализировать модификацию (например, расщепление) по меньшей мере одного субстрата. Термины «нуклеозим», «каталитическая нуклеиновая кислота», «нуклеиновая кислота с каталитической активностью» и «каталитический нуклеозим» включают МНКзимы.In this document, the terms "nucleozyme", "catalytic nucleic acid", "nucleic acid with catalytic activity" and "catalytic nucleozyme" are used interchangeably and mean a DNA or DNA-containing molecule or complex, or RNA, or an RNA-containing molecule or complex, or a combination thereof (ie, a DNA-RNA-fusion molecule or complex) capable of recognizing at least one substrate and catalyzing the modification (eg, cleavage) of at least one substrate. Nucleotide residues in catalytic nucleic acids may contain the bases A, C, G, T and U, as well as their derivatives and analogues. The above terms include single molecular nucleozymes, which may contain a single DNA or DNA-containing molecule (also known in the art as a "DNA enzyme", "deoxyribozyme" or "DNAzyme") or RNA, or an RNA-containing molecule (also known in the art). as a "ribozyme" in the art) or a combination thereof, which is a DNA-RNA fusion molecule capable of recognizing at least one substrate and catalyzing the modification (eg, cleavage) of at least one substrate. The above terms include nucleozymes containing a DNA or a DNA-containing complex, or an RNA or an RNA-containing complex, or a combination thereof, which is a DNA-RNA-fusion complex capable of recognizing at least one substrate and catalyzing modification (e.g., cleavage) at at least one substrate. The terms "nucleozyme", "catalytic nucleic acid", "nucleic acid with catalytic activity", and "catalytic nucleozyme" include MNKzymes.
В настоящем документе термины «МНКзим» и «многокомпонентный нуклеозим» имеют одинаковое значение и относятся к двум или более олигонуклеотидным последовательностям (например, партзимам), которые лишь в присутствии соединения, облегчающего сборку МНКзима (например, мишени), образуют активный нуклеозим, способный каталитически модифицировать субстрат. «МНКзим» также известен в данной области техники как «PlexZyme». МНКзимы могут катализировать ряд реакций, включая расщепление субстрата и другие ферментативные модификации субстрата или субстратов. МНКзимы с эндонуклеазной или расщепляющей активностью также известны как «расщепляющие МНКзимы». Каждый из компонентов-партзимов (партзимы А и В) связывается с соединением, облегчающим сборку (например, с последовательностью-мишенью ДНК или РНК) посредством спаривания оснований по Уотсону-Крику. МНКзим образуется только при гибридизации сенсорных цепей партзимов А и В рядом друг с другом на соединении, облегчающем сборку. Субстратные цепи МНКзима взаимодействуют с субстратом, модификацию (например, расщепление) которого катализирует каталитическое ядро МНКзима, образованное за счет взаимодействия каталитических доменов партзимов А и В. МНКзимы могут расщеплять субстраты ДНК/РНК-химерного репортера. Расщепление МНКзимом субстрата между парой красителей "флуорофор и гаситель" может приводить к появлению флуоресцентного сигнала. Термины «многокомпонентный нуклеозим» и «МНКзим» включают двухкомпонентные структуры, состоящие из двух молекул, или трехкомпонентные структуры, состоящие из трех молекул нуклеиновой кислоты, или другие многокомпонентные структуры, например, образованные четырьмя или более молекулами нуклеиновой кислоты.As used herein, the terms "MNKzyme" and "multiple nucleozyme" have the same meaning and refer to two or more oligonucleotide sequences (e.g., partzymes) that only in the presence of a compound that facilitates assembly of the MNKzyme (e.g., a target) form an active nucleozyme capable of catalytically modify the substrate. "MNKzyme" is also known in the art as "PlexZyme". MNCzymes can catalyze a number of reactions including substrate cleavage and other enzymatic modifications of the substrate or substrates. MNKzymes with endonuclease or cleaving activity are also known as "cleaving MNKzymes". Each of the partzyme components (partzymes A and B) binds to an assembly-facilitating compound (eg, a target DNA or RNA sequence) via Watson-Crick base pairing. MNKzyme is formed only when the sensor strands of partzymes A and B hybridize next to each other at a junction that facilitates assembly. MNKzyme substrate strands interact with a substrate whose modification (eg, cleavage) is catalyzed by the MNKzyme catalytic core formed by the interaction of the catalytic domains of partzymes A and B. MNKzymes can cleave DNA/RNA chimeric reporter substrates. Cleavage of a substrate between a pair of fluorophore and quencher dyes by MNKzyme can lead to the appearance of a fluorescent signal. The terms "multicomponent nucleozyme" and "MNKzyme" include two-component structures consisting of two molecules, or three-component structures consisting of three nucleic acid molecules, or other multicomponent structures, for example, formed by four or more nucleic acid molecules.
Следует понимать, что термины «МНКзим» и «многокомпонентный нуклеозим», используемые в настоящем документе, охватывают все известные МНКзимы и модифицированные МНКзимы, включая соединения, описанные в одной или более публикациях патентов РСТ №WO/2007/041774, WO/2008/040095, WO2008/122084 и родственных публикациях патентов США №2007-0231810, 2010-0136536 и 2011-0143338 (содержание каждого из этих документов полностью включено в настоящий документ посредством ссылки). Неограничивающие примеры МНКзимов и модифицированных МНКзимов, охватываемых терминами «МНКзим» и «многокомпонентный нуклеозим», включают МНКзимы с расщепляющей каталитической активностью (представленные в настоящем документе), разобранные или частично собранные МНКзимы, содержащие один или более ингибиторов сборки, МНКзимы, содержащие один или более аптамеров («апта-МНКзимы»), МНКзимы, содержащие одну или более укороченную сенсорную цепь и, необязательно, один или более из стабилизирующих олигонуклеотидов, МНКзимы, содержащие один или более из ингибиторов активности, многокомпонентные неактивные пронуклеозимы (MHKi), каждый из которых подробно описан в одном или более из патентов WO/2007/041774, WO/2008/040095, US 2007-0231810, г. US 2010-0136536 и/или US 2011-0143338.The terms "MNKzyme" and "multiple nucleozyme" as used herein are to be understood to encompass all known MNKzymes and modified MNKzymes, including compounds described in one or more of PCT Patent Publication Nos. WO/2007/041774, WO/2008/040095 , WO2008/122084 and related publications of US patents No. 2007-0231810, 2010-0136536 and 2011-0143338 (the contents of each of these documents are fully incorporated herein by reference). Non-limiting examples of MNZymes and modified MNZymes encompassed by the terms "MNZyme" and "multiple nucleozyme" include MNZymes with cleavage catalytic activity (provided herein), disassembled or partially assembled MNZymes containing one or more assembly inhibitors, MNZymes containing one or more aptamers (“apta-MNCzymes”), MNCzymes containing one or more truncated sensor chains and optionally one or more stabilizing oligonucleotides, MNCzymes containing one or more activity inhibitors, multicomponent inactive pronucleozymes (MHKi), each of which is detailed described in one or more of WO/2007/041774, WO/2008/040095, US 2007-0231810, US 2010-0136536 and/or US 2011-0143338.
В настоящем документе термины «партзим», «компонент-партзим» и «партзим-компонент» относятся к ДНК-содержащим или РНК-содержащим, или ДНК-РНК-содержащим олигонуклеотидам, два или более из которых только в присутствии соединения, облегчающего сборку МНКзима, описанного в настоящем документе, могут совместно образовывать «МНКзим». В некоторых предпочтительных вариантах реализации один или более, предпочтительно по меньшей мере два компонента-партзима, могут содержать три области или домена: «каталитический» домен, образующий часть каталитического ядра, катализирующего модификацию; домен «сенсорной цепи», способный ассоциировать с соединением, облегчающим сборку и/или связываться с ним; и домен «субстратной цепи», способный ассоциировать с субстратом и/или связываться с ним. Термины «сенсорная цепь», «цепь-датчик мишени» или «цепь, чувствительная к мишени» или «цепь-мишень» могут взаимозаменяемо использоваться для описания домена партзимов, который связывается с соединением, облегчающим сборку, например, с мишенью. Партзимы могут содержать по меньшей мере один дополнительный компонент, включая аптамер, называемый в настоящем документе «апта-партзимом», но не ограничиваясь им. Партзим может содержать несколько компонентов, включая партзим-компонент с укороченной сенсорной цепью и компонент стабилизирующей цепи, стабилизирующий структуру МНКзима посредством взаимодействия либо с соединением, облегчающим сборку, либо с субстратом, но не ограничиваясь ими.As used herein, the terms "partzyme", "component-partzyme", and "partzyme-component" refer to DNA-containing or RNA-containing or DNA-RNA-containing oligonucleotides, two or more of which only in the presence of a compound that facilitates assembly of the MNKzyme. described herein may co-form "MNKzyme". In some preferred embodiments, one or more, preferably at least two, partzyme components may comprise three regions or domains: a "catalytic" domain forming part of a catalytic core that catalyzes the modification; a "sensor chain" domain capable of associating with and/or binding to an assembly-facilitating compound; and a "substrate chain" domain capable of associating with and/or binding to a substrate. The terms "sensing circuit", "target sensor circuit" or "target sensing circuit" or "target circuit" can be used interchangeably to describe a partzyme domain that binds to an assembly facilitating compound, such as a target. Partzymes may contain at least one additional component, including but not limited to an aptamer, referred to herein as "apta-partzyme". A partzyme may contain several components, including, but not limited to, a partzyme component with a shortened sensory chain and a stabilizing chain component that stabilizes the structure of the MNKzyme through interaction with either a compound that facilitates assembly or a substrate.
Термины «молекула, облегчающая сборку», «соединение, облегчающее сборку», «молекула, облегчающая сборку МНКзима» и «соединение, облегчающее сборку МНКзима», используемые в настоящем документе, относятся к объектам, которые могут облегчать самосборку компонентов-партзимов с образованием каталитически активного МНКзима посредством взаимодействия с сенсорными цепями МНКзима. В настоящем документе соединения, облегчающие сборку, могут облегчать сборку МНКзимов, обладающих расщепляющей или другой ферментативной активностью. В предпочтительных вариантах реализации для самосборки МНКзима требуется соединение, облегчающее сборку. Соединение, облегчающее сборку, может состоять из одной молекулы или может состоять из двух или более «компонентов, облегчающих сборку», которые могут спариваться или связываться с сенсорными цепями одного или более олигонуклеотидных «партзимов». Соединение, облегчающее сборку, может содержать один или более из нуклеотидных компонентов, не обладающий комплементарностью последовательности с сенсорной цепью/ями МНКзима. Соединение, облегчающее сборку, может являться мишенью. Мишень может представлять собой нуклеиновую кислоту, выбранную из группы, состоящей из ДНК, метилированной ДНК, алкилированной ДНК, РНК, метилированной РНК, микроРНК, миРНК, кшРНК, тРНК, мРНК, мякРНК, мвРНК, ммРНК, предшественников микроРНК и первичных микроРНК, других некодирующих РНК, рибосомной РНК, их производных, ампликонов или любых их комбинаций. Нуклеиновую кислоту можно амплифицировать. Амплификация может включать один или более из следующих способов: ПЦР, ОТ-ПЦР, SDA, HDA, RPA, LAMP, RCA, ТМА, 3SR или NASBA.The terms "assembly-facilitating molecule", "assembly-facilitating compound", "MNKzyme assembly-facilitating molecule" and "MNKzyme assembly-facilitating compound" as used herein refer to entities that can facilitate the self-assembly of partzyme components to form catalytically active MNKzyme through interaction with MNKzyme sensor circuits. As used herein, assembly-facilitating compounds may facilitate the assembly of MNCzymes having degrading or other enzymatic activity. In preferred embodiments, self-assembly of MNCzyme requires a connection to facilitate assembly. The assembly-facilitating compound may be a single molecule or may be comprised of two or more "assembly-facilitators" that can pair or bind to sensor strands of one or more oligonucleotide "partzymes". The assembly-facilitating compound may contain one or more of the nucleotide components lacking sequence complementarity with the MNKzyme sensor strand/s. A connection that facilitates assembly may be a target. The target may be a nucleic acid selected from the group consisting of DNA, methylated DNA, alkylated DNA, RNA, methylated RNA, miRNA, miRNA, shRNA, tRNA, mRNA, snoRNA, mvRNA, mmRNA, miRNA precursors and primary microRNAs, other non-coding RNA, ribosomal RNA, derivatives thereof, amplicons, or any combination thereof. The nucleic acid can be amplified. Amplification may include one or more of the following: PCR, RT-PCR, SDA, HDA, RPA, LAMP, RCA, TMA, 3SR, or NASBA.
В настоящем документе термин «обнаружимый эффект» представляет собой эффект, который можно обнаружить или количественно определить в качестве показателя происшедшего расщепления LOCS-зонда/ов. Величина эффекта может указывать на количество исходного соединения, например, соединения, облегчающего сборку (например, мишени). Обнаружимый эффект можно обнаруживать различными способами, включая флуоресцентную спектроскопию, поверхностный плазмонный резонанс, масс- спектроскопию, ЯМР, электронный спиновый резонанс, поляризационную флуоресцентную спектроскопию, круговой дихроизм, иммуноанализ, хроматографию, радиометрию, фотометрию, сцинтиграфию, электронные способы, электрохимические способы, УФ-спектроскопию, спектроскопию в видимой части спектра или инфракрасную спектроскопию, ферментативные способы или любую их комбинацию.As used herein, the term "detectable effect" is an effect that can be detected or quantified as an indicator of the cleavage of the LOCS probe/s that has occurred. The magnitude of the effect may indicate the amount of the original connection, for example, compounds that facilitate assembly (eg, target). The detectable effect can be detected by various methods, including fluorescence spectroscopy, surface plasmon resonance, mass spectroscopy, NMR, electron spin resonance, polarization fluorescence spectroscopy, circular dichroism, immunoassay, chromatography, radiometry, photometry, scintigraphy, electronic methods, electrochemical methods, UV spectroscopy, spectroscopy in the visible part of the spectrum or infrared spectroscopy, enzymatic methods, or any combination thereof.
В настоящем документе термины «полинуклеотидный субстрат» и «субстрат» включают любой одноцепочечный или двуцепочечный полимер из дезоксирибонуклеотидных или рибонуклеотидных оснований или их аналогов, производных, вариантов, фрагментов или комбинаций, которые может распознавать, модифицировать или на которые может воздействовать фермент, в том числе каталитический нуклеозим. «Полинуклеотидный субстрат» или «субстрат» можно модифицировать за счет различных ферментативных активностей, включая расщепление, но не ограничиваясь им. Расщепление или разрушение «полинуклеотидного субстрата» или «субстрата» может обеспечить «обнаружимый эффект» для мониторинга каталитической активности фермента. «Полинуклеотидный субстрат» или «субстрат» может расщепляться или разрушаться одним или более ферментами, в том числе каталитическими нуклеозимами, например, МНКзимами, апта-МНКзимами, ДНКзимами, аптазимами, рибозимами и/или белковыми ферментами, например, экзонуклеазами или эндонуклеазами, но не ограничиваясь ими.As used herein, the terms "polynucleotide substrate" and "substrate" include any single-stranded or double-stranded polymer of deoxyribonucleotide or ribonucleotide bases, or analogs, derivatives, variants, fragments, or combinations thereof, that can be recognized, modified, or acted upon by an enzyme, including catalytic nucleozyme. A "polynucleotide substrate" or "substrate" can be modified by various enzymatic activities, including but not limited to cleavage. Cleavage or degradation of a "polynucleotide substrate" or "substrate" can provide a "observable effect" for monitoring the catalytic activity of an enzyme. A "polynucleotide substrate" or "substrate" may be cleaved or degraded by one or more enzymes, including catalytic nucleozymes, e.g. limited to them.
В настоящем документе «репортерный субстрат» представляет собой субстрат, в особенности адаптированный для облегчения измерения расщепления субстрата или появления расщепленного продукта катализируемой реакции. Репортерные субстраты могут находиться в растворе в свободном или связанном (или «прикрепленном») состоянии, например, к поверхности или к другой молекуле. Репортерный субстрат можно метить любым из множества способов, в том числе, например, флуорофорами (с одним или более дополнительными компонентами, например, гасителями, или без них), радиоактивными метками, биотином (например, путем биотинилирования) или хемилюминесцентными метками.As used herein, a "reporter substrate" is a substrate especially adapted to facilitate the measurement of substrate degradation or the appearance of a cleaved product of a catalyzed reaction. Reporter substrates can be in solution in a free or bound (or "attached") state, for example, to a surface or to another molecule. The reporter substrate can be labeled in any of a variety of ways, including, for example, fluorophores (with or without one or more additional components such as quenchers), radioactive labels, biotin (eg, by biotinylation), or chemiluminescent labels.
В настоящем документе «универсальный субстрат» представляет собой субстрат, например, репортерный субстрат, распознаваемый и подверженный каталитическому действию множества МНКзимов, каждый из которых может распознавать свое соединение, облегчающее сборку. Использование таких субстратов облегчает разработку отдельных способов анализа для обнаружения, идентификации или количественной оценки широкого спектра соединений, облегчающих сборку, с использованием структурно родственных МНКзимов, каждый из которых распознает универсальный субстрат. Каждый из этих универсальных субстратов можно независимо метить одной или более метками. В предпочтительных вариантах реализации независимо обнаруживаемые метки применяют для мечения одного или более универсальных субстратов, что позволяет создать удобную систему для независимого или одновременного обнаружения множества соединений, облегчающих сборку, с использованием МНКзимов. В некоторых вариантах реализации субстраты могут быть подвержены каталитической модификации ДНКзимами, каталитически активными в присутствии кофактора, например, кофактора-иона металла, например, свинца или ртути.As used herein, a "universal substrate" is a substrate, such as a reporter substrate, that is recognized and catalyzed by multiple MNKzymes, each of which can recognize a different compound to facilitate assembly. The use of such substrates facilitates the development of separate assays to detect, identify, or quantify a wide range of assembly-facilitating compounds using structurally related MNCzymes, each of which recognizes a versatile substrate. Each of these versatile substrates can be independently labeled with one or more labels. In preferred embodiments, independently detectable labels are used to label one or more versatile substrates, which provides a convenient system for the independent or simultaneous detection of multiple assembly-facilitating compounds using MNKzymes. In some embodiments, the substrates may be catalytically modified by DNAzymes catalytically active in the presence of a cofactor, such as a metal ion cofactor, such as lead or mercury.
В настоящем документе термин «зонд» относится к олигонуклеотиду, используемому для обнаружения нуклеиновой кислоты-мишени. Неограничивающие примеры зондов включают зонды TaqMan; зонды типа "молекулярный маяк"; и LOCS-зонды, содержащие субстраты нуклеозима в петлевых областях, подверженных каталитическому расщеплению нуклеозимом.As used herein, the term "probe" refers to an oligonucleotide used to detect a target nucleic acid. Non-limiting examples of probes include TaqMan probes; molecular beacon probes; and LOCS probes containing nucleozyme substrates in loop regions subject to catalytic cleavage by the nucleozyme.
Термин «продукт» относится к новой молекуле или молекулам, которые образуются в результате ферментативной модификации субстрата. В настоящем документе термин «продукт расщепления» относится к новой молекуле, полученной в результате расщепления или эндонуклеазной активности фермента. В некоторых вариантах реализации продукты ферментативного расщепления или разрушения интактной замкнутой LOCS-структуры содержат два олигонуклеотидных фрагмента, способных к гибридизации с образованием раскрытой LOCS-структуры.The term "product" refers to a new molecule or molecules that are formed as a result of the enzymatic modification of the substrate. As used herein, the term "cleavage product" refers to a new molecule resulting from the cleavage or endonuclease activity of an enzyme. In some embodiments, the products of enzymatic cleavage or degradation of an intact closed LOCS structure contain two oligonucleotide fragments capable of hybridizing to form an open LOCS structure.
В настоящем документе термины «температура плавления» и «Tm» в контексте полинуклеотида следует понимать как упоминание температуры плавления (Tm), рассчитанной с использованием правила Уоллеса, согласно которому Tm=2°С (А+Т)+4°С (G+С) (см. Wallace et al., (1979) Nucleic Acids Res. 6, 3543), если иное не указано явным образом. Влияние состава последовательности на температуру плавления можно понять, используя способ ближайшего соседа, который определяется следующей формулой: Tm (°С)=ΔН° / (ΔS°+R ln[oligo]) - 273,15. Известно, что на температуру плавления, помимо длины стебля и состава последовательности, влияют и другие факторы, включая ионную силу и концентрацию олигонуклеотидов. Более высокая концентрация олигонуклеотида и/или иона увеличивает вероятность образования двуцепочечной структуры, что приводит к повышению температуры плавления. И наоборот, более низкая концентрация олигонуклеотида и/или иона способствует диссоциации стебля, что приводит к снижению температуры плавления.As used herein, the terms "melting point" and "Tm" in the context of a polynucleotide should be understood to refer to the melting point (Tm) calculated using Wallace's rule, according to which Tm=2°C (A+T)+4°C (G+ C) (see Wallace et al., (1979) Nucleic Acids Res. 6, 3543) unless otherwise stated. The effect of sequence composition on melting point can be understood using the nearest neighbor method, which is given by the following formula: Tm (°C)=ΔH° / (ΔS°+R ln[oligo]) - 273.15. In addition to stem length and sequence composition, other factors are known to influence melting temperature, including ionic strength and oligonucleotide concentration. A higher concentration of the oligonucleotide and/or ion increases the likelihood of the formation of a double-stranded structure, which leads to an increase in the melting point. Conversely, a lower concentration of oligonucleotide and/or ion promotes stem dissociation, resulting in a lower melting temperature.
В настоящем документе термин «гаситель» включает любую молекулу, которая, находясь в непосредственной близости от флуорофора, принимает энергию излучения, генерируемую флуорофором, и либо рассеивает энергию в виде тепла, либо излучает свет с большей длиной волны, чем длина волны излучения флуорофора. Неограничивающие примеры гасителей включают Dabcyl, TAMRA, графен, FRET-флуорофоры, гасители ZEN, гасители АТТО, гасители - "черные дыры" (BHQ) и гасители типа Black Berry (BBQ).As used herein, the term "quencher" includes any molecule that, when in close proximity to a fluorophore, receives radiant energy generated by the fluorophore and either dissipates the energy as heat or emits light at a wavelength longer than that of the fluorophore. Non-limiting examples of quenchers include Dabcyl, TAMRA, graphene, FRET fluorophores, ZEN quenchers, ATTO quenchers, black hole quenchers (BHQ), and Black Berry quenchers (BBQ).
Следует понимать, что в настоящем документе термин «основание» в контексте нуклеиновой кислоты имеет то же значение, что и термин «нуклеотид».It should be understood that herein the term "base" in the context of a nucleic acid has the same meaning as the term "nucleotide".
В настоящем документе термин «набор» относится к любой системе доставки материалов. Такие системы доставки включают системы, которые позволяют хранить, транспортировать или доставлять реагенты (например, метки, эталонные образцы, материал подложки и т.д. в соответствующих контейнерах) и/или вспомогательные материалы (например, буферы, письменные инструкции по выполнению анализа и т.д.) из одного места в другое. Например, наборы могут содержать один или более контейнеров, например, коробок, содержащих соответствующие реагенты и/или вспомогательные материалы. Термин «набор» включает как фрагментированные, так и комбинированные наборы.As used herein, the term "kit" refers to any material delivery system. Such delivery systems include systems that allow the storage, transport, or delivery of reagents (e.g., labels, reference samples, backing material, etc. in appropriate containers) and/or ancillary materials (e.g., buffers, written instructions for performing the assay, etc.). .d) from one place to another. For example, kits may contain one or more containers, such as boxes, containing the appropriate reagents and/or auxiliary materials. The term "set" includes both fragmented and combined sets.
В настоящем документе термин «фрагментированный набор» относится к системе доставки, включающей два или более отдельных контейнера, каждый из которых содержит часть всех компонентов набора. Контейнеры можно доставлять предполагаемому получателю вместе или по отдельности. Любая система доставки, включающая два или более отдельных контейнера, каждый из которых содержит часть всех компонентов набора, включена в значение термина «фрагментированный набор».As used herein, the term "fragmented kit" refers to a delivery system that includes two or more separate containers, each containing a portion of all components of the kit. The containers can be delivered to the intended recipient together or separately. Any delivery system that includes two or more separate containers, each containing a portion of all the components of the kit, is included in the meaning of the term "fragmented kit".
В настоящем документе термин «комбинированный набор» относится к системе доставки, содержащей все компоненты для анализа реакции в одном контейнере (например, в одной коробке, содержащей каждый из нужных компонентов).As used herein, the term "combination kit" refers to a delivery system containing all reaction assay components in a single container (eg, one box containing each of the required components).
Следует понимать, что использование в настоящем документе термина «приблизительно» по отношению к указанному численному значению включает указанное численное значение и численные значения в пределах плюс-минус десять процентов от указанного значения.It should be understood that the use herein of the term "about" in relation to the specified numerical value includes the specified numerical value and numerical values within plus or minus ten percent of the specified value.
Следует понимать, что использование в настоящем документе термина «между» при упоминании диапазона численных значений охватывает численные значения в каждой конечной точке диапазона. Например, полипептид длиной от 10 до 20 остатков включает полипептид длиной 10 остатков и полипептид длиной 20 остатков.It should be understood that the use of the term "between" herein when referring to a range of numerical values encompasses the numerical values at each endpoint of the range. For example, a 10 to 20 residue polypeptide includes a 10 residue polypeptide and a 20 residue polypeptide.
В настоящем документе любое описание документов, описывающих существующий уровень техники, или утверждений, полученных из этих документов или основанных на них, не является признанием того, что документы или полученных из них утверждения являются частью общеизвестных знаний в соответствующей области.In this document, any description of documents describing the prior art, or statements derived from or based on these documents, is not an admission that the documents or statements derived from them are part of the general knowledge in the relevant field.
В целях описания все документы, упомянутые в настоящем документе, полностью включены в настоящий документ посредством ссылки, если не указано иное.For purposes of description, all documents referenced herein are incorporated herein by reference in their entirety, unless otherwise noted.
СокращенияAbbreviations
В настоящем документе и во всем описании заявки используются следующие сокращения:The following abbreviations are used throughout this document and throughout the specification:
LOCS: петля, соединенная со стеблямиLOCS: loop connected to stems
МНКзим: многокомпонентный нуклеозим или нуклеозим, состоящий из нескольких частей;MNKzyme: multicomponent nucleozyme or nucleozyme consisting of several parts;
Партзим: частичный фермент, содержащий олигонуклеотид;Partzyme: partial enzyme containing an oligonucleotide;
ПЦР: полимеразная цепная реакция;PCR: polymerase chain reaction;
гДНК: геномная ДНКgDNA: genomic DNA
NTC: контроль, не содержащий матрицыNTC: Matrix Free Control
кПЦР: количественная ПЦР в реальном времениqPCR: quantitative real-time PCR
Ct; пороговый циклCt; threshold cycle
R2; коэффициент корреляции R2 ; correlation coefficient
нМ; наномолярныйnM; nanomolar
мМ; миллимолярныйmm; millimolar
мкл; микролитрµl; microliter
dNTP; дезоксирибонуклеотидтрифосфатdNTP; deoxyribonucleotide triphosphate
NF-H2O: вода, не содержащая нуклеаз;NF-H 2 O: nuclease-free water;
LNA: закрытая нуклеиновая кислота;LNA: closed nucleic acid;
F: флуорофор;F: fluorophore;
Q: гаситель;Q: damper;
N=А, С, Т, G или любой их аналог;N=A, C, T, G or any equivalent thereof;
N' = любой нуклеотид, комплементарный N или способный образовывать пару оснований cN;N' = any nucleotide complementary to N or capable of forming a cN base pair;
(N): любое количество N;(N): any number of N;
(N'): любое количество N';(N'): any number of N';
W: А или Т;W: A or T;
R: A, G или АА;R: A, G or AA;
rN: любое рибонуклеотидное основание;rN: any ribonucleotide base;
(rN): любое количество rN;(rN): any number of rN;
rR: А или G;rR: A or G;
rY: С или U;rY: C or U;
M: А или С;M: A or C;
H: А, С или Т;H: A, C or T;
D: G, А или Т;D: G, A or T;
JOE или 6-JOE: 6-карбокси-4',5'-дихлор-2',7'-диметоксифлуоресцеин;JOE or 6-JOE: 6-carboxy-4',5'-dichloro-2',7'-dimethoxyfluorescein;
FAM или 6-FAM: 6-карбоксифлуоресцеин.FAM or 6-FAM: 6-carboxyfluorescein.
BHQ1: гаситель - "черная дыра" 1BHQ1: absorber - "black hole" 1
BHQ2: гаситель - "черная дыра" 2BHQ2: absorber - "black hole" 2
ОТ-ПЦР: полимеразная цепная реакция с обратной транскрипциейRT-PCR: reverse transcription polymerase chain reaction
SDA: амплификация с замещением цепиSDA: strand displacement amplification
HDA: амплификация, зависимая от хеликазыHDA: Helicase dependent amplification
RPA: рекомбиназно-полимеразная амплификацияRPA: recombinase polymerase amplification
LAMP: петлевая изотермическая амплификацияLAMP: loop isothermal amplification
RCA: амплификация по типу катящегося кольцаRCA: rolling ring amplification
ТАРА: транскрипционно-опосредованная амплификацияTAPA: transcription-mediated amplification
3SR: самоподдерживающаяся репликация последовательности3SR: Self-Sustaining Sequence Replication
NASBA: амплификация на основе нуклеотидной последовательностиNASBA: Amplification Based on Nucleotide Sequence
IB: Iowa Black® FQIB: Iowa Black® FQ
IBR: Iowa Black® RQIBR: Iowa Black® RQ
кшРНК: короткая шпилечная РНКshRNA: short hairpin RNA
миРНК: малая интерферирующая РНКmiRNA: small interfering RNA
мРНК: матричная РНКmRNA: messenger RNA
тРНК: транспортная РНКtRNA: transfer RNA
мякРНК: малая ядрышковая РНКsnoRNA: small nucleolar RNA
мвРНК: малая временная РНКmvRNA: small transient RNA
ммРНК: малая модулирующая РНКmmRNA: small modulating RNA
пре-микроРНК: предшественник микроРНКpre-miRNA: precursor of microRNA
перв. микроРНК: первичная микроРНКperv. microRNA: primary microRNA
LHS: левая сторонаLHS: left side
RHS: правая сторонаRHS: right side
ДЦО: двуцепочечный олигонуклеотидDCO: double-stranded oligonucleotide
Tm: температура плавленияTm: melting point
RFU: относительные единицы флуоресценции.RFU: Relative Fluorescence Units.
Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention
В следующем подробном описании приведена информация о типичных вариантах реализации настоящего изобретения в достаточных подробностях, чтобы дать возможность специалистам в данной области техники реализовать настоящее изобретение на практике. Особенности или ограничения различных описанных вариантов реализации не обязательно ограничивают другие варианты реализации настоящего изобретения или настоящее изобретение в целом. Следовательно, последующее подробное описание не ограничивает сущность настоящего изобретения, которая определяется исключительно формулой изобретения.The following detailed description provides information on exemplary embodiments of the present invention in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the present invention. The features or limitations of the various embodiments described do not necessarily limit other embodiments of the present invention or the present invention as a whole. Therefore, the following detailed description does not limit the scope of the present invention, which is defined solely by the claims.
Настоящее изобретение относится к способам и композициям для улучшенного мультиплексного обнаружения мишеней (например, нуклеиновых кислот, белков, анализируемых веществ, соединений, молекул и т.п.). В каждом из способов и композиций используются LOCS-олигонуклеотиды, которые можно применять в комбинации с различными другими средствами.The present invention relates to methods and compositions for improved multiplex detection of targets (eg, nucleic acids, proteins, analytes, compounds, molecules, etc.). Each of the methods and compositions uses LOCS oligonucleotides, which can be used in combination with various other agents.
- LOCS-олигонуклеотиды- LOCS oligonucleotides
Типичные LOCS-олигонуклеотиды согласно настоящему изобретению показаны на фигуре 1. Типичные интактные (замкнутые) LOCS-олигонуклеотиды (фигура 1А, LHS) содержат петлевую область, стеблевую область и пару красителей "флуорофор (Р)/гаситель (Q)". На фигуре 1 показаны два типичных LOCS-олигонуклеотида, обозначенных как интактный LOCS А и интактный LOCS В. Эти LOCS-олигонуклеотиды содержат различающиеся последовательности петель и различающиеся последовательности стеблей. При использовании в комбинации два заданных LOCS-олигонуклеотида согласно настоящему изобретению, как правило, будут отличаться последовательностью и/или длиной стебля. Исключительно в качестве неограничивающего примера, стебель А интактного LOCS А можно сконструировать так, чтобы он плавился при первой температуре, обозначенной как Tm 1; в то время как стебель В интактного LOCS В можно сконструировать так, чтобы он плавился при другой температуре, обозначенной как Tm 3. Расщепление или разрушение петлевых областей интактных LOCS-олигонуклеотидов приводит к образованию раскрытых LOCS-структур (фигура 1А, RHS).Exemplary LOCS oligonucleotides of the present invention are shown in Figure 1. Exemplary intact (closed) LOCS oligonucleotides (Figure 1A, LHS) comprise a loop region, a stem region, and a fluorophore (P)/quencher (Q) dye pair. Figure 1 shows two exemplary LOCS oligonucleotides, designated intact LOCS A and intact LOCS B. These LOCS oligonucleotides contain different loop sequences and different stem sequences. When used in combination, two given LOCS oligonucleotides of the present invention will typically differ in sequence and/or stem length. By way of a purely non-limiting example, stem A of intact LOCS A can be designed to melt at a first temperature, denoted as
поскольку внутримолекулярные связи прочнее межмолекулярных связей, стеблевые области интактных LOCS-структур обычно плавятся при более высоких температурах, чем стебли раскрытых, расщепленных или разрушенных структур LOCS-олигонуклеотидов. Например, стебель А интактного LOCS А плавится при Tm 1, превышающей Tm 2, которая является температурой, при которой плавится стебель А' раскрытого LOCS (фигура 1В). Аналогичным образом, температура плавления стебля В интактного LOCS В, который плавится при Tm 3, превышает Tm 4, которая является температурой, при которой плавится стебель В' раскрытого LOCS (фигура 1В). Присутствие пика (обнаруживаемого, например, с помощью ассоциированного флуоресцентного маркера) при температуре, соответствующей конкретной раскрытой LOCS-структуре, указывает на присутствие мишени или ампликонов мишени, стимулирующих раскрытие этой конкретной LOCS-структуры. Поскольку стебель раскрытого LOCS А плавится при температуре, отличной от температуры раскрытого LOCS В (фигура 1В), несколько раскрытых LOCS-структур, меченых одним и тем же флуорофором, можно одновременно обнаружить и проанализировать в одной реакционной смеси. Кроме того, несколько раскрытых LOCS-структур, меченых разными флуорофорами, также можно одновременно обнаружить и проанализировать в одной реакционной смеси.because intramolecular bonds are stronger than intermolecular bonds, stem regions of intact LOCS structures typically melt at higher temperatures than stem regions of open, cleaved, or disrupted LOCS oligonucleotide structures. For example, stem A of intact LOCS A melts at a
В отношении типичного варианта реализации, изображенного на фигуре 2, последовательность петлевой области LOCS-олигонуклеотида может, например, являться субстратом МНКзима или другой каталитической нуклеиновой кислоты/кислот. В дополнительных вариантах реализации, показанных на фигуре 3А и фигуре 3В, петлевая область LOCS-олигонуклеотида может являться последовательностью, специфичной по отношению к мишени, полностью или частично комплементарной мишени, подлежащей обнаружению, которая в двуцепочечном состоянии может являться субстратом для разрушения экзонуклеазой, например, экзонуклеазной активностью, присущей полимеразе. В еще одном типичном варианте реализации, показанном на фигуре 3В, мишень-специфичная последовательность внутри петли может дополнительно содержать одну цепь двуцепочечного сайта, распознаваемого ферментом рестрикции. Гибридизация последовательности петли с последовательностью-мишенью может привести к получению функционального, расщепляемого сайта рестрикции. В предпочтительных вариантах реализации фермент рестрикции представляет собой никующий фермент, способный расщеплять петлевую цепь LOCS-олигонуклеотида, оставляя мишень интактной.With reference to the exemplary embodiment depicted in Figure 2, the loop region sequence of the LOCS oligonucleotide may, for example, be a substrate of MNKzyme or other catalytic nucleic acid/acids. In additional embodiments shown in Figure 3A and Figure 3B, the loop region of the LOCS oligonucleotide may be a target-specific sequence fully or partially complementary to the target to be detected, which in the double-stranded state may be a substrate for degradation by an exonuclease, for example, exonuclease activity inherent in the polymerase. In yet another exemplary embodiment, shown in Figure 3B, the target-specific sequence within the loop may further comprise one strand of a double-stranded site recognized by the restriction enzyme. Hybridization of the loop sequence with the target sequence can result in a functional, cleavable restriction site. In preferred embodiments, the restriction enzyme is a nicking enzyme capable of cleaving the loop strand of the LOCS oligonucleotide leaving the target intact.
В некоторых вариантах реализации LOCS-олигонуклеотиды согласно настоящему изобретению можно применять для непосредственного обнаружения мишени. В других типичных вариантах реализации LOCS можно применять для обнаружения ампликонов мишени, генерируемых технологиями амплификации мишеней, включая ПЦР, ОТ-ПЦР, SDA, HDA, RPA, LAMP, RCA, ТМА, 3SR или NASBA, но не ограничиваясь ими. Расщепление или разрушение, приводящие к раскрытию LOCS, могут происходить в реальном времени во время амплификации мишени или после амплификации, в конечной точке реакции. Петлевую область можно раскрыть в результате мишень-зависимого расщепления или разрушения, опосредованного ферментативной активностью каталитической нуклеиновой кислоты, включая МНКзим, ДНКзим, рибозим; или ферментативной активностью белкового фермента, включая экзонуклеазу или эндонуклеазу, но не ограничиваясь ими. В качестве неограничивающего примера, экзонуклеазная активность может представлять собой каталитическую активность, присущую, например, полимеразе. В качестве неограничивающего примера, эндонуклеазная активность может представлять собой каталитическую активность, присущую, например, ферменту рестрикции, включая никующую эндонуклеазу, рибоэндонуклеазу или дуплекс-специфичную нуклеазу (DSN).In some embodiments, the LOCS oligonucleotides of the present invention can be used for direct target detection. In other exemplary embodiments, LOCS can be used to detect target amplicons generated by target amplification technologies, including, but not limited to, PCR, RT-PCR, SDA, HDA, RPA, LAMP, RCA, TMA, 3SR, or NASBA. Cleavage or disruption leading to LOCS opening can occur in real time during target amplification or post-amplification, at the end point of the reaction. The loop region can be opened by target-dependent cleavage or degradation mediated by the enzymatic activity of a catalytic nucleic acid, including MNKzyme, DNAzyme, ribozyme; or the enzymatic activity of a protein enzyme, including but not limited to an exonuclease or an endonuclease. As a non-limiting example, the exonuclease activity may be the catalytic activity inherent in, for example, a polymerase. As a non-limiting example, endonuclease activity can be a catalytic activity inherent in, for example, a restriction enzyme, including nicking endonuclease, riboendonuclease, or duplex-specific nuclease (DSN).
Типичная стратегия, согласно которой петлевая область содержит субстрат каталитической нуклеиновой кислоты, показана на фигуре 2. В этой стратегии LOCS-олигонуклеотиды содержат универсальные субстраты, которые можно применять для обнаружения любой мишени. LOCS-олигонуклеотид содержит стеблевую область, пару красителей "флуорофор/гаситель" и промежуточную петлевую область, содержащую универсальный субстрат каталитической нуклеиновой кислоты, например, МНКзима. МНКзим может обнаруживать мишень непосредственно, или его можно применять для обнаружения ампликонов, образующихся во время амплификации мишени. МНКзимы образуются при выравнивании сенсорных цепей партзимов, выполняющих роль датчиков мишени, рядом друг с другом на мишени или на ампликонах мишени с образованием активного каталитического ядра. Петлевая область LOCS-олигонуклеотида связывается с субстрат-связывающими цепями МНКзима, и МНКзим расщепляет субстрат в составе петли, раскрывая LOCS и генерируя флуоресцентный сигнал. Затем реакционную смесь можно охладить, обеспечивая повторный отжиг стебля раскрытой LOCS-структуры. Затем реакционную смесь можно нагреть и выполнить анализ кривой плавления для измерения температуры, при которой плавится стеблевая область раскрытого LOCS. Специалист в данной области техники должен понимать, что мишени можно обнаруживать в реальном времени или по окончании реакции.An exemplary strategy in which the loop region contains a catalytic nucleic acid substrate is shown in Figure 2. In this strategy, LOCS oligonucleotides contain versatile substrates that can be used to detect any target. The LOCS oligonucleotide contains a stem region, a fluorophore/quencher dye pair, and an intermediate loop region containing a universal catalytic nucleic acid substrate, eg MNKzyme. MNKzyme can detect the target directly, or it can be used to detect amplicons generated during target amplification. MNCzymes are formed when sensory chains of partzymes acting as target sensors are aligned next to each other on the target or on target amplicons to form an active catalytic nucleus. The loop region of the LOCS oligonucleotide binds to the substrate-binding strands of the MNKzyme, and the MNKzyme cleaves the substrate within the loop, opening the LOCS and generating a fluorescent signal. The reaction mixture can then be cooled, allowing the stem of the opened LOCS structure to be reannealed. The reaction mixture can then be heated and a melt curve analysis performed to measure the temperature at which the stem region of the expanded LOCS melts. One of skill in the art would understand that targets can be detected in real time or after the completion of the reaction.
Реакционные смеси, предназначенные для одновременного обнаружения нескольких мишеней, могут содержать несколько LOCS-олигонуклеотидов, каждый из которых содержит свой универсальный субстрат внутри петель и свою стеблевую область, способную плавиться при своей температуре после расщепления субстрата/петли различными МНКзимами. LOCS-олигонуклеотиды могут дополнительно содержать одни и те же пары красителей "флуорофор/гаситель". Например, МНКзим 1 может образовываться в присутствии мишени 1 и расщеплять субстрат 1 внутри LOCS-олигонуклеотида 1. В результате получается расщепленная двуцепочечная раскрытая LOCS-структура 1, содержащая стебель 1, плавящийся при температуре 1. Одновременно МНКзим 2 может образовываться в присутствии мишени 2 и расщеплять субстрат 2 внутри LOCS-олигонуклеотида 2, в результате чего получается расщепленная двуцепочечная раскрытая LOCS-структура 2, содержащая стебель 2, плавящийся при температуре 2. При анализе профиля плавления реакционной смеси наличие пика при температуре 1 указывает на присутствие мишени 1; наличие пика при температуре 2 указывает на присутствие мишени 2; а наличие двух пиков при температурах 1 и 2 указывает на присутствие как мишени 1, так и мишени 2. Таким образом, одна длина волны, считываемая на одном канале прибора, позволяет обнаруживать и различать две мишени.Reaction mixtures designed for the simultaneous detection of several targets may contain several LOCS oligonucleotides, each of which contains its own universal substrate inside the loops and its stem region, capable of melting at its own temperature after substrate/loop cleavage by various MNCzymes. The LOCS oligonucleotides may additionally contain the same fluorophore/quencher dye pairs. For example,
Реакционная смесь может дополнительно содержать дополнительные LOCS, меченные другими парами "флуорофор и гаситель". Например, LOCS-олигонуклеотиды 1 и 2 могут быть мечены флуорофором А, а LOCS-олигонуклеотиды 3 и 4 могут быть мечены флуорофором В. МНКзим 1 может образовываться в присутствии мишени 1 и расщеплять субстрат 1 внутри LOCS-олигонуклеотида 1, в результате чего получается расщепленная двуцепочечная раскрытая LOCS-структура 1, содержащая стебель 1, плавящийся при температуре 1. МНКзим 2 может образовываться в присутствии мишени 2 и расщеплять субстрат 2 внутри LOCS-олигонуклеотида 2, в результате чего получается расщепленная двуцепочечная раскрытая LOCS-структура 2, содержащая стебель 2, плавящийся при температуре 2. МНКзим 3 может образовываться в присутствии мишени 3 и расщеплять субстрат 3 внутри LOCS-олигонуклеотида 3, в результате чего получается расщепленная двуцепочечная раскрытая LOCS-структура 3, содержащая стебель 3, плавящийся при температуре 3. МНКзим 4 может образовываться в присутствии мишени 4 и расщеплять субстрат 4 внутри LOCS-олигонуклеотида 4, в результате чего получается расщепленная двуцепочечная раскрытая LOCS-структура 4, содержащая стебель 4, плавящийся при температуре 4. При анализе профиля плавления реакционной смеси при длине волны возбуждения флуорофора А наличие пика при температуре 1 указывает на присутствие мишени 1; наличие пика при температуре 2 указывает на присутствие мишени 2; а наличие двух пиков при температурах 1 и 2 указывает на присутствие как мишени 1, так и мишени 2. При анализе профиля плавления реакционной смеси при длине волны возбуждения флуорофора В наличие пика при температуре 3 указывает на присутствие мишени 3; наличие пика при температуре 4 указывает на присутствие мишени 4; а наличие двух пиков при температурах 3 и 4 указывает на присутствие как мишени 3, так и мишени 4. Таким образом, такой анализ с использованием двух длин волн, считываемых на двух каналах прибора, позволяет обнаруживать и различать четыре мишени. Квалифицированный специалист должен понимать, что данную стратегию можно расширить для мониторинга расщепления более чем двух мишеней при одной конкретной длине волны, и, кроме того, можно увеличить количество анализируемых флуорофоров до количества, определяемого максимальной способностью имеющегося прибора различать отдельные длины волн.The reaction mixture may further contain additional LOCS labeled with other fluorophore and quencher pairs. For example,
В отношении типичного варианта реализации, изображенного на фигуре 3, проиллюстрированы две типичные стратегии обнаружения мишени с использованием LOCS-олигонуклеотидов, содержащих петлевые области, специфичные по отношению к мишени и/или ампликону и комплементарные им. В отношении варианта реализации, показанного на фигуре 3А, LOCS-олигонуклеотид содержит стеблевую область, пару красителей "флуорофор-гаситель" и петлевую область, содержащую область, комплементарную ампликону мишени. Во время амплификации петлевая область LOCS-олигонуклеотидов связывается с ампликонами мишени. Во время удлинения праймеров экзонуклеазная активность полимеразы разрушает петлевую область, оставляя стеблевые области интактными и генерируя флуоресцентный сигнал в реальном времени. После амплификации реакционную смесь можно охладить, обеспечивая возможность повторного отжига стебля расщепленной раскрытой LOCS-структуры; а затем можно выполнить анализ кривой плавления для измерения температуры, при которой плавится стеблевая область, полученная из разрушенного раскрытого LOCS. Специалист в данной области техники должен понимать, что мишени можно обнаруживать в реальном времени или по окончании реакции.With reference to the exemplary embodiment depicted in Figure 3, two exemplary target detection strategies are illustrated using LOCS oligonucleotides containing and complementary target and/or amplicon specific loop regions. With respect to the embodiment shown in Figure 3A, the LOCS oligonucleotide comprises a stem region, a fluorophore-quencher dye pair, and a loop region containing a region complementary to the target amplicon. During amplification, the loop region of the LOCS oligonucleotides binds to the target amplicons. During primer extension, exonuclease activity of the polymerase disrupts the loop region, leaving stem regions intact and generating a real-time fluorescent signal. After amplification, the reaction mixture can be cooled, allowing the stem of the split open LOCS structure to be reannealed; and then a melting curve analysis can be performed to measure the temperature at which the stem region obtained from the collapsed opened LOCS melts. One of skill in the art would understand that targets can be detected in real time or after the completion of a reaction.
В дополнительном типичном варианте реализации, изображенном на фигуре 3В, LOCS-олигонуклеотид содержит стеблевую область, пару красителей "флуорофор/гаситель" и петлевую область, содержащую область, комплементарную мишени, и дополнительно содержащую сайт распознавания для фермента рестрикции, например, никующего фермента. При связывании петлевой области LOCS-олигонуклеотида с мишенью никующий фермент расщепляет петлевую цепь LOCS, оставляя мишень интактной и генерируя флуоресцентный сигнал. Реакционную смесь можно охладить, обеспечивая возможность повторного отжига интактного стебля расщепленной раскрытой LOCS-структуры; а затем можно выполнить анализ кривой плавления для измерения температуры, при которой плавится стеблевая область, полученная из расщепленного раскрытого LOCS. Специалист в данной области техники должен понимать, что мишень можно непосредственно обнаруживать в реакционной смеси без предварительной амплификации. Кроме того, специалист в данной области техники должен понимать, что ампликоны мишени, образующиеся при амплификации мишени, можно обнаруживать в реальном времени или по окончании реакции. В предпочтительных вариантах реализации фермент рестрикции, используемый в комбинации с амплификацией мишени, может быть активным и термостабильным при температуре или температурах реакции.In a further exemplary embodiment depicted in Figure 3B, the LOCS oligonucleotide comprises a stem region, a fluorophore/quencher dye pair, and a loop region containing a region complementary to the target and additionally containing a recognition site for a restriction enzyme, e.g., a nicking enzyme. Upon binding of the loop region of the LOCS oligonucleotide to the target, the nicking enzyme cleaves the LOCS loop strand, leaving the target intact and generating a fluorescent signal. The reaction mixture can be cooled, allowing the intact stem of the split open LOCS structure to be re-annealed; and then a melt curve analysis can be performed to measure the temperature at which the stem region obtained from the split open LOCS melts. One skilled in the art will understand that the target can be directly detected in the reaction mixture without prior amplification. In addition, one skilled in the art would understand that target amplicons generated by target amplification can be detected in real time or after the reaction has ended. In preferred embodiments, the restriction enzyme used in combination with target amplification may be active and thermostable at the reaction temperature or temperatures.
В дополнительном типичном варианте реализации LOCS-олигонуклеотид может содержать стеблевую область, пару красителей "флуорофор/гаситель" и петлевую область, которая может содержать субстрат ДНКзима или рибозима, например, ДНКзима или рибозима, который может быть каталитически активным только в присутствии иона металла. В данной области техники известно, что специфические ДНКзимы и рибозимы требуют наличия ко фактора-катиона металла для обеспечения каталитической активности. Например, некоторые ДНКзимы и рибозимы могут быть каталитически активными только в присутствии, например, свинца или ртути. Такие металлы могут присутствовать, например, в образце из окружающей среды. Если LOCS-олигонуклеотид содержит петлю, содержащую субстрат для ДНКзима или рибозима, например, зависимого от свинца, то присутствие свинца в образце может привести к расщеплению LOCS и генерации флуоресцентного сигнала. Реакционную смесь можно охладить, обеспечивая возможность повторного отжига интактного стебля расщепленной раскрытой LOCS-структуры; а затем можно выполнить анализ кривой плавления для измерения температуры, при которой плавится стеблевая область, полученная из расщепленного раскрытого LOCS. Специалист в данной области техники должен понимать, что несколько ДНКзимов и/или рибозимов, каждый из которых зависит от конкретного металла-кофактора, можно объединить в одной реакционной смеси, предназначенной для обнаружения нескольких мишеней, например, свинца и ртути. Кроме того, специалист в данной области техники должен понимать, что мишени можно обнаруживать в реальном времени или по окончании реакции.In a further exemplary embodiment, the LOCS oligonucleotide may comprise a stem region, a fluorophore/quencher dye pair, and a loop region, which may contain a DNAzyme or ribozyme substrate, e.g., a DNAzyme or ribozyme, which can only be catalytically active in the presence of a metal ion. It is known in the art that specific DNAzymes and ribozymes require the presence of a cofactor metal cation to provide catalytic activity. For example, some DNAzymes and ribozymes can only be catalytically active in the presence of, for example, lead or mercury. Such metals may be present, for example, in an environmental sample. If the LOCS oligonucleotide contains a loop containing a substrate for a DNAzyme or ribozyme, for example lead-dependent, then the presence of lead in the sample can lead to cleavage of the LOCS and generation of a fluorescent signal. The reaction mixture can be cooled, allowing the intact stem of the split open LOCS structure to be re-annealed; and then a melt curve analysis can be performed to measure the temperature at which the stem region obtained from the split open LOCS melts. One skilled in the art will appreciate that multiple DNAzymes and/or ribozymes, each dependent on a particular cofactor metal, can be combined in a single reaction mixture designed to detect multiple targets, such as lead and mercury. In addition, one skilled in the art would appreciate that targets can be detected in real time or after the completion of a reaction.
В настоящем документе упоминание последовательности нуклеотидов, "по существу комплементарной" другой последовательности нуклеотидов, может означать, что первая последовательность по меньшей мере на 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 97%, 98% или 99% идентична комплементарной цепи второй последовательности на протяжении области из 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100 или более нуклеотидов.As used herein, reference to a nucleotide sequence "substantially complementary" to another nucleotide sequence may mean that the first sequence is at least 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 97%, 98% or 99% identical to the complementary strand of the second sequence over a region of 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 , 21, 22, 23, 24, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100 or more nucleotides.
В настоящем документе последовательность нуклеотидов, "комплементарная" другой последовательности нуклеотидов, может означать, что первая последовательность на 100% идентична комплементарной цепи второй последовательности на протяжении области из 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100 или более нуклеотидов.As used herein, a nucleotide sequence "complementary" to another nucleotide sequence may mean that the first sequence is 100% identical to the complementary strand of the second sequence over a region of 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 , 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 , 95, 100 or more nucleotides.
В настоящем документе упоминание последовательности нуклеотидов, "по существу не комплементарной" другой последовательности нуклеотидов, может означать, что первая последовательность менее чем на 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35% или 40% идентична комплементарной цепи второй последовательности на протяжении области из 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100 или более нуклеотидов. В настоящем документе последовательность нуклеотидов, "не комплементарная" другой последовательности нуклеотидов, может означать, что первая последовательность на 0% идентична комплементарной цепи второй последовательности на протяжении области из 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100 или более нуклеотидов.As used herein, reference to a nucleotide sequence "substantially non-complementary" to another nucleotide sequence may mean that the first sequence is less than 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35% or 40% identical to the complementary strand of the second sequence over a region of 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100 or more nucleotides. As used herein, a nucleotide sequence "not complementary" to another nucleotide sequence may mean that the first sequence is 0% identical to the complementary strand of the second sequence over a region of 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100 or more nucleotides.
Неограничивающие примеры нуклеиновых кислот-мишеней (т.е. полинуклеотидов), которые можно обнаруживать с использованием LOCS-олигонуклеотидов, могут включать ДНК, метилированную ДНК, алкилированную ДНК, комплементарную ДНК (кДНК), РНК, метилированную РНК, микроРНК, миРНК, кшРНК, мРНК, тРНК, мякРНК, мвРНК, ммРНК, предшественники микроРНК и первичные микроРНК, другие некодирующие РНК, рибосомную РНК, их производные, их ампликоны или любую их комбинацию (включая смешанные полимеры из дезоксирибонуклеотидных и рибонуклеотидных оснований).Non-limiting examples of target nucleic acids (i.e., polynucleotides) that can be detected using LOCS oligonucleotides may include DNA, methylated DNA, alkylated DNA, complementary DNA (cDNA), RNA, methylated RNA, miRNA, siRNA, shRNA, mRNA, tRNA, snoRNA, mvRNA, mmRNA, microRNA precursors and primary microRNAs, other non-coding RNAs, ribosomal RNA, their derivatives, their amplicons, or any combination thereof (including mixed polymers of deoxyribonucleotide and ribonucleotide bases).
В некоторых вариантах реализации температура плавления («Tm») интактного LOCS-олигонуклеотида превышает Tm раскрытой LOCS-структуры.In some embodiments, the melting point ("Tm") of the intact LOCS oligonucleotide is greater than the Tm of the disclosed LOCS structure.
Анализ флуоресцентных сигналовAnalysis of fluorescent signals
Флуоресцентные сигналы, генерируемые за счет диссоциации раскрытых LOCS-структур, можно анализировать любым подходящим способом обнаружения, дифференциации и/или количественного определения молекул-мишеней в соответствии со способами согласно настоящему изобретению.Fluorescent signals generated by dissociation of the disclosed LOCS structures can be analyzed by any suitable method for detecting, differentiating and/or quantifying target molecules in accordance with the methods of the present invention.
Несмотря на то, что можно использовать стандартные анализы кривой плавления, в настоящем документе описаны и проиллюстрированы различные другие подходы (см. "Примеры"), которые можно применять для анализа в различных форматах.While standard melt curve analyzes can be used, various other approaches (see "Examples") are described and illustrated herein that can be used for analysis in various formats.
В качестве неограничивающего примера, в различные моменты времени в ходе реакции, подходящей для обнаружения расщепления или разрушения петлевых областей LOCS-олигонуклеотидов, можно выполнить измерения сигнала флуоресценции при одной температуре или при нескольких температурах. В качестве неограничивающих примеров, эти моменты времени могут включать (i) момент времени в начале реакции и/или (i) один момент времени или несколько моментов времени в ходе реакции; и/или (iii) момент завершения или конечной точки реакции.As a non-limiting example, at various times during the course of a reaction suitable for detecting cleavage or disruption of loop regions of LOCS oligonucleotides, fluorescence signal measurements can be made at one temperature or at multiple temperatures. As non-limiting examples, these times may include (i) a time at the start of a reaction and/or (i) one or more times during a reaction; and/or (iii) the moment of completion or end point of the reaction.
В некоторых вариантах реализации измерение флуоресцентного сигнала можно выполнять при двух или более температурах в каждом цикле во время ПЦР-амплификации. Анализ можно выполнять путем сравнения уровней флуоресценции, полученных при первой и/или второй температуре и/или при другой температуре.In some embodiments, the measurement of the fluorescent signal can be performed at two or more temperatures in each cycle during the PCR amplification. The analysis can be performed by comparing the levels of fluorescence obtained at the first and/or second temperature and/or at a different temperature.
В других вариантах реализации измерение флуоресцентного сигнала можно выполнять при двух или более температурах в каждом цикле во время ПЦР, и можно построить кривые амплификации для каждой серии измерений, полученных при каждой температуре. Каждому графику амплификации можно присвоить пороговые значения флуоресценции для каждой конкретной температуры, а значения Cq можно измерять как номер цикла, во время которого графики амплификации пересекают пороговые значения. В вариантах реализации, где флуоресцентный сигнал измеряют при двух температурах в каждом цикле во время ПЦР, Cq, измеренный с использованием флуоресцентного сигнала при более низкой температуре, может обеспечивать прямое количественное определение начальной концентрации первой мишени; a Cq, измеренный с использованием флуоресцентного сигнала при более высокой температуре, можно проанализировать, как показано в примере 12, что позволяет количественно определить исходную концентрацию второй мишени.In other embodiments, the fluorescent signal measurement may be performed at two or more temperatures in each cycle during PCR, and amplification curves may be plotted for each set of measurements obtained at each temperature. Each amplification plot can be assigned fluorescence thresholds for each specific temperature, and Cq values can be measured as the cycle number during which the amplification plots cross the thresholds. In embodiments where the fluorescent signal is measured at two temperatures in each cycle during the PCR, Cq measured using the fluorescent signal at the lower temperature may provide a direct quantification of the initial concentration of the first target; a Cq measured using a fluorescent signal at a higher temperature can be analyzed as shown in Example 12, allowing the initial concentration of the second target to be quantified.
В качестве неограничивающего примера, измерения флуоресценции после амплификации по сравнению с контролем без матрицы при двух температурах, включая первую температуру, равную или превышающую температуру плавления первого раскрытого LOCS и уступающую температуре плавления второго раскрытого LOCS; и вторую температуру, равную или превышающую температуру плавления второго раскрытого LOCS, позволяют специфично обнаруживать первый и второй расщепленный раскрытый LOCS. Как показано в примере 15 (способ анализа А), при первой температуре расщепление первого LOCS генерирует значительный сигнал флуоресценции по сравнению с контрольной реакционной смесью без матрицы, пересекающий заранее определенный порог. При этой первой температуре интактные замкнутые первый и второй LOCS и/или расщепленный раскрытый второй LOCS не вносят значительного вклада в продукцию сигнала флуоресценции из-за более высоких температур плавления замкнутых первого и второго LOCS и раскрытого второго LOCS, и их сигнал не пересекает заранее определенный порог. При второй температуре, превышающей первую температуру, расщепление второго LOCS генерирует значительный сигнал флуоресценции по сравнению с контролем без матрицы, который пересекает заранее определенный порог, тогда как интактные замкнутые первый и второй LOCS и/или раскрытый первый LOCS не вносят значительного вклада в продукцию сигнала флуоресценции по сравнению с контролем без матрицы, и их сигнал не пересекает заранее определенный порог. Обнаружение каждого расщепленного LOCS-репортера указывает на наличие соответствующей мишени в образце.As a non-limiting example, post-amplification fluorescence measurements compared to a no-template control at two temperatures, including a first temperature equal to or greater than the melting point of the first disclosed LOCS and inferior to the melting temperature of the second disclosed LOCS; and a second temperature equal to or greater than the melting point of the second disclosed LOCS allows specific detection of the first and second cleaved disclosed LOCS. As shown in Example 15 (Assay Method A), at the first temperature, cleavage of the first LOCS generates a significant fluorescence signal compared to the template-free control reaction mixture, crossing a predetermined threshold. At this first temperature, intact closed first and second LOCS and/or split open second LOCS do not significantly contribute to fluorescence signal production due to the higher melting temperatures of closed first and second LOCS and open second LOCS and their signal does not cross a predetermined threshold. . At a second temperature above the first temperature, second LOCS cleavage generates a significant fluorescence signal compared to a no-template control that crosses a predetermined threshold, while intact closed first and second LOCS and/or open first LOCS do not significantly contribute to fluorescence signal production. compared to the no-matrix control, and their signal does not cross a predetermined threshold. The detection of each cleaved LOCS reporter indicates the presence of the corresponding target in the sample.
В качестве неограничивающего примера, измерения флуоресценции после амплификации по сравнению с исходной контрольной флуоресценцией при конкретных значениях температуры, включая первую температуру, равную или превышающую температуру плавления первого замкнутого LOCS и уступающую температуре плавления второго замкнутого LOCS; и вторую температуру, равную или превышающую температуру плавления второго замкнутого LOCS, позволяют специфично обнаруживать первый и второй расщепленный раскрытый LOCS.As a non-limiting example, measurements of post-amplification fluorescence versus initial control fluorescence at specific temperatures, including a first temperature equal to or greater than the melting point of the first closed LOCS and less than the melting temperature of the second closed LOCS; and a second temperature equal to or greater than the melting point of the second closed LOCS allows the first and second cleaved open LOCS to be specifically detected.
Как показано в примере 15 (способ анализа В), исходную контрольную флуоресценцию можно получить путем измерения флуоресценции при температуре, при которой ни один из раскрытых и/или замкнутых LOCS не генерирует значительного сигнала флуоресценции (температура-0), или ниже этой температуры. Анализ можно выполнять путем сравнения уровней флуоресценции, полученных при первой и/или второй температуре и температуре-0, и сравнения этих относительных уровней флуоресценции с заранее определенным порогом. Как показано в примере 15, при первой температуре расщепление первого LOCS генерирует значительный сигнал флуоресценции по сравнению с сигналом при температуре-0, который пересекает заранее определенный порог. При этой первой температуре интактные замкнутые первый и второй LOCS и/или расщепленный раскрытый второй LOCS не вносят значительного вклада в продукцию сигнала флуоресценции, и сигналы не пересекают заранее определенный порог. Это связано с более высокими температурами плавления замкнутых первого и второго LOCS и раскрытого второго LOCS. При второй температуре, превышающей первую температуру, расщепление второго LOCS генерирует значительный сигнал флуоресценции по сравнению с сигналом, полученным при температуре-0, и/или при первой температуре, и сигнал пересекает заранее определенный порог. При этой второй температуре интактный замкнутый первый и/или второй LOCS и раскрытый первый LOCS не вносят значительного вклада в продукцию сигнала флуоресценции по сравнению с сигналом при температуре-0 и/или первой температуре, и сигнал не пересекает предварительно определенный порог. Обнаружение каждого расщепленного LOCS-репортера указывает на наличие соответствующей мишени в образце.As shown in Example 15 (Assay Method B), initial control fluorescence can be obtained by measuring fluorescence at or below a temperature at which none of the opened and/or closed LOCS generate a significant fluorescence signal (temperature-0). The analysis can be performed by comparing the levels of fluorescence obtained at the first and/or second temperature and temperature -0, and comparing these relative levels of fluorescence with a predetermined threshold. As shown in Example 15, at a first temperature, cleavage of the first LOCS generates a significant fluorescence signal compared to a signal at -0 that crosses a predetermined threshold. At this first temperature, intact closed first and second LOCS and/or split open second LOCS do not significantly contribute to fluorescence signal production and the signals do not cross a predetermined threshold. This is due to the higher melting points of the closed first and second LOCS and the open second LOCS. At a second temperature above the first temperature, splitting of the second LOCS generates a significant fluorescence signal compared to the signal obtained at -0 and/or at the first temperature, and the signal crosses a predetermined threshold. At this second temperature, the intact closed first and/or second LOCS and the opened first LOCS do not significantly contribute to fluorescence signal production compared to the signal at -0 and/or the first temperature, and the signal does not cross a predetermined threshold. The detection of each cleaved LOCS reporter indicates the presence of the corresponding target in the sample.
В качестве неограничивающего примера, контрольную исходную флуоресценцию также можно получить путем измерения флуоресценции при первой и второй температурах в дополнительные моменты времени при инициировании реакции, например, перед ПЦР. В этот дополнительный момент времени все LOCS являются интактными (замкнутыми), не генерируют значительного сигнала флуоресценции, который не пересекает заранее определенный порог. Анализ можно выполнить путем сравнения уровней флуоресценции, полученных при первой и второй температуре в момент времени при инициировании реакции, и уровней флуоресценции, полученных при первой и второй температуре в момент времени во время и/или после реакции (например, во время ПЦР или после ПЦР). Как показано в примере 15 (способ анализа С), при первой температуре и в момент времени после ПЦР расщепление первого LOCS генерирует значительный сигнал флуоресценции по сравнению с сигналом интактного замкнутого первого LOCS, измеренным при первой температуре и в момент времени до ПЦР. Этот относительный сигнал пересекает заранее определенный порог. При этой первой температуре интактные замкнутые первый и второй LOCS и/или расщепленный раскрытый второй LOCS не вносят значительного вклада в продукцию сигнала флуоресценции по сравнению с сигналом, полученным перед ПЦР, из-за более высоких температур плавления замкнутых первого и второго LOCS и раскрытого второго LOCS. При второй температуре, превышающей первую температуру, и в момент времени после ПЦР расщепление второго LOCS генерирует значительный сигнал флуоресценции по сравнению с сигналом, полученным при второй температуре в момент времени перед ПЦР. При этой второй температуре и в момент времени после ПЦР интактный замкнутый первый или второй LOCS и/или раскрытый первый LOCS не вносят значительного вклада в продукцию сигнала флуоресценции по сравнению с моментом времени перед ПЦР при такой же второй температуре, и сигнал не пересекает заранее определенный порог. В качестве альтернативы, разность между относительным сигналом, полученным до и после ПЦР при второй температуре, и относительным сигналом, полученным до и после ПЦР при первой температуре, можно сравнить с заранее определенным порогом для определения наличия расщепленного второго LOCS; причем в присутствии раскрытого второго LOCS значение разности превышает заранее определенный порог, а в его отсутствие значение разности не достигает заранее определенного порога, как показано в примере 15 (способ анализа С). Обнаружение каждого расщепленного LOCS-репортера указывает на наличие соответствующей мишени в образце.As a non-limiting example, a reference initial fluorescence can also be obtained by measuring the fluorescence at the first and second temperatures at additional time points when the reaction is initiated, for example, prior to PCR. At this additional time point, all LOCS are intact (closed), do not generate a significant fluorescence signal that does not cross a predetermined threshold. The analysis can be performed by comparing the levels of fluorescence obtained at the first and second temperatures at the time of initiation of the reaction, and the levels of fluorescence obtained at the first and second temperatures at the time during and/or after the reaction (for example, during PCR or after PCR ). As shown in Example 15 (Assay Method C), at the first temperature and time point after PCR, cleavage of the first LOCS generates a significant fluorescence signal compared to the intact closed first LOCS signal measured at the first temperature and time point before PCR. This relative signal crosses a predetermined threshold. At this first temperature, intact closed first and second LOCS and/or split open second LOCS do not significantly contribute to fluorescence signal production compared to pre-PCR signal due to the higher melting temperatures of closed first and second LOCS and open second LOCS. . At a second temperature above the first temperature and at a time point after PCR, cleavage of the second LOCS generates a significant fluorescence signal compared to the signal obtained at the second temperature at the time point before PCR. At this second temperature and at the time point after the PCR, the intact closed first or second LOCS and/or the opened first LOCS do not significantly contribute to the production of the fluorescence signal compared to the time point before the PCR at the same second temperature, and the signal does not cross the predetermined threshold . Alternatively, the difference between the relative signal obtained before and after PCR at the second temperature and the relative signal obtained before and after PCR at the first temperature can be compared to a predetermined threshold to determine the presence of a split second LOCS; moreover, in the presence of the disclosed second LOCS, the difference value exceeds a predetermined threshold, and in its absence, the difference value does not reach a predetermined threshold, as shown in example 15 (analysis method C). The detection of each cleaved LOCS reporter indicates the presence of the corresponding target in the sample.
В качестве неограничивающего примера, другим альтернативным способом является измерение высоты пика плавления в сигнатуре плавления, которая эквивалентна значению dФлуоресценция/dТемпература (dF/dT) при Tm каждого расщепленного LOCS. Однако применимость этого способа не ограничивается определением значения dF/dT при Tm расщепленного LOCS, но также включает диапазон температур, в который входит Тm. Значение dF/dT при первой или второй температуре (А °С) эквивалентно градиенту уровня флуоресценции между (А - N)°С и (А+N)°С. Как показано в примере 15 (способ анализа D), значение dF/dT при первой температуре, рассчитанное по сигналам флуоресценции при (первая температура + N)°С и (первая температура - N)°С, превышает предварительно определенный порог только при наличии раскрытого первого LOCS. Значение dF/dT при второй температуре, превышающей первую температуру, рассчитанное по сигналам флуоресценции при (вторая температура + N)°С и (вторая температура - N)°С, превышает заранее определенный порог только при наличии раскрытого второго LOCS. Обнаружение каждого расщепленного LOCS-репортера указывает на присутствие соответствующего гена-мишени в образце. dF/dT при первой и второй температурах можно выразить как отношение, уникальное для каждой из возможных комбинаций раскрытого и LOCS. Эту информацию можно использовать для обнаружения конкретного раскрытого LOCS и, следовательно, соответствующей мишени, путем определения того, попадает ли это отношение в заранее заданный диапазон значений.As a non-limiting example, another alternative method is to measure the height of the melting peak in the melting signature, which is equivalent to the value of dFluorescence/dTemperature (dF/dT) at Tm of each split LOCS. However, the applicability of this method is not limited to determining the value of dF/dT at Tm split LOCS, but also includes the temperature range that includes Tm. The value of dF/dT at the first or second temperature (A°C) is equivalent to a fluorescence level gradient between (A - N)°C and (A+N)°C. As shown in Example 15 (analysis method D), the dF/dT value at the first temperature, calculated from the fluorescence signals at (first temperature + N)°C and (first temperature - N)°C, exceeds a predetermined threshold only in the presence of a disclosed first LOCS. The dF/dT value at the second temperature above the first temperature, calculated from the fluorescence signals at (second temperature + N)°C and (second temperature - N)°C, exceeds a predetermined threshold only in the presence of a disclosed second LOCS. The detection of each cleaved LOCS reporter indicates the presence of the corresponding target gene in the sample. dF/dT at the first and second temperatures can be expressed as a ratio unique to each of the possible combinations of disclosed and LOCS. This information can be used to find a particular disclosed LOCS, and therefore an appropriate target, by determining if the ratio falls within a predetermined range of values.
В некоторых вариантах реализации сигналы флуоресценции или их производные при первой, второй и/или дальнейших температурах сравнивают с заранее определенным порогом, причем сигнал расщепленного раскрытого первого LOCS пересекает заранее определенный порог при первой температуре, сигнал расщепленного раскрытого LOCS пересекает заранее определенный порог при второй температуре, а сигналы интактных замкнутых первого и второго LOCS не пересекают заранее определенные пороговые значения при первой и второй температурах. Следовательно, практическую ценность заранее определенных пороговых значений при первой и второй температурах можно использовать для обнаружения расщепленных раскрытых первого и второго LOCS. Обнаружение расщепленных раскрытых первого и второго LOCS указывает на присутствие первого и второго гена-мишени в образце. В других вариантах реализации сигналы флуоресценции или их производные при первой, второй и/или дальнейших температурах можно выразить в виде отношения, причем существует уникальное значение этого отношения для каждой из возможных комбинаций раскрытого и/или замкнутого LOCS. Эти уникальные значения отношения можно использовать для обнаружения расщепленных раскрытых первого и второго LOCS, и они указывают на присутствие первого и второго гена-мишени в образце.In some embodiments, the fluorescence signals or their derivatives at first, second and/or further temperatures are compared to a predetermined threshold, wherein the split open first LOCS signal crosses a predetermined threshold at a first temperature, the split open LOCS signal crosses a predetermined threshold at a second temperature, and the intact closed first and second LOCS signals do not cross predetermined thresholds at the first and second temperatures. Therefore, the practical value of predetermined thresholds at first and second temperatures can be used to detect split open first and second LOCS. The detection of split open first and second LOCS indicates the presence of the first and second target gene in the sample. In other embodiments, the fluorescence signals or their derivatives at the first, second and/or further temperatures can be expressed as a ratio, and there is a unique value for this ratio for each of the possible combinations of open and/or closed LOCS. These unique ratio values can be used to detect split open first and second LOCS and are indicative of the presence of the first and second target gene in the sample.
В некоторых вариантах реализации описано обнаружение, дифференциация и/или количественная оценка первой и второй мишеней с использованием первого и второго LOCS на одном канале флуоресценции. Однако специалист в данной области техники должен понимать, что эти способы применимы для обнаружения, дифференциации и/или количественной оценки более чем двух мишеней, как показано в примере 15.In some embodiments, detection, differentiation, and/or quantification of first and second targets using first and second LOCS on the same fluorescence channel is described. However, one of skill in the art should understand that these methods are applicable to the detection, differentiation and/or quantification of more than two targets, as shown in Example 15.
Типичные варианты применения LOCS-олигонуклеотидовTypical Applications for LOCS Oligonucleotides
- Обнаружение мишеней во время или после амплификации мишени- Detection of targets during or after target amplification
LOCS-олигонуклеотиды согласно настоящему изобретению можно применять для определения присутствия амплифицированных нуклеотидных последовательностей-мишеней. Не существует особых ограничений в отношении способов амплификации, при которых можно применять LOCS-репортеры. Ампликоны, получаемые в ходе различных реакций, можно обнаруживать с помощью LOCS-репортеров при условии, что присутствие ампликонов-мишеней может способствовать расщеплению или разрушению LOCS-репортер а с образованием раскрытых LOCS-структур. Неограничивающие примеры способов, применимых для расщепления или разрушения петлевых областей, содержащихся в LOCS-структурах, включают расщепление МНКзимами, ДНКзимами, рибозимами, ферментами рестрикции, эндонуклеазами или разрушение экзонуклеазами, включая экзонуклеазную активность полимеразы, но не ограничиваясь ей.The LOCS oligonucleotides of the present invention can be used to detect the presence of amplified target nucleotide sequences. There are no particular restrictions on the amplification methods in which LOCS reporters can be used. Amplicons generated from various reactions can be detected using LOCS reporters provided that the presence of target amplicons can cleave or destroy the LOCS reporter a to form open LOCS structures. Non-limiting examples of methods useful for cleaving or destroying loop regions contained in LOCS structures include cleavage with MNKzymes, DNAzymes, ribozymes, restriction enzymes, endonucleases, or degradation with exonucleases, including but not limited to the exonuclease activity of the polymerase.
Как правило, в способах амплификации нуклеиновых кислот используют ферменты (например, полимеразы) для получения копий нуклеиновой кислоты-мишени, специфически связываемой одним или более олигонуклеотидными праймерами. Неограничивающие примеры способов амплификации, при которых можно применять LOCS-олигонуклеотиды, включают один или более из полимеразной цепной реакции (ПЦР), полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР), амплификации с замещением цепи (SDA), амплификации, зависимой от хеликазы (HDA), рекомбиназно-полимеразной амплификации (RPA), петлевой изотермической амплификации (LAMP), амплификации по типу катящегося кольца (RCA), транскрипционно-опосредованной амплификации (ТМА), самоподдерживающейся репликации последовательности (3SR), амплификации на основе последовательности нуклеиновой кислоты (NASBA).Typically, nucleic acid amplification methods use enzymes (eg, polymerases) to make copies of a target nucleic acid specifically bound by one or more oligonucleotide primers. Non-limiting examples of amplification methods in which LOCS oligonucleotides can be used include one or more of polymerase chain reaction (PCR), reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR), strand displacement amplification (SDA), helicase-dependent amplification (HDA), recombinase polymerase amplification (RPA), loop isothermal amplification (LAMP), rolling ring amplification (RCA), transcription-mediated amplification (TMA), self-sustaining sequence replication (3SR), nucleic acid sequence-based amplification ( NASBA).
Квалифицированный читатель должен понимать, что варианты применения LOCS-олигонуклеотидов, описанные выше, представлены исключительно в качестве неограничивающих примеров. Раскрытые LOCS-олигонуклеотиды можно применять при любом способе амплификации нуклеиновых кислот на основе праймеров, и настоящее изобретение не ограничивается конкретными описанными вариантами реализации.The qualified reader should understand that the uses of the LOCS oligonucleotides described above are provided solely as non-limiting examples. The disclosed LOCS oligonucleotides can be used in any primer-based nucleic acid amplification method, and the present invention is not limited to the specific embodiments described.
Обнаружение ампликонов, полученных с помощью LOCS-репортеровDetection of amplicons generated by LOCS reporters
Как обсуждалось выше, LOCS-репортеры согласно настоящему изобретению можно применять в любом способе амплификации полинуклеотидов, неограничивающие примеры которых включают ПЦР, ОТ-ПЦР, SDA, HDA, RPA, LAMP, RCA, ТМА, 3SR или NASBA.As discussed above, the LOCS reporters of the present invention can be used in any polynucleotide amplification method, non-limiting examples of which include PCR, RT-PCR, SDA, HDA, RPA, LAMP, RCA, TMA, 3SR, or NASBA.
Ампликоны получают с помощью способов, в которых применяют LOCS-репортеры, которые можно расщеплять или разрушать, используя любой подходящий способ, известный в данной области техники. Неограничивающие примеры включают применение каталитических нуклеиновых кислот, экзонуклеаз (см. пример 11), эндонуклеаз (см. пример 10) и т.п.Amplicons are generated using methods that use LOCS reporters that can be cleaved or destroyed using any suitable method known in the art. Non-limiting examples include the use of catalytic nucleic acids, exonucleases (see example 11), endonucleases (see example 10), and the like.
МНКзим можно применять для раскрытия LOCS-репортеров посредством обнаружения ампликонов, полученных такими способами, как ПЦР, ОТ-ПЦР, SDA, HDA, RPA, ТМА, LAMP, RCA, 3SR и NASBA. МНКзим может содержать один или более партзимов. МНКзимы представляют собой многокомпонентные нуклеозимы, собирающиеся и являющиеся каталитически активными только в присутствии соединения, облегчающего сборку, которое может представлять собой, например, обнаружимую мишень, например, ампликон, полученный из полинуклеотидной последовательности с использованием праймеров. МНКзимы состоят из множества "частичных ферментов" или партзимов, которые подвергаются самосборке в присутствии одного или более соединений, облегчающих сборку, и образуют активные МНКзимы, каталитически модифицирующие субстраты. Субстрат и соединения, облегчающие сборку (мишень), представляют собой отдельные молекулы нуклеиновой кислоты. Партзимы содержат несколько доменов, включая (i) сенсорные цепи, связывающиеся с соединением, облегчающим сборку (например, нуклеиновой кислотой-мишенью); (ii) субстратные цепи, связывающие субстрат, и (iii) последовательности-фрагменты каталитического ядра, которые после сборки объединяются, образуя полноценное каталитическое ядро. МНКзимы можно сконструировать таким образом, чтобы они распознавали широкий спектр соединений, облегчающих сборку, включая, например, различные нуклеотидные последовательности-мишени. В ответ на присутствие соединения, облегчающего сборку, МНКзимы модифицируют свои субстраты. Эта модификация субстрата может быть связана с генерацией сигнала, и, таким образом, МНКзимы могут генерировать выходной сигнал, усиленный за счет фермента. Соединение, облегчающее сборку, может являться нуклеиновой кислотой-мишенью, присутствующей в биологическом образце или образце из окружающей среды (например, ампликоном, полученным из полинуклеотидной мишени с использованием праймеров). В таких случаях обнаружение модификации субстрата за счет активности МНКзима указывает на присутствие мишени. В данной области техники известно несколько МНКзимов, способных расщеплять субстраты-нуклеиновые кислоты. МНКзимы и их модифицированные формы известны в данной области техники и описаны в публикациях патентов РСТ №WO/2007/041774, WO/2008/040095, WO2008/122084 и соответствующих публикациях патентов США №2007-0231810, 2010-0136536 и 2011-0143338 (содержание каждого из этих документов полностью включено в настоящий документ посредством ссылки).MNKzyme can be used to open LOCS reporters by detecting amplicons generated by methods such as PCR, RT-PCR, SDA, HDA, RPA, TMA, LAMP, RCA, 3SR and NASBA. MNKzyme may contain one or more partzymes. MNCzymes are multicomponent nucleozymes that assemble and are catalytically active only in the presence of an assembly-facilitating compound, which may be, for example, a detectable target, such as an amplicon derived from a polynucleotide sequence using primers. MNCzymes consist of a plurality of "partial enzymes" or partzymes that self-assemble in the presence of one or more assembly-facilitating compounds to form active MNCzymes that catalytically modify substrates. The substrate and the assembly-facilitating compounds (target) are separate nucleic acid molecules. Partzymes contain several domains, including (i) sensory strands that bind to a compound that facilitates assembly (eg, a target nucleic acid); (ii) substrate strands that bind the substrate; and (iii) sequence fragments of the catalytic core, which, after assembly, combine to form a complete catalytic core. MNCzymes can be designed to recognize a wide range of compounds that facilitate assembly, including, for example, different target nucleotide sequences. In response to the presence of a compound that facilitates assembly, MNCzymes modify their substrates. This substrate modification may be associated with signal generation, and thus MNCzymes may generate an enzyme-enhanced output signal. The assembly facilitating compound may be a target nucleic acid present in a biological or environmental sample (eg, an amplicon derived from a target polynucleotide using primers). In such cases, detection of substrate modification due to MNKzyme activity indicates the presence of a target. Several MNCzymes are known in the art that are capable of cleaving nucleic acid substrates. MNCzymes and their modified forms are known in the art and are described in PCT Patent Publication Nos. WO/2007/041774, WO/2008/040095, WO2008/122084 and corresponding US Patent Publications Nos. 2007-0231810, 2010-0136536 and 2011-0143338 the contents of each of these documents are incorporated herein by reference in their entirety).
Диагностические варианты примененияDiagnostic Applications
LOCS-олигонуклеотиды можно применять для диагностических и/или прогностических целей в соответствии со способами, описанными в настоящем документе. Диагностические и/или прогностические методы можно выполнять ex vivo или in vitro. В то же время способы согласно настоящему изобретению не обязательно использовать для диагностических и/или прогностических целей, и, следовательно, варианты применения, которые не являются диагностическими или прогностическими, также рассматриваются в настоящем изобретении.LOCS oligonucleotides can be used for diagnostic and/or prognostic purposes in accordance with the methods described herein. Diagnostic and/or prognostic methods can be performed ex vivo or in vitro. At the same time, the methods of the present invention need not be used for diagnostic and/or prognostic purposes, and therefore uses that are not diagnostic or prognostic are also contemplated by the present invention.
В некоторых вариантах реализации способы, описанные в настоящем документе, можно использовать для диагностики инфекции у субъекта. Например, указанные способы можно использовать для диагностики инфекции, вызванной бактериями, вирусами, грибами/дрожжами, простейшими и/или нематодами у субъекта. В одном варианте реализации вирус может являться энтеровирусом. Субъектом могут являться виды крупного рогатого скота, лошадей, овец, приматов, птиц или грызунов. Например, субъектом может являться млекопитающее, например, человек, собака, кошка, лошадь, овца, коза или корова. Субъект может страдать заболеванием, вызванным инфекцией. Например, у субъекта может быть менингит, вызванный энтеровирусной инфекцией. Соответственно, в некоторых вариантах реализации способы согласно настоящему изобретению можно применять для диагностики менингита.In some embodiments, the methods described herein can be used to diagnose an infection in a subject. For example, these methods can be used to diagnose a bacterial, viral, fungal/yeast, protozoan and/or nematode infection in a subject. In one embodiment, the implementation of the virus may be an enterovirus. The subject may be a bovine, equine, sheep, primate, bird, or rodent species. For example, the subject may be a mammal, such as a human, dog, cat, horse, sheep, goat, or cow. The subject may be suffering from a disease caused by an infection. For example, the subject may have meningitis caused by an enterovirus infection. Accordingly, in some embodiments, the methods of the present invention may be used to diagnose meningitis.
Способы согласно настоящему изобретению можно выполнять в отношении образца. Образец может происходить из любого источника. Например, образец может быть получен из окружающей среды, из промышленного источника или путем химического синтеза.The methods of the present invention can be performed on a sample. The sample can come from any source. For example, the sample may be obtained from the environment, from an industrial source, or by chemical synthesis.
Следует понимать, что рассматриваемый в настоящем документе термин «образец» включает образец, модифицированный по сравнению со своим исходным состоянием, например, путем очистки, разбавления или добавления любого другого компонента или компонентов.As used herein, the term "sample" should be understood to include a sample that has been modified from its original state, such as by purification, dilution, or the addition of any other component or components.
Способы согласно настоящему изобретению, включая диагностические и/или прогностические способы, но не ограничиваясь ими, можно выполнять в отношении биологического образца. Биологический образец может быть взят у субъекта. Кроме того, можно использовать хранящиеся биологические образцы. Неограничивающие примеры подходящих биологических образцов включают цельную кровь или ее компонент (например, клетки крови, плазму, сыворотку), мочу, кал, слюну, лимфу, желчь, мокроту, слезы, спинномозговую жидкость, жидкость бронхоальвеолярного лаважа, синовиальную жидкость, сперму, асцитную опухолевую жидкость, грудное молоко и гной.The methods of the present invention, including but not limited to diagnostic and/or prognostic methods, can be performed on a biological sample. A biological sample may be taken from the subject. In addition, stored biological samples can be used. Non-limiting examples of suitable biological samples include whole blood or a component thereof (e.g., blood cells, plasma, serum), urine, feces, saliva, lymph, bile, sputum, tears, cerebrospinal fluid, bronchoalveolar lavage fluid, synovial fluid, semen, ascites tumor fluid, breast milk and pus.
НаборыSets
В настоящем изобретении предложены наборы, содержащие один или более из агентов для выполнения способов согласно настоящему изобретению. Обычно наборы для осуществления способов согласно настоящему изобретению содержат все необходимые реагенты для осуществления способа.The present invention provides kits containing one or more of the agents for carrying out the methods of the present invention. Typically, kits for carrying out the methods of the present invention contain all the necessary reagents for carrying out the method.
В некоторых вариантах реализации наборы могут содержать олигонуклеотидные компоненты, способные образовывать МНКзим в присутствии подходящего соединения, облегчающего сборку (например, ампликона, описанного в настоящем документе). Например, набор может содержать по меньшей мере первый и второй олигонуклеотидный компонент, содержащие первый и второй партзим, и второй контейнер, содержащий субстрат, причем самосборка первого и второго партзимов и субстрата в МНКзим требует ассоциации соединения, облегчающего сборку (например, ампликона), присутствующего в тестируемом образце. Соответственно, в таком варианте реализации первый и второй партзимы и LOCS-олигонуклеотид, содержащий субстрат в петлевой области, можно вносить в тестовый образец для определения присутствия одного или более ампликонов-мишеней. Как правило, наборы содержат по меньшей мере один LOCS-олигонуклеотид, предложенный в настоящем документе.In some embodiments, kits may contain oligonucleotide components capable of forming an MNCzyme in the presence of a suitable assembly-facilitating compound (eg, the amplicon described herein). For example, the kit may contain at least a first and second oligonucleotide component containing the first and second partzyme, and a second container containing the substrate, and the self-assembly of the first and second partzymes and the substrate in the MNKzyme requires the association of an assembly-facilitating compound (e.g., an amplicon) present in the tested sample. Accordingly, in such an embodiment, the first and second partzymes and the LOCS oligonucleotide containing the substrate in the loop region can be introduced into the test sample to determine the presence of one or more target amplicons. Typically, kits contain at least one LOCS oligonucleotide as provided herein.
Обычно наборы согласно настоящему изобретению также содержат другие реагенты, реагенты для промывки, ферменты и/или другие реагенты, необходимые для выполнения способов согласно настоящему изобретению, например, ПЦР или других способов амплификации нуклеиновых кислот.Typically, kits of the present invention also contain other reagents, wash reagents, enzymes, and/or other reagents necessary to perform the methods of the present invention, such as PCR or other nucleic acid amplification methods.
Наборы могут являться фрагментированными наборами или комбинированными наборами, согласно определениям в настоящем документе.Sets may be fragmented sets or combined sets as defined herein.
Фрагментированные наборы содержат реагенты, помещенные в отдельные контейнеры, и могут содержать небольшие стеклянные контейнеры, пластиковые контейнеры или полоски пластмассы или бумаги. Такие контейнеры могут обеспечивать эффективный перенос реагентов из одного отделения в другое, избегая при этом перекрестного загрязнения образцов и реагентов, а также количественное добавление агентов или растворов, содержащихся в каждом контейнере, из одного отделения в другое.Fragmented kits contain reagents placed in individual containers and may contain small glass containers, plastic containers, or strips of plastic or paper. Such containers can provide efficient transfer of reagents from one compartment to another, while avoiding cross-contamination of samples and reagents, as well as quantitative addition of agents or solutions contained in each container from one compartment to another.
Такие наборы могут также содержать контейнер, в который вносят тестируемый образец, контейнер, содержащий реагенты, используемые при анализе, контейнеры, содержащие реагенты для промывки, и контейнеры, содержащие реагент, обеспечивающий обнаружение.Such kits may also include a container into which the test sample is added, a container containing reagents used in the analysis, containers containing washing reagents, and containers containing a detection reagent.
Комбинированные наборы содержат все компоненты для анализа реакции в едином контейнере (например, в единой коробке, в которой находится каждый из нужных компонентов).Combination kits contain all of the reaction assay components in a single container (eg, a single box containing each of the required components).
Набор согласно настоящему изобретению может также содержать инструкции по эксплуатации компонентов набора для выполнения соответствующих способов. Наборы и способы согласно настоящему изобретению можно применять в сочетании с оборудованием и системами автоматизированного анализа, например, включая аппараты для ПЦР в реальном времени, но не ограничиваясь ими.The kit according to the present invention may also contain instructions for use of the components of the kit to perform the respective methods. The kits and methods of the present invention may be used in conjunction with automated analysis equipment and systems, for example, including but not limited to real-time PCR machines.
При амплификации, обнаружении, идентификации или количественном определении различных мишеней можно применять один набор согласно настоящему изобретению, или, в качестве альтернативы, могут потребоваться различные наборы, например, содержащие реагенты, специфичные по отношению к каждой мишени. Способы и наборы согласно настоящему изобретению находят применение в любых обстоятельствах, при которых желательно обнаруживать, идентифицировать или количественно определять любой объект.When amplifying, detecting, identifying, or quantifying different targets, one kit according to the present invention may be used, or, alternatively, different kits may be required, for example, containing reagents specific to each target. The methods and kits of the present invention find use in any circumstance in which it is desirable to detect, identify or quantify any object.
Специалисты в данной области техники должны понимать, что в настоящее изобретение, описанное в виде конкретных вариантов реализации, можно вносить многочисленные изменения и/или модификации, не выходящие за рамки сущности настоящего изобретения, описанной в широком смысле слова. Таким образом, настоящие варианты реализации во всех отношениях следует рассматривать как иллюстративные, а не как ограничительные.Those skilled in the art will appreciate that numerous changes and/or modifications can be made to the present invention, as described in terms of specific embodiments, without departing from the spirit of the present invention as described broadly. Thus, the present embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive.
ПримерыExamples
Настоящее изобретение будет описано в дополнительных подробностях с упоминанием следующих конкретных примеров, в отношении которых не следует считать, что они каким-либо образом ограничивают сущность изобретения.The present invention will be described in more detail with reference to the following specific examples, which should not be considered as limiting the invention in any way.
Пример 1: Использование LOCS-репортеров для увеличения количества анализируемых мишенейExample 1: Using LOCS reporters to increase the number of targets analyzed
В следующем примере LOCS-репортеры применяли для увеличения количества мишеней, которые можно обнаружить на одном канале флуоресценции. В этом примере два LOCS-репортера были мечены по 5'-концу флуорофором (FAM), а по 3'-концу - гасителем. Петлевые области LOCS-репортеров содержали нуклеиновую кислоту-субстрат, а стеблевые области содержали серию комплементарных пар оснований, удерживающих LOCS-репортер в конфигурации "стебель-петля". В этой конфигурации флуорофор и гаситель находились в непосредственной близости, и в отсутствие мишени флуоресценция гасилась.In the following example, LOCS reporters were used to increase the number of targets that could be detected on a single fluorescence channel. In this example, two LOCS reporters were labeled 5' with a fluorophore (FAM) and 3' with a quencher. The loop regions of the LOCS reporters contained a substrate nucleic acid, and the stem regions contained a series of complementary base pairs holding the LOCS reporter in a stem-loop configuration. In this configuration, the fluorophore and quencher were in close proximity, and in the absence of a target, the fluorescence was quenched.
ОлигонуклеотидыOligonucleotides
Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к этому эксперименту, включали: LOCS-1 (SEQ ID NO: 1), LOCS-2 (SEQ ID NO: 2), партзим A1 (SEQ ID NO: 3), партзим B1 (SEQ ID NO: 4), партзим A2 (SEQ ID NO: 5), партзим B2 (SEQ ID NO: 6), прямой праймер 1 (SEQ ID NO: 7), обратный праймер 1 (SEQ ID NO: 8), прямой праймер 2 (SEQ ID NO: 9) и обратный праймер 2 (SEQ ID NO: 10). Последовательности перечислены в перечне последовательностей. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению MgPa, представляли собой LOCS-1, партзим А1, партзим В1, прямой праймер 1 и обратный праймер 1. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению TV-Btub, представляли собой LOCS-2, партзим А2, партзим В2, прямой праймер 2 и обратный праймер 2.Oligonucleotides specific to this experiment included: LOCS-1 (SEQ ID NO: 1), LOCS-2 (SEQ ID NO: 2), Partzyme A1 (SEQ ID NO: 3), Partzyme B1 (SEQ ID NO: 4), Partzyme A2 (SEQ ID NO: 5), Partzyme B2 (SEQ ID NO: 6), Forward Primer 1 (SEQ ID NO: 7), Reverse Primer 1 (SEQ ID NO: 8), Forward Primer 2 (SEQ ID NO: 9) and reverse primer 2 (SEQ ID NO: 10). The sequences are listed in the sequence listing. Oligonucleotides specific for amplification and detection of MgPa were LOCS-1, partzyme A1, partzyme B1,
Условия реакцииReaction conditions
Амплификацию в реальном времени и обнаружение последовательности-мишени выполняли в общем реакционном объеме 20 мкл с использованием термоциклера BioRad® CFX96. Параметры цикла представляли собой: 95°С в течение 2 минут, 10 циклов снижения, включавших 95°С в течение 5 секунд и 61°С в течение 30 секунд (уменьшение на 0,5°С за цикл) и 40 циклов, включавших 95°С в течение 5 секунд и 52°С в течение 40 секунд (данные получали на этапе 52°С). Параметры кривой плавления представляли собой диапазон от 20°С до 90°С с шагом 0,5°С и выдержкой 5 секунд (регистрацию данных выполняли на этапе выдержки). Все реакции выполняли в двух повторностях, реакционные смеси содержали 40 нМ каждого прямого праймера, 200 нМ каждого обратного праймера, 200 нМ каждого партзима А, 200 нМ каждого партзима В, 200 нМ каждого LOCS-репортера, 2 мМ MgCl2 (Bioline) и 1х смесь SensiFAST Probe No-ROX (Bioline). Реакционные смеси содержали матрицу G-Block (10000 или 40 копий), гомологичную генам MgPa и/или TV-Btub, либо не содержали мишени (H2O без нуклеаз (NF H2O)).Real-time amplification and target sequence detection were performed in a total reaction volume of 20 μl using a BioRad® CFX96 thermal cycler. The cycle parameters were: 95°C for 2 minutes, 10 cycles of reduction, including 95°C for 5 seconds and 61°C for 30 seconds (0.5°C decrease per cycle) and 40 cycles, including 95 °C for 5 seconds and 52°C for 40 seconds (data obtained at the 52°C step). Melting curve parameters ranged from 20° C. to 90° C. in 0.5° C. increments and a 5 second hold (data logging was performed during the hold step). All reactions were performed in duplicate, reaction mixtures contained 40 nM each forward primer, 200 nM each reverse primer, 200 nM each partzyme A, 200 nM each partzyme B, 200 nM each LOCS reporter, 2 mM MgCl 2 (Bioline) and 1x SensiFAST Probe No-ROX mixture (Bioline). The reaction mixtures contained a G-Block template (10,000 or 40 copies) homologous to the MgPa and/or TV-Btub genes, or did not contain a target (H 2 O without nucleases (NF H 2 O)).
Результатыresults
Используя способ амплификации мишени in vitro, известный как ПЦР, два МНКзима (МНКзим 1 и МНКзим 2) использовали для мониторинга амплификации нуклеиновых кислот-мишеней в режиме реального времени посредством расщепления соответствующих LOCS-репортеров (LOCS-1 и LOCS-2, соответственно). МНКзим 1 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных гену MgPa (Mycoplasma genitalium), и для расщепления и раскрытия LOCS-1; а МНКзим 2 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных TV-Btub (Trichomonas vaginalis), и расщепления и раскрытия LOCS-2. В этом эксперименте амплификацию и обнаружение выполняли в одной пробирке, содержащей все МНКзимы, праймеры и LOCS-олигонуклеотиды. Присутствие MgPa или TV-Btub или как MgPa, так и TV-Btub (представляющих образец с совместной инфекцией) обнаруживали по увеличению сигнала на канале FAM.Using the in vitro target amplification method known as PCR, two MNCzymes (
В результатах, показанных на фигуре 4, приведены соответствующие графики ПЦР-амплификации, полученные при использовании реакционных смесей, содержащих 10000 копий (черная линия), 40 копий (серая линия) или 0 копий (пунктирная линия) мишеней MgPa (фигура 4А), TV-Btub (фигура 4С) или как MgPa, иак и TV-Btub (фигура 4Е). Сигнатуры кривой плавления, полученные после амплификации реакционных смесей, содержащих 10000 копий (черная линия) и 40 копий (серая линия), показаны для мишеней MgPa (фигура 4 В), TV-Btub (фигура 4D) или как MgPa, так и TV-Btub (фигура 4F). Результаты представляли собой средние значения реакций в двух повторностях, построенные с помощью Microsoft Excel (версия 14). Данные, полученные в этом примере, демонстрируют, что сигнатуры плавления LOCS, полученные в присутствии гена-мишени MgPa (Tm=35°C и 41°C), отличались от сигнатур плавления LOCS, полученных в присутствии гена-мишени TV-Btub (Tm=50°С). Кроме того, сигнатуры плавления LOCS в присутствии генов-мишеней MgPa и TV-Btub также отличались от вышеупомянутых сигнатур плавления, полученных в присутствии только одного гена-мишени. В присутствии обеих мишеней сигнатура кривой плавления (Tm=35°С, 41°С и 50°С) указывала на обнаружение обеих мишеней.The results shown in Figure 4 show the corresponding PCR amplification plots obtained using reaction mixtures containing 10,000 copies (black line), 40 copies (gray line) or 0 copies (dashed line) of MgPa targets (Figure 4A), TV -Btub (Figure 4C) or as MgPa, iac and TV-Btub (Figure 4E). Melting curve signatures obtained after amplification of reaction mixtures containing 10,000 copies (black line) and 40 copies (gray line) are shown for MgPa targets (FIG. 4B), TV-Btub (FIG. 4D), or both MgPa and TV- Btub (figure 4F). Results were means of duplicate reactions plotted using Microsoft Excel (version 14). The data obtained in this example demonstrate that the LOCS melt signatures obtained in the presence of the MgPa target gene (Tm=35°C and 41°C) differed from the LOCS melt signatures obtained in the presence of the TV-Btub target gene (Tm =50°C). In addition, the melting signatures of LOCS in the presence of the MgPa and TV-Btub target genes also differed from the aforementioned melting signatures obtained in the presence of only one target gene. In the presence of both targets, the melting curve signature (Tm=35°C, 41°C and 50°C) indicated the detection of both targets.
Данные этого эксперимента также демонстрируют, что сигнатуры плавления каждого раскрытого LOCS воспроизводились для реакционных смесей, содержавших высокие (10000 копий гена) и низкие концентрации мишени (40 копий гена). Этот пример демонстрирует, что две мишени, совместно амплифицированные в одной лунке при использовании одного флуоресцентного канала, можно различать на основе их уникальных сигнатур плавления LOCS. В примере представлен простой способ, который можно применять для обнаружения нескольких мишеней в одной лунке с использованием одного канала флуоресценции.The data from this experiment also demonstrate that the melting signatures of each disclosed LOCS were reproducible for reaction mixtures containing high (10,000 gene copies) and low concentrations of the target (40 gene copies). This example demonstrates that two targets co-amplified in the same well using the same fluorescent channel can be distinguished based on their unique LOCS melting signatures. The example provides a simple method that can be used to detect multiple targets in a single well using a single fluorescence channel.
Температуры плавления (Tm) интактных замкнутых LOCS-репортеров были спроектированы так, чтобы они превышали температуры отжига реакционной смеси (52°С), и эти LOCS в достаточной степени подвергались действию гасителя во время реакции в отсутствие амплификации мишени. Tm стеблевых областей были спроектированы так, чтобы они были уникальными для каждого LOCS-репортера, и это достигалось путем изменения длины и нуклеотидного состава комплементарных областей, образующих стебель. В этом примере данные согласуются со сценарием, согласно которому расщепление петлевых областей с использованием МНКзимов приводит к раскрытию LOCS, что позволяет разделить его на два фрагмента. Из-за большой разности Tm между замкнутыми интактными LOCS-репортерами и раскрытыми LOCS-репортерами раскрытые фрагменты LOCS недостаточно стабильны, чтобы поддерживать образование двуцепочечной структуры при температуре отжига и сбора данных, и поэтому генерируется сигнал флуоресценции.The melting temperatures (Tm) of the intact closed LOCS reporters were designed to exceed the annealing temperatures of the reaction mixture (52° C.) and these LOCS were sufficiently quenched during the reaction in the absence of target amplification. The Tm stem regions were designed to be unique for each LOCS reporter and this was achieved by varying the length and nucleotide composition of the complementary regions forming the stem. In this example, the data are consistent with the scenario that splitting the loop regions using MNCzymes leads to the opening of the LOCS, allowing it to be split into two fragments. Due to the large Tm difference between closed intact LOCS reporters and opened LOCS reporters, the opened LOCS fragments are not stable enough to maintain double strand formation at the annealing and acquisition temperature, and therefore a fluorescence signal is generated.
Мониторинг двух генов-мишеней в реальном времени генерировал кривые флуоресценции, которые пересекали произвольный порог, позволяя получить значение, которое может быть известно как Ct (пороговый цикл). Наблюдаемая кривая флуоресценции во время этапа амплификации указывала на присутствие одного или обоих генов-мишеней в данном образце. Однако идентифицировать конкретную мишень с помощью одних только кривых амплификации нельзя. В этой ситуации выполнили анализ кривой плавления с целью определить, какой LOCS-репортер был расщеплен, и тем самым идентифицировать конкретный(е) ген(ы)-мишень(и), присутствующий(е) в образце. После стадии амплификации образцы подвергали воздействию температурного градиента, причем различные характеристики кривой плавления соответствовали различным универсальным стеблям. Из-за различий Tm раскрытых и интактных LOCS-репортеров стебли расщепленных LOCS-репортеров диссоциируют при более низких температурах по сравнению с нерасщепленными замкнутыми LOCS-репортерами. Кроме того, из-за разной длины стебля и состава пар оснований разные стебли (стебель-1 и стебель-2) в составе LOCS-1 и LOCS-2 позволяли получить уникальные сигнатуры флуоресцентной кривой плавления.Real-time monitoring of the two target genes generated fluorescence curves that crossed an arbitrary threshold, yielding a value that may be known as Ct (Cycle Threshold). The observed fluorescence curve during the amplification step indicated the presence of one or both of the target genes in the sample. However, it is not possible to identify a specific target using the amplification curves alone. In this situation, a melting curve analysis was performed to determine which LOCS reporter was cleaved and thereby identify the specific target gene(s) present(s) in the sample. After the amplification step, the samples were subjected to a temperature gradient, with different melting curve characteristics corresponding to different universal stems. Due to the difference in Tm between open and intact LOCS reporters, stems of cleaved LOCS reporters dissociate at lower temperatures compared to uncleaved closed LOCS reporters. In addition, due to different stem lengths and base pair compositions, different stems (stem-1 and stem-2) within LOCS-1 and LOCS-2 produced unique fluorescent melting curve signatures.
Пример 2: Применение одних и тех же LOCS-репортеров для обнаружения различных генов-мишенейExample 2: Using the same LOCS reporters to detect different target genes
В этом примере два LOCS-репортера (LOCS-1 и LOCS-2) использовали для различения множества различных генетических мишеней с целью демонстрации их универсальности и применимости для анализа любой рассматриваемой мишени. При использовании ПЦР-амплификации для обнаружения специфических генов-мишеней и расщепления соответствующих LOCS-репортеров (LOCS-1 и LOCS-2) использовали несколько МНКзимов (МНКзимы 1-6). Каждый из МНКзимов 1, 3 и 4 обладал способностью расщеплять LOCS-1 в присутствии соответствующих генов-мишеней. Каждый из МНКзимов 2, 5 и 6 обладал способностью расщеплять LOCS-2 в присутствии соответствующих генов-мишеней. В этом примере показаны комбинации двуцепочечных структур, представленные в таблице 1, для которых амплификацию и обнаружение выполняют одновременно в одной пробирке.In this example, two LOCS reporters (LOCS-1 and LOCS-2) were used to distinguish between many different genetic targets in order to demonstrate their versatility and applicability to the analysis of any target under consideration. When using PCR amplification to detect specific target genes and cleavage of the respective LOCS reporters (LOCS-1 and LOCS-2), several MNCzymes (MNCzymes 1-6) were used. Each of
ОлигонуклеотидыOligonucleotides
Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к этому эксперименту, включали: LOCS-1 (SEQ ID NO: 1), LOCS-2 (SEQ ID NO: 2), партзим A1 (SEQ ID NO: 3), партзим B1 (SEQ ID NO: 4), партзим A2 (SEQ ID NO: 5), партзим B2 (SEQ ID NO: 6), прямой праймер 1 (SEQ ID NO: 7), обратный праймер 1 (SEQ ID NO: 8), прямой праймер 2 (SEQ ID NO: 9), обратный праймер 2 (SEQ ID NO: 10), партзим A3 (SEQ ID NO: 11), партзим B3 (SEQ ID NO: 12), партзим A4 (SEQ ID NO: 13), партзим B4 (SEQ ID NO: 14), прямой праймер 3 (SEQ ID NO: 15), обратный праймер 3 (SEQ ID NO: 16), прямой праймер 4 (SEQ ID NO: 17), обратный праймер 4 (SEQ ID NO: 18), партзим A5 (SEQ ID NO: 19), партзим B5 (SEQ ID NO: 20), партзим A6 (SEQ ID NO: 21), партзим B6 (SEQ ID NO: 22), прямой праймер 5 (SEQ ID NO: 23), обратный праймер 5 (SEQ ID NO: 24), прямой праймер 6 (SEQ ID NO: 25) и обратный праймер 6 (SEQ ID NO: 26). Последовательности перечислены в перечне последовательностей.Oligonucleotides specific to this experiment included: LOCS-1 (SEQ ID NO: 1), LOCS-2 (SEQ ID NO: 2), Partzyme A1 (SEQ ID NO: 3), Partzyme B1 (SEQ ID NO: 4), Partzyme A2 (SEQ ID NO: 5), Partzyme B2 (SEQ ID NO: 6), Forward Primer 1 (SEQ ID NO: 7), Reverse Primer 1 (SEQ ID NO: 8), Forward Primer 2 (SEQ ID NO: 9), Reverse Primer 2 (SEQ ID NO: 10), Partzyme A3 (SEQ ID NO: 11), Partzyme B3 (SEQ ID NO: 12), Partzyme A4 (SEQ ID NO: 13), Partzyme B4 ( SEQ ID NO: 14), forward primer 3 (SEQ ID NO: 15), reverse primer 3 (SEQ ID NO: 16), forward primer 4 (SEQ ID NO: 17), reverse primer 4 (SEQ ID NO: 18) , partzym A5 (SEQ ID NO: 19), partzym B5 (SEQ ID NO: 20), partzym A6 (SEQ ID NO: 21), partzym B6 (SEQ ID NO: 22), forward primer 5 (SEQ ID NO: 23 ), reverse primer 5 (SEQ ID NO: 24), forward primer 6 (SEQ ID NO: 25), and reverse primer 6 (SEQ ID NO: 26). The sequences are listed in the sequence listing.
Компоненты и условия реакции.Components and reaction conditions.
Амплификацию в реальном времени и обнаружение последовательности-мишени выполняли в общем реакционном объеме 20 мкл с использованием термоциклера BioRad® CFX96. Параметры цикла представляли собой: 95°С в течение 2 минут, 10 циклов снижения, включавших 95°С в течение 5 секунд и 61°С в течение 30 секунд (уменьшение на 0,5°С за цикл) и 40 циклов, включавших 95°С в течение 5 секунд и 52°С в течение 40 секунд (данные получали на этапе 52°С). Параметры кривой плавления представляли собой диапазон от 20°С до 90°С с шагом 0,5°С и выдержкой 5 секунд (регистрацию данных выполняли на этапе выдержки). Все реакции выполняли как дуплексные реакции, содержащие олигонуклеотиды, указанные в таблице 1. Каждая реакционная смесь содержала 40 нМ каждого прямого праймера, 200 нМ каждого обратного праймера, 200 нМ каждого партзима А, 200 нМ каждого партзима В, 200 нМ каждого LOCS-ре портера, 2 мМ MgCl2 (Bioline) и 1х смесь SensiFAST Probe No-ROX (Bioline). Реакционные смеси содержали матрицу G-Block (10000 или 40 копий) либо не содержали мишени (NF H2O). Результаты, представленные на фигурах 5 и 6, представляли собой средние значения для двух повторностей, построенные с помощью Microsoft Excel (версия 14).Real-time amplification and target sequence detection were performed in a total reaction volume of 20 μl using a BioRad® CFX96 thermal cycler. The cycle parameters were: 95°C for 2 minutes, 10 cycles of reduction, including 95°C for 5 seconds and 61°C for 30 seconds (0.5°C decrease per cycle) and 40 cycles, including 95 °C for 5 seconds and 52°C for 40 seconds (data obtained at the 52°C step). Melting curve parameters ranged from 20° C. to 90° C. in 0.5° C. increments and a 5 second hold (data logging was performed during the hold step). All reactions were performed as duplex reactions containing the oligonucleotides shown in Table 1. Each reaction mixture contained 40 nM of each forward primer, 200 nM of each reverse primer, 200 nM of each partzyme A, 200 nM of each partzyme B, 200 nM of each LOCS-reporter , 2 mM MgCl 2 (Bioline) and 1x SensiFAST Probe No-ROX mix (Bioline). The reaction mixtures contained a G-Block template (10,000 or 40 copies) or did not contain a target (NF H 2 O). The results shown in Figures 5 and 6 were duplicate mean values plotted with Microsoft Excel (version 14).
Результатыresults
Результаты, показанные на фигуре 5 (верхняя панель), демонстрируют графики ПЦР-амплификации, полученные для реакционных смесей, содержащих 10000 копий (черная линия), 40 копий (серая линия) или 0 копий (пунктирная линия) MgPa (фигура 5А1), HMPV (фигура 5 В1) и СТ-ompA (фигура 5С1). Результаты, показанные на нижней панели, представляют собой сигнатуры кривой плавления, полученной для реакционных смесей, содержащих 10000 копий (черная линия) и 40 копий (серая линия) генов-мишеней MgPa (фигура 5А2), HMPV (фигура 5 В2) и СТ-ompA (фигура 5С2). Эти три мишени были специфично обнаружены с использованием МНКзимов 1, 3 и 5, каждый из которых содержал мишень-специфичные сенсорные цепи, однако субстрат-связывающие цепи для всех из них были идентичны. Каждый МНКзим, однажды сформированный в присутствии своей соединения-мишени, облегчающего сборку, был способен связывать, расщеплять и раскрывать один и тот же универсальный LOCS-1, содержащий первый универсальный субстрат и первый универсальный стебель. Таким образом, присутствие каждой мишени позволяло получить кривую плавления с пиком при 40°С, соответствовавшим Tm первого универсального стебля.The results shown in Figure 5 (top panel) show PCR amplification plots obtained for reaction mixtures containing 10,000 copies (black line), 40 copies (gray line) or 0 copies (dashed line) MgPa (Figure 5A1), HMPV (figure 5 B1) and CT-ompA (figure 5C1). The results shown in the bottom panel are melt curve signatures obtained for reaction mixtures containing 10,000 copies (black line) and 40 copies (grey line) of the MgPa target genes (Figure 5A2), HMPV (Figure 5B2) and CT- ompA (Figure 5C2). These three targets were specifically detected using
Результаты, показанные на фигуре 6 (верхняя панель), демонстрируют графики ПЦР-амплификации, полученные для реакционных смесей, содержащих 10.000 копий (черная линия), 40 копий (серая линия) или 0 копий (пунктирная линия) мишеней TV-Btub (фигура 6А1), VZV (фигура 6В1) и rpoB (фигура 6С1). Результаты, показанные на нижней панели, представляют собой сигнатуры кривой плавления, полученной для реакционных смесей, содержащих 10000 копий (черная линия) и 40 копий (серая линия) мишеней TV-Btub (фигура 6А2), VZV (фигура 6 В2) и rpoB (фигура 6С2). Эти три мишени были специфично обнаружены с использованием МНКзимов 2, 4 и 6, каждый из которых содержал мишень-специфичные сенсорные цепи, однако субстрат-связывающие цепи для всех из них были идентичны. Каждый МНКзим, однажды сформированный в присутствии своего соединения-мишени, облегчающего сборку, был способен связывать, расщеплять и раскрывать один и тот же универсальный LOCS-2, содержащий второй универсальный субстрат и второй универсальный стебель. Таким образом, присутствие каждой мишени позволяло получить кривую плавления с пиком при 50°С, соответствовавшим Tm второго универсального стебля.The results shown in Figure 6 (top panel) show PCR amplification plots obtained for reaction mixtures containing 10,000 copies (black line), 40 copies (gray line) or 0 copies (dashed line) TV-Btub targets (Figure 6A1 ), VZV (figure 6B1) and rpoB (figure 6C1). The results shown in the bottom panel are the signatures of the melting curve obtained for reaction mixtures containing 10,000 copies (black line) and 40 copies (gray line) of TV-Btub targets (Figure 6A2), VZV (Figure 6B2) and rpoB ( figure 6C2). These three targets were specifically detected using
Данные, полученные в этом примере, демонстрируют, что использование одних и тех же универсальных LOCS-репортеров для обнаружения различных генов-мишеней позволяло получить сопоставимые сигнатуры плавления. Показано, что сигнатуры плавления LOCS не зависели от последовательности-мишени, и поэтому их легко внедрить в любой анализ. В данном примере продемонстрировано, что указанные LOCS-репортеры универсальны, и их можно применять для обнаружения любого желательного гена или транскрипта-мишени.The data obtained in this example demonstrates that using the same universal LOCS reporters to detect different target genes produced comparable melting signatures. The LOCS melting signatures were shown to be independent of the target sequence and therefore easy to incorporate into any assay. This example demonstrates that these LOCS reporters are versatile and can be used to detect any desired gene or target transcript.
Пример 3: Применение различных стеблей для создания LOCS-репортеров с различными температурами плавления в целях увеличения количества анализируемых мишенейExample 3: Use of different stems to create LOCS reporters with different melting points to increase the number of targets analyzed
В этом примере LOCS-репортеры, содержащие стебли различного состава, использовали для демонстрации влияния длины стебля и состава пар оснований на окончательную сигнатуру плавления. В текущем примере четыре LOCS-репортера были мечены по 5'-концу флуорофором (FAM), а по 3'-концу - гасителем. LOCS-1 и LOCS-3 содержали идентичные петлевые области, содержащие субстрат 1; однако стеблевая область LOCS-3 (стебель 3) была длиннее, чем стеблевая область LOCS-1 (стебель 1) на одну пару оснований, что приводило к получению структуры с несколько более высокой прогнозируемой Tm как в интактном (замкнутом), так и в раскрытом состоянии. МНКзим с мишень-специфичными сенсорными цепями, способными управлять сборкой в присутствии соединения-мишени, облегчающего сборку (AF-CT-Cds), и субстратными цепями, способными связывать и расщеплять субстрат 1 в составе петли LOCS-1 или LOCS-3, использовали для мониторинга обнаружения изотермического сигналаIn this example, LOCS reporters containing stems of various compositions were used to demonstrate the effect of stem length and base pair composition on the final melt signature. In the current example, four LOCS reporters were labeled 5' with a fluorophore (FAM) and 3' with a quencher. LOCS-1 and LOCS-3 contained identical loop
Аналогичным образом, LOCS-2 и LOCS-4 содержали идентичные петлевые области, содержащие субстрат 2; однако стеблевая область LOCS-2 (стебель 2) была длиннее, чем стеблевая область LOCS-4 (стебель 4) на две пары оснований, что приводило к получению структуры с более высокой прогнозируемой Tm как в интактном (замкнутом), так и в раскрытом состоянии. МНКзим с мишень-специфичными сенсорными цепями, способными управлять сборкой в присутствии соединения-мишени, облегчающего сборку (AF-TFRC), и субстратными цепями, способными связывать и расщеплять субстрат 2 в составе петли LOCS-2 или LOCS-4, использовали для мониторинга ПЦР-амплификации.Similarly, LOCS-2 and LOCS-4 contained identical loop
Компоненты и условия реакцииComponents and reaction conditions
Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к этому эксперименту, включали: LOCS-1 (SEQ ID NO: 1), LOCS-2 (SEQ ID NO: 2), LOCS-3 (SEQ ID NO: 27), LOCS-4 (SEQ ID NO: 28), партзим A7 (SEQ ID NO: 29), партзим B7 (SEQ ID NO: 30), партзим A8 (SEQ ID NO: 31), партзим B8 (SEQ ID NO: 32), AF-CT-Cds (SEQ ID NO: 33) и AF-TFRC (SEQ ID NO: 38). Последовательности перечислены в перечне последовательностей.Oligonucleotides specific to this experiment included: LOCS-1 (SEQ ID NO: 1), LOCS-2 (SEQ ID NO: 2), LOCS-3 (SEQ ID NO: 27), LOCS-4 (SEQ ID NO: 27). NO: 28), Partzyme A7 (SEQ ID NO: 29), Partzyme B7 (SEQ ID NO: 30), Partzyme A8 (SEQ ID NO: 31), Partzyme B8 (SEQ ID NO: 32), AF-CT-Cds (SEQ ID NO: 33) and AF-TFRC (SEQ ID NO: 38). The sequences are listed in the sequence listing.
Обнаружение последовательности-мишени в реальном времени выполняли в общем реакционном объеме 20 мкл. Каждая реакционная смесь содержала 1х буфер NH4 (Bioline), 8 мМ MgCl2 (Bioline), 200 нМ каждого партзима и 200 нМ LOCS-репортера. Реакционные смеси содержали соединение-мишень, облегчающее сборку, в конечных концентрациях 10 нМ, либо не содержали мишени (контрольной ДНК). Реакции инкубировали на термоциклере BioRad® CFX96 при 52°С, регистрация данных происходила каждые 10 секунд, общее количество циклов составило 150. Затем образцы подвергали градиентному росту температуры в диапазоне 20°С-90°C с шагом 0,5°С и временем выдержки 5 секунд (регистрация при каждом этапе выдержки). Результаты, представленные на фигуре 7, представляли собой средние значения для двух повторностей, построенные с помощью Microsoft Excel (версия 14).Real-time target sequence detection was performed in a total reaction volume of 20 μl. Each reaction mixture contained 1x NH4 buffer (Bioline), 8 mM MgCl 2 (Bioline), 200 nM of each partzyme, and 200 nM LOCS reporter. The reaction mixtures contained the assembly-facilitating target compound at final concentrations of 10 nM or did not contain the target (control DNA). Reactions were incubated on a BioRad® CFX96 thermal cycler at 52°C, data was recorded every 10 seconds, the total number of cycles was 150. Then the samples were subjected to a temperature gradient in the range of 20°C-90°C with a step of 0.5°C and holding
Результатыresults
Результаты, представленные в таблице 2 и на фигуре 7, демонстрируют различия в сигнатурах кривой плавления, полученных для замкнутых интактных LOCS-репортеров (пунктирная линия), присутствующих в реакционных смесях без мишени, и сигнатурах, согласующихся с раскрытыми LOCS-репортерами (черная линия) в реакционных смесях, содержащих мишени, управляющие сборкой МНКзимов, способных расщеплять и раскрывать специфичные LOCS-репортеры.The results presented in Table 2 and Figure 7 show differences in melting curve signatures obtained for closed intact LOCS reporters (dashed line) present in untargeted reactions and signatures consistent with the disclosed LOCS reporters (black line) in reaction mixtures containing targets that control the assembly of MNCzymes capable of cleaving and opening specific LOCS reporters.
Кроме того, данные, полученные в этом примере, демонстрируют различие в сигнатурах плавления, полученных при изменении последовательности и/или длины стеблевых областей. Данные демонстрируют, что раскрытый LOCS-1 позволял получить сигнатуры плавления с более низкой температурой плавления (30°С) по сравнению с температурой для раскрытого LOCS-3 (36°С). Аналогичным образом, раскрытый LOCS-4 позволял получить сигнатуры плавления с более низкой температурой плавления (32°С) по сравнению с температурой для раскрытого LOCS-2 (50°С). Эти результаты согласуются с тем фактом, что LOCS-1 и LOCS-4 содержали более короткие стебли по сравнению с LOCS-3 и LOCS-2, соответственно. Более того, каждый LOCS позволял получить уникальную сигнатуру плавления, отличную от сигнатур других LOCS- репортеров. Этот эксперимент демонстрирует, что за счет изменения длины и состава стеблевых областей можно было получать различные сигнатуры плавления. Таким образом, набор LOCS-репортеров можно использовать для одновременного обнаружения нескольких мишеней на одном канале. Кроме того, данные, полученные в этом эксперименте, были получены с использованием изотермического обнаружения мишеней, что свидетельствует о том, что LOCS-репортеры можно использовать с рядом различных способов биосенсорного анализа.In addition, the data obtained in this example demonstrates the difference in the melting signatures obtained by changing the sequence and/or length of the stem regions. The data demonstrates that the disclosed LOCS-1 produced melt signatures with a lower melting point (30° C.) compared to the temperature for the disclosed LOCS-3 (36° C.). Similarly, the disclosed LOCS-4 allowed to obtain melt signatures with a lower melting point (32°C) compared to the temperature for the disclosed LOCS-2 (50°C). These results are consistent with the fact that LOCS-1 and LOCS-4 contained shorter stems compared to LOCS-3 and LOCS-2, respectively. Moreover, each LOCS produced a unique melting signature, different from the signatures of other LOCS reporters. This experiment demonstrates that by varying the length and composition of the stem regions, different melt signatures could be obtained. Thus, a set of LOCS reporters can be used to simultaneously detect multiple targets on the same channel. In addition, the data obtained in this experiment was obtained using isothermal target detection, indicating that LOCS reporters can be used with a number of different biosensor analysis methods.
Пример 4: Совместимость LOCS-репортеров на нескольких платформахExample 4: Compatibility of LOCS reporters across multiple platforms
В этом примере проверяли совместимость двух LOCS-репортеров с несколькими часто используемыми платформами ПЦР. Два МНКзима (МНКзим 1 и МНКзим 2) использовали для мониторинга амплификации нуклеиновых кислот-мишеней в режиме реального времени посредством расщепления соответствующих LOCS-репортеров (LOCS-1 и LOCS-2, соответственно). В этом примере амплификацию и обнаружение двух различных генов, а именно гена MgPa (Mycoplasma genitalium) и TV-Btub (Trichomonas vaginalis), одновременно выполняли в одной пробирке, причем оба гена были способны генерировать сигнал на канале FAM.In this example, two LOCS reporters were tested for compatibility with several commonly used PCR platforms. Two MNKzymes (
Компоненты и условия реакцииComponents and reaction conditions
Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к этому эксперименту, включали: LOCS-1 (SEQ ID NO: 1), LOCS-2 (SEQ ID NO: 2), партзим A1 (SEQ ID NO: 3), партзим B1 (SEQ ID NO: 4), партзим A2 (SEQ ID NO: 5), партзим B2 (SEQ ID NO: 6), прямой праймер 1 (SEQ ID NO: 7), прямой праймер 2 (SEQ ID NO: 8), обратный праймер 1 (SEQ ID NO: 9) и обратный праймер 2 (SEQ ID NO: 10). Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению MgPa, представляли собой LOCS-1, партзим А1, партзим В1, прямой праймер 1 и обратный праймер 1.Oligonucleotides specific to this experiment included: LOCS-1 (SEQ ID NO: 1), LOCS-2 (SEQ ID NO: 2), Partzyme A1 (SEQ ID NO: 3), Partzyme B1 (SEQ ID NO: 4), Partzyme A2 (SEQ ID NO: 5), Partzyme B2 (SEQ ID NO: 6), Forward Primer 1 (SEQ ID NO: 7), Forward Primer 2 (SEQ ID NO: 8), Reverse Primer 1 (SEQ ID NO: 9) and reverse primer 2 (SEQ ID NO: 10). Oligonucleotides specific for MgPa amplification and detection were LOCS-1, partzyme A1, partzyme B1,
Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению TV-Btub, представляли собой LOCS-2, партзим А2, партзим В2, прямой праймер 2, обратный праймер 1 и обратный праймер 2. Последовательности перечислены в перечне последовательностей.Oligonucleotides specific for TV-Btub amplification and detection were LOCS-2, Partzyme A2, Partzyme B2,
Параметры цикла представляли собой: 95°С в течение 2 минут, 10 циклов снижения, включавших 95°С в течение 5 секунд и 61°С в течение 30 секунд (уменьшение на 0,5°С за цикл) и 40 циклов, включавших 95°С в течение 5 секунд и 52°С в течение 40 секунд (данные получали на этапе 52°С). Параметры кривой плавления на термоциклере BioRad® CFX96 представляли собой диапазон от 20°С до 90°C с шагом 0,5°С и выдержкой 5 секунд (регистрацию данных выполняли на этапе выдержки). Параметры кривой плавления на термоциклере Lightcycler 480 были заданы как режим непрерывной регистрации данных со скоростью роста 0,02°С в диапазоне от 20°С до 90°C с выдержкой в течение 1 секунды при каждой температуре. Параметры кривой плавления на термоциклере ABI 7500 были заданы как 1% скорость роста в диапазоне от 20°С до 90°C с выдержкой 5 с (регистрацию данных выполняли на этапе выдержки). Параметры кривой плавления на термоциклере Xxpress PCR представляли собой диапазон от 30°С до 90°C с шагом 0,5°С и выдержкой 0.5 с (регистрацию данных выполняли на этапе выдержки). Все реакции выполняли в двух повторностях, реакционные смеси содержали 40 нМ каждого прямого праймера, 200 нМ каждого обратного праймера, 200 нМ каждого партзима А, 200 нМ каждого партзима В, 200 нМ каждого LOCS-репортера, 2 мМ MgCl2 (Bioline) и lx смесь SensiFAST Probe No-ROX (Bioline). Амплификацию в реальном времени и обнаружение последовательности-мишени выполняли в общем реакционном объеме 20 мкл, за исключением реакций, запускаемых на термоциклере XXpress PCR, которые выполняли в объеме 15 мкл. Реакционные смеси содержали матрицу G-Block (10000 или 40 копий) либо не содержали мишени (NF H2O). Амплификацию в реальном времени и обнаружение последовательности-мишени выполняли с использованием термоциклера BioRad® CFX96, термоциклера Lightcycler 480, термоциклера ABI 7500 и термоциклера XXpress PCR.The cycle parameters were: 95°C for 2 minutes, 10 cycles of reduction, including 95°C for 5 seconds and 61°C for 30 seconds (0.5°C decrease per cycle) and 40 cycles, including 95 °C for 5 seconds and 52°C for 40 seconds (data obtained at the 52°C step). Melt curve parameters on a BioRad® CFX96 thermal cycler ranged from 20° C. to 90° C. in 0.5° C. steps with a 5 second hold (data logging was performed during the hold step). The melt curve parameters on the
Результатыresults
Результаты, приведенные на фигуре 8 и фигуре 9, демонстрируют кривые плавления, полученные после амплификации мишеней MgPa и TV-Btub, соответственно, при амплификации на термоциклере BioRad® CFX96 (панель А) или термоциклере Lightcycler 480 (панель В), или термоциклере ABI 7500 (панель С) или термоциклере XXpress PCR (панель D). Обе мишени отслеживали на канале FAM на всех аппаратах. Результаты, проиллюстрированные на фигуре 8D и фигуре 9D, получены с использованием 3-минутного протокола кривой плавления; тем самым продемонстрировано, что при помощи LOCS-репортеров можно быстро различать кривые плавления. Эти данные демонстрируют возможность получения сопоставимых сигнатур кривой плавления на различных платформах с использованием двух различных LOCS-репортеров. Кроме того, данные демонстрируют возможность получения сопоставимых сигнатур кривой плавления с использованием различных параметров кривой плавления.The results shown in Figure 8 and Figure 9 show the melting curves obtained after amplification of the MgPa and TV-Btub targets, respectively, when amplifying on a BioRad® CFX96 thermal cycler (panel A) or a
Пример 5: Совместимость LOCS-репортера на нескольких флуоресцентных каналахExample 5: LOCS Reporter Compatibility on Multiple Fluorescent Channels
В этом примере проверяли совместимость десяти LOCS-репортеров на нескольких часто используемых флуоресцентных каналах. Два МНКзима (МНКзим 1 и МНКзим 2) использовали для мониторинга амплификации нуклеиновых кислот-мишеней в режиме реального времени посредством расщепления соответствующего LOCS-репортера. В этом примере использовали одни и те же последовательности LOCS-репортеров, однако LOCS метили различными парами "флуорофор и гаситель". В этом примере амплификацию и обнаружение двух различных генов, а именно гена MgPa {Mycoplasma genitalium) и TV-Btub (Trichomonas vaginalis), одновременно выполняли в одной пробирке, причем оба гена были способны генерировать сигнал на одном и том же канале. Протестировали несколько флуоресцентных каналов, включая FAM, HEX, Texas Red и Су5.In this example, ten LOCS reporters were tested for compatibility on several commonly used fluorescent channels. Two MNKzymes (
Компоненты и условия реакцииComponents and reaction conditions
Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к этому эксперименту, включали: LOCS-1 (SEQ ID NO: 1), LOCS-2 (SEQ ID NO: 2), партзим A1 (SEQ ID NO: 3), партзим B1 (SEQ ID NO: 4), партзим A2 (SEQ ID NO: 5), партзим B2 (SEQ ID NO: 6), прямой праймер 1 (SEQ ID NO: 7), прямой праймер 2 (SEQ ID NO: 8), обратный праймер 1 (SEQ ID NO: 9), обратный праймер 2 (SEQ ID NO: 10), LOCS-5 (SEQ ID NO: 35) LOCS-6 (SEQ ID NO: 36), LOCS-7 (SEQ ID NO: 37) LOCS-8 (SEQ ID NO: 38), LOCS-9 (SEQ ID NO: 39) и LOCS-10 (SEQ ID NO: 40). Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению MgPa, представляли собой партзим А1, партзим В1, прямой праймер 1, обратный праймер 1 и LOCS-1, LOCS-5, LOCS-7 или LOCS-9. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению TV-Btub, представляли собой партзим А2, партзим В2, прямой праймер 2, обратный праймер 2 и LOCS-2, LOCS-6, LOCS-8 или LOCS-10. Последовательности перечислены в перечне последовательностей.Oligonucleotides specific to this experiment included: LOCS-1 (SEQ ID NO: 1), LOCS-2 (SEQ ID NO: 2), Partzyme A1 (SEQ ID NO: 3), Partzyme B1 (SEQ ID NO: 4), Partzyme A2 (SEQ ID NO: 5), Partzyme B2 (SEQ ID NO: 6), Forward Primer 1 (SEQ ID NO: 7), Forward Primer 2 (SEQ ID NO: 8), Reverse Primer 1 (SEQ ID NO: 9), reverse primer 2 (SEQ ID NO: 10), LOCS-5 (SEQ ID NO: 35) LOCS-6 (SEQ ID NO: 36), LOCS-7 (SEQ ID NO: 37) LOCS- 8 (SEQ ID NO: 38), LOCS-9 (SEQ ID NO: 39) and LOCS-10 (SEQ ID NO: 40). Oligonucleotides specific for MgPa amplification and detection were partzyme A1, partzyme B1,
Параметры цикла представляли собой: 95°С в течение 2 минут, 10 циклов снижения, включавших 95°С в течение 5 секунд и 61°С в течение 30 секунд (уменьшение на 0,5°С за цикл) и 40 циклов, включавших 95°С в течение 5 секунд и 52°С в течение 40 секунд (данные получали на этапе 52°С). Параметры кривой плавления на термоциклере BioRad® CFX96 представляли собой диапазон от 20°С до 90°C с шагом 0,5°С и выдержкой 5 секунд (регистрацию данных выполняли на этапе выдержки). Все реакции выполняли в двух повторностях, реакционные смеси содержали 40 нМ каждого прямого праймера, 200 нМ каждого обратного праймера, 200 нМ каждого партзима А, 200 нМ каждого партзима В, 200 нМ каждого LOCS-репортера, 2 мМ MgCl2 (Bioline) и 1х смесь SensiFAST Probe No-ROX (Bioline). Амплификацию в реальном времени и обнаружение последовательности-мишени выполняли в общем реакционном объеме 20 мкл с использованием термоциклера BioRad® CFX96. Реакционные смеси содержали матрицу G-Block (10000 или 40 копий) либо не содержали мишени (NF H2O).The cycle parameters were: 95°C for 2 minutes, 10 cycles of reduction, including 95°C for 5 seconds and 61°C for 30 seconds (0.5°C decrease per cycle) and 40 cycles, including 95 °C for 5 seconds and 52°C for 40 seconds (data obtained at the 52°C step). Melt curve parameters on a BioRad® CFX96 thermal cycler ranged from 20° C. to 90° C. in 0.5° C. steps with a 5 second hold (data logging was performed during the hold step). All reactions were performed in duplicate, reaction mixtures contained 40 nM each forward primer, 200 nM each reverse primer, 200 nM each partzyme A, 200 nM each partzyme B, 200 nM each LOCS reporter, 2 mM MgCl 2 (Bioline) and 1x SensiFAST Probe No-ROX mixture (Bioline). Real-time amplification and target sequence detection were performed in a total reaction volume of 20 μl using a BioRad® CFX96 thermal cycler. The reaction mixtures contained a G-Block template (10,000 or 40 copies) or did not contain a target (NF H 2 O).
Результатыresults
Результаты, приведенные на фигуре 10, демонстрируют кривые плавления, полученные после амплификации мишеней MgPa и TV-Btub, соответственно, при амплификации на термоциклере BioRad® CFX96. Обе мишени одновременно отслеживали на одном флуоресцентном канале. Результаты, показанные черным цветом, иллюстрируют кривые плавления, полученные в присутствии гена MgPa, а результаты, показанные серым цветом, иллюстрируют сигнатуры кривой плавления, полученные в присутствии мишени TV-Btub. Сплошные линии представляют собой концентрации мишени, равные 10000 копий, а пунктирные линии - концентрации мишени, равные 40 копий. Результаты, показанные на фигуре 10А, иллюстрируют кривые плавления, полученные с использованием LOCS-1 и LOCS-2 на канале FAM. Кривые плавления, показанные на фигуре 10 В, получены с использованием LOCS-5 и LOCS-6 на канале HEX. Кривые плавления, показанные на фигуре 10С, получены с использованием LOCS-7 и LOCS-8 на канале Texas Red, а кривые плавления, показанные на фигуре 10D, получены с использованием LOCS-9 и LOCS-10 на канале Су5. Данные продемонстрировали возможность получения сопоставимых сигнатур кривой плавления на различных флуоресцентных каналах с использованием одних и тех же двух стеблей и субстратов LOCS, посредством простой замены пары "флуорофор-гаситель".The results shown in Figure 10 show the melt curves obtained after amplification of the MgPa and TV-Btub targets, respectively, when amplified on a BioRad® CFX96 thermal cycler. Both targets were tracked simultaneously on the same fluorescent channel. Results shown in black illustrate melt curves obtained in the presence of the MgPa gene and results shown in gray illustrate melt curve signatures obtained in the presence of the TV-Btub target. Solid lines represent target concentrations of 10,000 copies and dotted lines represent target concentrations of 40 copies. The results shown in Figure 10A illustrate melt curves obtained using LOCS-1 and LOCS-2 on the FAM channel. Melting curves shown in Figure 10B were obtained using LOCS-5 and LOCS-6 on the HEX channel. The melt curves shown in Figure 10C were obtained using LOCS-7 and LOCS-8 on a Texas Red channel, and the melt curves shown in Figure 10D were obtained using LOCS-9 and LOCS-10 on a Cy5 channel. The data demonstrated the possibility of obtaining comparable melt curve signatures on different fluorescence channels using the same two stems and LOCS substrates, by simply changing the fluorophore-quencher pair.
Пример 6: Одновременное обнаружение трех мишеней на одном флуоресцентном канале с использованием трех LOCS-репортеровExample 6: Simultaneous detection of three targets on one fluorescent channel using three LOCS reporters
В следующем примере LOCS-репортеры применяли для увеличения количества мишеней, которые можно обнаружить на одном канале флуоресценции. В этом примере три LOCS-репортера были мечены по 5'-концу флуорофором (FAM), а по 3'-концу - гасителем. Петлевые области LOCS-репортеров содержали нуклеиновую кислоту-субстрат, а стеблевые области содержали серию комплементарных пар оснований, удерживающих LOCS-репортер в конфигурации "петля-стебель". В этой конфигурации флуорофор и гаситель находились в непосредственной близости, и в отсутствие мишени флуоресценция гасилась.In the following example, LOCS reporters were used to increase the number of targets that could be detected on a single fluorescence channel. In this example, three LOCS reporters were labeled 5' with a fluorophore (FAM) and 3' with a quencher. The loop regions of the LOCS reporters contained a nucleic acid substrate, and the stem regions contained a series of complementary base pairs holding the LOCS reporter in a loop-stem configuration. In this configuration, the fluorophore and quencher were in close proximity, and in the absence of a target, the fluorescence was quenched.
ОлигонуклеотидыOligonucleotides
Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к этому эксперименту, включали: LOCS-1 (SEQ ID NO: 1), LOCS-2 (SEQ ID NO: 2), партзим A1 (SEQ ID NO: 3), партзим B1 (SEQ ID NO: 4), партзим A2 (SEQ ID NO: 5), партзим B2 (SEQ ID NO: 6), прямой праймер 1 (SEQ ID NO: 7), обратный праймер 1 (SEQ ID NO: 8), прямой праймер 2 (SEQ ID NO: 9), обратный праймер 2 (SEQ ID NO: 10), LOCS-11 (SEQ ID NO: 45), партзим A9 (SEQ ID NO: 43), партзим B9 (SEQ ID NO: 44), прямой праймер 7 (SEQ ID NO: 41) и обратный праймер 7 (SEQ ID NO: 42). Последовательности перечислены в перечне последовательностей. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению MgPa, представляли собой LOCS-1, партзим А1, партзим В1, прямой праймер 1 и обратный праймер 1. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению TV-Btub, представляли собой LOCS-2, партзим А2, партзим В2, прямой праймер 2 и обратный праймер 2. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению CTcry, представляли собой LOCS-11, партзим А9, партзим В9, прямой праймер 7 и обратный праймер 7.Oligonucleotides specific to this experiment included: LOCS-1 (SEQ ID NO: 1), LOCS-2 (SEQ ID NO: 2), Partzyme A1 (SEQ ID NO: 3), Partzyme B1 (SEQ ID NO: 4), Partzyme A2 (SEQ ID NO: 5), Partzyme B2 (SEQ ID NO: 6), Forward Primer 1 (SEQ ID NO: 7), Reverse Primer 1 (SEQ ID NO: 8), Forward Primer 2 (SEQ ID NO: 9), Reverse Primer 2 (SEQ ID NO: 10), LOCS-11 (SEQ ID NO: 45), Partzyme A9 (SEQ ID NO: 43), Partzyme B9 (SEQ ID NO: 44), Forward Primer 7 (SEQ ID NO: 41) and reverse primer 7 (SEQ ID NO: 42). The sequences are listed in the sequence listing. Oligonucleotides specific for amplification and detection of MgPa were LOCS-1, partzyme A1, partzyme B1,
Условия реакцииReaction conditions
Амплификацию в реальном времени и обнаружение последовательности-мишени выполняли в общем реакционном объеме 20 мкл с использованием термоциклера BioRad® CFX96. Параметры цикла представляли собой: 95°С в течение 2 минут, 10 циклов снижения, включавших 95°С в течение 5 секунд и 61°С в течение 30 секунд (уменьшение на 0,5°С за цикл) и 35 циклов, включавших 95°С в течение 5 секунд и 52°С в течение 40 секунд (данные получали на этапе 52°С). Параметры кривой плавления представляли собой диапазон от 20°С до 90°C с шагом 0,5°С и выдержкой 5 секунд (регистрацию данных выполняли на этапе выдержки). Все реакции выполняли в двух повторностях, реакционные смеси содержали 40 нМ каждого прямого праймера, 200 нМ каждого обратного праймера, 200 нМ каждого партзима А, 200 нМ каждого партзима В, 200 нМ каждого LOCS-репортера, 2 мМ MgCl2 (Bioline) и 1х смесь SensiFAST Probe No-ROX (Bioline). Реакционные смеси содержали матрицу G-Block (10000 копий), гомологичную генам MgPa и/или TV-Btub и/или CTcry, либо не содержали мишени (NF H2O).Real-time amplification and target sequence detection were performed in a total reaction volume of 20 μl using a BioRad® CFX96 thermal cycler. The cycle parameters were: 95°C for 2 minutes, 10 cycles of reduction, including 95°C for 5 seconds and 61°C for 30 seconds (0.5°C decrease per cycle) and 35 cycles, including 95 °C for 5 seconds and 52°C for 40 seconds (data obtained at the 52°C step). Melting curve parameters ranged from 20° C. to 90° C. in 0.5° C. increments with a 5 second hold (data logging was performed during the hold step). All reactions were performed in duplicate, reaction mixtures contained 40 nM each forward primer, 200 nM each reverse primer, 200 nM each partzyme A, 200 nM each partzyme B, 200 nM each LOCS reporter, 2 mM MgCl 2 (Bioline) and 1x SensiFAST Probe No-ROX mixture (Bioline). The reaction mixtures contained a G-Block template (10,000 copies) homologous to the MgPa and/or TV-Btub and/or CTcry genes, or did not contain a target (NF H 2 O).
Результатыresults
Используя способ амплификации мишени in vitro, известный как ПЦР, три МНКзима (МНКзим 1, МНКзим 2 и МНКзим 9) использовали для мониторинга амплификации нуклеиновых кислот-мишеней в режиме реального времени посредством расщепления соответствующих LOCS-репортеров (LOCS-1, LOCS-2 и LOCS-11, соответственно). МНКзим 1 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных гену MgPa (Mycoplasma genitalium), и для расщепления и раскрытия LOCS-1; МНКзим 2 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных TV-Btub (Trichomonas vaginalis), и расщепления и раскрытия LOCS-2; а МНКзим 9 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных CTcry (Chlamydia trachomatis), и расщепления и раскрытия LOCS-11. В этом эксперименте амплификацию и обнаружение выполняли в одной пробирке, содержащей все МНКзимы, праймеры и LOCS-олигонуклеотиды. Наличие MgPa, TV-Btub, CTcry или различных комбинаций этих трех мишеней (представляющих образец с множественной инфекцией) обнаруживали по увеличению сигнала на канале FAM.Using the in vitro target amplification method known as PCR, three MNCzymes (
Результаты, показанные на фигурах 11 и 12, демонстрируют соответствующие сигнатуры кривой плавления, полученные после амплификации в реакционных смесях, содержащих 10000 копий мишеней MgPa (фигура 11А), TV-Btub (фигура 11В), CTcry (фигура 11С), как MgPa, так и TV-Btub (фигура 11D), как MgPa, так и CTcry (фигура 11Е), как TV-Btub, так и CTcry (фигура 11F) или все три мишени MgPa, TV-Btub и CTcry (фигура 12). Результаты представляли собой средние значения реакций в двух повторностях, построенные с помощью Microsoft Excel (версия 14).The results shown in figures 11 and 12 show the corresponding melting curve signatures obtained after amplification in reaction mixtures containing 10,000 copies of targets MgPa (figure 11A), TV-Btub (figure 11B), CTcry (figure 11C), both MgPa and and TV-Btub (Figure 11D), both MgPa and CTcry (Figure 11E), both TV-Btub and CTcry (Figure 11F), or all three targets of MgPa, TV-Btub and CTcry (Figure 12). Results were means of duplicate reactions plotted using Microsoft Excel (version 14).
Данные, полученные в этом примере и обобщенные в таблице 3, демонстрируют, что сигнатуры плавления LOCS, полученные в присутствии гена-мишени MgPa (Tm=39°С и 66°С), отличались от сигнатур плавления LOCS, полученных в присутствии генов-мишеней TV-Btub (Tm=49°С и 64°С) и CTcry (Tm=30°С, 41°С и 64°С). Кроме того, сигнатуры плавления LOCS в присутствии двух или более генов-мишеней также отличались от вышеупомянутых сигнатур плавления, полученных в присутствии только одного гена-мишени. В присутствии мишеней MgPa и TV-Btub в одной реакционной смеси уникальная сигнатура кривой плавления (Tm=39°С, 49°С и 66°С) указывала на обнаружение обеих мишеней. Аналогичным образом, в присутствии MgPa и CTcry или TV-Btub и CTcry в одной реакционной смеси уникальные сигнатуры кривой плавления ((Tm=31°С, 41°С и 74°С) и (Tm=30°С, 41°С, 49°С и 66°С), соответственно) указывали на обнаружение двух мишеней и позволяли идентифицировать их. В присутствии мишеней MgPa, TV-Btub и CTcry в одной реакционной смеси уникальная сигнатура кривой плавления (Tm=30°С, 41°С и 49°С) указывала на обнаружение всех трех мишеней.The data obtained in this example and summarized in Table 3 demonstrate that the LOCS melt signatures obtained in the presence of the MgPa target gene (Tm=39°C and 66°C) differed from the LOCS melt signatures obtained in the presence of the target genes. TV-Btub (Tm=49°C and 64°C) and CTcry (Tm=30°C, 41°C and 64°C). In addition, the LOCS melt signatures in the presence of two or more target genes also differed from the aforementioned melt signatures obtained in the presence of only one target gene. In the presence of MgPa and TV-Btub targets in the same reaction mixture, the unique melting curve signature (Tm=39°C, 49°C and 66°C) indicated the detection of both targets. Similarly, in the presence of MgPa and CTcry or TV-Btub and CTcry in the same reaction mixture, unique melting curve signatures ((Tm=31°C, 41°C and 74°C) and (Tm=30°C, 41°C, 49°C and 66°C), respectively) indicated the detection of two targets and allowed them to be identified. In the presence of MgPa, TV-Btub and CTcry targets in one reaction mixture, the unique melting curve signature (Tm=30°C, 41°C and 49°C) indicated that all three targets were detected.
Этот пример демонстрирует, что три мишени, совместно амплифицированные в одной лунке при использовании одного флуоресцентного канала, можно различать на основе их уникальных сигнатур плавления LOCS. В примере представлен простой способ, который можно применять для обнаружения нескольких мишеней в одной лунке с использованием одного канала флуоресценции. Из-за разной длины стебля и состава пар оснований разные стебли (стебель-1, стебель-2 и стебель-3) в составе LOCS-1, LOCS-2 и LOCS-11 позволяли получить уникальные сигнатуры флуоресцентной кривой плавления.This example demonstrates that three targets co-amplified in the same well using the same fluorescent channel can be distinguished based on their unique LOCS melting signatures. The example provides a simple method that can be used to detect multiple targets in a single well using a single fluorescence channel. Due to the different stem length and base pair composition, the different stems (stem-1, stem-2, and stem-3) within LOCS-1, LOCS-2, and LOCS-11 produced unique fluorescence melting curve signatures.
В этом конкретном примере Tm раскрытого LOCS 1 (один пик при ~39°С указывает на MgPa) и раскрытого LOCS 3 (два пика при ~30/31°С и ~ 41°С указывают на CTcry) приводит к получению объединенного пика в присутствии как мишени MgPa, так и мишени CTcry. Тем не менее, реакционную смесь, содержащую MgPa, TV-Btub и CTcry (фигура 12), можно отличить от реакционной смеси, содержащей только TV-Btub и CTcry (фигура 11F), по исчезновению пика Tm раскрытого LOCS 1 (~64°С). Хотя объединенный пик не идеален для этого метода, альтернативные последовательности стеблей, позволяющие получить более четко различимые пики, легко выявить с помощью анализа скрининга стеблей, описанного в примере 7.In this particular example, the Tm of open LOCS 1 (one peak at ~39°C indicates MgPa) and open LOCS 3 (two peaks at ~30/31°C and ~41°C indicate CTcry) results in a combined peak in the presence of both MgPa targets and CTcry targets. However, the reaction mixture containing MgPa, TV-Btub and CTcry (figure 12) can be distinguished from the reaction mixture containing only TV-Btub and CTcry (figure 11F) by the disappearance of the Tm peak of the disclosed LOCS 1 (~64°C ). Although the pooled peak is not ideal for this method, alternative stem sequences that produce more distinct peaks are easily identified using the stem screening assay described in Example 7.
Пример 7: способ скрининга последовательностей, подходящих для использования в качестве универсальных стеблей, которые можно встроить в репортерные LOCS- олигонуклеотидыExample 7: Method for Screening Sequences Suitable for Use as Generic Stems that Can be Inserted into LOCS Reporter Oligonucleotides
В следующем примере проверяли пригодность серии двуцепочечных олигонуклеотидов (ДЦО) для использования в качестве универсальных стеблей. Эти ДЦО, не соединенные петлями, подвергали воздействию постепенно повышающихся температур в присутствии интеркалирующего красителя SYBR green I. Этот скрининговый анализ кривой плавления можно использовать для исследования различных длин и составов последовательностей с целью выявления серии ДЦО, плавящихся при определенных температурах, которые впоследствии можно включать в репортерные LOCS-олигонуклеотиды в качестве универсальных стеблей. SYBR green I представляет собой интеркалирующий краситель, генерирующий сигнал флуоресценции при связывании с двуцепочечными структурами ДНК. Под воздействием градиентно возрастающей температуры две олигонуклеотидные цепи ДЦО диссоциируют, и флуоресценция уменьшается. В следующем примере продемонстрировано, что температуру, при которой диссоциируют два олигонуклеотида (Tm), можно регулировать путем изменения длины и состава стебля. Кроме того, ДЦО тестировали при различных концентрациях с целью продемонстрировать, как можно дополнительно манипулировать Tm, изменяя концентрацию олигонуклеотидов.In the following example, the suitability of a series of double-stranded oligonucleotides (DSOs) for use as universal stems was tested. These non-looped DCOs were subjected to gradually increasing temperatures in the presence of SYBR green I intercalating dye. LOCS reporter oligonucleotides as universal stems. SYBR green I is an intercalating dye that generates a fluorescence signal when bound to double-stranded DNA structures. Under the influence of a gradiently increasing temperature, two LCO oligonucleotide chains dissociate, and fluorescence decreases. The following example demonstrates that the temperature at which two oligonucleotides (Tm) dissociate can be controlled by changing the stem length and composition. In addition, DCO was tested at various concentrations to demonstrate how Tm can be further manipulated by changing the concentration of oligonucleotides.
ОлигонуклеотидыOligonucleotides
Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к этому эксперименту, включали: ДЦО-1А (SEQ ID NO: 56), ДЦО-1B (SEQ ID NO: 57), ДЦО-2А (SEQ ID NO: 58), ДЦО-2В (SEQ ID NO: 59), ДЦО-3А (SEQ ID NO: 60), ДЦО-3В (SEQ ID NO: 61), ДЦО-4А (SEQ ID NO: 62), ДЦО-4В (SEQ ID NO: 63), ДЦО-5A (SEQ ID NO: 64), ДЦО 5B (SEQ ID NO: 65), ДЦО-6А (SEQ ID NO: 66), ДЦО-6В (SEQ ID NO: 67), ДЦО-7А (SEQ ID NO: 68), ДЦО-7В (SEQ ID NO: 69), ДЦО-8А (SEQ ID NO: 70) и ДЦО-8В (SEQ ID NO: 71). Последовательности перечислены в перечне последовательностей.Oligonucleotides specific to this experiment included: LCO-1A (SEQ ID NO: 56), LCO-1B (SEQ ID NO: 57), LCO-2A (SEQ ID NO: 58), LCO-2B (SEQ ID NO: 59), DCO-3A (SEQ ID NO: 60), DCO-3B (SEQ ID NO: 61), DCO-4A (SEQ ID NO: 62), DCO-4B (SEQ ID NO: 63), DCO -5A (SEQ ID NO: 64), DCO-5B (SEQ ID NO: 65), DCO-6A (SEQ ID NO: 66), DCO-6B (SEQ ID NO: 67), DCO-7A (SEQ ID NO: 68), DCO-7B (SEQ ID NO: 69), DCO-8A (SEQ ID NO: 70) and DCO-8B (SEQ ID NO: 71). The sequences are listed in the sequence listing.
Условия реакцииReaction conditions
Анализ кривой плавления выполняли в общем реакционном объеме 20 мкл с использованием термоциклера BioRad® CFX96. Параметры кривой плавления представляли собой диапазон от 15°С до 70°C с шагом 0,5°С и выдержкой 5 секунд (регистрацию данных выполняли на этапе выдержки). Все реакции выполняли в двух экземплярах, причем реакционные смеси содержали 100 нМ, 200 нМ или 300 нМ олигонуклеотидов ДЦО-А и ДЦО-В, 1 мкМ SYBR green I, 8 мМ MgCl2 (Bioline) и 1х буфер NH4 (Bioline).Melt curve analysis was performed in a total reaction volume of 20 μl using a BioRad® CFX96 thermal cycler. Melting curve parameters ranged from 15° C. to 70° C. in 0.5° C. increments with a 5 second hold (data logging was performed during the hold step). All reactions were performed in duplicate, with reaction mixtures containing 100 nM, 200 nM or 300 nM LCO-A and LCO-B oligonucleotides, 1 μM SYBR green I, 8 mM MgCl 2 (Bioline) and 1x NH4 buffer (Bioline).
Результатыresults
Результаты, показанные в таблице 4, демонстрируют температуры плавления (Tm), полученные при воздействии градиентно возрастающих температур на ДЦО. Результаты представляли собой средние значения реакций в двух повторностях, построенные с помощью Microsoft Excel (версия 14).The results shown in Table 4 show the melting points (Tm) obtained by subjecting the DCO to gradient increasing temperatures. Results were means of duplicate reactions plotted using Microsoft Excel (version 14).
В данном примере продемонстрировано, что увеличение длины стебля и содержания GC повышало Tm. Более того, увеличение концентрации олигонуклеотида также несколько повышало Tm, причем максимальное различие наблюдали при увеличении концентрации с 100 нМ до 200 нМ. Способ, описанный в этом примере, можно использовать в качестве способа скрининга для улучшения выявления альтернативных последовательностей стеблей, позволяющих получать более четко различимые пики.This example demonstrates that increasing stem length and GC content increased Tm. Moreover, increasing the concentration of the oligonucleotide also slightly increased Tm, with the maximum difference observed when the concentration was increased from 100 nM to 200 nM. The method described in this example can be used as a screening method to improve the identification of alternative stem sequences, allowing you to get more clearly distinguishable peaks.
Этот способ также можно использовать для изучения влияния других компонентов реакционной смеси, включая концентрацию солей, концентрацию Mg, буфер, концентрацию dNTP и другие добавки, но не ограничиваясь ими. С помощью этого способа скрининга можно выявить ряд ДЦО, которые при включении в LOCS позволяют получить "лестницу" четко разделенных Tm. В альтернативном формате ДЦО можно метить различными парами "флуорофор и гаситель" для исследования способности различных комбинаций красителей влиять на Tm конкретного ДЦО.This method can also be used to study the effect of other components of the reaction mixture, including, but not limited to, salt concentration, Mg concentration, buffer, dNTP concentration, and other additives. Using this screening method, it is possible to identify a number of DTCs that, when included in LOCS, provide a "ladder" of clearly separated Tm. In an alternative format, the DCO can be labeled with various fluorophore and quencher pairs to investigate the ability of different dye combinations to affect the Tm of a particular DCO.
Пример 8: Одновременное обнаружение четырех мишеней в одной лунке с использованием двух флуоресцентных каналов и четырех LOCS-репортеров, использующих только два стебляExample 8: Simultaneous detection of four targets in one well using two fluorescent channels and four LOCS reporters using only two stems
В следующем примере несколько LOCS-репортеров, содержащих стебли одного и того же состава, присоединенные к различным субстратам (петлям), объединяли в одном реакционном сосуде с целью демонстрации возможности многократного использования одной и той же стеблевой области для одновременного обнаружения и различения нескольких мишеней в одной реакционной смеси. В текущем примере два стебля (стебель-1 и стебель-2) использовали для различения четырех различных мишеней на двух флуоресцентных каналах. В этом примере два LOCS-репортера были мечены по 5'-концу флуорофором FAM (LOCS-12 и LOCS-13), а другие два были мечены по 5'-концу флуорофором Texas Red (LOCS-7 и LOCS-8). Все четыре LOCS-репортера были мечены по 3'-концу гасителем. Каждая из петлевых областей четырех LOCS-репортеров содержала свою нуклеиновую кислоту-субстрат (Sub1, Sub2, Sub3 и Sub4). Два LOCS- репортера, по одному на каждый флуорофор, содержали стебель-1 (LOCS-7 и LOCS-12), а другие два LOCS-репортера содержали стебель-2 (LOCS-8 и LOCS-13). Стеблевые области содержали серию комплементарных пар оснований, удерживающих LOCS- репортер в конфигурации "петля-стебель". В этой конфигурации флуорофор и гаситель находились в непосредственной близости, и в отсутствие мишени флуоресценция гасилась. Стебель-1 характеризовался более низкой температурой плавления, чем стебель- 2, и был присоединен к петлям 1 и 3 для обнаружения мишеней MgPa и NGopa при первой температуре обнаружения (40°С), тогда как стебель-2 характеризовался более высокой температурой плавления и был присоединен к петлям 2 и 4 для различения мишеней TV-Btub и gpd при второй температуре обнаружения (50°С).In the following example, several LOCS reporters containing stems of the same composition attached to different substrates (loops) were combined in a single reaction vessel to demonstrate the ability to reuse the same stem region to simultaneously detect and discriminate multiple targets in one reaction mixture. In the current example, two stems (stem-1 and stem-2) were used to discriminate four different targets on two fluorescent channels. In this example, two LOCS reporters were labeled 5' with the FAM fluorophore (LOCS-12 and LOCS-13) and the other two were labeled 5' with the Texas Red fluorophore (LOCS-7 and LOCS-8). All four LOCS reporters were labeled 3' with quencher. Each of the loop regions of the four LOCS reporters contained its own nucleic acid substrate (Sub1, Sub2, Sub3, and Sub4). Two LOCS reporters, one for each fluorophore, contained stem-1 (LOCS-7 and LOCS-12) and the other two LOCS reporters contained stem-2 (LOCS-8 and LOCS-13). The stem regions contained a series of complementary base pairs holding the LOCS reporter in a stem-loop configuration. In this configuration, the fluorophore and quencher were in close proximity, and in the absence of a target, the fluorescence was quenched. Stem-1 had a lower melting point than stem-2 and was attached to
ОлигонуклеотидыOligonucleotides
Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к этому эксперименту, включали: LOCS-7 (SEQ ID NO: 37), LOCS-8 (SEQ ID NO: 38), партзим A1 (SEQ ID NO: 3), партзим B1 (SEQ ID NO: 4), партзим A2 (SEQ ID NO: 5), партзим B2 (SEQ ID NO: 6), прямой праймер 1 (SEQ ID NO: 7), обратный праймер 1 (SEQ ID NO: 8), прямой праймер 2 (SEQ ID NO: 9), обратный праймер 2 (SEQ ID NO: 10), LOCS-12 (SEQ ID NO: 46), LOCS-13 (SEQ ID NO: 47), партзим A10 (SEQ ID NO: 48), партзим BIO (SEQ ID NO: 49), партзим A11 (SEQ ID NO: 50), партзим B11 (SEQ ID NO: 51), прямой праймер 8 (SEQ ID NO: 52), обратный праймер 8 (SEQ ID NO: 53), прямой праймер 9 (SEQ ID NO: 54) и обратный праймер 9 (SEQ ID NO: 55). Последовательности перечислены в перечне последовательностей. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению MgPa, представляли собой LOCS-7, партзим А1, партзим В1, прямой праймер 1 и обратный праймер 1. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению TV-Btub, представляли собой LOCS-8, партзим А2, партзим В2, прямой праймер 2 и обратный праймер 2. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению NGopa, представляли собой LOCS-12, партзим А10, партзим В10, прямой праймер 8 и обратный праймер 8. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению gpd, представляли собой LOCS-13, партзим А11, партзим В11, прямой праймер 9 и обратный праймер 9.Oligonucleotides specific to this experiment included: LOCS-7 (SEQ ID NO: 37), LOCS-8 (SEQ ID NO: 38), partzyme A1 (SEQ ID NO: 3), partzyme B1 (SEQ ID NO: 4), Partzyme A2 (SEQ ID NO: 5), Partzyme B2 (SEQ ID NO: 6), Forward Primer 1 (SEQ ID NO: 7), Reverse Primer 1 (SEQ ID NO: 8), Forward Primer 2 (SEQ ID NO: 9), reverse primer 2 (SEQ ID NO: 10), LOCS-12 (SEQ ID NO: 46), LOCS-13 (SEQ ID NO: 47), partzyme A10 (SEQ ID NO: 48), partzyme BIO (SEQ ID NO: 49), Partzyme A11 (SEQ ID NO: 50), Partzyme B11 (SEQ ID NO: 51), Forward Primer 8 (SEQ ID NO: 52), Reverse Primer 8 (SEQ ID NO: 53) , forward primer 9 (SEQ ID NO: 54) and reverse primer 9 (SEQ ID NO: 55). The sequences are listed in the sequence listing. Oligonucleotides specific for amplification and detection of MgPa were LOCS-7, partzyme A1, partzyme B1,
Условия реакцииReaction conditions
Амплификацию в реальном времени и обнаружение последовательности-мишени выполняли в общем реакционном объеме 20 мкл с использованием термоциклера BioRad® CFX96. Параметры цикла представляли собой: 95°С в течение 2 минут, 10 циклов снижения, включавших 95°С в течение 5 секунд и 61°С в течение 30 секунд (уменьшение на 0,5°С за цикл) и 35 циклов, включавших 95°С в течение 5 секунд и 52°С в течение 40 секунд (данные получали на этапе 52°С). Параметры кривой плавления представляли собой диапазон от 20°С до 90°С с шагом 0,5°С и выдержкой 5 секунд (регистрацию данных выполняли на этапе выдержки). Все реакции выполняли в двух повторностях, реакционные смеси содержали 40 нМ каждого прямого праймера, 200 нМ каждого обратного праймера, 200 нМ каждого партзима А, 200 нМ каждого партзима В, 200 нМ каждого LOCS-репортера, 2 мМ MgCl2 (Bioline) и 1× смесь SensiFAST Probe No-ROX (Bioline). Реакционные смеси содержали матрицу G-Block (10000 копий), гомологичную генам MgPa, TV-Btub, NGopa или gpd, либо не содержали мишени (NF H2O).Real-time amplification and target sequence detection were performed in a total reaction volume of 20 μl using a BioRad® CFX96 thermal cycler. The cycle parameters were: 95°C for 2 minutes, 10 cycles of reduction, including 95°C for 5 seconds and 61°C for 30 seconds (0.5°C decrease per cycle) and 35 cycles, including 95 °C for 5 seconds and 52°C for 40 seconds (data obtained at the 52°C step). Melting curve parameters ranged from 20° C. to 90° C. in 0.5° C. increments and a 5 second hold (data logging was performed during the hold step). All reactions were performed in duplicate, reaction mixtures contained 40 nM each forward primer, 200 nM each reverse primer, 200 nM each partzyme A, 200 nM each partzyme B, 200 nM each LOCS reporter, 2 mM MgCl 2 (Bioline) and 1 × SensiFAST Probe No-ROX mix (Bioline). The reaction mixtures contained a G-Block template (10,000 copies) homologous to the MgPa, TV-Btub, NGopa, or gpd genes, or did not contain a target (NF H 2 O).
Результатыresults
Используя способ амплификации мишени in vitro, известный как ПЦР, четыре МНКзима (МНКзим 1, МНКзим 2, МНКзим 10 и МНКзим 11) использовали для мониторинга амплификации нуклеиновых кислот-мишеней в режиме реального времени посредством расщепления соответствующих LOCS-репортеров (LOCS-7, LOCS-8, LOCS- 12 и LOCS-13, соответственно). МНКзим 1 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных гену MgPa (Mycoplasma genitalium), и для расщепления и раскрытия LOCS-7; МНКзим 2 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных TV-Btub (Trichomonas vaginalis), и расщепления и раскрытия LOCS-8; МНКзим 10 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных NGopa (Neisseria gonorrhoeae), и расщепления и раскрытия LOCS-12; а МНКзим 11 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных gpd (вирус простого герпеса 2 типа), и расщепления и раскрытия LOCS-13. В этом эксперименте амплификацию и обнаружение выполняли в одной пробирке, содержащей все МНКзимы, праймеры и LOCS-олигонуклеотиды.Using the in vitro target amplification method known as PCR, four MNCzymes (
Наличие генов MgPa или TV-Btub обнаруживали по увеличению сигнала на канале Texas Red; а наличие генов NGopa или gpd обнаруживали по увеличению сигнала на канале FAM. Различение MgPa или TV-Btub на канале Texas Red и NGopa или gpd на канале FAM выполняли на основе наличия уникальной сигнатуры кривой плавления. Результаты, показанные на фигуре 13А, демонстрируют соответствующие сигнатуры кривых плавления, полученные на канале Texas Red после амплификации в реакционных смесях, содержащих 10000 копий гена-мишени MgPa (черная линия) или TV-Btub (серая линия).The presence of the MgPa or TV-Btub genes was detected by an increase in the signal on the Texas Red channel; and the presence of the NGopa or gpd genes was detected by an increase in the signal on the FAM channel. The distinction between MgPa or TV-Btub on the Texas Red channel and NGopa or gpd on the FAM channel was performed based on the presence of a unique melt curve signature. The results shown in Figure 13A show the corresponding melting curve signatures obtained on the Texas Red channel after amplification in reaction mixtures containing 10,000 copies of the target gene MgPa (black line) or TV-Btub (gray line).
Результаты, показанные на фигуре 13В, демонстрируют соответствующие сигнатуры кривых плавления, полученные на канале FAM после амплификации в реакционных смесях, содержащих 10.000 копий гена-мишени NGopa (черная линия) или gpd (серая линия). Результаты представляли собой средние значения реакций в двух повторностях, построенные с помощью Microsoft Excel (версия 14). Наличие MgPa определяли как по увеличению сигнала Texas Red, так и по уникальной сигнатуре плавления на канале Texas Red (Tm=43°С). Наличие TV-Btub определяли как по увеличению сигнала Texas Red, так и по уникальной сигнатуре плавления на канале Texas Red (Tm=54°С). Наличие NGopa определяли как по увеличению сигнала FAM, так и по уникальной сигнатуре плавления на канале FAM (Tm=26°С и 42°С). Наличие gpd определяли как по увеличению сигнала FAM, так и по уникальной сигнатуре плавления на канале FAM (Tm=49°С).The results shown in Figure 13B show the corresponding melting curve signatures obtained from the FAM channel after amplification in reaction mixtures containing 10,000 copies of the target gene NGopa (black line) or gpd (gray line). Results were means of duplicate reactions plotted using Microsoft Excel (version 14). The presence of MgPa was determined both by the increase in the Texas Red signal and by the unique melting signature on the Texas Red channel (Tm=43°C). The presence of TV-Btub was determined both by the increase in the Texas Red signal and by the unique melting signature on the Texas Red channel (Tm=54°C). The presence of NGopa was determined both by the increase in the FAM signal and by the unique melting signature on the FAM channel (Tm=26°C and 42°C). The presence of gpd was determined both by the increase in the FAM signal and by the unique melting signature on the FAM channel (Tm=49°C).
Эти данные, полученные в данном примере и обобщенные в таблице 5, демонстрируют возможность многократного использования одних и тех же универсальных стеблевых областей в одной реакции за счет их присоединения к различным субстратам (петлям) и обнаружения на различных флуоресцентных каналах. Кроме того, данные демонстрирует, что четыре мишени, совместно амплифицированные в одной лунке при мониторинге на двух флуоресцентных каналах, можно различать на основе их уникальных температур плавления LOCS. В примере представлен простой способ, который можно применять для обнаружения нескольких мишеней в одной лунке. Использование одной и той же стеблевой последовательности для различения нескольких мишеней в одной реакционной смеси облегчает простую разработку анализов с высокой степенью мультиплексности и позволяет быстро и легко адаптировать LOCS-зонды для обнаружения любого выбранного гена-мишени.These data, obtained in this example and summarized in table 5, demonstrate the possibility of reusing the same universal stem regions in one reaction due to their attachment to different substrates (loops) and detection on different fluorescent channels. In addition, the data demonstrates that four targets co-amplified in one well when monitored on two fluorescent channels can be distinguished based on their unique LOCS melting points. The example shows a simple method that can be used to detect multiple targets in a single well. Using the same stem sequence to discriminate multiple targets in a single reaction mix facilitates easy design of highly multiplex assays and allows quick and easy tailoring of LOCS probes to detect any chosen target gene.
Пример 9 - Одну и ту же стеблевую последовательность можно объединять с различными субстратами в LOCS-репортерах, получая воспроизводимые температуры плавления.Example 9 The same stem sequence can be combined with different substrates in LOCS reporters to obtain reproducible melting points.
В следующем примере три LOCS-репортера использовали для демонстрации возможности спаривания одного и того же стебля с различными петлевыми последовательностями (субстратами), получая сопоставимые сигнатуры плавления. В этом примере все три LOCS-репортера были мечены по 5'-концу флуорофором FAM, а по 3'-концу - гасителем. Каждая из петлевых областей трех LOCS-репортеров содержала свой субстрат нуклеозима (МНКзима), однако все три LOCS содержали одну и ту же стеблевую последовательность (стебель-2).In the following example, three LOCS reporters were used to demonstrate the ability to pair the same stem with different loop sequences (substrates) to obtain comparable melt signatures. In this example, all three LOCS reporters were labeled 5' with FAM fluorophore and 3' with quencher. Each of the loop regions of the three LOCS reporters contained a different nucleozyme substrate (MNKzyme), but all three LOCS contained the same stem sequence (stem-2).
ОлигонуклеотидыOligonucleotides
Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к этому эксперименту, включали: прямой праймер 10 (SEQ ID NO: 72), обратный праймер 10 (SEQ ID NO: 73), LOCS-2 (SEQ ID NO: 2), LOCS-14 (SEQ ID NO: 78), LOCS-15 (SEQ ID NO: 79), партзим A8 (SEQ ID NO: 31), партзим B8 (SEQ ID NO: 32), партзим A12 (SEQ ID NO: 74), партзим В12 (SEQ ID NO: 75), партзим A13 (SEQ ID NO: 76) и партзим B13 (SEQ ID NO: 77).Oligonucleotides specific to this experiment included: forward primer 10 (SEQ ID NO: 72), reverse primer 10 (SEQ ID NO: 73), LOCS-2 (SEQ ID NO: 2), LOCS-14 (SEQ ID NO: 2). NO: 78), LOCS-15 (SEQ ID NO: 79), Partzyme A8 (SEQ ID NO: 31), Partzyme B8 (SEQ ID NO: 32), Partzyme A12 (SEQ ID NO: 74), Partzyme B12 (SEQ ID NO: 75), partzyme A13 (SEQ ID NO: 76) and partzyme B13 (SEQ ID NO: 77).
Последовательности перечислены в перечне последовательностей. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации гена TFRC, представляли собой прямой праймер 10 (SEQ ID NO: 72) и обратный праймер 10 (SEQ ID NO: 73). Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к обнаружению ампликона TFRC и расщеплению LOCS-2, представляли собой партзим А8 (SEQ ID NO: 31) и партзим В8 (SEQ ID NO: 32). Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к обнаружению ампликона TFRC и расщеплению LOCS-14, представляли собой партзим А12 (SEQ ID NO: 74) и партзим В12 (SEQ ID NO: 75). Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к обнаружению ампликона TFRC и расщеплению LOCS-15, представляли собой партзим А13 (SEQ ID NO: 76) и партзим В13 (SEQ ID NO: 77).The sequences are listed in the sequence listing. Oligonucleotides specific for amplification of the TFRC gene were forward primer 10 (SEQ ID NO: 72) and reverse primer 10 (SEQ ID NO: 73). Oligonucleotides specific for TFRC amplicon detection and LOCS-2 digestion were partzyme A8 (SEQ ID NO: 31) and partzyme B8 (SEQ ID NO: 32). Oligonucleotides specific for TFRC amplicon detection and LOCS-14 digestion were partzyme A12 (SEQ ID NO: 74) and partzyme B12 (SEQ ID NO: 75). Oligonucleotides specific for TFRC amplicon detection and LOCS-15 digestion were partzyme A13 (SEQ ID NO: 76) and partzyme B13 (SEQ ID NO: 77).
Условия реакцииReaction conditions
Амплификацию в реальном времени и обнаружение последовательности-мишени выполняли в общем реакционном объеме 20 мкл с использованием термоциклера BioRad® CFX96. Параметры цикла представляли собой: 95°С в течение 2 минут, 10 циклов снижения, включавших 95°С в течение 5 секунд и 61°С в течение 30 секунд (уменьшение на 0,5°С за цикл) и 35 циклов, включавших 95°С в течение 5 секунд и 52°С в течение 40 секунд (данные получали на этапе 52°С). Параметры кривой плавления представляли собой диапазон от 20°С до 90°С с шагом 0,5°С и выдержкой 5 секунд (регистрацию данных выполняли на этапе выдержки). Все реакции выполняли в двух повторностях, реакционные смеси содержали 40 нМ каждого прямого праймера, 200 нМ каждого обратного праймера, 200 нМ каждого партзима А, 200 нМ каждого партзима В, 200 нМ каждого LOCS-репортера, 2 мМ MgCl2 (Bioline) и 1х смесь SensiFAST Probe No-ROX (Bioline). Реакционные смеси содержали матрицу G-Block (10000 копий), гомологичную гену рецептора трансферрина человека (TFRC), либо не содержали мишени (NF H2O).Real-time amplification and target sequence detection were performed in a total reaction volume of 20 μl using a BioRad® CFX96 thermal cycler. The cycle parameters were: 95°C for 2 minutes, 10 cycles of reduction, including 95°C for 5 seconds and 61°C for 30 seconds (0.5°C decrease per cycle) and 35 cycles, including 95 °C for 5 seconds and 52°C for 40 seconds (data obtained at the 52°C step). Melting curve parameters ranged from 20° C. to 90° C. in 0.5° C. increments and a 5 second hold (data logging was performed during the hold step). All reactions were performed in duplicate, reaction mixtures contained 40 nM each forward primer, 200 nM each reverse primer, 200 nM each partzyme A, 200 nM each partzyme B, 200 nM each LOCS reporter, 2 mM MgCl 2 (Bioline) and 1x SensiFAST Probe No-ROX mixture (Bioline). The reaction mixtures contained a G-Block template (10,000 copies) homologous to the human transferrin receptor gene (TFRC) or did not contain a target (NF H 2 O).
Результатыresults
В этом эксперименте ПЦР-амплификацию, обнаружение сигнала и дифференциацию кривой плавления выполняли в одной пробирке в виде одноплексной реакции. Во время ПЦР три МНКзима (МНКзим 8, МНКзим 12 и МНКзим 13) использовали для мониторинга амплификации нуклеиновых кислот-мишеней в режиме реального времени путем расщепления соответствующих LOCS-репортеров (LOCS-2, LOCS-14 и LOCS-15, соответственно). Все три МНКзима были предназначены для обнаружения одной и той же последовательности-мишени (гена TFRC), однако каждый МНКзим мог гибридизоваться с другой субстратной последовательностью (петлей) и расщеплять ее, тем самым раскрывая другой LOCS-репортер.In this experiment, PCR amplification, signal detection, and melting curve differentiation were performed in the same tube as a one-plex reaction. During PCR, three MNCzymes (MNCzyme 8, MNCzyme 12 and MNCzyme 13) were used to monitor the amplification of target nucleic acids in real time by cleaving the respective LOCS reporters (LOCS-2, LOCS-14 and LOCS-15, respectively). All three MNCzymes were designed to detect the same target sequence (TFRC gene), however, each MNCzyme could hybridize to a different substrate sequence (loop) and cleave it, thereby revealing a different LOCS reporter.
Результаты, показанные на фигуре 14, демонстрируют соответствующие сигнатуры кривых плавления, полученные на канале FAM после ПЦР-амплификации в реакционных смесях, содержащих 10000 копий гена-мишени TFRC (черная линия), или не содержащих мишени (серая линия). Наличие гена TFRC демонстрировали по наличию кривой ПЦР- амплификации, пересекающей пороговое значение (данные не показаны), и пиков плавления при Tm 49°С, 48°С и 49°С (фигуры 14А, 14В и 14С, соответственно) коррелирующих с расщепленными LOCS-2, LOCS-14 и LOCS-15, соответственно. Отсутствие гена TFRC определяли по отсутствию кривой ПЦР-амплификации, пересекающей пороговое значение (данные не показаны), и наличию пика плавления при Tm 74°С, 75°С и 75°С, коррелирующих с нерасщепленными LOCS-2, LOCS-14 и LOCS- 15, соответственно (фигуры 14А, 14В и 14С, соответственно). Результаты представляли собой средние значения реакций в двух повторностях, построенные с помощью Microsoft Excel (версия 14). Данные, полученные в этом примере, демонстрируют возможность использования одних и тех же универсальных стеблевых областей с различными субстратами (петлями) с получением сопоставимых сигнатур кривых плавления. Использование одной и той же стеблевой последовательности для конструирования LOCS-репортеров с различными субстратами облегчает простую разработку анализов с высокой степенью мультиплексности и позволяет быстро и легко адаптировать LOCS- зонды для обнаружения любого выбранного гена-мишени.The results shown in Figure 14 show the corresponding melting curve signatures obtained on the FAM channel after PCR amplification in reaction mixtures containing 10,000 copies of the TFRC target gene (black line) or not containing the target (gray line). The presence of the TFRC gene was demonstrated by the presence of a PCR amplification curve crossing a threshold (data not shown) and melting peaks at Tm 49°C, 48°C and 49°C (Figures 14A, 14B and 14C, respectively) correlated with cleaved LOCS -2, LOCS-14 and LOCS-15, respectively. The absence of the TFRC gene was determined by the absence of a PCR amplification curve crossing the threshold (data not shown) and the presence of a melting peak at Tm 74°C, 75°C and 75°C, correlated with uncleaved LOCS-2, LOCS-14 and LOCS - 15, respectively (figures 14A, 14B and 14C, respectively). Results were means of duplicate reactions plotted using Microsoft Excel (version 14). The data obtained in this example demonstrates the possibility of using the same universal stem regions with different substrates (loops) to obtain comparable melt curve signatures. Using the same stem sequence to construct LOCS reporters with different substrates facilitates easy design of highly multiplex assays and allows LOCS probes to be quickly and easily adapted to detect any chosen target gene.
Пример 10 - Использование никующей эндонуклеазы в качестве альтернативного способа раскрытия LOCS-репортеровExample 10 - Use of Nicking Endonuclease as an Alternative Method for Deploying LOCS Reporters
В следующем примере использовали никующую эндонуклеазу (Nt. Alwl) для демонстрации образования сопоставимых сигнатур плавления при раскрытии петлевого фрагмента LOCS-репортеров после расщепления никующей эндонуклеазой в качестве способа, альтернативного расщеплению МНКзимом. Общая стратегия проиллюстрирована на фигуре 3В. В этом примере LOCS-репортер с двойной меткой содержал петлевую область, комплементарную последовательности-мишени, и стеблевую область, не комплементарную мишени. Гибридизация петлевой области LOCS-репортера с мишенью завершала формирование сайта распознавания никующей эндонуклеазы, облегчая расщепление LOCS-репортера никующей эндонуклеазой и оставляя мишень интактной. Поскольку внутримолекулярные связи прочнее межмолекулярных связей, стеблевые области интактных LOCS-структур плавятся при более высоких температурах, чем стебли раскрытых расщепленных LOCS-структур.In the following example, a nicking endonuclease (Nt. Alwl) was used to demonstrate the production of comparable melting signatures in the opening of a loop fragment of LOCS reporters after nicking endonuclease digestion as an alternative to MNKzyme digestion. The general strategy is illustrated in Figure 3B. In this example, the double labeled LOCS reporter contained a loop region complementary to the target sequence and a stem region not complementary to the target. Hybridization of the loop region of the LOCS reporter with the target completed the formation of the nicking endonuclease recognition site, facilitating cleavage of the LOCS reporter by the nicking endonuclease and leaving the target intact. Since intramolecular bonds are stronger than intermolecular bonds, the stem regions of intact LOCS structures melt at higher temperatures than the stem regions of open split LOCS structures.
ОлигонуклеотидыOligonucleotides
Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к этому эксперименту, включали: AF-NE-TV1 (SEQ ID NO: 82), LOCS-16 (SEQ ID NO: 80), AF-NE-R5b (SEQ ID NO: 83) и LOCS-17 (SEQ ID NO: 81). Последовательности перечислены в перечне последовательностей.Oligonucleotides specific to this experiment included: AF-NE-TV1 (SEQ ID NO: 82), LOCS-16 (SEQ ID NO: 80), AF-NE-R5b (SEQ ID NO: 83) and LOCS- 17 (SEQ ID NO: 81). The sequences are listed in the sequence listing.
Условия реакцииReaction conditions
Обнаружение последовательности-мишени в реальном времени выполняли в общем реакционном объеме 20 мкл с использованием термоциклера BioRad® CFX96. Реакционные смеси инкубировали при постоянной температуре 52°С, данные собирали каждые 20 секунд, в общей сложности 200 раз. Параметры кривой плавления представляли собой диапазон от 20°С до 90°C с шагом 0,5°С и выдержкой 5 секунд (регистрацию данных выполняли на этапе выдержки). Все реакции выполняли в двух повторностях, реакционные смеси содержали 5 мМ MgCl2 (Ambion), 1х буфер II для ПЦР (ABI), 4 единицы Nt. Alwl (NEB) и 200 нМ LOCS (LOCS-16 или LOCS-17). Реакционные смеси содержали AF-NE-TV1 или AF-NE-R5b (200 нМ), либо не содержали мишени (NF Н20).Real-time target sequence detection was performed in a total reaction volume of 20 μl using a BioRad® CFX96 thermal cycler. The reaction mixtures were incubated at a constant temperature of 52°C, data was collected every 20 seconds, a total of 200 times. Melting curve parameters ranged from 20° C. to 90° C. in 0.5° C. increments with a 5 second hold (data logging was performed during the hold step). All reactions were performed in duplicate, the reaction mixtures contained 5 mm MgCl 2 (Ambion), 1x buffer II for PCR (ABI), 4 units of Nt. Alwl (NEB) and 200 nM LOCS (LOCS-16 or LOCS-17). Reaction mixtures contained AF-NE-TV1 or AF-NE-R5b (200 nM) or no target (NF H20).
Результатыresults
Обнаружение сигнала и дифференциацию кривой плавления выполняли в одной пробирке. Результаты, показанные на фигурах 15А и 15В, демонстрируют соответствующие сигнатуры кривых плавления LOCS-16 и LOCS-17, полученные на канале FAM в реакционных смесях, содержащих 200 копий мишени (черная линия, AF-NE-TV1 или AF-NE-R5b, соответственно), или не содержащих мишени (серая линия, NF Н2О). Результаты представляли собой средние значения реакций в двух повторностях, построенные с помощью Microsoft Excel (версия 14). Наличие мишени AF-NE-TV1 обнаруживали как по быстрому увеличению флуоресценции с течением времени, так и по наличию пика плавления при 29°С, соответствующего расщепленному LOCS-16. Отсутствие мишени AF-NE-TV1 определяли по (i) отсутствию увеличения флуоресценции с течением времени, (ii) отсутствию пика плавления при 29°С и (iii) наличию пика плавления при 65°С, соответствующего нерасщепленному LOCS-16 (фигура 15А).Signal detection and melting curve differentiation were performed in one tube. The results shown in Figures 15A and 15B show the respective signatures of the LOCS-16 and LOCS-17 melting curves obtained on the FAM channel in reaction mixtures containing 200 copies of the target (black line, AF-NE-TV1 or AF-NE-R5b, respectively), or not containing a target (grey line, NF H2O). Results were means of duplicate reactions plotted using Microsoft Excel (version 14). The presence of the AF-NE-TV1 target was detected both by a rapid increase in fluorescence over time and by the presence of a melting peak at 29°C corresponding to cleaved LOCS-16. The absence of AF-NE-TV1 target was determined by (i) no increase in fluorescence over time, (ii) no melting peak at 29°C, and (iii) presence of a melting peak at 65°C corresponding to uncleaved LOCS-16 (Figure 15A) .
Наличие мишени AF-NE-R5b обнаруживали как по быстрому увеличению флуоресценции с течением времени, так и по наличию пика плавления при 48°С, соответствующего расщепленному LOCS-17. Отсутствие мишени AF-NE-R5b определяли по (i) отсутствию увеличения флуоресценции с течением времени, (ii) отсутствию пика плавления при 48°С и (iii) наличию пика плавления при 76°С, соответствующего нерасщепленному LOCS-17 (фигура 15В).The presence of the AF-NE-R5b target was detected both by a rapid increase in fluorescence over time and by the presence of a melting peak at 48°C corresponding to cleaved LOCS-17. The absence of AF-NE-R5b target was determined by (i) no increase in fluorescence over time, (ii) no melting peak at 48°C, and (iii) presence of a melting peak at 76°C corresponding to uncleaved LOCS-17 (Figure 15B) .
Данные из этого примера демонстрируют, что LOCS-репортеры можно применять с альтернативными способами обнаружения мишеней, например, способами, использующими никующие эндонуклеазные ферменты. Кроме того, данные также демонстрируют, что LOCS-репортеры, содержавшие один и тот же стебель (стебель-2), позволяют получать пики при одной и той же температуре плавления (~50°С) независимо от механизма разрушения петли, например, расщепления никующим ферментом или МНКзимом. В данном примере интактный и раскрытый LOCS-репортеры, содержащие стебель-2, позволяли получать пики плавления при 48°С и 76°С, соответственно. Эти пики плавления сопоставимы с пиками плавления, полученными с использованием стебля-2 с МНКзимами, как показано на фигуре 4D. Хотя для LOCS, содержащего один и тот же стебель, могут наблюдаться небольшие сдвиги на 1-2°С при использовании в различных протоколах, например, расщепления петли никующими ферментами по сравнению с расщеплением петли МНКзимом, эти сдвиги, вероятно, отражают различия в среде реакционной смеси, где на Tm стебля может влиять концентрация соли, глицерина или другого компонента.The data from this example demonstrates that LOCS reporters can be used with alternative methods of target detection, such as methods using nicking endonuclease enzymes. In addition, the data also demonstrates that LOCS reporters containing the same stem (stem-2) produce peaks at the same melting temperature (~50°C) regardless of the mechanism of loop disruption, such as nickel cleavage. enzyme or MNKzyme. In this example, intact and opened LOCS reporters containing stem-2 allowed to obtain melting peaks at 48°C and 76°C, respectively. These melting peaks are comparable to the melting peaks obtained using stem-2 with MNCzymes, as shown in Figure 4D. Although small shifts of 1-2°C may be observed for LOCS containing the same stem when used in different protocols, e.g., loop digestion with nicking enzymes compared to loop digestion with MNCzyme, these shifts likely reflect differences in the reaction medium. mixtures, where the Tm of the stem can be affected by the concentration of salt, glycerol, or another component.
Пример 11 - Использование экзонуклеазы TaqMan в качестве альтернативного способа раскрытия LOCS-репортеровExample 11 - Use of TaqMan exonuclease as an alternative method for opening LOCS reporters
В следующем примере способ, аналогичный зонду TaqMan/гидролизному зонду, использовали для демонстрации образования сопоставимых сигнатур плавления при раскрытии стеблевого фрагмента LOCS-репортеров после расщепления экзонуклеазой, в качестве способа, альтернативного расщеплению петли МНКзимом. Общая стратегия для этого примера проиллюстрирована на фигуре 3А. В этом примере LOCS-репортер с двойной меткой содержал петлевую область, комплементарную последовательности-мишени, и стеблевую область, не комплементарную мишени. Во время ПЦР- амплификации петлевая область LOCS-репортера могла гибридизоваться с последовательностью-мишенью и/или ампликоном. Во время стадии удлинения праймера при ПЦР происходит удлинение 5'-праймера в область гибридизации LOCS-репортера с мишенью, полимераза постепенно расщепляет 5'-конец петлевой области LOCS-репортера, но оставляет интактной стеблевую область. Разрушение петлевой области снижает температуру плавления стебля LOCS, поскольку межмолекулярные силы между двумя фрагментами стебля LOCS значительно слабее внутримолекулярных сил, которые возникают между ними внутри молекулы замкнутого LOCS.In the following example, a method similar to the TaqMan probe/hydrolysis probe was used to demonstrate the formation of comparable melting signatures upon opening of the stem fragment of LOCS reporters after exonuclease digestion, as an alternative method to MNKzyme digestion of the loop. The general strategy for this example is illustrated in Figure 3A. In this example, the double labeled LOCS reporter contained a loop region complementary to the target sequence and a stem region not complementary to the target. During PCR amplification, the loop region of the LOCS reporter could hybridize to the target sequence and/or amplicon. During the primer extension step of PCR, the 5' primer is extended into the hybridization region of the LOCS reporter with the target, the polymerase gradually cleaves the 5' end of the loop region of the LOCS reporter, but leaves the stem region intact. Breaking the loop region lowers the melting point of the LOCS stem because the intermolecular forces between two LOCS stem fragments are much weaker than the intramolecular forces that arise between them within a closed LOCS molecule.
ОлигонуклеотидыOligonucleotides
Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к этому эксперименту, включали: прямой праймер 2 (SEQ ID NO: 9), обратный праймер 2 (SEQ ID NO: 10) и LOCS-18 (SEQ ID NO: 84). Последовательности перечислены в перечне последовательностей.Oligonucleotides specific to this experiment included: forward primer 2 (SEQ ID NO: 9), reverse primer 2 (SEQ ID NO: 10) and LOCS-18 (SEQ ID NO: 84). The sequences are listed in the sequence listing.
Условия реакцииReaction conditions
Амплификацию в реальном времени и обнаружение последовательности-мишени выполняли в общем реакционном объеме 20 мкл с использованием термоциклера BioRad® CFX96. Параметры цикла представляли собой: 95°С в течение 2 минут, 50 циклов при 95°С в течение 5 секунд и 52°С в течение 40 секунд (данные регистрировали на этапе 52°С). Параметры кривой плавления представляли собой диапазон от 20°С до 90°C с шагом 0,5°С и выдержкой 5 секунд (регистрацию данных выполняли на этапе выдержки). Все реакции выполняли в двух повторностях, реакционные смеси содержали 400 нМ каждого прямого праймера, 200 нМ LOCS-16, 2 мМ MgCl2 (Bioline) и 1х смесь SensiFAST Probe No-ROX (Bioline). Реакционные смеси содержали синтетическую матрицу G-Block (10000 копий) либо не содержали мишени (NF H2O).Real-time amplification and target sequence detection were performed in a total reaction volume of 20 μl using a BioRad® CFX96 thermal cycler. The cycle parameters were: 95°C for 2 minutes, 50 cycles at 95°C for 5 seconds and 52°C for 40 seconds (data recorded at the 52°C step). Melting curve parameters ranged from 20° C. to 90° C. in 0.5° C. increments with a 5 second hold (data logging was performed during the hold step). All reactions were performed in duplicate, reaction mixtures contained 400 nM of each forward primer, 200 nM LOCS-16, 2 mM MgCl 2 (Bioline) and 1x SensiFAST Probe No-ROX mix (Bioline). The reaction mixtures contained the G-Block synthetic template (10,000 copies) or did not contain the target (NF H 2 O).
Результатыresults
В этом эксперименте ПЦР-амплификацию, обнаружение сигнала и дифференциацию кривой плавления выполняли в одной пробирке. Наличие гена-мишени (TV-btub) определяли по наличию кривой ПЦР-амплификации и пика плавления при Tm 40°, соответствующего разрушенному раскрытому LOCS-18. Отсутствие гена-мишени определяли по отсутствию кривой ПЦР-амплификации, отсутствию пика плавления при Tm 40°С и наличию пика плавления при Tm 61°С, соответствующего нерасщепленному замкнутому LOCS-18. Результаты, показанные на фигурах 16А и 16В, демонстрируют соответствующие кривые амплификации и сигнатуры кривых плавления, полученные на канале FAM в реакционных смесях, содержащих 10000 копий гена-мишени (черная линия), или не содержащих мишени (серая линия). Результаты представляли собой средние значения реакций в двух повторностях, построенные с помощью Microsoft Excel (версия 14).In this experiment, PCR amplification, signal detection and melting curve differentiation were performed in the same tube. The presence of the target gene (TV-btub) was determined by the presence of a PCR amplification curve and a melting peak at
Данные из этого примера демонстрируют, что LOCS-репортеры можно использовать с альтернативными способами обнаружения мишеней, использующими механизмы, аналогичные зонду TaqMan/гидролизному зонду, а именно механизмы в которых ферменты с экзонуклеазной активностью разрушают последовательности, гибридизующиеся с ампликонами. По существу, в этом примере LOCS-зонд состоял из петлевого фрагмента, выполняющего ту же функцию, что и стандартная последовательность зонда TaqMan, однако «TaqMan-подобная последовательность зонда» содержала комплементарные стеблевые последовательности, присоединенные к 5'- и 3'-области гибридизации, которые сами по себе не комплементарны мишени, но комплементарны друг другу. Кроме того, данные также демонстрируют, что LOCS- репортеры, содержавшие один и тот же стебель (стебель-1), позволяют получать пики при одной и той же температуре плавления независимо от механизма разрушения петли, например, разрушения экзонуклеазой или расщепления МНКзимом. В данном примере интактный и раскрытый LOCS-репортеры, содержащие стебель-1, позволяли получать пики плавления при 61°С и 40°С, соответственно. Эти пики плавления сопоставимы с пиками плавления, полученными с использованием стебля-1 с МНКзимами, как показано на фигурах 5А2, 5В2 и 5С2. Текущий способ имеет преимущество по сравнению с другими способами на основе экзонуклеаз, использующими кривую плавления, например, ТОСЕ, заключающееся в том, что высвобожденный меченый фрагмент зонда не должен впоследствии гибридизоваться с зондом захвата для обнаружения наличия последовательности-мишени, а LOCS-репортер может лучше гаситься на начальном этапе, поскольку флуорофор и гаситель зафиксированы в непосредственной близости друг от друга.The data from this example demonstrates that LOCS reporters can be used with alternative target detection methods using mechanisms similar to the TaqMan probe/hydrolysis probe, namely mechanisms in which enzymes with exonuclease activity degrade sequences that hybridize to amplicons. Essentially, in this example, the LOCS probe consisted of a loop fragment that performed the same function as the standard TaqMan probe sequence, however, the "TaqMan-like probe sequence" contained complementary stem sequences attached to the 5' and 3' hybridization region. , which are not in themselves complementary to the target, but are complementary to each other. In addition, the data also demonstrate that LOCS reporters containing the same stem (stem-1) produce peaks at the same melting point regardless of the mechanism of loop disruption, eg, exonuclease disruption or MNKzyme cleavage. In this example, intact and opened LOCS reporters containing stem-1 allowed to obtain melting peaks at 61°C and 40°C, respectively. These melting peaks are comparable to the melting peaks obtained using stem-1 with MNCzymes, as shown in Figures 5A2, 5B2 and 5C2. The current method has the advantage over other exonuclease based methods using a melt curve, such as TOCE, that the released labeled probe fragment does not have to subsequently hybridize to the capture probe to detect the presence of the target sequence, and the LOCS reporter can better be quenched at the initial stage, since the fluorophore and quencher are fixed in close proximity to each other.
Пример 12: способ одновременного обнаружения и количественного определения нескольких мишеней на одном флуоресцентном канале с использованием двух температур сбора данных во время амплификацииExample 12 Method for Simultaneous Detection and Quantification of Multiple Targets on a Single Fluorescent Channel Using Two Acquisition Temperatures During Amplification
В следующем примере продемонстрирован подход, в котором LOCS-репортеры позволяют одновременно обнаруживать и количественно определять несколько мишеней на одном флуоресцентном канале путем регистрации показаний флуоресценции при двух дискретных температурах в реальном времени во время ПЦР. Эта стратегия устраняет необходимость в анализе кривой плавления после ПЦР, которая была продемонстрирована в различных примерах выше. Кроме того, в данном примере описаны два альтернативных способа анализа данных, которые облегчают количественную оценку любой мишени, если она присутствует в образце.The following example demonstrates an approach where LOCS reporters allow simultaneous detection and quantification of multiple targets on a single fluorescence channel by recording fluorescence readings at two discrete temperatures in real time during PCR. This strategy eliminates the need for PCR melt curve analysis as demonstrated in the various examples above. In addition, this example describes two alternative data analysis methods that facilitate the quantification of any target if it is present in the sample.
В этом примере два LOCS-репортера, содержащие стебли разной длины, состава и температуры плавления, использовали для одновременного обнаружения, различения и количественной оценки двух мишеней X и Y на одном канале флуоресценции путем измерения флуоресценции в реальном времени при двух различных температурах (TL и TH) во время каждого цикла ПЦР. Анализ разработали таким образом, что мишень X отслеживали с помощью LOCS-X (расщепляемого только МНКзимом X в присутствии мишени X), а мишень Y отслеживали с помощью LOCS-Y (расщепляемого только МНКзимом Y в присутствии мишени Y). Кроме того, анализ разработали таким образом, что раскрытый LOCS-X характеризовался более низкой Tm по сравнению с раскрытым LOCS-Y.In this example, two LOCS reporters containing stems of different lengths, compositions, and melting points were used to simultaneously detect, distinguish, and quantify two X and Y targets on the same fluorescence channel by measuring real-time fluorescence at two different temperatures (T L and T H ) during each PCR cycle. The assay was designed such that Target X was tracked by LOCS-X (cleaved only by MNAzyme X in the presence of Target X) and Target Y was tracked by LOCS-Y (digested by MNAzyme Y only in the presence of Target Y). In addition, the assay was designed such that the disclosed LOCS-X had a lower Tm compared to the disclosed LOCS-Y.
Более низкую температуру обнаружения (TL) выбирали таким образом, чтобы стебель раскрытого LOCS-X плавился (диссоциировал), что приводило к повышенной флуоресценции, в то время как стебель замкнутого LOCS-X и стебли как раскрытого, так и замкнутого LOCS-Y оставались в ассоциированном и погашенном состоянии. Более высокую температуру (TH) выбирали таким образом, чтобы стебель раскрытого LOCS-Y плавился (диссоциировал), что приводило к повышенной флуоресценции, в то время как стебель замкнутого LOCS-Y оставался в ассоциированном и погашенном состоянии. Поскольку стебель LOCS-X характеризовался более низкой Tm, он плавился (диссоциировал) при этой более высокой температуре, что приводило к повышенной флуоресценции независимо от того, находился ли он в своей раскрытой или замкнутой конформации; однако флуоресценция замкнутого LOCS-X лишь способствовала увеличению фона/исходного сигнала.The lower detection temperature (T L ) was chosen so that the open LOCS-X stem would melt (dissociate), resulting in increased fluorescence, while the closed LOCS-X stem and both opened and closed LOCS-Y stems remained in the associated and extinguished state. The higher temperature (T H ) was chosen such that the stem of the opened LOCS-Y melted (dissociated), resulting in increased fluorescence, while the stem of the closed LOCS-Y remained in an associated and quenched state. Because the LOCS-X stem had a lower Tm, it melted (dissociated) at this higher temperature resulting in increased fluorescence whether it was in its open or closed conformation; however, the fluorescence of the closed LOCS-X only contributed to the increase in the background/original signal.
С использованием измерений флуоресценции, выполненных при температурах TL и TH, можно построить две кривые ПЦР-амплификации. Пороговые значения для определения присутствия мишеней X и/или Y устанавливали как для графика TL (порог X; ТХ), так и для графика TH (порог Y; TY). Пороговые значения (ТХ и TY) и различные конечные точки, в которых реакции, как известно, выходят на плато, можно заранее определять на основе предыдущих экспериментов, где реакционные смеси, содержавшие только мишень X, выходили на плато в конечной точке ЕХ1 при TL или в конечной точке ЕХ2 при TH; реакционные смеси, содержавшие мишень Y, выходили на плато в конечной точке EY1 при TH, а реакционные смеси, содержавшие как мишени X, так и мишени Y, выходили на плато в конечной точке EY2 при TH. Конечные точки ЕХ1, ЕХ2, EY1 и EY2 можно необязательно получать на основе положительных контролей, запускаемых параллельно с экспериментальными образцами.Using fluorescence measurements performed at temperatures T L and T H , two PCR amplification curves can be constructed. Thresholds for determining the presence of X and/or Y targets were set for both the T L plot (threshold X; TX) and the T H plot (threshold Y; TY). Thresholds (TX and TY) and various endpoints at which reactions are known to plateau can be predetermined based on previous experiments where reactions containing only target X plateaued at the EX1 endpoint at T L or at the end point EX2 at T H ; reactions containing the Y target plateaued at the EY1 endpoint at T H , and reactions containing both X and Y targets plateaued at the EY2 endpoint at T H . Endpoints EX1, EX2, EY1 and EY2 can optionally be derived from positive controls run in parallel with experimental samples.
По отношению к графику амплификации TL, если ПЦР позволяла получить кривую амплификации, пересекавшую ТХ и выходившую на плато в конечной точке ЕХ1, превышавшей ТХ, этот результат указывал на наличие расщепленного LOCS-X, ассоциированного с мишенью X. При наличии также мишени Y кривая амплификации не должна была изменяться, поскольку расщепленный LOCS-Y не давал флуоресценции при TL. Следовательно, значения Cq, полученные на основе кривой амплификации, пересекающей ТХ, позволяли количественно определить мишень X в образце.In relation to the T L amplification plot, if the PCR yielded an amplification curve that crossed TX and plateaued at an endpoint of EX1 above TX, this result indicated the presence of a cleaved LOCS-X associated with target X. If target Y was also present, the curve the amplification should not have changed because the cleaved LOCS-Y did not fluoresce at T L . Therefore, the Cq values derived from the amplification curve crossing the TX allowed the target X in the sample to be quantified.
По отношению к графику амплификации TH, если ПЦР позволяла получить кривую амплификации, пересекавшую TY и выходившую на плато в точке EY1 или EY2, это указывало на наличие мишени Y. Пороговое значение TY задавали выше значения ЕХ2, так что кривая амплификации в реакционной смеси, содержавшей только мишень X, не пересекала этот порог. При наличии обеих мишеней X и Y расщепление LOCS-X и LOCS-Y приводит к получению кривой амплификации, пересекающей TY и выходящей на плато в точке EY2, превышающей EY1, которая ассоциирована с расщепленным LOCS-Y в присутствии только мишени Y. Поскольку ЕХ2<TY<EY1<EY2 и ЕХ2≠TY≠EY1≠EY2, конечные точки, в которых кривые амплификации выходят на плато, могут указывать на наличие мишени X, Y или обеих мишеней. Однако значения Cq, полученные на основе кривых амплификации TH, пересекающих TY, зависят от количества как мишени X, так и Y, и, следовательно, являются лишь полуколичественными для мишени Y. Различные аналитические способы коррекции значений Cq с учетом точной количественной оценки мишени Y описаны ниже (способы количественной оценки 1 и 2).In relation to the T H amplification plot, if PCR produced an amplification curve that crossed the TY and plateaued at EY1 or EY2, this indicated the presence of a Y target. containing only target X did not cross this threshold. In the presence of both X and Y targets, LOCS-X and LOCS-Y cleavage results in an amplification curve that crosses TY and plateaus at EY2 above EY1, which is associated with cleaved LOCS-Y in the presence of only target Y. Since EX2<TY<EY1<EY2 and EX2≠TY≠EY1≠EY2, endpoints where the amplification curves plateau may indicate the presence of target X, Y, or both. However, Cq values derived from T H amplification curves crossing TY are dependent on the amount of both X and Y targets, and are therefore only semi-quantitative for Y target. described below (
Мишень Y - способ количественной оценки 1Target Y -
Две кривые амплификации, полученные за счет расщепленных LOCS-X самих по себе при TL 39°С и TH 72°С, характеризуются одинаковой эффективностью и Cq, но выходят на плато в разных конечных точках ЕХ1 и ЕХ2, соответственно. Следовательно, сигнал флуоресценции расщепленных LOCS-X в кривой амплификации при 72°С (F-LOCS-XFAF) можно экстраполировать из кривой амплификации при 39°С путем применения поправочного коэффициента флуоресценции (FAF). FAF представляет собой отношение конечных точек ЕХ1 и ЕХ2. Общий сигнал флуоресценции в кривой амплификации при 72°С (F-общая) происходит от сигнала флуоресценции, возникающего за счет как расщепленного LOCS-X (F-LOCS-XFAF), так и расщепленного LOCS-Y (F- LOCS-Y). Исходя из этого, кривую амплификации при 72°С, полученную за счет LOCS-Y, можно экстраполировать следующим образом:The two amplification curves generated by cleaved LOCS-X alone at T L 39° C. and T H 72° C. have the same potency and Cq but plateau at different endpoints EX1 and EX2, respectively. Therefore, the fluorescence signal of the digested LOCS-X in the 72° C. amplification curve (F-LOCS-X FAF ) can be extrapolated from the 39° C. amplification curve by applying a fluorescence correction factor (FAF). FAF is the ratio of endpoints EX1 and EX2. The total fluorescence signal in the amplification curve at 72°C (F-total) comes from the fluorescence signal resulting from both cleaved LOCS-X (F-LOCS-X FAF ) and cleaved LOCS-Y (F-LOCS-Y) . Based on this, the amplification curve at 72°C obtained by LOCS-Y can be extrapolated as follows:
, ,
Значения Cq на основе кривой амплификации при TH 72°С, полученной за счет LOCS-Y с использованием TY, являются полностью количественными для мишени Y. Эту формулу можно применять для правильной количественной оценки независимо от того, содержит ли образец мишень X, Y или обе эти мишени.The Cq values based on the amplification curve at T H 72°C obtained by LOCS-Y using TY are fully quantified for target Y. This formula can be used for correct quantification whether the sample contains target X, Y, or both of these targets.
Мишень Y - способ количественной оценки 2Target Y -
В присутствии обеих мишеней X и Y экспериментально определенные значения Cq при 72°С (Cqнаблюдаемый) смещены по сравнению со значениями Cq для образца, содержащего такую же концентрацию мишени Y без мишени X. Связь между значениями Cqнаблюдаемый и ожидаемым Cq, определенная по стандартной кривой для мишени Y в отсутствие мишени X при 72°С (Cqстандартная кривая для мишени Y), описана ниже:In the presence of both X and Y targets, the experimentally determined Cq values at 72°C (Cq observed ) are biased compared to the Cq values for a sample containing the same concentration of Y target without target X. Relationship between Cq observed and expected Cq, determined by standard curve for target Y in the absence of target X at 72°C (Cq standard curve for target Y) is described below:
Так как Cqстандартная кривая для мишени Y и относитвльный сдвиг Cq являются функциями количества копий мишени Y, количество копий мишени Y можно рассчитать на основе экспериментально определенного значения Cq (Cqнaблюдaeмый). Этот относительный сдвиг значения Cq характеризуется математической (логистической) зависимостью от натурального логарифма величины (количество копий мишени Y/количество копий мишени X). При определении значений Cq с порогом, равным половине максимального уровня флуоресценции на кривой амплификации, измеренной при 72°С, логистическую зависимость можно выразить следующей формулой:Since the Cq standard curve for the Y target and the relative shift Cq are functions of the copy number of the Y target, the copy number of the Y target can be calculated based on the experimentally determined value of Cq ( Cq observed ). This relative shift of the Cq value is characterized by a mathematical (logistic) dependence on the natural logarithm of the value (number of copies of the target Y/number of copies of the target X). When determining Cq values with a threshold equal to half the maximum fluorescence level on the amplification curve measured at 72°C, the logistic dependence can be expressed by the following formula:
где у = относительный сдвиг Cq, L = максимально возможный сдвиг Cq, k = коэффициент крутизны, х=ln (количество копий мишени Y/количество копий мишени X); обратите внимание, что количество копий мишени X определяют на основе кривых амплификации при 39°С.where y=relative shift Cq, L=maximum possible shift Cq, k=slope factor, x=ln (number of copies of target Y/number of copies of target X); note that the copy number of target X is determined from the amplification curves at 39°C.
Включение коэффициента сдвига значения Cq в уравнение стандартной кривой для мишени Y, определенной в отсутствие мишени X, позволяет корректировать значение Cq в присутствии мишени X и впоследствии приводит к правильной количественной оценке мишени Y.Including a shift factor for the Cq value in the standard curve equation for a Y target determined in the absence of an X target allows the Cq value to be corrected in the presence of an X target and subsequently results in a correct quantification of the Y target.
Вышеописанную стратегию можно адаптировать для обнаружения любых мишеней, однако в данном конкретном примере мишенью X является ген CTcry, а мишенью Y является ген NGopa; накопление ампликонов каждой мишени контролировали при низкой температуре (TL 39°С) и более высокой температуре (TH 72°С) во время ПЦР по изменениям флуоресценции, ассоциированным с LOCS-X (LOCS-19) и LOCS-Y (LOCS- 20); причем оба LOCS были мечены одним и тем же флуорофором (JOE).The above strategy can be adapted to detect any targets, however, in this particular example, the X target is the CTcry gene and the Y target is the NGopa gene; amplicon accumulation of each target was monitored at low temperature (T L 39°C) and higher temperature (T H 72°C) during PCR for fluorescence changes associated with LOCS-X (LOCS-19) and LOCS-Y (LOCS- twenty); both LOCS were labeled with the same fluorophore (JOE).
ОлигонуклеотидыOligonucleotides
Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к этому эксперименту, включали: LOCS-19, LOCS-20, партзим А9, партзим В9, партзим А10, партзим В10, прямой праймер 7, обратный праймер 7, прямой праймер 8 и обратный праймер 11. Последовательности перечислены в перечне последовательностей. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и количественной оценке CTcry, представляли собой LOCS-19, партзим А9, партзим В9, прямой праймер 7 и обратный праймер 7. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и количественной оценке NGopa, представляли собой LOCS-20, партзим А10, партзим В10, прямой праймер 8 и обратный праймер 11.Oligonucleotides specific to this experiment included: LOCS-19, LOCS-20, Partzyme A9, Partzyme B9, Partzyme A10, Partzyme B10,
Условия реакцииReaction conditions
Обнаружение последовательности-мишени в реальном времени выполняли в общем реакционном объеме 20 мкл с использованием термоциклера BioRad® CFX96. Параметры цикла представляли собой: 95°С в течение 2 минут, затем 10 циклов снижения, включавших 95°С в течение 5 секунд и 61°С в течение 30 секунд (уменьшение на 0,5°С за цикл) и 40 циклов, включавших 95°С в течение 5 секунд, 52°С в течение 40 секунд, 39°С в течение 1 с и 72°С в течение 1 с (данные получали на этапах как 39°С, так и 72°С). Каждая реакционная смесь содержала 40 нМ каждого прямого праймера, 200 нМ каждого обратного праймера, 200 нМ каждого партзима, 100 нМ репортера LOCS-19, 200 нМ репортера LOCS-20 и 1х мастер-микс PlexMastermix (Bioline). Реакционные смеси не содержали мишени (NF ШО), либо содержали синтетическую последовательность G-Block X (20000, 4000, 800, 160 или 32 копии), синтетическую последовательность G-Block гена NGopa (20000, 4000, 800, 160 или 32 копии), различные концентрации синтетической последовательности G-Block гена CTcry (20000, 4000, 800, 160 или 32 копии) на фоне синтетической последовательности G-Block гена CTcry (20000, 4000, 800, 160 или 32 копии) или различные концентрации синтетической последовательности G-Block гена NGopa (20000, 4000, 800, 160 или 32 копии) на фоне синтетической последовательности G-Block гена CTcry (20000, 4000, 800, 160 или 32 копии).Real-time target sequence detection was performed in a total reaction volume of 20 μl using a BioRad® CFX96 thermal cycler. The cycle parameters were: 95°C for 2 minutes, then 10 cycles of reduction, including 95°C for 5 seconds and 61°C for 30 seconds (0.5°C decrease per cycle) and 40 cycles, including 95°C for 5 seconds, 52°C for 40 seconds, 39°C for 1 s, and 72°C for 1 s (data obtained at both 39°C and 72°C steps). Each reaction mixture contained 40 nM of each forward primer, 200 nM of each reverse primer, 200 nM of each partzyme, 100 nM of LOCS-19 reporter, 200 nM of LOCS-20 reporter, and 1x PlexMastermix (Bioline). The reaction mixtures did not contain a target (NF SH0) or contained a synthetic G-Block X sequence (20000, 4000, 800, 160 or 32 copies), a synthetic G-Block sequence of the NGopa gene (20000, 4000, 800, 160 or 32 copies) , different concentrations of the synthetic G-Block sequence of the CTcry gene (20000, 4000, 800, 160 or 32 copies) against the background of the synthetic G-Block sequence of the CTcry gene (20000, 4000, 800, 160 or 32 copies) or different concentrations of the synthetic G- Block of the NGopa gene (20000, 4000, 800, 160 or 32 copies) against the background of the synthetic G-Block sequence of the CTcry gene (20000, 4000, 800, 160 or 32 copies).
Результатыresults
Два МНКзима (МНКзим 9 и МНКзим 10) использовали для мониторинга амплификации нуклеиновых кислот-мишеней во время ПЦР в режиме реального времени посредством расщепления соответствующих LOCS-репортеров (LOCS-19 и LOCS-20, соответственно). МНКзим 9 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных CTcry, с целью обнаружения Chlamydia trachomatis, и для расщепления и раскрытия LOCS-19. МНКзим 10 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных NGopa, с целью обнаружения Neisseria gonorrhoeae, и для расщепления и раскрытия LOCS-20.Two MNKzymes (
Результаты, показанные на фигуре 17А и 17В, демонстрируют сравнительные кривые амплификации, полученные на канале JOE при использовании реакционных смесей, содержащих 20000 копий CTcry или NGopa, либо 20000 копий обоих генов-мишеней, измеренные при 39°С и 72°С, соответственно. Результаты представлены в виде средних значений по реакциям в двух повторностях. При 39°С образцы, содержавшие 20000 копий матрицы CTcry (сплошная черная линия), демонстрировали кривые амплификации с уровнями флуоресценции, превышавшими ТХ (черная горизонтальная линия, обозначенная как ТХ) и достигавшими ЕХ1 (черная горизонтальная линия, обозначенная как ЕХ1). При 39°С образцы, содержащие по 20000 копий матриц CTcry и NGopa (сплошная серая линия), демонстрировали кривые амплификации с уровнями флуоресценции, превышавшими ТХ и достигавшими ЕХ1, тогда как образцы, не содержавшие матрицы CTcry (пунктирная черная линия), не превышали ТХ и не достигали ЕХ1. Таким образом, кривая амплификации при 39°С, выходившая на плато в точке ЕХ1, подтвердила наличие CTcry в образце. На графике показаны образцы, содержавшие 20000 копий только CTcry (сплошная черная линия) и 20000 копий CTcry и NGopa (сплошная серая линия), с аналогичными значениями Cq.The results shown in Figures 17A and 17B show comparative amplification curves obtained on the JOE channel using reaction mixtures containing 20,000 copies of CTcry or NGopa, or 20,000 copies of both target genes, measured at 39°C and 72°C, respectively. The results are presented as average values for reactions in duplicate. At 39°C, samples containing 20,000 copies of the CTcry template (solid black line) showed amplification curves with fluorescence levels above TX (horizontal black line, indicated as TX) and reaching EX1 (horizontal black line, indicated as EX1). At 39°C, samples containing 20,000 copies of CTcry and NGopa templates each (solid gray line) showed amplification curves with fluorescence levels exceeding TX and reaching EX1, while samples not containing CTcry templates (dashed black line) did not exceed TX. and did not reach EX1. Thus, the amplification curve at 39°C, which reached a plateau at point EX1, confirmed the presence of CTcry in the sample. The graph shows samples containing 20,000 copies of CTcry alone (solid black line) and 20,000 copies of CTcry and NGopa (solid gray line), with similar Cq values.
Поскольку наличие NGopa не влияло на значения Cq при 39°С, его можно использовать для количественной оценки CTcry в образце. Сводные результаты количественной оценки CTcry в образцах всех комбинаций 0, 32, 160, 800, 4000 и 20000 копий гена-мишени CTcry и 0, 32, 160, 800, 4000 и 20000 копий гена-мишени NGopa приведены в таблице 6. НЕТ означает отсутствие значения Cq, определенного при 39°С, и, таким образом, отсутствие CTcry в образце.Since the presence of NGopa did not affect Cq values at 39°C, it can be used to quantify CTcry in a sample. Summary results of quantification of CTcry in samples of all combinations of 0, 32, 160, 800, 4000 and 20000 copies of the CTcry target gene and 0, 32, 160, 800, 4000 and 20000 copies of the NGopa target gene are shown in Table 6. NO means no Cq value determined at 39°C, and thus the absence of CTcry in the sample.
На фигуре 17В показаны кривые амплификации при 72°С для образцов, содержавших 20000 копий матрицы NGopa (пунктирная черная линия) с уровнями флуоресценции, превышавшими TY (черная горизонтальная линия, обозначенная как TY), и выходящие на плато в точке EY1 (черная горизонтальная линия, обозначенная как EY1). При 72°С образцы, содержавшие 20000 копий CTcry и NGopa (сплошная серая линия), демонстрировали кривые амплификации с уровнями флуоресценции, превышавшими TY, и выходившие на плато в точке EY2 (черная горизонтальная линия, обозначенная как EY2), тогда как образцы, не содержавшие матрицы мишени NGopa (сплошная черная линия), не превышали TY и не достигали EY1 и EY2, и выходили на плато только в конечной точке ЕХ2 (черная горизонтальная линия, обозначенная как конечная точка ЕХ2). Следовательно, кривая амплификации при 72°С, выходившая на плато в точке ЕХ2, подтверждала наличие мишени CTcry, но не NGopa в образце; выход на плато в точке EY1 подтверждал наличие NGopa, но не CTcry в образце; выход на плато в точке EY2 подтверждал наличие как CTcry, так и NGopa в образце.Figure 17B shows amplification curves at 72°C for samples containing 20,000 copies of the NGopa template (dashed black line) with fluorescence levels exceeding TY (black horizontal line labeled TY) and plateauing at the EY1 point (black horizontal line , designated as EY1). At 72°C, samples containing 20,000 copies of CTcry and NGopa (solid gray line) showed amplification curves with fluorescence levels exceeding TY and plateaued at the EY2 point (black horizontal line, labeled EY2), while samples that did not containing NGopa target matrices (solid black line) did not exceed TY and did not reach EY1 and EY2, and reached a plateau only at the end point EX2 (black horizontal line, designated as the end point EX2). Therefore, the amplification curve at 72° C., which plateaued at point EX2, confirmed the presence of the CTcry target, but not NGopa in the sample; plateauing at EY1 confirmed the presence of NGopa but not CTcry in the sample; the plateau at point EY2 confirmed the presence of both CTcry and NGopa in the sample.
При 72°С значение Cq образцов, содержавших 20000 копий CTcry и NGopa (сплошная серая линия), отличалось от значения Cq образцов, содержавших 20000 копий только матрицы NGopa (пунктирная черная линия). Наличие CTcry в образце в этом примере могло сместить значение Cq NGopa при 72°С приблизительно на -4,77. Следовательно, использование значений Cq при 72°С без нормировки позволяло определить концентрацию NGopa, заниженную в 24,77 раза по сравнению с ожидаемым значением, считая эффективность ПЦР-амплификации равной 100%. Сводный анализ амплификации при 72°С образцов всех комбинаций 0, 32, 160, 800, 4000 и 20000 копий гена-мишени CTcry и 0, 32, 160, 800, 4000 и 20000 копий гена-мишени NGopa без нормировки приведен в таблице 7 для значений Cq и в таблице 8 для количественной оценки NGopa. НЕТ означает отсутствие значения Cq, определенного при 72°С, и, таким образом, отсутствие NGopa в образце. Результаты показывают, что данный способ без нормировки является полностью количественным для CTcry и полуколичественным для NGopa.At 72°C, the Cq value of samples containing 20,000 copies of CTcry and NGopa (solid gray line) differed from the Cq value of samples containing 20,000 copies of NGopa matrix only (dashed black line). The presence of CTcry in the sample in this example could shift the Cq value of NGopa at 72°C by about -4.77. Therefore, the use of Cq values at 72°C without normalization made it possible to determine the concentration of NGopa , which was underestimated by a factor of 24.77 compared to the expected value, assuming the efficiency of PCR amplification to be 100%. A summary analysis of amplification at 72°C of samples of all combinations of 0, 32, 160, 800, 4000 and 20000 copies of the CTcry target gene and 0, 32, 160, 800, 4000 and 20000 copies of the NGopa target gene without normalization is shown in Table 7 for Cq values and in Table 8 for NGopa quantification. NO means no Cq value determined at 72°C and thus no NGopa in the sample. The results show that this unnormalized method is fully quantitative for CTcry and semi-quantitative for NGopa.
Результаты, показанные на фигуре 18, демонстрируют сравнительные кривые амплификации, полученные на канале JOE при использовании реакционных смесей, содержащих все возможные комбинации из 0, 32 и 20000 копий гена-мишени CTcry и 0, 32 и 20000 копий гена-мишени NGopa, измеренные при 39°С и 72°С, соответственно. Результаты представлены в виде средних значений по реакциям в двух повторностях. Образцы, представленные на графиках, содержали количество NGopa, указанное в левой части графиков. Образцы, содержавшие 20000 копий CTcry, представлены пунктирной черной линией, образцы, содержавшие 32 копии CTcry, представлены сплошной серой линией, а образцы, содержавшие 0 копий CTcry, представлены сплошной черной линией. Из ненормированных кривых амплификации, полученных при 72°С на фигуре 18В и 18Е, видно, что наличие CTcry в образце сдвигало значения Cq. Результаты дополнительно проанализировали с использованием способа количественной оценки 1. Вычитание кривой амплификации при 39°С, умноженной на FAF, из кривой амплификации при 72°С (поскольку F-LOCS-Y = F-total - F-LOCS-XFAF), позволило получить экстраполированные кривые амплификации, соответствующие сигналу флуоресценции расщепленного LOCS-20 без вклада расщепленного LOCS-19 (фигуры 18С и 18F). Все экстраполированные кривые амплификации при 72°С демонстрировали аналогичные значения Cq в присутствии одинакового количества матрицы NGopa, независимо от количества CTcry в образце. На фигуре 181 показано, что экстраполированные кривые амплификации при 72°С не демонстрировали значимой амплификации при отсутствии матрицы NGopa в образцах. Влияние нормировки с вычитанием сигналов F-LOCS-XFAF дополнительно продемонстрировано в таблице 9 (нормированные по F-LOCS-XFAF значения Cq) и в таблице 10 (количественная оценка NGopa после нормировки по F-LOCS-XFAF), представляющих собой анализ амплификации образцов всех комбинаций 0, 32, 160, 800, 4000 и 20000 копий гена-мишени CTcry и 0, 32, 160, 800, 4000 и 20000 копий гена-мишени NGopa после нормировки путем вычитания сигналов F-LOCS-XFAF. НЕТ означает отсутствие значения Cq, определенного при 72°С, и, таким образом, отсутствие мишени Y в образце.The results shown in Figure 18 show comparative amplification curves obtained on the JOE channel using reaction mixtures containing all possible combinations of 0, 32 and 20,000 copies of the CTcry target gene and 0, 32 and 20,000 copies of the NGopa target gene measured at 39°C and 72°C, respectively. The results are presented as average values for reactions in duplicate. The samples presented in the graphs contained the amount of NGopa indicated on the left side of the graphs. Samples containing 20,000 copies of CTcry are represented by a dotted black line, samples containing 32 copies of CTcry are represented by a solid gray line, and samples containing 0 copies of CTcry are represented by a solid black line. From the non-normalized amplification curves obtained at 72° C. in Figures 18B and 18E, it can be seen that the presence of CTcry in the sample shifted the Cq values. The results were further analyzed using
Для кривых амплификации на основе данных, полученных при 72°С, значения Cq для образцов, содержавших как CTcry, так и NGopa, были смещены относительно образца, содержавшего только NGopa. Результаты дополнительно проанализировали с использованием способа количественной оценки 2. На фигуре 19 показана логистическая регрессия натурального логарифма величины (количество копий NGopa/количество копий CTcry) в зависимости от относительного сдвига Cq, где порог Cq установили на уровне половины максимального уровня флуоресценции на кривой амплификации, подчиняющаяся следующей формуле:For amplification curves based on data obtained at 72°C, the Cq values for samples containing both CTcry and NGopa were shifted relative to the sample containing only NGopa. The results were further analyzed using
Вышеуказанную формулу можно включить в уравнение стандартной кривой для NGopa, определенной в отсутствие CTcry при 72°С, следующим образом:The above formula can be incorporated into the standard curve equation for NGopa, determined in the absence of CTcry at 72°C, as follows:
Поскольку количество копий CTcry определяли на основе данных, полученных при 39°С, вышеприведенную формулу можно использовать для определения количества копий NGopa в образце на основе экспериментального Cq (Cqнаблюдаемый) при 72°C с помощью программы математического решения. В таблице 11 показаны наблюдаемые значения Cq при 72°C с относительными коэффициентами сдвига Cq, рассчитанными для образцов всех комбинаций 0, 32, 160, 800, 4000 и 20000 копий гена-мишени CTcry и 0, 32, 160, 800, 4000 и 20000 копий гена-мишени NGopa, представленные как среднее значение по двум повторностям. В таблице 12 показано определение количества копий с использованием значений Cq, нормированных по коэффициенту относительного сдвига, для тех же образцов.Since the number of copies of CTcry was determined based on data obtained at 39°C, the above formula can be used to determine the number of copies of NGopa in a sample based on the experimental Cq (Cq observed ) at 72°C using a mathematical solution program. Table 11 shows observed Cq values at 72°C with relative Cq shift factors calculated for samples of all combinations of 0, 32, 160, 800, 4000 and 20000 copies of the target gene CTcry and 0, 32, 160, 800, 4000 and 20000 copies of the NGopa target gene, presented as a mean of two replicates. Table 12 shows the determination of the number of copies using the values of Cq, normalized by the coefficient of relative shift, for the same samples.
Пример 13: Одновременное обнаружение шести мишеней на двух флуоресцентных каналах с использованием шести LOCS-репортеровExample 13: Simultaneous detection of six targets on two fluorescence channels using six LOCS reporters
В следующем примере LOCS-репортеры применяли для увеличения количества мишеней, которые можно обнаружить на двух каналах флуоресценции. В этом примере на каждом из двух флуоресцентных каналов обнаруживали три мишени. В этом примере все шесть LOCS-репортеров были мечены по 5'-концу флуорофором (JOE или Atto101), а по 3'-концу - гасителем (3IABkFQ или 3IAbRQSp, соответственно). Петлевые области каждого из LOCS-репортеров содержали свою нуклеиновую кислоту-субстрат, а стеблевые области содержали серию комплементарных пар оснований, удерживающих LOCS-репортер в конфигурации "петля-стебель". В этой конфигурации флуорофор и гаситель находились в непосредственной близости, и в отсутствие мишени флуоресценция гасилась.In the following example, LOCS reporters were used to increase the number of targets that could be detected on two fluorescence channels. In this example, three targets were detected on each of two fluorescent channels. In this example, all six LOCS reporters were labeled 5' with a fluorophore (JOE or Atto101) and 3' with a quencher (3IABkFQ or 3IAbRQSp, respectively). The loop regions of each of the LOCS reporters contained their own nucleic acid substrate, and the stem regions contained a series of complementary base pairs holding the LOCS reporter in a loop-stem configuration. In this configuration, the fluorophore and quencher were in close proximity, and in the absence of a target, the fluorescence was quenched.
ОлигонуклеотидыOligonucleotides
Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к этому эксперименту, включали: LOCS-21 (SEQ ID NO: 88), LOCS-22 (SEQ ID NO: 89), LOCS-23 (SEQ ID NO: 90), LOCS-24 (SEQ ID NO: 91), LOCS-25 (SEQ ID NO: 92), LOCS-26 (SEQ ID NO: 93), партзим A14 (SEQ ID NO: 94), партзим B14 (SEQ ID NO: 95), партзим A15 (SEQ ID NO: 96), партзим B15 (SEQ ID NO: 97), партзим A16 (SEQ ID NO: 98), партзим B16 (SEQ ID NO: 99), партзим A17 (SEQ ID NO: 100), партзим В17 (SEQ ID NO: 101), партзим A18 (SEQ ID NO: 102), партзим B18 (SEQ ID NO: 103), партзим A19 (SEQ ID NO: 104), партзим B19 (SEQ ID NO: 105), прямой праймер 12 (SEQ ID NO: 106), обратный праймер 12 (SEQ ID NO: 107), прямой праймер 9 (SEQ ID NO: 54), обратный праймер 9 (SEQ ID NO: 55), прямой праймер 13 (SEQ ID NO: 108), обратный праймер 13 (SEQ ID NO: 109), прямой праймер 14 (SEQ ID NO: 110), обратный праймер 2 (SEQ ID NO: 10), прямой праймер 1 (SEQ ID NO: 7), обратный праймер 1 (SEQ ID NO: 8), прямой праймер 15 (SEQ ID NO: 111), обратный праймер 15 (SEQ ID NO: 112). Последовательности перечислены в перечне последовательностей. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению gpd, представляли собой LOCS-21, партзим А14, партзим В14, прямой праймер 12 и обратный праймер 12. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению gpd3, представляли собой LOCS-22, партзим А15, партзим В15, прямой праймер 9 и обратный праймер 12. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению porA, представляли собой LOCS-23, партзим А16, партзим В16, прямой праймер 13 и обратный праймер 13. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению TV-Btub, представляли собой LOCS-24, партзим А17, партзим В17, прямой праймер 14 и обратный праймер 2. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению MgPa, представляли собой LOCS-25, партзим А18, партзим В18, прямой праймер 1 и обратный праймер 1. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению LGV, представляли собой LOCS-26, партзим А19, партзим В19, прямой праймер 15 и обратный праймер 15.Oligonucleotides specific to this experiment included: LOCS-21 (SEQ ID NO: 88), LOCS-22 (SEQ ID NO: 89), LOCS-23 (SEQ ID NO: 90), LOCS-24 (SEQ ID NO: 90). NO: 91), LOCS-25 (SEQ ID NO: 92), LOCS-26 (SEQ ID NO: 93), Partzyme A14 (SEQ ID NO: 94), Partzyme B14 (SEQ ID NO: 95), Partzyme A15 ( SEQ ID NO: 96), Partzyme B15 (SEQ ID NO: 97), Partzyme A16 (SEQ ID NO: 98), Partzyme B16 (SEQ ID NO: 99), Partzyme A17 (SEQ ID NO: 100), Partzyme B17 ( SEQ ID NO: 101), Partzyme A18 (SEQ ID NO: 102), Partzyme B18 (SEQ ID NO: 103), Partzyme A19 (SEQ ID NO: 104), Partzyme B19 (SEQ ID NO: 105), Forward Primer 12 (SEQ ID NO: 106), reverse primer 12 (SEQ ID NO: 107), forward primer 9 (SEQ ID NO: 54), reverse primer 9 (SEQ ID NO: 55), forward primer 13 (SEQ ID NO: 108 ), reverse primer 13 (SEQ ID NO: 109), forward primer 14 (SEQ ID NO: 110), reverse primer 2 (SEQ ID NO: 10), forward primer 1 (SEQ ID NO: 7), reverse primer 1 ( SEQ ID NO: 8), forward primer 15 (SEQ ID NO: 111), reverse primer 15 (SEQ ID NO: 112). The sequences are listed in the sequence listing. Oligonucleotides specific for gpd amplification and detection were LOCS-21, partzyme A14, partzyme B14, forward primer 12 and reverse primer 12. Oligonucleotides specific for gpd3 amplification and detection were LOCS-22, partzyme A15 , partzyme B15,
Условия реакцииReaction conditions
Амплификацию в реальном времени и обнаружение последовательности-мишени выполняли в общем реакционном объеме 20 мкл с использованием термоциклера BioRad® CFX96. Параметры цикла представляли собой: 40°С в течение одной секунды, 70°С в течение одной секунды, 85°С в течение одной секунды, 95°С в течение 2 минут, 10 циклов снижения, включавших 95°С в течение 5 секунд и 61°С в течение 30 секунд (уменьшение на 0,5°С за цикл) и 40 циклов, включавших 95°С в течение 5 секунд, 52°С в течение 40 секунд и 65°С в течение 1 с (данные получали на этапе 65°С), а затем 40°С в течение одной секунды, 70°С в течение одной секунды и 85°С в течение одной секунды. Параметры кривой плавления представляли собой диапазон от 20°С до 95°C с шагом 0,5°С и выдержкой 5 секунд (регистрацию данных выполняли на этапе выдержки). Все реакции выполняли в двух повторностях, реакционные смеси содержали 40 нМ каждого прямого праймера, 200 нМ каждого обратного праймера, 200 нМ каждого партзима А, 200 нМ каждого партзима В, по 200 нМ каждого из LOCS-21, LOCS-22, LOCS-24 и LOCS-25 и по 150 мм каждого из LOCS-23 и LOCS-26, 8 мМ MgCl2 (Bioline), 0,2 мМ dNTP (Bioline), 2 единицы полимеразы MyTaq (Bioline) и 1х буфер NH4 (Bioline). Реакционные смеси содержали матрицу G-Block (10000 копий), гомологичную генам gpd и/или gpd3 и/или porA и/или TV-Btub и/или MgPa и/или LGV, либо не содержали мишени (NF H2O).Real-time amplification and target sequence detection were performed in a total reaction volume of 20 μl using a BioRad® CFX96 thermal cycler. Cycle parameters were: 40°C for one second, 70°C for one second, 85°C for one second, 95°C for 2 minutes, 10 descent cycles including 95°C for 5 seconds and 61°C for 30 seconds (0.5°C decrease per cycle) and 40 cycles including 95°C for 5 seconds, 52°C for 40 seconds, and 65°C for 1 second (data taken on
Результатыresults
Используя способ амплификации мишени in vitro, известный как ПЦР, шесть МНКзимов (МНКзим 14, МНКзим 15, МНКзим 16, МНКзим 17, МНКзим 18 и МНКзим 19) использовали для мониторинга амплификации нуклеиновых кислот-мишеней в режиме реального времени посредством расщепления соответствующих LOCS-репортеров (LOCS-21, LOCS-22, LOCS-23, LOCS-24, LOCS-25 и LOCS-26, соответственно). Наличие любой или всех мишеней для каждого канала (JOE и Texas Red) определяли по увеличению флуоресценции в фазе амплификации ПЦР (данные не показаны); затем выполняли распознавание отдельных мишеней на основе уникальных сигнатур плавления LOCS. МНКзим 14 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных гену gpd, и для расщепления и раскрытия LOCS-21; МНКзим 15 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных гену gpd3, и для расщепления и раскрытия LOCS-22; МНКзим 14 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных гену porA, и для расщепления и раскрытия LOCS-23; МНКзим 17 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных TV-Btub, и расщепления и раскрытия LOCS-24; МНКзим 18 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных гену MgPa, и для расщепления и раскрытия LOCS-25; а МНКзим 19 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных гену LGV, и расщепления и раскрытия LOCS-26. В этом эксперименте амплификацию и обнаружение выполняли в одной пробирке, содержащей все МНКзимы, праймеры и LOCS-олигонуклеотиды. Наличие генов gpd, gpd3, porA, TV-Btub, MgPa, LGV или различных комбинаций шести генов (представляющих образец с множественной инфекцией) обнаруживали по увеличению сигнала на одном или обоих каналах JOE и Texas Red (данные не показаны).Using the in vitro target amplification method known as PCR, six MNCzymes (MNCzyme 14,
Результаты, показанные на фигурах 20-22, демонстрируют соответствующие сигнатуры кривых плавления, полученные после амплификации в реакционных смесях, содержащих 10000 копий мишеней gpd (фигура 20А), gpd3 (фигура 20В), porA (фигура 20С), как gpd, так и gpd3 (фигура 20D).), как gpd, так и porA (фигура 20Е), как gpd3, так и porA (фигура 20F), или всех трех мишеней gpd, gpd3 и porA (фигура 22А), TV-Btub (фигура 21А), MgPa (фигура 21В), LGV (фигура 21С), как TV-Btub, так и MgPa (фигура 21D), как TV-Btub, так и LGV (фигура 21Е), как MgPa, так и LGV (фигура 21F) или всех трех мишеней TV-Btub, MgPa и LGV (фигура 22В). Результаты представляли собой средние значения реакций в двух повторностях, построенные с помощью Microsoft Excel (версия 14).The results shown in Figures 20-22 show the corresponding melting curve signatures obtained after amplification in reaction mixtures containing 10,000 copies of targets gpd (Figure 20A), gpd3 (Figure 20B), porA (Figure 20C), both gpd and gpd3 (Figure 20D).), both gpd and porA (Figure 20E), both gpd3 and porA (Figure 20F), or all three targets gpd, gpd3 and porA (Figure 22A), TV-Btub (Figure 21A) , MgPa (Figure 21B), LGV (Figure 21C), both TV-Btub and MgPa (Figure 21D), both TV-Btub and LGV (Figure 21E), both MgPa and LGV (Figure 21F), or all three targets TV-Btub, MgPa and LGV (Figure 22B). Results were means of duplicate reactions plotted using Microsoft Excel (version 14).
Сводные данные, полученные в этом примере и приведенные в таблице 13, демонстрируют, что сигнатуры плавления LOCS, полученные в присутствии гена-мишени gpd (Tm=53°С, 68°С и 85°С), отличались от сигнатур плавления LOCS, полученных в присутствии генов-мишеней gpd3 (Tm=30°С, 43°С, 77°С и 85°С) и porA (Tm=68°С и 77°С). Этот пример демонстрирует, что можно достичь одновременного обнаружения генов-мишеней TV-Btub, MgPa и/или LGV на втором канале в дополнение к обнаружению gpd, gpd3 и/или porA. Сигнатура плавления LOCS, полученная в присутствии гена-мишени TV-Btub (Tm=30°С, 42°С, 66°С и 82°С), отличается от сигнатур плавления LOCS, полученных в присутствии генов-мишеней MgPa (53°С, 66°С и 82°С) и LGV (Tm=68°С). Кроме того, сигнатуры плавления LOCS в присутствии двух или более генов-мишеней, считываемых на одном канале, также отличаются от вышеупомянутых сигнатур плавления, полученных в присутствии только одного гена-мишени. В присутствии генов-мишеней gpd и gpd3 в одной реакционной смеси уникальная сигнатура кривой плавления LOCS (Tm=30°С, 43°С, 53°С и 85°С) на канале JOE указывала на обнаружение обеих мишеней. Аналогичным образом, в присутствии gpd и porA или gpd3 и porA в одной реакционной смеси уникальные сигнатуры кривой плавления (Tm=53°С и 68°С и Tm=30°С, 43°С, 68°С и 77°С, соответственно) указывали на обнаружение двух мишеней и позволяли специфично идентифицировать их. Таким же образом, сигнатуры плавления LOCS на канале Texas Red являлись уникальными для каждой комбинации мишеней: TV-Btub и MgPa (Tm=30°С, 42°С, 53°С и 82°С), TV-Btub и LGV (Tm=30°С, 42°С и 68°С) или MgPa и LGV (Tm=53°С и 68°С). В присутствии всех генов-мишеней gpd, gpd3 и porA в одной реакционной смеси уникальная сигнатура кривой плавления LOCS (Tm=30°С, 43°С, 53°С и 68°С) на канале JOE указывала на обнаружение всех трех мишеней. Аналогичным образом, присутствие мишеней TV-Btub, MgPa и LGV в одном образце приводило к получению уникальной сигнатуры плавления LOCS (Tm=30°С, 42°С, 53°С и 68°С) на канале Texas Red.The summary data from this example and shown in Table 13 demonstrate that the LOCS melt signatures obtained in the presence of the gpd target gene (Tm=53°C, 68°C and 85°C) differed from the LOCS melt signatures obtained in the presence of target genes gpd3 (Tm=30°C, 43°C, 77°C and 85°C) and porA (Tm=68°C and 77°C). This example demonstrates that it is possible to achieve simultaneous detection of TV-Btub, MgPa and/or LGV target genes in a second channel in addition to detection of gpd, gpd3 and/or porA. The LOCS melt signature obtained in the presence of the TV-Btub target gene (Tm=30°C, 42°C, 66°C and 82°C) differs from the LOCS melt signatures obtained in the presence of the MgPa target genes (53°C , 66°C and 82°C) and LGV (Tm=68°C). In addition, the melting signatures of LOCS in the presence of two or more target genes read on the same channel also differ from the aforementioned melting signatures obtained in the presence of only one target gene. In the presence of gpd and gpd3 target genes in the same reaction mixture, the unique signature of the LOCS melting curve (Tm=30°C, 43°C, 53°C and 85°C) on the JOE channel indicated the detection of both targets. Similarly, in the presence of gpd and porA or gpd3 and porA in the same reaction mixture, unique melting curve signatures (Tm=53°C and 68°C and Tm=30°C, 43°C, 68°C and 77°C, respectively ) indicated the detection of two targets and allowed them to be specifically identified. Similarly, the LOCS melting signatures on the Texas Red channel were unique for each combination of targets: TV-Btub and MgPa (Tm=30°C, 42°C, 53°C and 82°C), TV-Btub and LGV (Tm =30°C, 42°C and 68°C) or MgPa and LGV (Tm=53°C and 68°C). In the presence of all gpd, gpd3 and porA target genes in one reaction mixture, the unique signature of the LOCS melting curve (Tm=30°C, 43°C, 53°C and 68°C) on the JOE channel indicated the detection of all three targets. Similarly, the presence of TV-Btub, MgPa and LGV targets in the same sample resulted in a unique LOCS melting signature (Tm=30°C, 42°C, 53°C and 68°C) on the Texas Red channel.
Этот пример демонстрирует, что шесть мишеней, совместно амплифицированные в одной лунке при использовании двух флуоресцентных каналов (с обнаружением трех мишеней на каждом канале), можно различать на основе их уникальных сигнатур плавления LOCS. В примере представлен простой способ обнаружения нескольких мишеней в одной лунке с использованием всего двух флуоресцентных каналов. Из-за разной длины стебля и состава пар оснований разные стебли (стебель-5, стебель-6, стебель-7, стебель-8, стебель-9 и стебель-10) в составе LOCS-21, LOCS-22, LOCS-23, LOCS-24, LOCS-25 и LOCS-26 позволяли получить уникальные сигнатуры флуоресцентной кривой плавления.This example demonstrates that six targets co-amplified in one well using two fluorescence channels (with three targets detected per channel) can be distinguished based on their unique LOCS melting signatures. The example shows a simple way to detect multiple targets in one well using just two fluorescent channels. Due to different stem length and base pair composition, different stems (stem-5, stem-6, stem-7, stem-8, stem-9 and stem-10) within LOCS-21, LOCS-22, LOCS-23 , LOCS-24, LOCS-25, and LOCS-26 provided unique fluorescence melting curve signatures.
Пример 14: Одновременное обнаружение и различение десяти мишеней в одной лунке с использованием пяти флуоресцентных каналов и десяти LOCS-репортеровExample 14: Simultaneous detection and discrimination of ten targets in one well using five fluorescent channels and ten LOCS reporters
В следующем примере LOCS-репортеры применяли для увеличения количества мишеней, которые можно одновременно обнаружить в одной лунке с использованием пяти флуоресцентных каналов, за счет увеличения количества мишеней, которые можно обнаружить на каждом канале. В этом примере на каждом из пяти флуоресцентных каналов обнаруживали две мишени. В этом примере все десять LOCS-репортеров были мечены по 5'-концу флуорофором (FAM, JOE, AttoRho101, Су5 или Су5.5), а по 3'-концу - гасителем (3IABkFQ или 3IAbRQSp). Петлевые области LOCS-репортеров содержали нуклеиновую кислоту-субстрат, а стеблевые области содержали серию комплементарных пар оснований, удерживающих LOCS-репортер в конфигурации "петля-стебель". В этой конфигурации флуорофор и гаситель находились в непосредственной близости, и в отсутствие мишени флуоресценция гасилась.In the following example, LOCS reporters were used to increase the number of targets that could be simultaneously detected in one well using five fluorescent channels by increasing the number of targets that could be detected on each channel. In this example, two targets were detected on each of the five fluorescent channels. In this example, all ten LOCS reporters were labeled 5' with a fluorophore (FAM, JOE, AttoRho101, Cy5 or Cy5.5) and 3' with a quencher (3IABkFQ or 3IAbRQSp). The loop regions of the LOCS reporters contained a nucleic acid substrate, and the stem regions contained a series of complementary base pairs holding the LOCS reporter in a loop-stem configuration. In this configuration, the fluorophore and quencher were in close proximity, and in the absence of a target, the fluorescence was quenched.
ОлигонуклеотидыOligonucleotides
Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к этому эксперименту, включали: LOCS-10 (SEQ ID NO: 40), LOCS-15 (SEQ ID NO: 79), LOCS-21 (SEQ ID NO: 88), LOCS-22 (SEQ ID NO: 89), LOCS-24 (SEQ ID NO: 91), LOCS-27 (SEQ ID NO: 113), LOCS-28 (SEQ ID NO: 114), LOCS-29 (SEQ ID NO: 115), LOCS-30 (SEQ ID NO: 116), LOCS-31 (SEQ ID NO: 117), партзим A9 (SEQ ID NO: 43), партзим B9 (SEQ ID NO: 44), партзим A10 (SEQ ID NO: 48), партзим BIO (SEQ ID NO: 49), партзим A14 (SEQ ID NO: 94), партзим B14 (SEQ ID NO: 95), партзим A15 (SEQ ID NO: 97), партзим B15 (SEQ ID NO: 98), партзим A16 (SEQ ID NO: 98), партзим B16 (SEQ ID NO: 99), партзим A17 (SEQ ID NO: 100), партзим B17 (SEQ ID NO: 101), партзим A18 (SEQ ID NO: 102), партзим B18 (SEQ ID NO: 103), партзим A19 (SEQ ID NO: 104), партзим B19 (SEQ ID NO: 105), партзим A20 (SEQ ID NO: 118), партзим B20 (SEQ ID NO: 119), партзим A21 (SEQ ID NO: 120), партзим B21 (SEQ ID NO: 121), прямой праймер 1 (SEQ ID NO: 7), обратный праймер 1 (SEQ ID NO: 8), обратный праймер 2 (SEQ ID NO: 10), прямой праймер 7 (SEQ ID NO: 41), обратный праймер 7 (SEQ ID NO: 42), прямой праймер 8 (SEQ ID NO: 52), прямой праймер 9 (SEQ ID NO: 54), обратный праймер 9 (SEQ ID NO: 55), прямой праймер 10 (SEQ ID NO: 72), обратный праймер 10 (SEQ ID NO: 73), обратный праймер 11 (SEQ ID NO: 85), прямой праймер 12 (SEQ ID NO: 106), обратный праймер 12 (SEQ ID NO: 107), прямой праймер 13 (SEQ ID NO: 108), обратный праймер 13 (SEQ ID NO: 109), прямой праймер 14 (SEQ ID NO: 110), прямой праймер 15 (SEQ ID NO: 111), обратный праймер 15 (SEQ ID NO: 112), прямой праймер 16 (SEQ ID NO: 122) и обратный праймер 16 (SEQ ID NO: 123). Последовательности перечислены в перечне последовательностей.Oligonucleotides specific to this experiment included: LOCS-10 (SEQ ID NO: 40), LOCS-15 (SEQ ID NO: 79), LOCS-21 (SEQ ID NO: 88), LOCS-22 (SEQ ID NO: 88). NO: 89), LOCS-24 (SEQ ID NO: 91), LOCS-27 (SEQ ID NO: 113), LOCS-28 (SEQ ID NO: 114), LOCS-29 (SEQ ID NO: 115), LOCS -30 (SEQ ID NO: 116), LOCS-31 (SEQ ID NO: 117), Partzyme A9 (SEQ ID NO: 43), Partzyme B9 (SEQ ID NO: 44), Partzyme A10 (SEQ ID NO: 48) , Partzyme BIO (SEQ ID NO: 49), Partzyme A14 (SEQ ID NO: 94), Partzyme B14 (SEQ ID NO: 95), Partzyme A15 (SEQ ID NO: 97), Partzyme B15 (SEQ ID NO: 98) , Partzyme A16 (SEQ ID NO: 98), Partzyme B16 (SEQ ID NO: 99), Partzyme A17 (SEQ ID NO: 100), Partzyme B17 (SEQ ID NO: 101), Partzyme A18 (SEQ ID NO: 102) , Partzyme B18 (SEQ ID NO: 103), Partzyme A19 (SEQ ID NO: 104), Partzyme B19 (SEQ ID NO: 105), Partzyme A20 (SEQ ID NO: 118), Partzyme B20 (SEQ ID NO: 119) , Partzyme A21 (SEQ ID NO: 120), Partzyme B21 (SEQ ID NO: 121), Forward Primer 1 (SEQ ID NO: 7), Reverse Primer 1 (SEQ ID NO: 8), Reverse Primer p2 (SEQ ID NO: 10), forward primer 7 (SEQ ID NO: 41), reverse primer 7 (SEQ ID NO: 42), forward primer 8 (SEQ ID NO: 52), forward primer 9 (SEQ ID NO: : 54), reverse primer 9 (SEQ ID NO: 55), forward primer 10 (SEQ ID NO: 72), reverse primer 10 (SEQ ID NO: 73), reverse primer 11 (SEQ ID NO: 85), forward primer 12 (SEQ ID NO: 106), reverse primer 12 (SEQ ID NO: 107), forward primer 13 (SEQ ID NO: 108), reverse primer 13 (SEQ ID NO: 109), forward primer 14 (SEQ ID NO: 110), forward primer 15 (SEQ ID NO: 111), reverse primer 15 (SEQ ID NO: 112), forward primer 16 (SEQ ID NO: 122) and reverse primer 16 (SEQ ID NO: 123). The sequences are listed in the sequence listing.
Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению CTcry, представляли собой LOCS-29, партзим А9, партзим В9, прямой праймер 7 и обратный праймер 7. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению NGopa, представляли собой LOCS-15, партзим А10, партзим В10, прямой праймер 8 и обратный праймер 11. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению gpd, представляли собой LOCS-21, партзим А14, партзим В14, прямой праймер 12 и обратный праймер 12. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению gpd3, представляли собой LOCS-22, партзим А15, партзим В15, прямой праймер 9 и обратный праймер 9. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению porA, представляли собой LOCS-27, партзим А16, партзим В16, прямой праймер 13 и обратный праймер 13. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению TV-Btub, представляли собой LOCS-24, партзим А17, партзим В17, прямой праймер 14 и обратный праймер 2. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению MgPa, представляли собой LOCS-28, партзим А18, партзим В18, прямой праймер 1 и обратный праймер 1. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению LGV, представляли собой LOCS-10, партзим А19, партзим В19, прямой праймер 15 и обратный праймер 15. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению polA, представляли собой LOCS-30, партзим А20, партзим В20, прямой праймер 16 и обратный праймер 16. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению TFRC, представляли собой LOCS-31, партзим А21, партзим В21, прямой праймер 10 и обратный праймер 10.Oligonucleotides specific for amplification and detection of CTcry were LOCS-29, partzyme A9, partzyme B9,
Условия реакцииReaction conditions
Амплификацию в реальном времени и обнаружение последовательности-мишени выполняли в общем реакционном объеме 20 мкл с использованием термоциклера BioRad® CFX96. Параметры цикла представляли собой: 31°С в течение одной секунды, 42°С в течение одной секунды, 53°С в течение одной секунды, 60°С в течение одной секунды, 95°С в течение 2 минут, 10 циклов снижения, включавших 95°С в течение 5 секунд и 61°С в течение 30 секунд (уменьшение на 0,5°С за цикл) и 40 циклов, включавших 95°С в течение 5 секунд, 52°С в течение 40 секунд и 65°С в течение 5 секунд (данные получали на этапе 65°С), а затем 31°С в течение одной секунды, 42°С в течение одной секунды, 53°С в течение одной секунды и 60°С в течение одной секунды. Параметры кривой плавления представляли собой диапазон от 20°С до 95°C с шагом 0,5°С и выдержкой 5 секунд (регистрацию данных выполняли на этапе выдержки). Все реакции выполняли в двух повторностях, реакционные смеси содержали 40 нМ каждого прямого праймера, 200 нМ каждого обратного праймера, 200 нМ каждого партзима А, 200 нМ каждого партзима В, по 200 нМ каждого из репортеров LOCS-10, LOCS-15, LOCS-21, LOCS-22, LOCS-24, LOCS-27, LOCS-29 и LOCS-31 и по 150 мм каждого из LOCS-28 и LOCS-30, 8 мМ MgCh (Bioline), 0,2 мМ dNTP (Bioline), 2 единицы полимеразы MyTaq (Bioline) и 1x буфер NH4 (Bioline). Реакционные смеси содержали матрицу G-Block (10000 копий), гомологичную генам NGopa и/или porA, gpd и/или gpd3, TV-Btub и/или MgPa, CTcry и/или LGV или polA, либо не содержали мишени (NF H2O). Все реакционные смеси содержали фон из 10000 копий геномной ДНК человека, содержащей ген-мишень TFRC, который служит эндогенным контролем. Обнаружение гена TFRC контролировали в каждой реакции в качестве внутреннего контроля по увеличению флуоресценции на канале Су5.5 (данные не показаны).Real-time amplification and target sequence detection were performed in a total reaction volume of 20 μl using a BioRad® CFX96 thermal cycler. The cycle parameters were: 31°C for one second, 42°C for one second, 53°C for one second, 60°C for one second, 95°C for 2 minutes, 10 cycles of reduction, including 95°C for 5 seconds and 61°C for 30 seconds (0.5°C decrease per cycle) and 40 cycles including 95°C for 5 seconds, 52°C for 40 seconds and 65°C for 5 seconds (data obtained at the 65°C step), and then 31°C for one second, 42°C for one second, 53°C for one second and 60°C for one second. Melting curve parameters ranged from 20° C. to 95° C. in 0.5° C. increments with a 5 second hold (data logging was performed during the hold step). All reactions were performed in duplicate, the reaction mixtures contained 40 nM each forward primer, 200 nM each reverse primer, 200 nM each partzyme A, 200 nM each partzyme B, 200 nM each of reporters LOCS-10, LOCS-15, LOCS- 21, LOCS-22, LOCS-24, LOCS-27, LOCS-29 and LOCS-31 and 150 mm each of LOCS-28 and LOCS-30, 8 mM MgCh (Bioline), 0.2 mM dNTP (Bioline) , 2 units of MyTaq polymerase (Bioline) and 1x NH4 buffer (Bioline). The reaction mixtures contained a G-Block template (10,000 copies) homologous to the NGopa and/or porA, gpd and/or gpd3, TV-Btub and/or MgPa, CTcry and/or LGV or polA genes, or did not contain a target (NF H 2 O). All reactions contained a background of 10,000 copies of human genomic DNA containing the TFRC target gene, which serves as an endogenous control. The detection of the TFRC gene was monitored in each reaction as an internal control by increasing fluorescence in the Cy5.5 channel (data not shown).
Результатыresults
Используя способ амплификации мишени in vitro, известный как ПЦР, десять МНКзимов (МНКзим 9, МНКзим 10 и МНКзимы 14-21) использовали для мониторинга амплификации нуклеиновых кислот-мишеней в режиме реального времени посредством расщепления соответствующих LOCS-репортеров (LOCS-29, LOCS-15, LOCS-21, LOCS-22, LOCS-27, LOCS-24, LOCS-28, LOCS-10, LOCS-30 и LOCS-31, соответственно). Наличие одной или обеих мишеней на каждом канале (FAM, HEX, Texas Red, Су5 и Су5.5) определяли по увеличению флуоресценции в фазе амплификации ПЦР, а затем выполняли распознавание отдельных мишеней по сигнатурам плавления LOCS.Using the in vitro target amplification method known as PCR, ten MNCzymes (
МНКзим 10 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных гену NGopa, и для расщепления и раскрытия LOCS-15; МНКзим 16 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных гену porA, и для расщепления и раскрытия LOCS-27; МНКзим 14 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных гену gpd, и для расщепления и раскрытия LOCS-21; МНКзим 15 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных гену gpd3, и для расщепления и раскрытия LOCS-22; МНКзим 17 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных TV-Btub, и расщепления и раскрытия LOCS-24; МНКзим 18 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных гену MgPa, и для расщепления и раскрытия LOCS-28; МНКзим 9 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных CTcry, и расщепления и раскрытия LOCS-29; МНКзим 19 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных гену LGV pmpH, и расщепления и раскрытия LOCS-10; МНКзим 20 был предназначен для обнаружения последовательностей, гомологичных polA, и расщепления и раскрытия LOCS-30, а МНКзим 21 был предназначен для обнаружения гена TFRC человека и расщепления и раскрытия LOCS-31.
В этом эксперименте амплификацию и обнаружение выполняли в одной пробирке, содержащей все партзимы для всех МНКзимов, все праймеры и все LOCS-олигонуклеотиды. Наличие любого из генов-мишеней NGopa, porA, gpd, gpd3, TV-Btub, MgPa, CTcry, LGV, polA, TFRC или различных комбинаций этих десяти генов-мишеней (представляющих образец с множественной инфекцией) обнаруживали по увеличению сигнала на любом из каналов FAM, HEX, Texas Red, Су5 или Су5.5 (данные не показаны).In this experiment, amplification and detection were performed in one tube containing all partzymes for all MNCzymes, all primers and all LOCS oligonucleotides. The presence of any of the target genes NGopa, porA, gpd, gpd3, TV-Btub, MgPa, CTcry, LGV, polA, TFRC, or various combinations of these ten target genes (representing a multiple infection sample) was detected by an increase in signal on any of the channels FAM, HEX, Texas Red, Cy5 or Cy5.5 (data not shown).
Результаты, показанные на фигуре 23, демонстрируют соответствующие сигнатуры кривых плавления, полученные после амплификации в реакционных смесях, содержащих 10000 копий мишеней NGopa (фигура 23А), porA (фигура 23В), как NGopa, так и porA (фигура 23С), gpd (фигура 23D), gpd3 (фигура 23Е), как gpd, так и gpd3 (фигура 23F), TV-Btub (фигура 23G), MgPa (фигура 23Н), как TV-Btub, так и MgPa (фигура 231), CTcry (фигура 23J), LGV (фигура 23K), как CTcry, так и LGV (фигура 23L), polA (фигура 23М) или TFRC (фигура 23N). Результаты представляли собой средние значения реакций в двух повторностях, построенные с помощью Microsoft Excel (версия 14).The results shown in Figure 23 show the corresponding melting curve signatures obtained after amplification in reaction mixtures containing 10,000 copies of NGopa targets (Figure 23A), porA (Figure 23B), both NGopa and porA (Figure 23C), gpd (Figure 23D), gpd3 (Figure 23E), both gpd and gpd3 (Figure 23F), TV-Btub (Figure 23G), MgPa (Figure 23H), both TV-Btub and MgPa (Figure 231), CTcry (Figure 23J), LGV (figure 23K), both CTcry and LGV (figure 23L), polA (figure 23M) or TFRC (figure 23N). Results were means of duplicate reactions plotted using Microsoft Excel (version 14).
Сводные данные, полученные в этом примере и приведенные в таблице 14, демонстрируют, что сигнатуры плавления LOCS, полученные в присутствии одиночной мишени, отличались от сигнатур плавления LOCS, полученных в присутствии второй мишени, флуоресцирующей на том же канале. Кроме того, сигнатура плавления LOCS, полученная в присутствии обеих мишеней на одном канале, отличалась от сигнатуры плавления LOCS, полученной в присутствии любой из двух одиночных мишеней, обнаруживаемых при конкретной длине волны. Этот результат одинаков для всех пяти каналов в этом примере. Все сигнатуры плавления LOCS, полученные на канале FAM в присутствии генов-мишеней NGopa (Tm=53°С), porA (Tm=30°С и 76°С), а также как NGopa, так и porA (Tm=30°С и 53°С), отличались друг от друга. Все сигнатуры плавления LOCS, полученные на канале HEX в присутствии генов-мишеней gpd (53°С и 70°С), gpd3 (30°С, 43°С и 76°С), а также как gpd, так и gpd3 (30°С, 43°С и 53°С), отличались друг от друга. Все сигнатуры плавления LOCS, полученные на канале Texas Red в присутствии генов-мишеней TV-Btub (31°С, 41°С, 59°С и 83°С), MgPa (63°С), а также как TV-Btub, так и MgPa (31°С, 41°С и 63°С), отличались друг от друга. Все сигнатуры плавления LOCS, полученные на канале Су5 в присутствии генов-мишеней CTcry (61°С и 79°С), LGV (47°С и 80°С), а также как CTcry, так и LGV (47°С и 61°С), отличались друг от друга. В этом примере геномную ДНК человека (TFRC) обнаруживали на канале Су5.5 во всех реакциях; таким образом, она служила эндогенным контролем. Следовательно, реакция, обнаруживавшая polA, одновременно обнаруживала TFRC, что демонстрировалось в сигнатуре плавления LOCS двумя пиками (39°С и 59°С), соответствовавшими генам-мишеням TFRC и polA, соответственно. Сигнатуры плавления LOCS, полученные на канале Су5.5 в присутствии polA и TFRC (39°С и 59°С), отличались от сигнатуры плавления LOCS, полученной в присутствии TFRC (39°С и 80°С) самого по себе, обеспечивая различие между реакционными смесями, содержащими polA (сигнатуры плавления polA и TFRC), и реакционными смесями, не содержавшими polA (только сигнатура плавления LOCS TFRC).The summary of data from this example and shown in Table 14 demonstrates that the LOCS melt signatures obtained in the presence of a single target were different from the LOCS melt signatures obtained in the presence of a second target fluorescing on the same channel. In addition, the LOCS melt signature obtained in the presence of both targets on the same channel was different from the LOCS melt signature obtained in the presence of either of the two single targets detected at a particular wavelength. This result is the same for all five channels in this example. All LOCS melting signatures obtained on the FAM channel in the presence of target genes NGopa (Tm=53°С), porA (Tm=30°С and 76°С), as well as both NGopa and porA (Tm=30°С and 53°C) differed from each other. All LOCS melting signatures obtained on the HEX channel in the presence of target genes gpd (53°C and 70°C), gpd3 (30°C, 43°C and 76°C), and both gpd and gpd3 (30 °С, 43°С and 53°С) differed from each other. All LOCS melt signatures obtained on the Texas Red channel in the presence of target genes TV-Btub (31°C, 41°C, 59°C and 83°C), MgPa (63°C), as well as TV-Btub, and MgPa (31°С, 41°С and 63°С) differed from each other. All LOCS melting signatures obtained on the Cy5 channel in the presence of target genes CTcry (61°C and 79°C), LGV (47°C and 80°C), and both CTcry and LGV (47°C and 61 °C) were different from each other. In this example, human genomic DNA (TFRC) was detected on the Cy5.5 channel in all reactions; thus, it served as an endogenous control. Therefore, the reaction that detected polA simultaneously detected TFRC, as demonstrated in the LOCS melt signature by two peaks (39° C. and 59° C.) corresponding to the target genes TFRC and polA, respectively. The LOCS melt signatures obtained on the Cy5.5 channel in the presence of polA and TFRC (39°C and 59°C) differed from the LOCS melt signature obtained in the presence of TFRC (39°C and 80°C) by itself, providing a difference between reactions containing polA (polA and TFRC melting signatures) and reactions not containing polA (TFRC LOCS melting signature only).
Этот пример демонстрирует, что десять генов-мишеней, совместно амплифицированные в одной лунке при использовании пяти флуоресцентных каналов (с обнаружением двух мишеней в каждой лунке), можно различать на основе их уникальных сигнатур плавления LOCS. В примере представлен простой способ обнаружения нескольких мишеней в одной лунке с использованием пяти флуоресцентных каналов, что позволило удвоить количество обнаруживаемых мишеней на одном аппарате для ПЦР.This example demonstrates that ten target genes co-amplified in one well using five fluorescent channels (with two targets detected in each well) can be distinguished based on their unique LOCS melting signatures. The example shows a simple way to detect multiple targets in a single well using five fluorescent channels, doubling the number of targets detected on a single PCR machine.
Пример 15: способы одноканального мультиплексного анализа в одной лунке путем измерения флуоресценции при заданных значениях температурыExample 15: Methods for single-channel multiplex analysis in one well by measuring fluorescence at specified temperatures
В следующем примере представлены альтернативные протоколы обнаружения и различения нескольких мишеней при одной длине волны без необходимости выполнения полного анализа кривой плавления в широком диапазоне температур, как ранее проиллюстрировано в примерах с 1 по 6. В данном примере продемонстрированы несколько способов обнаружения и идентификации трех мишеней при одной длине волны с использованием модифицированных протоколов LOCS в сочетании с выбором стратегий анализа. Мишени X, Y и Z можно обнаружить с помощью трех LOCS-репортеров X, Y и Z, каждый из которых можно метить одним и тем же флуорофором. Каждый из трех LOCS-репортеров содержал свои стеблевые области с различными температурами плавления, причем Tm LOCS-X < Tm LOCS-Y < Tm LOCS-Z. Кроме того, каждый из LOCS-репортеров содержал свои петлевые области, содержавшие субстрат, специфичный по отношению к МНКзимам X, Y или Z, соответственно. МНКзимы X, Y или Z были предназначены для распознавания и обнаружения мишеней X, Y и Z, соответственно и расщепления LOCS-репортеров X, Y и Z, соответственно. Ограниченное количество измерений флуоресценции (в общей сложности шесть или менее) можно было выполнить до и/или после ПЦР-амплификации мишеней. Измерения при определенных температурах и в определенные моменты времени можно использовать в различных способах анализа. Сводная информация о них приведена в таблице 15.The following example provides alternative protocols for detecting and distinguishing multiple targets at a single wavelength without the need to perform a full melt curve analysis over a wide range of temperatures, as previously illustrated in Examples 1 through 6. This example demonstrates several methods for detecting and identifying three targets at a single wavelength. wavelength using modified LOCS protocols combined with a choice of analysis strategies. Targets X, Y and Z can be detected using three X, Y and Z LOCS reporters, each of which can be labeled with the same fluorophore. Each of the three LOCS reporters contained its stem regions with different melting points, with Tm LOCS-X < Tm LOCS-Y < Tm LOCS-Z. In addition, each of the LOCS reporters contained its own loop regions containing a substrate specific for MNCzymes X, Y, or Z, respectively. MNCzymes X, Y, or Z were designed to recognize and detect X, Y, and Z targets, respectively, and cleave X, Y, and Z LOCS reporters, respectively. A limited number of fluorescence measurements (a total of six or less) could be performed before and/or after PCR amplification of the targets. Measurements at certain temperatures and at certain points in time can be used in various methods of analysis. A summary of them is given in Table 15.
Стратегии, описанные в этом примере, можно адаптировать для обнаружения любых мишеней, однако в данном конкретном примере мишень X представляла собой ген TFRC, мишень Y - ген rpoB, а мишень Z - ген pss, обнаруживаемые зондами LOCS-X (LOCS-22), LOCS-Y (LOCS-21) и LOCS-Z (LOCS-23) соответственно, мечеными одним и тем же флуорофором (JOE). Используемые температуры обнаружения составляли: ТХа=40,5°С; TXb=56,5°С; TXc=78,5°С; T0b=32°С; TXb=40,5°С; TYb=56,5°С; TZb=65,5°С; ТХс=39,5°С; TYc=56,5°С; TZc=65,5°С; TXd=40°С; TYd=51°С; и TZd=65°С. Затем в следующем анализе было присвоено значение N=0,5°С.The strategies described in this example can be adapted to detect any targets, however, in this particular example, target X was the TFRC gene, target Y was the rpoB gene, and target Z was the pss gene detected by the LOCS-X (LOCS-22) probes. LOCS-Y (LOCS-21) and LOCS-Z (LOCS-23), respectively, labeled with the same fluorophore (JOE). The detection temperatures used were: T Xa =40.5°C; T Xb =56.5°C; T Xc =78.5°C; T 0b =32°C; T Xb =40.5°C; T Yb =56.5°C; T Zb =65.5°C; T Xc =39.5°C; T Yc =56.5°C; T Zc =65.5°C; T Xd =40°C; T Yd =51°C; and T Zd =65°C. Then in the next analysis was assigned a value of N=0.5°C.
Протокол анализа А1Analysis Protocol A1
При первой определенной температуре TXa расщепление LOCS-X генерировало значительный сигнал флуоресценции по сравнению с контролем без матрицы, превышавший пороговое значение FXa. При той же температуре присутствие расщепленных LOCS-Y и/или LOCS-Z не вносило значимого вклада в продукцию сигнала флуоресценции из-за более высокой Tm стеблей этих LOCS и, следовательно, уровень флуоресценции по сравнению с контролем без матрицы оставался ниже порога FXa. Измерение флуоресценции после амплификации при температуре TXa позволяло специфически обнаруживать расщепленный LOCS-X.At the first defined temperature T Xa , LOCS-X cleavage generated a significant fluorescence signal compared to the no-matrix control above the FXa threshold. At the same temperature, the presence of cleaved LOCS-Y and/or LOCS-Z did not make a significant contribution to the production of the fluorescence signal due to the higher Tm of the stems of these LOCS and, therefore, the fluorescence level remained below the FXa threshold compared to the template-free control. Post-amplification fluorescence measurement at T Xa allowed for the specific detection of cleaved LOCS-X.
При второй определенной температуре TYa, превышавшей температуру TXa, расщепленный LOCS-Y генерировал относительный сигнал флуоресценции, значительно превышавший пороговое значение FYa. При температуре TYa относительный сигнал флуоресценции, генерируемый расщепленными LOCS-X и/или LOCS-Z, был значительно меньше порогового значения FYa. Таким образом, измерение флуоресценции после амплификации при температуре TYa позволяло специфически обнаруживать расщепленный LOCS-Y.At a second defined temperature T Ya above T Xa , cleaved LOCS-Y generated a relative fluorescence signal well above the FYa threshold. At T Ya , the relative fluorescence signal generated by cleaved LOCS-X and/or LOCS-Z was significantly less than the threshold FYa. Thus, the measurement of fluorescence after amplification at T Ya allowed for the specific detection of cleaved LOCS-Y.
При третьей определенной температуре TZa, превышавшей температуры TXa и TYa, расщепленный LOCS-Z генерировал относительный сигнал флуоресценции, значительно превышавший пороговое значение FZa. При температуре TZa относительный сигнал флуоресценции, генерируемый расщепленными LOCS-X и/или LOCS-Y, был значительно меньше порогового значения FZa. Таким образом, измерение флуоресценции после амплификации при температуре Tza позволяло специфически обнаруживать расщепленный LOCS-Z. Обнаружение каждого расщепленного LOCS-репортера указывает на наличие соответствующей мишени в образце.At the third defined temperature T Za , which exceeded the temperatures T Xa and T Ya , cleaved LOCS-Z generated a relative fluorescence signal well above the threshold value FZa. At T Za , the relative fluorescence signal generated by cleaved LOCS-X and/or LOCS-Y was significantly less than the FZa threshold. Thus, the measurement of fluorescence after amplification at Tza allowed the specific detection of cleaved LOCS-Z. The detection of each cleaved LOCS reporter indicates the presence of the corresponding target in the sample.
Протокол анализа А2Analysis Protocol A2
Вместо использования пороговых значений можно использовать алгоритм для определения расщепленных LOCS при расщеплении одного или более LOCS в образце. В этом алгоритме использовали отношение уровней флуоресценции по сравнению с контролем без матрицы, измеренное при каждой из трех температур обнаружения (температурах TXa, TYa и TZa). Отношение относительных уровней флуоресценции, измеренных при вышеупомянутых трех температурах, являлось уникальным для каждой из возможных комбинаций расщепленных LOCS и функционировало как отпечаток пальца, указывающий на наличие соответствующего гена-мишени в образце. Алгоритм состоял из семи логических тестов; один логический тест присваивали каждой возможной комбинации расщепленных и нерасщепленных LOCS для определения наличия одного или более из расщепленных LOCS. Возможные комбинации представляли собой (только X), (только Y), (только Z), (только X и Y), (только X и Z), (только Y и Z) или (X, Y и Z). Для определения образца как положительного по определенной комбинации мишеней для него было необходимо установить значение "ИСТИНА" в конкретном логическом тесте. Логический тест определял, действительно ли (1) отношение сигнала флуоресценции, измеренного при трех различных температурах, находилось в пределах заранее заданного диапазона значений, и (2) сигнал флуоресценции значительно превышал сигнал контроля без матрицы. Для образца можно было установить значение "ИСТИНА" максимум в одном наборе логических тестов, который указывал на конкретную комбинацию расщепленных LOCS-X, LOCS-Y и LOCS-Z и, следовательно, выявлял наличие соответствующей/их мишени/мишеней. Если для образца устанавливали значение "ЛОЖЬ" во всех логических тестах, то образец определяли как отрицательный, не содержавший расщепленных LOCS, что указывало на отсутствие всех трех мишеней в образце.Instead of using thresholds, an algorithm can be used to determine split LOCS by splitting one or more LOCS in a sample. This algorithm used the ratio of fluorescence levels compared to a no-matrix control, measured at each of three detection temperatures (temperatures T Xa , T Ya and T Za ). The ratio of relative fluorescence levels measured at the above three temperatures was unique for each of the possible combinations of cleaved LOCS and functioned as a fingerprint indicating the presence of the corresponding target gene in the sample. The algorithm consisted of seven logical tests; one logical test was assigned to each possible combination of split and non-split LOCS to determine the presence of one or more of the split LOCS. The possible combinations were (X only), (Y only), (Z only), (X and Y only), (X and Z only), (Y and Z only), or (X, Y and Z). In order to determine a sample as positive for a certain combination of targets, it was necessary for it to be set to "TRUE" in a particular logical test. The logic test determined whether (1) the ratio of the fluorescence signal measured at three different temperatures was within a predetermined range of values, and (2) the fluorescence signal was significantly greater than that of the no-matrix control. The sample could be set to TRUE on up to one set of logical tests that indicated a particular combination of split LOCS-X, LOCS-Y and LOCS-Z and therefore revealed the presence of the corresponding target(s). If the sample was set to "FALSE" in all logical tests, then the sample was defined as negative, containing no split LOCS, indicating the absence of all three targets in the sample.
Протокол анализа В1Analysis Protocol B1
При первой определенной температуре T0b ни один из расщепленных LOCS-X, LOCS-Y или LOCS-Z не генерировал сигнала флуоресценции, значительно превышающего сигнал контроля без матрицы. При второй определенной температуре TXb, превышающей T0b, расщепленный LOCS-X генерировал значительный сигнал флуоресценции, тогда как расщепленные LOCS-Y и/или LOCS-Z не вносили значительного вклада в продукцию сигнала флуоресценции из-за более высокой Tm стеблей этих LOCS. Разность сигналов флуоресценции после амплификации при температурах T0b и TXb превышала пороговое значение FXb в присутствии расщепленного LOCS-X и была ниже него в отсутствие расщепленного LOCS-X, и, следовательно, это позволяло специфично обнаруживать расщепленный LOCS-X. При третьей определенной температуре TYb, превышавшей TXb, расщепленный LOCS-Y генерировал значительный сигнал флуоресценции. С другой стороны, расщепленный LOCS-Z не вносил значительного вклада в продукцию сигнала флуоресценции при температуре TYb из-за более высокой Tm его стебля. Расщепленный LOCS-X не вносил дополнительного значительного вклада в увеличение продукции флуоресценции при температуре TYb по сравнению с температурой TXb. Разность сигналов флуоресценции после амплификации при температурах TXb и TYb превышала пороговое значение FYb в присутствии расщепленного LOCS-Y и была ниже него в отсутствие расщепленного LOCS-Y, и, следовательно, это позволяло специфично обнаруживать расщепленный LOCS-Y. При четвертой определенной температуре TZb, превышавшей TYb, расщепленный LOCS-Z генерировал значительный сигнал флуоресценции. Расщепленные LOCS-X и/или LOCS-Y не вносили дополнительного значительного вклада в увеличение продукции флуоресценции при температуре TZb. Разность сигналов флуоресценции после амплификации при температурах TYb и TZb превышала пороговое значение FZb в присутствии расщепленного LOCS-Z и была ниже него в отсутствие расщепленного LOCS-Z, и, следовательно, это позволяло специфично обнаруживать расщепленный LOCS-Z.At the first determined temperature T 0b, none of the cleaved LOCS-X, LOCS-Y, or LOCS-Z generated a fluorescence signal significantly greater than that of the no-template control. At a second defined temperature T Xb above T 0b , cleaved LOCS-X generated a significant fluorescence signal, while cleaved LOCS-Y and/or LOCS-Z did not significantly contribute to the production of the fluorescence signal due to the higher Tm of the stems of these LOCS. The difference in fluorescence signals after amplification at temperatures T 0b and T Xb exceeded the threshold value FXb in the presence of cleaved LOCS-X and was below it in the absence of cleaved LOCS-X, and therefore, this allowed the specific detection of cleaved LOCS-X. At a third defined temperature T Yb above T Xb cleaved LOCS-Y generated a significant fluorescence signal. On the other hand, cleaved LOCS-Z did not significantly contribute to the production of the fluorescence signal at T Yb due to the higher Tm of its stem. Cleaved LOCS-X did not make an additional significant contribution to the increase in fluorescence production at the temperature T Yb compared to the temperature T Xb . The difference in fluorescence signals after amplification at temperatures T Xb and T Yb exceeded the FYb threshold in the presence of cleaved LOCS-Y and was below it in the absence of cleaved LOCS-Y, and therefore, this allowed the specific detection of cleaved LOCS-Y. At the fourth defined temperature, T Zb above T Yb , cleaved LOCS-Z generated a significant fluorescence signal. Cleaved LOCS-X and/or LOCS-Y did not make an additional significant contribution to the increase in fluorescence production at the temperature T Zb . The difference in fluorescence signals after amplification at temperatures T Yb and T Zb exceeded the FZb threshold in the presence of cleaved LOCS-Z and was below it in the absence of cleaved LOCS-Z, and therefore, this allowed specific detection of cleaved LOCS-Z.
Вышеупомянутые расчеты описываются следующими формулами:The above calculations are described by the following formulas:
Для определения наличия расщепленного LOCS-X,To determine the presence of cleaved LOCS-X,
если уровень флуоресценции после амплификации при температуре TXb - уровень флуоресценции после амплификации при температуре T0b > порога FXb, то в образце присутствует LOCS-X.if the fluorescence level after amplification at temperature T Xb is the fluorescence level after amplification at temperature T 0b > threshold FXb, then LOCS-X is present in the sample.
Для определения наличия расщепленного LOCS-Y,To determine the presence of cleaved LOCS-Y,
если уровень флуоресценции после амплификации при температуре TYb - уровень флуоресценции после амплификации при температуре TXb > порога FYb, то в образце присутствует LOCS-Y.if the fluorescence level after amplification at temperature T Yb is the fluorescence level after amplification at temperature T Xb > FYb threshold, then LOCS-Y is present in the sample.
Для определения наличия расщепленного LOCS-Z,To determine the presence of cleaved LOCS-Z,
если уровень флуоресценции после амплификации при температуре TZb - уровень флуоресценции после амплификации при температуре TYb > порога FZb, то в образце присутствует LOCS-Z.if the fluorescence level after amplification at a temperature T Zb is the fluorescence level after amplification at a temperature T Yb > FZb threshold, then LOCS-Z is present in the sample.
Обнаружение каждого расщепленного LOCS-репортера указывает на присутствие соответствующего гена-мишени в образце.The detection of each cleaved LOCS reporter indicates the presence of the corresponding target gene in the sample.
Протокол анализа В2Analysis Protocol B2
Вместо использования пороговых значений можно использовать алгоритм для определения расщепленных LOCS при расщеплении одного или более LOCS в образце с использованием отношения значений, рассчитанных на основе разностей уровней флуоресценции после амплификации, измеренных при T0b, TXb, TYb и TZb. Отношение значений (а) (уровень флуоресценции после амплификации при температуре TXb - уровень флуоресценции после амплификации при температуре T0b), (b) (уровень флуоресценции после амплификации при температуре TYb - уровень флуоресценции после амплификации при температуре TXb) и (с) (уровень флуоресценции после амплификации при температуре TZb - уровень флуоресценции после амплификации при температуре TYc) являлось уникальным для каждой из возможных комбинаций расщепленных LOCS и функционировало как отпечаток пальца, указывающий на наличие соответствующей мишени/мишеней в образце. Алгоритм состоял из восьми логических тестов; один логический тест присваивали каждой возможной комбинации расщепленных и нерасщепленных LOCS для определения наличия одного или более из расщепленных LOCS. Возможные комбинации представляли собой (отсутствие мишени), (только X), (только Y), (только Z), (только X и Y), (только X и Z), (только Y и Z) или (X, Y и Z). Для определения образца как положительного по определенной комбинации мишеней для него было необходимо установить значение "ИСТИНА" в логическом тесте. Логический тест определял, находится ли соотношение разностей трех вышеупомянутых значений в пределах заранее заданного диапазона значений. Для образца можно было установить значение "ИСТИНА" максимум в одном логическом тесте, который указывал на конкретную комбинацию расщепленных LOCS-X, LOCS-Y и LOCS-Z и являлся показателем наличия соответствующей мишени/мишеней или, при установлении значения "ИСТИНА" для логического теста (отсутствие мишени), указывал на отсутствие мишеней.Instead of using thresholds, an algorithm can be used to determine cleaved LOCS when one or more LOCS in a sample is cleaved, using a ratio of values calculated from post-amplification fluorescence level differences measured at T 0b , T Xb , T Yb , and T Zb . The ratio of the values of (a) (fluorescence level after amplification at T Xb - fluorescence level after amplification at T 0b ), (b) (fluorescence level after amplification at T Yb - fluorescence level after amplification at T Xb ) and (c ) (fluorescence level after amplification at temperature T Zb - fluorescence level after amplification at temperature T Yc ) was unique for each of the possible combinations of split LOCS and functioned as a fingerprint indicating the presence of the corresponding target/targets in the sample. The algorithm consisted of eight logical tests; one logical test was assigned to each possible combination of split and non-split LOCS to determine the presence of one or more of the split LOCS. The possible combinations were (no target), (X only), (Y only), (Z only), (X and Y only), (X and Z only), (Y and Z only), or (X, Y and Z). In order to determine a sample as positive for a certain combination of targets, it was necessary for it to be set to "TRUE" in the logical test. The logic test determined whether the difference ratio of the above three values was within a predetermined range of values. A sample could be set to TRUE in up to one logical test that indicated a particular combination of split LOCS-X, LOCS-Y, and LOCS-Z and was indicative of the presence of the corresponding target(s) or, when set to TRUE for a logical test (no target), indicated the absence of targets.
Протокол анализа C1Analysis Protocol C1
Обнаружение расщепленных LOCS после амплификации при определенной температуре также можно выполнить с использованием информации, полученной на основе разности между измерениями флуоресценции до и после амплификации при определенных температурах. Этот способ является альтернативой определению относительного уровня флуоресценции после амплификации по сравнению с контролем без матрицы или с эталонной температурой (T0b), как описано выше в протоколах А и В, соответственно. При первой определенной температуре TXc расщепленный LOCS-X генерировал значительный сигнал флуоресценции, и разность между измерениями флуоресценции до и после амплификации при температуре TXc превышала пороговое значение FXc. С другой стороны, наличие расщепленных LOCS-Y и/или LOCS-Z не приводило к продукции значительного сигнала флуоресценции при температуре TXc из-за более высокой Tm стебля, и разность при измерении флуоресценции при температуре ТХс до и после амплификации не достигала порога FXc. Таким образом, измерения флуоресценции до и после амплификации при температуре TXc позволяли специфично обнаруживать расщепленный LOCS-X. Возрастающий сигнал флуоресценции, генерируемый расщепленным LOCS-Y при второй температуре TYc, превышающей температуру TXc (где TYc>TXc), значительно превышал пороговое значение FYc. С другой стороны, возрастающий сигнал флуоресценции, генерируемый расщепленными LOCS-X и/или LOCS-Z при температуре TYc по сравнению с температурой TXc, был значительно меньше порогового значения FYc. Возрастающий сигнал флуоресценции при температуре TYc по сравнению с температурой TXc определяли путем вычисления разности между уровнем флуоресценции до и после амплификации при температуре TYc и разности между уровнем флуоресценции до и после амплификации при температуре TXc. Таким образом, информация, полученная при измерениях уровня флуоресценции до и после амплификации при температуре TXc и TYc, позволяла специфично обнаруживать расщепленный LOCS-Y. Возрастающий сигнал флуоресценции, генерируемый расщепленным LOCS-Z при третьей температуре TZc по сравнению с температурой TYc (где TZc>TYc), значительно превышает пороговое значение FZc. С другой стороны, возрастающий сигнал флуоресценции, генерируемый расщепленными LOCS-X и/или LOCS-Y при температуре TZc по сравнению с температурой TYc, был значительно меньше порогового значения FZc. Возрастающий сигнал флуоресценции при температуре TZc по сравнению с температурой TYc определяли путем вычисления разности между уровнем флуоресценции до и после амплификации при температуре TYc и разности между уровнем флуоресценции до и после амплификации при температуре TXc. Таким образом, информация, полученная при измерениях уровня флуоресценции до и после амплификации при температуре TYc и TZc, позволяла специфично обнаруживать расщепленный LOCS-Z.Detection of cleaved LOCS after amplification at a specific temperature can also be performed using information derived from the difference between fluorescence measurements before and after amplification at specific temperatures. This method is an alternative to determining the relative level of fluorescence after amplification compared to a control without a template or with a reference temperature (T 0b ), as described above in protocols A and B, respectively. At the first defined temperature T Xc , cleaved LOCS-X generated a significant fluorescence signal, and the difference between pre- and post-amplification fluorescence measurements at T Xc exceeded the FXc threshold. On the other hand, the presence of cleaved LOCS-Y and/or LOCS-Z did not lead to the production of a significant fluorescence signal at T Xc due to the higher stem Tm, and the difference in fluorescence measurement at T Xc before and after amplification did not reach the threshold FXc. Thus, fluorescence measurements before and after amplification at T Xc allowed the specific detection of cleaved LOCS-X. The rising fluorescence signal generated by split LOCS-Y at a second temperature T Yc above T Xc (where T Yc >T Xc ) was well above the FYc threshold. On the other hand, the increasing fluorescence signal generated by cleaved LOCS-X and/or LOCS-Z at T Yc compared to T Xc was significantly less than the FYc threshold. The increasing fluorescence signal at T Yc compared to T Xc was determined by calculating the difference between the fluorescence level before and after amplification at T Yc and the difference between the fluorescence level before and after amplification at T Xc . Thus, the information obtained from measurements of the fluorescence level before and after amplification at T Xc and T Yc allowed the cleaved LOCS-Y to be specifically detected. The increasing fluorescence signal generated by split LOCS-Z at the third temperature T Zc compared to the temperature T Yc (where T Zc >T Yc ) is well above the FZc threshold. On the other hand, the increasing fluorescence signal generated by cleaved LOCS-X and/or LOCS-Y at T Zc compared to T Yc was significantly less than the FZc threshold. The increasing fluorescence signal at T Zc compared to T Yc was determined by calculating the difference between the fluorescence level before and after amplification at T Yc and the difference between the fluorescence level before and after amplification at T Xc . Thus, the information obtained from measurements of the fluorescence level before and after amplification at T Yc and T Zc allowed the cleaved LOCS-Z to be specifically detected.
Вышеупомянутые расчеты описаны ниже:The above calculations are described below:
Для определения наличия LOCS-X,To determine the presence of LOCS-X,
если уровень флуоресценции после амплификации при температуре TXc - уровень флуоресценции до амплификации при температуре TXc > порогового значения FXc, то в образце присутствует LOCS-X.if the fluorescence level after amplification at T Xc is the fluorescence level before amplification at T Xc > threshold value FXc, then LOCS-X is present in the sample.
Для определения наличия LOCS-Y,To determine the presence of LOCS-Y,
если (уровень флуоресценции после амплификации при температуре TYc - уровень флуоресценции до амплификации при температуре TYc) - (уровень флуоресценции после амплификации при температуре TXc - уровень флуоресценции до амплификации при температуре TXc) > порогового значения FYc, то в образце присутствует LOCS-Y.if (fluorescence level after amplification at temperature T Yc - fluorescence level before amplification at temperature T Yc ) - (fluorescence level after amplification at temperature T Xc - fluorescence level before amplification at temperature T Xc ) > FYc threshold value, then LOCS is present in the sample -Y.
Для определения наличия LOCS-Z,To determine the presence of LOCS-Z,
если (уровень флуоресценции после амплификации при температуре TZc - уровень флуоресценции до амплификации при температуре TZc) - (уровень флуоресценции после амплификации при температуре TYc - уровень флуоресценции до амплификации при температуре TYc) > порогового значения FZc, то в образце присутствует LOCS-Z. Обнаружение каждого расщепленного LOCS-репортера указывает на наличие соответствующей мишени в образце. Этот способ требует шести измерений флуоресценции.if (fluorescence level after amplification at temperature T Zc - fluorescence level before amplification at temperature T Zc ) - (fluorescence level after amplification at temperature T Yc - fluorescence level before amplification at temperature T Yc ) > threshold value FZc, then LOCS is present in the sample -Z. The detection of each cleaved LOCS reporter indicates the presence of the corresponding target in the sample. This method requires six fluorescence measurements.
Протокол анализа С2Analysis Protocol C2
Вместо использования пороговых значений можно использовать алгоритм для определения расщепленных LOCS при расщеплении одного или более LOCS в образце с использованием отношения значений, рассчитанных на основе разностей уровней флуоресценции до и после амплификации, измеренных при трех температурах обнаружения TXc, TYc и TZc. Отношение значений (i) уровень флуоресценции после амплификации при температуре TXC - уровень флуоресценции до амплификации при температуре TXc, (ii) (уровень флуоресценции после амплификации при температуре TYc - уровень флуоресценции до амплификации при температуре TYc) - (уровень флуоресценции после амплификации при температуре TXc - уровень флуоресценции до амплификации при температуре TXc) и (iii) (уровень флуоресценции после амплификации при температуре TZc - уровень флуоресценции до амплификации при температуре TZc) - (уровень флуоресценции после амплификации при температуре TYc - уровень флуоресценции до амплификации при температуре TYc) являлось уникальным для каждой из возможных комбинаций расщепленных и нерасщепленных LOCS и могло функционировать как отпечаток пальца, указывающий на наличие соответствующего гена-мишени в образце. Алгоритм состоял из восьми логических тестов; один логический тест присваивали каждой возможной комбинации расщепленных и нерасщепленных LOCS для определения наличия одного или более из расщепленных LOCS. Возможные комбинации представляли собой (отсутствие мишени), (только X), (только Y), (только Z), (только X и Y), (только X и Z), (только Y и Z) или (X, Y и Z). Для определения образца как положительного по определенной комбинации мишеней для него было необходимо установить значение "ИСТИНА" в логическом тесте. Логический тест определял, находится ли отношение разностей между значениями (i), (ii) и (iii) в пределах заранее заданного диапазона значений. Для образца можно было установить значение "ИСТИНА" максимум в одном логическом тесте, который указывал на конкретную комбинацию расщепленных LOCS-X, LOCS-Y и LOCS-Z и, таким образом, образец содержал соответствующую мишень/мишени или, при установлении значения "ИСТИНА" для логического теста (отсутствие мишени), не содержал мишеней.Instead of using thresholds, an algorithm can be used to determine cleaved LOCS by cleaving one or more LOCS in a sample using a ratio of values calculated from pre-amplification and post-amplification fluorescence level differences measured at the three detection temperatures T Xc , T Yc and T Zc . The ratio of values (i) fluorescence level after amplification at temperature T XC - fluorescence level before amplification at temperature T Xc , (ii) (fluorescence level after amplification at temperature T Yc - fluorescence level before amplification at temperature T Yc ) - (fluorescence level after amplification at temperature T Xc - fluorescence level before amplification at temperature T Xc ) and (iii) (fluorescence level after amplification at temperature T Zc - fluorescence level before amplification at temperature T Zc ) - (fluorescence level after amplification at temperature T Yc - level fluorescence prior to amplification at T Yc ) was unique for each of the possible combinations of cleaved and uncleaved LOCS and could function as a fingerprint indicating the presence of the corresponding target gene in the sample. The algorithm consisted of eight logical tests; one logical test was assigned to each possible combination of split and non-split LOCS to determine the presence of one or more of the split LOCS. The possible combinations were (no target), (X only), (Y only), (Z only), (X and Y only), (X and Z only), (Y and Z only), or (X, Y and Z). In order to determine a sample as positive for a certain combination of targets, it was necessary for it to be set to "TRUE" in the logical test. The logical test determined whether the ratio of the differences between the values (i), (ii) and (iii) was within a predetermined range of values. A sample could be set to TRUE in up to one logical test that indicated a particular combination of split LOCS-X, LOCS-Y, and LOCS-Z and thus the sample contained the corresponding target(s) or, when set to TRUE " for a logical test (no target) contained no targets.
Протокол анализа D1Analysis protocol D1
Еще одним альтернативным способом является измерение высоты пика плавления в сигнатуре плавления, которая эквивалентна значению dФлуоресценция/dТемпература при Tm каждого расщепленного LOCS. Однако применимость этого способа не ограничивается определением значения dФлуоресценция/dТемпература при Tm расщепленного LOCS, но также включает диапазон температур, в который входит Tm. Значение dФлуоресценция/dТемпература при указанной температуре А°С было эквивалентно градиенту уровня флуоресценции между (А-N)°С и (А+N)°С. Математически это можно выразить следующей формулой:Another alternative method is to measure the height of the melting peak in the melting signature, which is equivalent to the value of dFluorescence/dTemperature at Tm of each split LOCS. However, the applicability of this method is not limited to determining the value of dFluorescence/dTemperature at Tm of the split LOCS, but also includes a temperature range that includes Tm. The value of dFluorescence/dTemperature at the indicated temperature of A°C was equivalent to a fluorescence level gradient between (A-N)°C and (A+N)°C. Mathematically, this can be expressed by the following formula:
Как видно из вышеприведенной формулы, для расчета значения dФлуоресценция/dТемпература при А°С требуются два измерения флуоресценции при температурах (А-N)°С и (А+N)°С. Для тройного анализа требуются три значения dФлуоресценция/dТемпература и, следовательно, шесть измерений флуоресценции после амплификации. В присутствии расщепленного LOCS-X значение dФлуоресценция/dТемпература при температуре TXd превышало пороговое значение FXd, однако в отсутствие расщепленного LOCS-X значение dФлуоресценция/dТемпература при температуре TXd не достигало порогового значения FXd. В присутствии расщепленного LOCS-Y значение dФлуоресценция/dТемпература при температуре TYd превышало пороговое значение FYd, однако в отсутствие расщепленного LOCS-Y значение dФлyopecцeнция/dTeмпepaтypa при температуре TYd не достигало порогового значения FYd. В присутствии расщепленного LOCS-Z значение dФлуоресценция/dТемпература при температуре TZd превышало пороговое значение FZd, однако в отсутствие расщепленного LOCS-Z значение dФлуоресценция/dТемпература при температуре TZd не достигало порогового значения FZd. Обнаружение каждого расщепленного LOCS-репортера указывает на присутствие соответствующего гена-мишени в образце.As can be seen from the formula above, to calculate the value of dFluorescence/dTemperature at A°C, two fluorescence measurements at temperatures (A-N)°C and (A+N)°C are required. Triple analysis requires three dFluorescence/dTemperature values and therefore six post-amplification fluorescence measurements. In the presence of cleaved LOCS-X, the dFluorescence/dTemperature at T Xd exceeded the FXd threshold, but in the absence of cleaved LOCS-X, the dFluorescence/dTemperature at T Xd did not reach the FXd threshold. In the presence of cleaved LOCS-Y, the dFluorescence/dTemperature at T Yd exceeded the FYd threshold, but in the absence of cleaved LOCS-Y, the dFluorescence/dTemperature at T Yd did not reach the FYd threshold. In the presence of cleaved LOCS-Z, the dFluorescence/dTemperature at T Zd exceeded the FZd threshold, but in the absence of cleaved LOCS-Z, the dFluorescence/dTemperature at T Zd did not reach the FZd threshold. The detection of each cleaved LOCS reporter indicates the presence of the corresponding target gene in the sample.
Протокол анализа D2D2 analysis protocol
Вместо использования пороговых значений можно использовать алгоритм для определения расщепленных LOCS при расщеплении одного или более LOCS в образце с использованием отношения значений dФлуоресценция/dТемпература при трех температурах обнаружения TXd, TYd и TZd. Отношение значений dФлуоресценция/dТемпература при вышеупомянутых трех температурах являлось уникальным для каждой из возможных комбинаций расщепленных LOCS и функционировало как отпечаток пальца, указывающий на наличие соответствующей мишени/мишеней в образце. Алгоритм состоял из восьми логических тестов; один логический тест присваивали каждой возможной комбинации расщепленных и нерасщепленных LOCS для определения наличия одного или более из расщепленных LOCS. Возможные комбинации представляли собой (отсутствие мишени), (только X), (только Y), (только Z), (только X и Y), (только X и Z), (только Y и Z) или (X, Y и Z). Для определения образца как положительного по определенной комбинации мишеней для него было необходимо установить значение "ИСТИНА" в логическом тесте. Логический тест определял, находится ли соотношение значений dФлyopecцeнция/dTeмпepaтypa при вышеупомянутых трех температурах в пределах заранее заданного диапазона значений. Для образца можно было установить значение "ИСТИНА" максимум в одном логическом тесте, который указывал на конкретную комбинацию расщепленных LOCS-X, LOCS-Y и LOCS-Z и, таким образом, на соответствующую мишень/мишени или, при установлении значения "ИСТИНА" для логического теста (отсутствие мишени), на отсутствие мишеней.Instead of using thresholds, an algorithm can be used to determine cleaved LOCS by cleaving one or more LOCS in a sample using the ratio of dFluorescence/dTemperature values at the three detection temperatures T Xd , T Yd and T Zd . The ratio of dFluorescence/dTemperature values at the above three temperatures was unique for each of the possible combinations of split LOCS and functioned as a fingerprint indicating the presence of the corresponding target(s) in the sample. The algorithm consisted of eight logical tests; one logical test was assigned to each possible combination of split and non-split LOCS to determine the presence of one or more of the split LOCS. The possible combinations were (no target), (X only), (Y only), (Z only), (X and Y only), (X and Z only), (Y and Z only), or (X, Y and Z). In order to determine a sample as positive for a certain combination of targets, it was necessary for it to be set to "TRUE" in the logical test. A logic test determined whether the ratio of dFluorescence/dTemperature values at the above three temperatures was within a predetermined range of values. A sample could be set to TRUE in at most one logical test that indicated a particular combination of split LOCS-X, LOCS-Y and LOCS-Z and thus to the corresponding target(s) or, when set to TRUE, for a logical test (no target), for no targets.
ОлигонуклеотидыOligonucleotides
Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к этому эксперименту, включали: LOCS-22 (SEQ ID 89), LOCS-21 (SEQ ID 88), LOCS-23 (SEQ ID 90), партзим A22 (SEQ ID 124), партзим B22 (SEQ ID 125), партзим A23 (SEQ ID 126), партзим B23 (SEQ ID 127), партзим A24 (SEQ ID 130), партзим B24 (SEQ ID 131), прямой праймер 10 (SEQ ID 72), обратный праймер 10 (SEQ ID 73), прямой праймер 6 (SEQ ID 25), обратный праймер 6 (SEQ ID 26), прямой праймер 17 (SEQ ID 128) и обратный праймер 17 (SEQ ID 129). Последовательности перечислены в перечне последовательностей. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению гена TFRC, представляли собой LOCS-22, партзим А22, партзим В22, прямой праймер 10 и обратный праймер 10. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению гена rpoB, представляли собой LOCS-21, партзим А23, партзим В23, прямой праймер 6 и обратный праймер 6. Олигонуклеотиды, специфичные по отношению к амплификации и обнаружению гена pss, представляли собой LOCS-23, партзим А24, партзим В24, прямой праймер 17 и обратный праймер 17.Oligonucleotides specific to this experiment included: LOCS-22 (SEQ ID 89), LOCS-21 (SEQ ID 88), LOCS-23 (SEQ ID 90), Partzyme A22 (SEQ ID 124), Partzyme B22 (SEQ ID 125), Partzyme A23 (SEQ ID 126), Partzyme B23 (SEQ ID 127), Partzyme A24 (SEQ ID 130), Partzyme B24 (SEQ ID 131), Forward Primer 10 (SEQ ID 72), Reverse Primer 10 (SEQ ID 73), forward primer 6 (SEQ ID 25), reverse primer 6 (SEQ ID 26), forward primer 17 (SEQ ID 128) and reverse primer 17 (SEQ ID 129). The sequences are listed in the sequence listing. Oligonucleotides specific for amplification and detection of the TFRC gene were LOCS-22, partzyme A22, partzyme B22,
Условия реакцииReaction conditions
Обнаружение последовательности-мишени в реальном времени выполняли в общем реакционном объеме 20 мкл с использованием термоциклера BioRad® CFX96. Параметры цикла представляли собой: 39,5°С в течение 30 секунд с регистрацией данных, 56,5°С в течение 30 секунд с регистрацией данных, 65,5°С в течение 30 секунд с регистрацией данных, 95°С в течение 2 минут, 10 циклов снижения, включавших 95°С в течение 5 секунд и 61°С в течение 30 секунд (уменьшение на 0,5°С за цикл) и 40 циклов, включавших 95°С в течение 5 секунд и 52°С в течение 40 секунд (данные получали на этапе 52°С), а затем 39,5°С в течение 30 секунд с регистрацией данных, 40,5°С в течение 30 секунд с регистрацией данных, 50,5°С в течение 30 секунд с регистрацией данных, 51,5°С в течение 30 секунд с регистрацией данных, 56,5°С в течение 30 секунд с регистрацией данных, 64,5°С в течение 30 секунд с регистрацией данных, 65,5°С в течение 30 секунд с регистрацией данных и 78,5°С в течение 30 секунд с регистрацией данных. Каждая реакционная смесь содержала 40 нМ каждого прямого праймера, 200 нМ каждого обратного праймера, 200 нМ каждого партзима, 80 нМ репортера LOCS-22, 210 нМ репортера LOCS-21, 300 нМ репортера LOCS-23, 2 мМ MgCl2 (Bioline) и 1х смесь SensiFAST Probe No-ROX (Bioline). Реакционные смеси содержали геномную ДНК или синтетическую матрицу генов-мишеней G-Block (10000 копий на ген-мишень в NF H2O), или не содержали мишени (NF H2O).Real-time target sequence detection was performed in a total reaction volume of 20 μl using a BioRad® CFX96 thermal cycler. Cycle parameters were: 39.5°C for 30 seconds with data logging, 56.5°C for 30 seconds with data logging, 65.5°C for 30 seconds with data logging, 95°C for 2 minutes, 10 reduction cycles of 95°C for 5 seconds and 61°C for 30 seconds (0.5°C decrease per cycle) and 40 cycles of 95°C for 5 seconds and 52°C for for 40 seconds (data acquired at the 52°C step) and then 39.5°C for 30 seconds with data logging, 40.5°C for 30 seconds with data logging, 50.5°C for 30 seconds with data logging, 51.5°C for 30 seconds with data logging, 56.5°C for 30 seconds with data logging, 64.5°C for 30 seconds with data logging, 65.5°C for 30 seconds with data logging and 78.5°C for 30 seconds with data logging. Each reaction mixture contained 40 nM each forward primer, 200 nM each reverse primer, 200 nM each partzyme, 80 nM LOCS-22 reporter, 210 nM LOCS-21 reporter, 300 nM LOCS-23 reporter, 2 mM MgCl 2 (Bioline) and 1x SensiFAST Probe No-ROX mix (Bioline). Reaction mixtures contained genomic DNA or G-Block synthetic target gene template (10,000 copies per target gene in NF H 2 O) or no target (NF H 2 O).
Результатыresults
Во время ПЦР использовали три МНКзима (МНКзим 22, МНКзим 23 и МНКзим 24) для мониторинга амплификации нуклеиновых кислот-мишеней в режиме реального времени посредством расщепления соответствующих LOCS-репортеров (LOCS-22, LOCS-21, м LOCS-23, соответственно). МНКзим 22 был предназначен для обнаружения последовательностей гена TFRC {Homo sapiens) и расщепления LOCS-22. МНКзим 23 был предназначен для обнаружения последовательностей гена rpoB (Klebsiella pneumoniae) и расщепления LOCS-21. МНКзим 24 был предназначен для обнаружения последовательностей гена pss (Streptococcus pneumoniae) и расщепления LOCS-23. Наличие гена-мишени TFRC, rpoB или pss определяли по сигналу флуоресценции на канале JOE, измеренному при нескольких температурах, на стадии циклов ПЦР до или после амплификации.Three MNCzymes (MNCzyme 22, MNCzyme 23 and MNCzyme 24) were used during PCR to monitor the amplification of target nucleic acids in real time by cleavage of the respective LOCS reporters (LOCS-22, LOCS-21, and LOCS-23, respectively). MNKzyme 22 was designed to detect TFRC (Homo sapiens) gene sequences and cleave LOCS-22. MNKzyme 23 was designed to detect rpoB gene sequences (Klebsiella pneumoniae) and cleave LOCS-21. MNKzyme 24 was designed to detect pss (Streptococcus pneumoniae) gene sequences and cleave LOCS-23. The presence of the target gene TFRC, rpoB or pss was determined by the fluorescence signal on the JOE channel, measured at several temperatures, at the stage of PCR cycles before or after amplification.
Результаты, показанные на фигуре 24, демонстрируют сравнительный анализ уровней флуоресценции после амплификации на канале JOE при использовании реакционных смесей, содержащих 10000 копий TFRC, rpoB, pss или всех комбинаций двух или более генов-мишеней, измеренных при 40,5°С, 56,5°С и 78,5°С. Результаты представляют собой средние значения уровня флуоресценции для реакций, выполненных в трех повторностях, за вычетом среднего из реакций для контроля без матрицы, выполненных в трех повторностях. При 40,5°С образцы, содержащие TFRC, характеризовались более высоким уровнем флуоресценции (по сравнению с контролем без матрицы), чем пороговое значение FXa, однако это не относилось к образцам, не содержавшим TFRC. При 56,5°С образцы, содержащие rpoB, характеризовались более высоким уровнем флуоресценции (по сравнению с контролем без матрицы), чем пороговое значение FYa, однако это не относилось к образцам, не содержавшим rpoB. При 78,5°С образцы, содержащие pss, характеризовались более высоким уровнем флуоресценции (по сравнению с контролем без матрицы), чем пороговое значение FZa, однако это не относилось к образцам, не содержавшим pss.The results shown in Figure 24 show a comparative analysis of fluorescence levels after amplification in the JOE channel using reaction mixtures containing 10,000 copies of TFRC, rpoB, pss, or all combinations of two or more target genes, measured at 40.5°C, 56, 5°C and 78.5°C. Results are the mean fluorescence levels for triplicate reactions minus the mean of triplicate reactions for the template-free control. At 40.5° C., the TFRC-containing samples exhibited a higher level of fluorescence (compared to the no-matrix control) than the FXa threshold, but this did not apply to the TFRC-free samples. At 56.5° C., samples containing rpoB had a higher level of fluorescence (compared to the control without a template) than the FYa threshold, but this did not apply to samples not containing rpoB. At 78.5° C., samples containing pss exhibited higher fluorescence (compared to the no-matrix control) than the FZa threshold, but this did not apply to samples not containing pss.
В таблице 16 показаны результаты, полученные после обработки уровня флуоресценции после амплификации (измеренного при 40,5°С, 56,5°С и 78,5°С для каждого из образцов, содержавших 10000 копий TFRC, rpoB, pss или все комбинации двух или более генов-мишеней), с использованием семи логических тестов. Каждый из семи логических тестов включал три критерия (вторая строка таблицы 16), которые определяли, содержал ли образец (только TFRC), (только rpoB), (только pss), (только TFRC и rpoB), (только TFRC и pss), (только rpoB и pss) или (TFRC, rpoB и pss). Первые два критерия определяли, являлось ли отношение двух уровней флуоресценции, измеренных при различных температурах (40,5°С, 56,5°С или 78,5°С), за вычетом среднего уровня флуоресценции для контроля без матрицы при тех же температурах, большим или меньшим по сравнению с заранее заданным значением, или попадало ли оно в заранее заданный диапазон. Последний критерий определял, являлся ли наблюдаемый сигнал флуоресценции значительно более высоким по сравнению с сигналом контроля без матрицы. Считалось, что каждый образец характеризовался значением "ИСТИНА" для логического теста, только если он характеризовался значением "ИСТИНА" для всех трех критериев логического теста. Эксперимент выполняли с использованием восьми типов образцов в двух повторностях, представлявших собой все комбинации 0 или 10000 копий трех матриц-мишеней (контроль без матрицы содержал 0 копий всех трех матриц). Для всех протестированных образцов устанавливали значение "ИСТИНА" для максимум одного логического теста, и значение "ЛОЖЬ" для всех других логических тестов, что позволяло точно определить наличие гена-мишени. Контрольные образцы, не содержавшие матрицы, характеризовались значением "ЛОЖЬ" для всех логических тестов.Table 16 shows the results obtained after processing the post-amplification fluorescence level (measured at 40.5°C, 56.5°C, and 78.5°C for each of the samples containing 10,000 copies of TFRC, rpoB, pss, or all combinations of the two or more target genes), using seven logical tests. Each of the seven logical tests included three criteria (second row of Table 16) that determined whether the sample contained (TFRC only), (rpoB only), (pss only), (TFRC and rpoB only), (TFRC and pss only), (rpoB and pss only) or (TFRC, rpoB and pss). The first two criteria determined whether the ratio of the two fluorescence levels measured at different temperatures (40.5°C, 56.5°C, or 78.5°C) minus the average fluorescence level for the no-matrix control at the same temperatures, greater or lesser than a predetermined value, or whether it falls within a predetermined range. The latter criterion determined whether the observed fluorescence signal was significantly higher than that of the no-matrix control. Each sample was considered to be TRUE for the logic test only if it was TRUE for all three logic test criteria. The experiment was performed using eight types of samples in duplicate, representing all combinations of 0 or 10,000 copies of the three target templates (no template control contained 0 copies of all three templates). All samples tested were set to TRUE for a maximum of one logical test, and FALSE for all other logical tests, to accurately determine the presence of the target gene. Control samples that did not contain templates were characterized by the value "FALSE" for all logical tests.
На фигуре 25 показано сравнение дифференциальных уровней флуоресценции после амплификации на канале JOE при использовании реакционных смесей, содержащих 10000 копий TFRC, rpoB, pss или всех комбинаций двух или более генов-мишеней, измеренных при 32°С, 40,5°С, 56,5°С.и 65,5°С в трех повторностях. Разность между уровнями флуоресценции, измеренными при 32°С и 40,5°С, обозначенная как (а), превышала пороговое значение FXb только в образцах, содержащих TFRC. Разность между уровнями флуоресценции, измеренными при 40.5°С и 56,5°С, обозначенная как (b), превышала пороговое значение FYb только в образцах, содержащих rpoB. Разность между уровнями флуоресценции, измеренными при 56.5°С и 65,5°С, обозначенная как (с), превышала пороговое значение FZb только в образцах, содержащих pss.Figure 25 shows a comparison of differential fluorescence levels after amplification in the JOE channel using reaction mixtures containing 10,000 copies of TFRC, rpoB, pss, or all combinations of two or more target genes, measured at 32°C, 40.5°C, 56, 5°C. and 65.5°C in triplicate. The difference between the levels of fluorescence measured at 32°C and 40.5°C, indicated as (a), exceeded the threshold value FXb only in samples containing TFRC. The difference between fluorescence levels measured at 40.5°C and 56.5°C, indicated as (b), exceeded the FYb threshold value only in samples containing rpoB. The difference between the fluorescence levels measured at 56.5°C and 65.5°C, denoted as (c), exceeded the FZb threshold value only in samples containing pss.
В таблице 17 показаны результаты, полученные после обработки дифференциальных значений уровня флуоресценции после амплификации, измеренного при 40,5°С, 56,5°С и 65,5°С для каждого из образцов, содержавших 10000 копий TFRC, rpoB, pss или все комбинации двух или более генов-мишеней, с использованием восьми логических тестов. Эти дифференциальные значения рассчитывали как разность уровней флуоресценции, измеренных при 32°С и 39,5°С; 40,5°С и 56,5°С; и 56,5°С и 65,5°С. Каждый из восьми логических тестов включал два критерия (вторая строка таблицы 17), которые определяли, содержал ли образец (отсутствие мишени), (только TFRC), (только rpoB), (только pss), (только TFRC и rpoB), (только TFRC и pss), (только rpoB и pss) или (TFRC, rpoB и pss). Эти два критерия определяли, являлось ли отношение двух дифференциальных значений флуоресценции большим или меньшим по сравнению с заранее заданным значением, или попадало ли оно в заранее заданный диапазон. Для всех протестированных образцов устанавливали значение "ИСТИНА" только для одного логического теста, и значение "ЛОЖЬ" для всех других логических тестов, что позволяло точно определить наличие гена-мишени.Table 17 shows the results obtained after processing the differential values of post-amplification fluorescence measured at 40.5°C, 56.5°C, and 65.5°C for each of the samples containing 10,000 copies of TFRC, rpoB, pss, or all combinations of two or more target genes using eight logical tests. These differential values were calculated as the difference between the levels of fluorescence measured at 32°C and 39.5°C; 40.5°C and 56.5°C; and 56.5°C and 65.5°C. Each of the eight logical tests included two criteria (second row of Table 17) that determined whether the sample contained (no target), (TFRC only), (rpoB only), (pss only), (TFRC and rpoB only), (only TFRC and pss), (rpoB and pss only) or (TFRC, rpoB and pss). These two criteria determined whether the ratio of two differential fluorescence values was greater or lesser than a predetermined value, or whether it fell within a predetermined range. All samples tested were set to TRUE for only one logical test, and FALSE for all other logical tests, to accurately determine the presence of the target gene.
Результаты, показанные на фигуре 26, демонстрируют сравнение значений уровней флуоресценции до и после амплификации на канале JOE при использовании реакционных смесей, содержащих 10000 копий TFRC, rpoB, pss или всех комбинаций двух или более генов-мишеней, измеренных при 39,5°С, 56,5°С и 65,5°С. Результаты представляют собой средние показатели, полученные в трех повторных реакциях для значений (i) уровня флуоресценции после амплификации при 39,5°С - уровня флуоресценции до амплификации при 39,5°С, (ii) (уровень флуоресценции после амплификации при 56,5°С - уровень флуоресценции до амплификации при 56,5°С) - (уровень флуоресценции после амплификации при 39,5°С - уровень флуоресценции до амплификации при температуре 39,5°С) и (iii) (уровень флуоресценции после амплификации при температуре 65,5°С - уровень флуоресценции до амплификации при температуре 65,5°С) - (уровень флуоресценции после амплификации при температуре 56,5°С - уровень флуоресценции до амплификации при температуре 56,5°С). Для образцов, содержащих TFRC, нормированные значения флуоресценции (i) превышали пороговое значение FXc, однако это не относилось к образцам, не содержащим TFRC. Для образцов, содержащих rpoB, нормированные значения флуоресценции (ii) превышали пороговое значение FYc, однако это не относилось к образцам, не содержащим rpoB. Для образцов, содержащих pss, нормированные значения флуоресценции (iii) превышали пороговое значение FZc, однако это не относилось к образцам, не содержащим pss.The results shown in Figure 26 show a comparison of fluorescence levels before and after amplification on the JOE channel using reaction mixtures containing 10,000 copies of TFRC, rpoB, pss, or all combinations of two or more target genes, measured at 39.5°C, 56.5°C and 65.5°C. The results are averages obtained in triplicate reactions for the values of (i) fluorescence level after amplification at 39.5°C - fluorescence level before amplification at 39.5°C, (ii) (fluorescence level after amplification at 56.5 °C - fluorescence level before amplification at 56.5°C) - (fluorescence level after amplification at 39.5°C - fluorescence level before amplification at 39.5°C) and (iii) (fluorescence level after amplification at temperature 65.5°C - fluorescence level before amplification at a temperature of 65.5°C) - (fluorescence level after amplification at a temperature of 56.5°C - fluorescence level before amplification at a temperature of 56.5°C). For samples containing TFRC, normalized fluorescence values (i) exceeded the threshold value FXc, but this did not apply to samples not containing TFRC. For samples containing rpoB, the normalized fluorescence values (ii) exceeded the FYc threshold, but this did not apply to samples not containing rpoB. For samples containing pss, the normalized fluorescence values (iii) exceeded the FZc threshold, but this did not apply to samples not containing pss.
В таблице 18 показаны результаты, полученные после выполнения восьми логических тестов для вышеупомянутых значений (i), (ii) и (iii). Каждый из восьми логических тестов включал два критерия (вторая строка таблицы 18), которые определяли, содержал ли образец (отсутствие мишени), (только TFRC), (только rpoB), (только pss), (только TFRC и rpoB), (только TFRC и pss), (только rpoB и pss) или (TFRC, rpoB и pss). Каждый из этих двух критериев определял, являлось ли отношение двух из значений (i), (ii) и (iii) большим или меньшим по сравнению с заранее заданным значением, или попадало ли оно в заранее заданный диапазон. Для всех протестированных образцов устанавливали значение "ИСТИНА" только для одного логического теста, и значение "ЛОЖЬ" для всех других логических тестов, что позволяло точно определить наличие гена-мишени.Table 18 shows the results obtained after performing eight logical tests for the above values (i), (ii) and (iii). Each of the eight logical tests included two criteria (second row of Table 18) that determined whether the sample contained (no target), (TFRC only), (rpoB only), (pss only), (TFRC and rpoB only), (only TFRC and pss), (rpoB and pss only) or (TFRC, rpoB and pss). Each of these two criteria determined whether the ratio of two of the values (i), (ii) and (iii) was greater or less than a predetermined value, or fell within a predetermined range. All samples tested were set to TRUE for only one logical test, and FALSE for all other logical tests, to accurately determine the presence of the target gene.
На фигуре 27 показано сравнение средних значений dФлуоресценция/dТемпература после амплификации, полученных на канале JOE при использовании реакционных смесей, содержащих 10000 копий TFRC, rpoB, pss или всех комбинаций двух или более генов-мишеней, при 37°С, 50°С и 65°С. Эти значения рассчитывали на основе измерений флуоресценции после амплификации, выполненных при 36,5°С, 37,5°С, 49,5°С, 50,5°С, 64,5°С и 65,5°С. Значение dФлуоресценция/dТемпература при 37°С превышало пороговое значение FXd только для образцов, содержавших TFRC. Значение dФлyopecцeнция/dTeмпepaтypa при 50°С превышало пороговое значение FYd только для образцов, содержавших rpoB. Значение dФлyopecцeнция/dTeмпepaтypa при 65°С превышало пороговое значение FZd только для образцов, содержавших pss.The figure 27 shows a comparison of the average values of dFluorescence/dTemperature after amplification obtained on the JOE channel using reaction mixtures containing 10,000 copies of TFRC, rpoB, pss or all combinations of two or more target genes at 37°C, 50°C and 65 °C. These values were calculated from post-amplification fluorescence measurements performed at 36.5°C, 37.5°C, 49.5°C, 50.5°C, 64.5°C and 65.5°C. The value of dFluorescence/dTemperature at 37°C exceeded the threshold value FXd only for samples containing TFRC. The value of dFluorescence/dTemperature at 50°C exceeded the FYd threshold value only for samples containing rpoB. The value of dfluorescence/dTemperature at 65°С exceeded the threshold value FZd only for samples containing pss.
В таблице 19 показаны результаты, полученные после обработки значений dФлyopecцeнция/dTeмпepaтypa, измеренных при 37°С, 50°С и 65,5°С для каждого из образцов, содержавших 10000 копий TFRC, rpoB, pss или все комбинации двух или более генов-мишеней, с использованием восьми логических тестов. Эти значения рассчитывали на основе измерений флуоресценции после амплификации, выполненных при 36,5°С, 37,5°С, 49,5°С, 50,5°С, 64,5°С и 65,5°С. Каждый из восьми логических тестов включал два критерия (вторая строка таблицы 19), которые определяли, содержал ли образец (отсутствие мишени), (только TFRC), (только rpoB), (только pss), (только TFRC и rpoB), (только TFRC и pss), (только rpoB и pss) или (TFRC, rpoB и pss). Эти два критерия определяли, являлось ли отношение двух значений с1Флуоресценция/с1Температура большим или меньшим по сравнению с заранее заданным значением, или попадало ли оно в заранее заданный диапазон. Для всех протестированных образцов устанавливали значение "ИСТИНА" только для одного логического теста, и значение "ЛОЖЬ" для всех других логических тестов, что позволяло точно определить наличие гена-мишени.Table 19 shows the results obtained after processing the dFluorescence/dTemperature values measured at 37°C, 50°C, and 65.5°C for each of the samples containing 10,000 copies of TFRC, rpoB, pss, or all combinations of two or more genes - targets using eight logic tests. These values were calculated from post-amplification fluorescence measurements performed at 36.5°C, 37.5°C, 49.5°C, 50.5°C, 64.5°C and 65.5°C. Each of the eight logical tests included two criteria (second row of Table 19) that determined whether the sample contained (no target), (TFRC only), (rpoB only), (pss only), (TFRC and rpoB only), (only TFRC and pss), (rpoB and pss only) or (TFRC, rpoB and pss). These two criteria determined whether the ratio of the two values c1Fluorescence/c1Temperature was greater or less than a predetermined value, or fell within a predetermined range. All samples tested were set to TRUE for only one logical test, and FALSE for all other logical tests, to accurately determine the presence of the target gene.
Claims (237)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU2018902915 | 2018-08-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2021105621A RU2021105621A (en) | 2022-09-09 |
| RU2783946C2 true RU2783946C2 (en) | 2022-11-22 |
Family
ID=
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2394915C2 (en) * | 2006-03-24 | 2010-07-20 | Александр Борисович Четверин | Non-contact methods of detecting molecular colonies, sets of reagents and device for realising said methods |
| WO2016025452A1 (en) * | 2014-08-11 | 2016-02-18 | Luminex Corporation | Probes for improved melt discrimination and multiplexing in nucleic acids assays |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2394915C2 (en) * | 2006-03-24 | 2010-07-20 | Александр Борисович Четверин | Non-contact methods of detecting molecular colonies, sets of reagents and device for realising said methods |
| WO2016025452A1 (en) * | 2014-08-11 | 2016-02-18 | Luminex Corporation | Probes for improved melt discrimination and multiplexing in nucleic acids assays |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| WOOD ROBERT J. et al. 'A REAL-TIME ASSAY FOR CpG-SPECIFIC CYTOSINE-C5 METHYLTRANSFERASE ACTIVITY' // NUCLEIC ACIDS RESEARCH, vol. 38, No. 9, pages e107, 2010. MOKANY ELISA et al. 'MNAZYMES, A VERSATILE NEW CLASS OF NUCLEIC ACID ENZYMES THAT CAN FUNCTION AS BIOSENSORS AND MOLECULAR SWITCHES' // JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, vol.132, pages 1051-1059, 2009. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11802308B2 (en) | Detection of nucleic acids | |
| CN112823212B (en) | Multiplex detection of nucleic acids | |
| CN102171366B (en) | Multiplex amplification and detection | |
| US9051606B2 (en) | Methods and compositions for nucleic acid detection | |
| JP7636448B2 (en) | Multiplexed detection of nucleic acids using mixed reporters | |
| RU2783946C2 (en) | Multiplex detection of nucleic acids | |
| CN118103522A (en) | Temperature-selectable FRET cell signaling | |
| RU2822888C9 (en) | Multiplex detection of nucleic acids using mixed reporters | |
| RU2822888C1 (en) | Multiplex detection of nucleic acids using mixed reporters | |
| EP4388133A2 (en) | Compositions and methods for multiplex detection of mirna and other polynucelotides | |
| WO2024234030A1 (en) | Target detection using temperature controlled probes | |
| WO2025076596A1 (en) | Target recycled hybridisation chain reaction | |
| HK1199743B (en) | Detection of nucleic acids |