WO2025053620A1 - Method for detecting target nucleic acid using three probes - Google Patents
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- C12Q1/6876—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
Definitions
- the present disclosure relates to a composition for detecting a target nucleic acid comprising three probes and a method for detecting a target nucleic acid using the same.
- Real-time detection methods For the detection of target nucleic acids, real-time detection methods are widely used, which can detect target nucleic acids while monitoring target amplification in real time. Real-time detection methods generally utilize labeled probes or primers that specifically hybridize with target nucleic acids.
- Examples of methods utilizing hybridization between labeled probes and target nucleic acids include the molecular beacon method (Tyagi et al., Nature Biotechnology v. 14 MARCH 1996) utilizing dual-labeled probes having a hairpin structure, the HyBeacon method (French DJ et al., Mol. Cell Probes, 15(6):363-374(2001)), the hybridization probe method using two probes each labeled as a donor and an acceptor (Bernad et al., 147-148 Clin Chem 2000; 46) and the Lux method (U.S. Pat. No. 7,537,886) utilizing single-labeled oligonucleotides.
- the TaqMan method U.S. Patent Nos. 5,210,015 and 5,538,848) utilizing dual-labeled probes and cleavage of the probes by the 5'-nuclease activity of DNA polymerase is widely used in the art.
- Examples of methods utilizing labeled primers include the Sunrise primer method (Nazarenko et al., 2516-2521 Nucleic Acids Research, 1997, v.25 no.12, and U.S. Pat. No. 6,117,635), the Scorpion primer method (Whitcombe et al., 804-807, Nature Biotechnology v. 17 AUGUST 1999 and U.S. Pat. No. 6,326,145), and the TSG primer method (WO 2011-078441).
- the number of target nucleic acids that can be detected simultaneously in one reaction is limited by the number of available labels (e.g., 5 or less).
- the present inventors have made extensive research efforts to develop a novel method for detecting a target nucleic acid in real time with improved convenience and high efficiency. In particular, they have made efforts to develop a method capable of detecting a plurality of target nucleic acid sequences using a single type of label.
- a novel protocol for detecting a target nucleic acid has been established using a reporter probe including a nucleotide sequence that hybridizes to a first region of a target nucleic acid and a reporter molecule linked thereto, a first quencher probe including a nucleotide sequence that hybridizes to the reporter probe and a first quencher molecule linked thereto, and a second quencher probe including a nucleotide sequence that hybridizes to a second region of a target nucleic acid and a second quencher molecule linked thereto.
- the protocol according to the present disclosure can detect not only a single target nucleic acid but also a plurality of target nucleic acids.
- an object of the present disclosure is to provide a composition for detecting a target nucleic acid comprising three probes.
- Another object of the present disclosure is to provide a method for detecting a target nucleic acid in a sample using three probes.
- Another object of the present disclosure is to provide a method for detecting n target nucleic acids in a sample.
- composition for detecting a target nucleic acid comprising:
- the reporter probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a first region of the target nucleic acid
- the above reporter probe has a reporter molecule linked thereto;
- the first quencher probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to the reporter probe
- the first quencher probe has a first quencher molecule linked thereto,
- the first quencher molecule When a first hybrid is formed between the reporter probe and the first quencher probe, the first quencher molecule is at a position to quench a signal from the reporter probe;
- the second quencher probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a second region of the target nucleic acid
- the second quencher probe has a second quencher molecule linked thereto,
- the first region and the second region of the above target nucleic acid are adjacent to each other,
- the second quencher molecule is at a position to quench a signal from the reporter molecule
- the first hybrid compound has a melting temperature (Tm) that is different from the Tm of the second hybrid compound and the Tm of the third hybrid compound.
- formation of the second hybrid is superior to formation of the first hybrid.
- the length of the first quencher probe is 1 to 30 nucleotides shorter than the length of the reporter probe.
- the second quencher molecule is positioned immediately adjacent to the reporter molecule, or is positioned within 1 to 4 nucleotides from the reporter molecule.
- the reporter molecule when the first region of the target nucleic acid is located 5'-upstream of the second region of the target nucleic acid, the reporter molecule is located at the 5'-terminal portion of the reporter probe, and the second quencher molecule is located at the 3'-terminal portion of the second quencher probe.
- the reporter molecule when the second region of the target nucleic acid is located 5'-upstream of the first region of the target nucleic acid, the reporter molecule is located at the 3'-terminal portion of the reporter probe, and the second quencher molecule is located at the 5'-terminal portion of the second quencher probe.
- the first quencher molecule and the second quencher molecule are of the same type.
- the composition for detecting a target nucleic acid provides a signal dependent on the presence of the target nucleic acid.
- the signal is provided at a temperature at which one of the second hybrid and the third hybrid maintains its double-stranded state and the other dissociates into a single strand.
- the temperature is dependent on the Tms of the first hybrid, the second hybrid and the third hybrid.
- the composition for detecting a target nucleic acid has a signal-changing temperature range (SChTR) in which a signal changes depending on the presence of the target nucleic acid in an amplification reaction for the target nucleic acid, and two signal-constant temperature ranges (SCoTRs) in which the signal is constant even when the target nucleic acid is present.
- SChTR signal-changing temperature range
- SCoTRs signal-constant temperature ranges
- the signal-change temperature range is higher than a first signal-constant temperature range of the two signal-constant temperature ranges and lower than a second signal-constant temperature range of the two signal-constant temperature ranges.
- the second hybrid and the third hybrid in the presence of the target nucleic acid, maintain their double-stranded state at a temperature within the first signal-specific temperature range.
- the second hybridization and the third hybridization are dissociated into single strands at a temperature within the second signal-specific temperature range.
- one of the second hybridization and the third hybridization in the presence of the target nucleic acid, at a temperature within the signal-change temperature range, one of the second hybridization and the third hybridization maintains its double-stranded state, and the other dissociates into two single-stranded compounds.
- a method for detecting a target nucleic acid in a sample comprising:
- the above reporter probe has a reporter molecule linked to it
- the first quencher probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to the reporter probe
- the first quencher probe has a first quencher molecule linked thereto,
- the first quencher molecule When a first hybrid is formed between the reporter probe and the first quencher probe, the first quencher molecule is at a position to quench a signal from the reporter probe,
- the second quencher probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a second region of the target nucleic acid
- the second quencher probe has a second quencher molecule linked thereto,
- the first region and the second region of the above target nucleic acid are adjacent to each other,
- the second quencher molecule is at a position to quench a signal from the reporter molecule
- the first hybrid has a melting temperature (Tm) different from the Tm of the second hybrid and the Tm of the third hybrid;
- step (c) a step of determining the presence of the target nucleic acid from the signal measured in the step (b).
- the incubation comprises a nucleic acid amplification reaction.
- the signal is measured at a temperature at which one of the second hybrid and the third hybrid maintains its double-stranded state and the other dissociates into a single strand.
- the temperature is dependent on the Tms of the first hybrid, the second hybrid and the third hybrid.
- formation of the second hybrid is superior to formation of the first hybrid.
- the first quencher molecule and the second quencher molecule are of the same type.
- a method of detecting n target nucleic acids in a sample comprising:
- n is an integer greater than or equal to 2
- the above incubation comprises multiple reaction cycles, and the measurement of the signal is performed in one or more of the multiple reaction cycles,
- Each of the above n target nucleic acid detection compositions provides a change in a signal indicating the presence of the corresponding target nucleic acid at a corresponding detection temperature among the n detection temperatures in the presence of the corresponding target nucleic acid,
- the i target nucleic acid detection composition provides a change in a signal indicating the presence of the i target nucleic acid at the i detection temperature among the n detection temperatures in the presence of the i target nucleic acid, and provides a constant signal at other detection temperatures.
- the above i represents an integer from 1 to n , and the i- th detection temperature is lower than the i +1-th detection temperature.
- the composition for detecting the i- th target nucleic acid has a signal-changing temperature range (SChTR) in which a signal changes depending on the presence of the i- th target nucleic acid and one or two signal-constant temperature ranges (SCoTR) in which a signal is constant even when the i-th target nucleic acid is present.
- SChTR signal-changing temperature range
- SCoTR signal-constant temperature ranges
- composition for detecting the above i target nucleic acid is,
- At least one of the above n target nucleic acid detection compositions is a composition comprising the above-described reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe, and;
- step (b) a step of determining the presence of n target nucleic acids from the signals measured in the step (a), wherein the step of determining the presence of the i- th target nucleic acid by the signal measured at the i- th detection temperature.
- the first feature of the present disclosure is that one reporter probe and two quencher probes are used to detect a target nucleic acid.
- the one reporter probe and two quencher probes can form three hybrids when a target nucleic acid is present, specifically, a first hybrid between the reporter probe and the first quencher probe, a second hybrid between the reporter probe and the target nucleic acid, and a third hybrid between the second quencher probe and the target nucleic acid.
- the second feature of the present disclosure is that the Tm of the first hybrid is different from the Tm of the second hybrid and the third hybrid. Due to this feature, the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure has a signal-changing temperature range in which the signal changes depending on the presence of the target nucleic acid and two signal-constant temperature ranges in which the signal is constant even when the target nucleic acid is present. That is, the composition for detecting a target nucleic acid and the method for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure can be used as an InterSC-type composition and an InterSC-type signal generating method.
- the composition for detecting target nucleic acids according to the present disclosure not only enables detection of a single target nucleic acid, but also enables detection of a plurality of target nucleic acids using a single type of label.
- the analysis time is drastically shortened compared to the conventional technology that requires melting analysis after target amplification in order to detect a plurality of target nucleic acids using a single type of label.
- FIG. 1 shows conformational changes of a reporter probe, a first quencher probe and a second quencher probe in the absence of a target nucleic acid or before a reaction between a composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and the target nucleic acid, (i) a first signal-constant temperature range, (ii) a signal-change temperature range and (iii) a second signal-constant temperature range.
- Tm1 of a first hybridization between the reporter probe and the first quencher probe is lower than Tm2 of a second hybridization between the reporter probe and the first region of the target nucleic acid and Tm3 of a third hybridization between the second quencher probe and the second region of the target nucleic acid.
- FIG. 2 shows conformational changes of a reporter probe, a first quencher probe and a second quencher probe after a reaction between a composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and a target nucleic acid in (i) a first signal-constant temperature range, (ii) a signal-change temperature range and (iii) a second signal-constant temperature range.
- Tm1 of a first hybridization between the reporter probe and the first quencher probe is lower than Tm2 of a second hybridization between the reporter probe and the first region of the target nucleic acid and Tm3 of a third hybridization between the second quencher probe and the second region of the target nucleic acid.
- FIG. 3 shows the content ratio and melt curve of the reaction result between the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and the target nucleic acid.
- FIG. 3A shows the content ratio (or abundance ratio) of the first hybridization product and the second hybridization product (or the third hybridization product) and their melt curves in the initial cycle, the middle cycle, and the final cycle of the target nucleic acid amplification reaction using the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure.
- FIG. 3B shows a plot in which the three melt curves of FIG. 3A are merged.
- the Tm1 of the first hybridization between the reporter probe and the first quencher probe is lower than the Tm2 of the second hybridization between the reporter probe and the first region of the target nucleic acid and the Tm3 of the third hybridization between the second quencher probe and the second region of the target nucleic acid.
- FIG. 4 shows conformational changes of a reporter probe, a first quencher probe and a second quencher probe in the absence of a target nucleic acid or before a reaction between a composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and the target nucleic acid, (i) a first signal-constant temperature range, (ii) a signal-change temperature range and (iii) a second signal-constant temperature range.
- Tm1 of a first hybridization between the reporter probe and the first quencher probe is lower than Tm2 of a second hybridization between the reporter probe and the first region of the target nucleic acid and higher than Tm3 of a third hybridization between the second quencher probe and the second region of the target nucleic acid.
- FIG. 5 shows conformational changes of a reporter probe, a first quencher probe and a second quencher probe after a reaction between a composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and a target nucleic acid in (i) a first signal-constant temperature range, (ii) a signal-change temperature range and (iii) a second signal-constant temperature range.
- Tm1 of a first hybridization between the reporter probe and the first quencher probe is lower than Tm2 of a second hybridization between the reporter probe and the first region of the target nucleic acid and higher than Tm3 of a third hybridization between the second quencher probe and the second region of the target nucleic acid.
- FIG. 6 shows the content ratio and melt curve of the reaction result between the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and the target nucleic acid.
- FIG. 6A shows the content ratio (or abundance ratio) of the first hybridization product and the second hybridization product (or the third hybridization product) and their melt curves in the initial cycle, the middle cycle, and the final cycle of the target nucleic acid amplification reaction using the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure.
- FIG. 6B shows a plot in which the three melt curves of FIG. 6A are merged.
- the Tm1 of the first hybridization between the reporter probe and the first quencher probe is lower than the Tm2 of the second hybridization between the reporter probe and the first region of the target nucleic acid, and is higher than the Tm3 of the third hybridization between the second quencher probe and the second region of the target nucleic acid.
- Figure 7 shows the real-time PCR results in Example 1.
- Figure 8 shows the real-time PCR results in Example 2.
- Figure 9 shows the conformational changes of the reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe of each of the two compositions used in Example 3 depending on the presence or absence of the corresponding target nucleic acid and the temperature.
- Figure 10 shows the multiplex real-time PCR results in Example 3.
- the present inventors have made extensive research efforts to develop a novel method for detecting a target nucleic acid in real time with improved convenience and high efficiency. In particular, they have made efforts to develop a method capable of detecting a plurality of target nucleic acid sequences using a single type of label.
- a novel protocol for detecting a target nucleic acid has been established using a reporter probe having a reporter molecule that includes a nucleotide sequence that hybridizes to a first region of a target nucleic acid and is linked thereto, a first quencher probe having a nucleotide sequence that hybridizes to the reporter probe and is linked thereto, and a second quencher probe having a second quencher molecule that includes a nucleotide sequence that hybridizes to a second region of a target nucleic acid and is linked thereto.
- the protocol according to the present disclosure can detect not only a single target nucleic acid but also a plurality of target nucleic acids.
- the present disclosure provides a composition for detecting a target nucleic acid, comprising:
- the reporter probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a first region of the target nucleic acid
- the above reporter probe has a reporter molecule linked thereto;
- the first quencher probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to the reporter probe
- the first quencher probe has a first quencher molecule linked thereto,
- the first quencher molecule When a first hybrid is formed between the reporter probe and the first quencher probe, the first quencher molecule is at a position to quench a signal from the reporter probe;
- the second quencher probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a second region of the target nucleic acid
- the second quencher probe has a second quencher molecule linked thereto,
- the first region and the second region of the above target nucleic acid are adjacent to each other,
- the second quencher molecule is at a position to quench a signal from the reporter molecule
- the first hybrid compound has a melting temperature (Tm) that is different from the Tm of the second hybrid compound and the Tm of the third hybrid compound.
- a composition for detecting a target nucleic acid of the present disclosure comprises one reporter probe and two quencher probes.
- the reporter probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a first region of the target nucleic acid and has a reporter molecule linked thereto;
- the first quencher probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to the reporter probe and has a first quencher molecule linked thereto;
- the second quencher probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a second region of the target nucleic acid and has a second quencher molecule linked thereto.
- target nucleic acid means a nucleic acid sequence to be detected, which anneals or hybridizes with a probe or primer under hybridization, annealing, or amplification conditions.
- the target nucleic acid sequence includes double-stranded as well as single-stranded.
- the target nucleic acid sequence includes sequences that are initially present in the nucleic acid sample as well as sequences that are newly generated in the reaction.
- the above target nucleic acid includes all DNA (gDNA and cDNA), RNA molecules and hybrids thereof (chimeric nucleic acids).
- the sequence may be in double-stranded or single-stranded form.
- the target nucleic acid includes any naturally occurring prokaryotic nucleic acid, eukaryotic (e.g., protozoa and parasites, fungi, yeast, higher plants, lower animals, and higher animals including mammals and humans) nucleic acid, viral (e.g., herpes virus, HIV, influenza virus, Epstein-Barr virus, hepatitis virus, poliovirus, etc.) nucleic acid, or viroid nucleic acid.
- the target nucleic acid can be any nucleic acid molecule that is or can be produced recombinantly or any nucleic acid molecule that is or can be synthesized chemically. Accordingly, the target nucleic acid may or may not be found in nature.
- the target nucleic acid can include a known or unknown sequence.
- the target nucleic acid may comprise a nucleotide variation.
- nucleotide variation may mean a substitution, deletion or insertion of any single or multiple nucleotides in a DNA sequence at a specific position in a continuous DNA segment. Such continuous DNA segments may include a gene or any other portion of a chromosome. Such nucleotide variations may be mutations or polymorphic allele variations.
- the nucleotide variations detected in the present disclosure include single nucleotide polymorphisms (SNPs), mutations, deletions, insertions, substitutions and translocations.
- nucleotide variations include various variations in the human genome (e.g., variations in the methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR) gene), variations associated with drug resistance in pathogens, and tumorigenic variations.
- MTHFR methylenetetrahydrofolate reductase
- nucleotide variation as used herein includes all variations at a specific position of a nucleic acid sequence. That is, the term nucleotide variation includes the wild type and all mutant forms thereof at a specific position of a nucleic acid sequence.
- sample means a cell, tissue or fluid from a biological source, or any other medium that can be beneficially evaluated according to the present disclosure, and includes viruses, bacteria, tissues, cells, blood, serum, plasma, lymph, milk, urine, feces, ocular fluid, saliva, semen, brain extracts, spinal fluid, appendix, spleen and tonsil tissue extracts, amniotic fluid, ascites, and non-biological samples (e.g., food and water).
- the sample also includes natural-occurring and synthetic nucleic acid molecules isolated from a biological source.
- primer refers to an oligonucleotide that can act as an initiation point of synthesis when the conditions that induce synthesis of a primer extension product complementary to a nucleic acid strand (template) are present, i.e., in the presence of nucleotides and a polymerization agent, such as DNA polymerase, and at suitable temperature and pH.
- the primer must be sufficiently long to prime the synthesis of an extension product in the presence of the polymerization agent. The exact length of the primer will depend on many factors, including temperature, application, and source of the primer.
- probe refers to a single-stranded nucleic acid molecule comprising hybridization site(s) for a target nucleic acid sequence.
- the probe and primer are single-stranded deoxyribonucleotide molecules.
- the probe or primer utilized in the present disclosure may include naturally occurring dNMPs (i.e., dAMP, dGMP, dCMP and dTMP), modified nucleotides or non-natural nucleotides. Additionally, the probe or primer may include ribonucleotides.
- annealing or “priming” as used herein refers to the apposition of an oligodeoxynucleotide or nucleic acid to a template nucleic acid, which causes a polymerase to polymerize the nucleotides to produce a nucleic acid molecule complementary to the template nucleic acid or a portion thereof.
- hybridize refers to the formation of a double strand by non-covalent association between two complementary single-stranded polynucleotides under specific hybridization conditions or stringent conditions.
- Hybridization can occur when the complementarity between the two nucleic acid strands is perfect (perfect match) or can occur even if some mismatched bases are present.
- the degree of complementarity required for hybridization can vary depending on the hybridization conditions and can be controlled, in particular, by temperature.
- Hybridization herein can be performed under suitable hybridization conditions, which are generally determined by optimization procedures. Conditions such as temperature, concentration of components, hybridization and wash times, buffer components, and their pH and ionic strength can vary depending on various factors, including the length and GC content of the oligonucleotides (primers and probes) and the target nucleotide sequence. For example, when using relatively short oligonucleotides, it is preferable to select low stringency conditions. Detailed conditions for hybridization can be found in Joseph Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y. (2001); and M.L.M. Anderson, Nucleic Acid Hybridization, Springer-Verlag New York Inc. N.Y. (1999).
- an oligonucleotide e.g., a reporter probe or a second quencher probe
- a nucleotide sequence that hybridizes to another oligonucleotide (e.g., a target nucleic acid) means that all or a portion of the sequence of said one oligonucleotide comprises a complementary nucleotide sequence necessary for hybridization with all or a portion of the sequence of the other oligonucleotide.
- the portion when referring to hybridization between a portion within an oligonucleotide and another oligonucleotide herein, the portion may be regarded as a separate oligonucleotide and hybridization between the other oligonucleotides may be expressed.
- complementary means sufficiently complementary to allow a primer or probe to selectively hybridize to a target nucleic acid under given annealing conditions or stringent conditions, and includes both “substantially complementary” and “perfectly complementary,” specifically, perfectly complementary.
- non-complementary means sufficiently non-complementary such that a primer or probe will not selectively hybridize to a particular sequence under given annealing or stringent conditions, and encompasses both “substantially non-complementary” and “perfectly non-complementary,” specifically, completely non-complementary.
- a reporter probe according to the present disclosure has a reporter molecule linked thereto and comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a first region of the target nucleic acid.
- a first quencher probe according to the present disclosure has a first quencher molecule linked thereto and comprises a nucleotide sequence that hybridizes to the reporter probe.
- the first quencher probe can hybridize to the reporter probe to form a first hybrid product.
- the first quencher molecule of the first quencher probe when the first quencher probe hybridizes to the reporter probe, the first quencher molecule of the first quencher probe is positioned close to the reporter molecule of the reporter probe such that the first quencher molecule quenches a signal from the reporter molecule. Accordingly, when the first quencher probe hybridizes with the reporter probe to form a first hybrid, the first quencher molecule quenches a signal from the reporter molecule, and when the first hybrid dissociates into two single strands, the first quencher molecule unquenchs a signal from the reporter.
- the reporter probe and the first quencher probe have different lengths.
- the length of the first quencher probe is shorter than the length of the reporter probe.
- the length of the first quencher probe is 1 to 30 nucleotides, 1 to 25 nucleotides, 1 to 20 nucleotides, 1 to 15 nucleotides, 1 to 10 nucleotides, 2 to 30 nucleotides, 2 to 25 nucleotides, 2 to 20 nucleotides, 2 to 15 nucleotides, 2 to 10 nucleotides, 3 to 30 nucleotides, 3 to 25 nucleotides, 3 to 20 nucleotides, 3 to 15 nucleotides, 3 to 10 nucleotides, 2 to 7 nucleotides or 1 to 5 nucleotides shorter than the length of the reporter probe.
- the first quencher probe has a non-complementary base or a universal base with a base on the reporter probe. In this way, including the non-complementary base or the universal base on the first quencher probe can cause the Tm of the first hybrid to be lower than the Tm of the second hybrid even when the first quencher probe has the same or a longer length than the reporter probe.
- the first quencher probe can have 1 to 5 non-complementary bases or universal bases.
- the universal base is deoxyinosine, inosine, 7-diaza-2'-deoxyinosine, 2-aza-2'-deoxyinosine, 2'-OMe inosine, 2'-F inosine, deoxy 3-nitropyrrole, 3-nitropyrrole, 2'-OMe 3-nitropyrrole, 2'-F 3-nitropyrrole, 1-(2'-deoxy-beta-D-ribofuranosyl)-3-nitropyrrole, deoxy 5-nitropyrrole, 5-nitroindole, 2'-OMe 5-nitroindole, 2'-F 5-nitroindole, deoxy 4-nitrobenzimidazole, 4-nitrobenzimidazole, deoxy 4-aminobenzimidazole, 4-aminobenzimidazole, deoxy Nebularine, 2'-F nebularine, 2'-F 4-nitrobenzimidazole, PNA-5-introindole, PNA-nebularine, PNA-5-
- a double-stranded oligonucleotide composed of two strands with different lengths spontaneously reacts with a single-stranded oligonucleotide, and the relatively shorter strand of the double-stranded oligonucleotide is displaced by the single-stranded oligonucleotide to form a new double-stranded oligonucleotide that is thermodynamically more stable.
- a first hybrid formed between a reporter probe, which is a double-stranded oligonucleotide, and a first quencher probe can spontaneously form a second hybrid, which is thermodynamically more stable, by displacing the first quencher probe, which is a single-stranded oligonucleotide, from the target nucleic acid.
- the formation of the second hybrid is superior to the formation of the first hybrid.
- the reporter probe and the first quencher probe hybridize with each other to form the first hybrid.
- the first quencher probe of the first hybrid is replaced by the target nucleic acid, forming a second hybrid between the reporter probe and the target nucleic acid.
- a second quencher probe according to the present disclosure has a second quencher molecule linked thereto and comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a second region of the target nucleic acid.
- the reporter probe hybridizes to a first region of the target nucleic acid to form a second hybrid
- the second quencher probe hybridizes to a second region of the target nucleic acid to form a third hybrid.
- the reporter probe, the first quencher probe and/or the second quencher probe are "blocked" at their 3'-ends to prevent extension.
- Blocking can be accomplished by any conventional method. For example, blocking can be accomplished by adding a chemical moiety, such as biotin, a label, a phosphate group, an alkyl group, a non-nucleotide linker, a phosphorothioate or an alkane-diol moiety, to the 3'-hydroxyl group of the last nucleotide. Alternatively, blocking can be accomplished by removing the 3'-hydroxyl group of the last nucleotide or by using a nucleotide lacking a 3'-hydroxyl group, such as a dideoxynucleotide.
- a chemical moiety such as biotin, a label, a phosphate group, an alkyl group, a non-nucleotide linker, a phosphorothioate or an alkane-
- the first region and the second region of the target nucleic acid are adjacent to each other.
- adjacent as used herein when referring to a first region and a second region of a target nucleic acid means that a reporter molecule of a reporter probe hybridized to the first region of the target nucleic acid and a second quencher molecule of a second quencher probe hybridized to the second region of the target nucleic acid are sufficiently adjacent to each other to interact with each other.
- the first region and the second region of the target nucleic acid can be positioned immediately adjacent to each other or in close proximity with some separation, as long as the second quencher molecule of the second quencher probe hybridized to the second region of the target nucleic acid can quench a signal from the reporter molecule of the reporter probe hybridized to the first region of the target nucleic acid.
- the first region and the second region of the target nucleic acid can be positioned directly adjacent to each other.
- the first region and the second region of the target nucleic acid can be positioned directly adjacent to each other to form a nick.
- the first region and the second region of the target nucleic acid can be positioned directly adjacent to each other.
- the first region of the target nucleic acid can be positioned 1-30 nucleotides, 1-20 nucleotides, 1-15 nucleotides, 1-10 nucleotides, 1-5 nucleotides, or 1-4 nucleotides apart from the second region of the target nucleic acid.
- the first region and the second region of the target nucleic acid can overlap each other.
- 1-10 nucleotides, 1-7 nucleotides, 1-5 nucleotides, 1-3 nucleotides or 1-2 nucleotides may overlap.
- the second quencher molecule linked to the second quencher probe when the reporter probe and the second quencher probe are hybridized to the target nucleic acid, the second quencher molecule linked to the second quencher probe is positioned in proximity to the reporter molecule linked to the reporter probe hybridized to the target nucleic acid such that the second quencher molecule can quench a signal from the reporter molecule.
- the second quencher molecule linked to the second quencher probe is positioned immediately adjacent to the reporter molecule linked to the reporter probe or within 1 to 4 nucleotides from the reporter molecule.
- the reporter molecule of the reporter probe, the first quencher molecule of the first quencher probe and the second quencher molecule of the second quencher probe are each linked to a position where quenching and unquenching can be induced under specific conditions, taking into account the forms of the first hybrid, the second hybrid and the third hybrid.
- the reporter molecule, the first quencher molecule and the second quencher molecule are linked to positions that satisfy both of the following conditions.
- the first quencher molecule when the first hybrid is formed, the first quencher molecule quenches the signal from the reporter molecule, and when the first hybrid is dissociated, the first quencher molecule unquenchs the signal from the reporter molecule;
- the reporter probe and the second quencher probe each hybridize to the first region and the second region of the target nucleic acid, respectively, the second quencher molecule linked to the second quencher probe approaches the reporter molecule of the reporter probe hybridized to the target nucleic acid, such that the second quencher molecule linked to the second quencher probe quenches a signal from the reporter molecule linked to the reporter probe.
- the first region of the target nucleic acid can be located upstream from the 5'-terminus of the second region of the target nucleic acid. In another embodiment, the first region of the target nucleic acid can be located downstream from the 3'-terminus of the second region.
- the reporter molecule is linked to the 3'-terminal portion or the 5'-terminal portion of the reporter probe.
- the first quencher molecule is linked to the 5'-terminal portion or the 3'-terminal portion of the first probe.
- the second quencher molecule is linked to the 5'-terminal portion or the 3'-terminal portion of the second quencher probe.
- the reporter molecule when the first region of the target nucleic acid is located 5'-upstream of the second region of the target nucleic acid, the reporter molecule is located at the 5'-terminal portion of the reporter probe, and the second quencher molecule is located at the 3'-terminal portion of the second quencher probe.
- the reporter molecule when the second region of the target nucleic acid is located 5'-upstream of the first region of the target nucleic acid, the reporter molecule is located at the 3'-terminal portion of the reporter probe, and the second quencher molecule is located at the 5'-terminal portion of the second quencher probe.
- the reporter molecules and quencher molecules used in the present disclosure are interactive labels.
- a fluorescence resonance energy transfer (FRET) labeling system includes a fluorescent reporter molecule (donor molecule) and a quencher molecule (acceptor molecule).
- FRET fluorescence resonance energy transfer
- the energy donor is fluorescent, but the energy acceptor can be fluorescent or non-fluorescent.
- the energy donor is non-fluorescent, such as a chromophore, and the energy acceptor is fluorescent.
- the energy donor is luminescent, such as bioluminescent, chemiluminescent, or electrochemiluminescent, and the acceptor is fluorescent.
- the donor molecule and the acceptor molecule may be respectively described as a reporter molecule and a quencher molecule in the present disclosure.
- Interactive labels comprise a pair of labels that provide a detectable signal based on contact-mediated quenching (Salvatore et al., Nucleic Acids Research, 2002 (30) no.21 e122 and Johansson et al., J. AM. CHEM. SOC 2002 (124) pp 6950-6956).
- the interactive label system includes all instances where a signal change is induced by an interaction between at least two molecules (e.g., dyes).
- Reporter molecules and quencher molecules useful as interactive labels may include any molecules known in the art. Examples include: Cy2TM (506), YO-PROTM-1 (509), YOYOTM-1 (509), Calcein (517), FITC (518), FluorXTM (519), AlexaTM (520), Rhodamine 110 (520), Oregon GreenTM 500 (522), Oregon GreenTM 488 (524), RiboGreenTM (525), Rhodamine GreenTM (527), Rhodamine 123 (529), Magnesium GreenTM (531), Calcium GreenTM (533), TO-PROTM-1 (533), TOTO1 (533), JOE (548), BODIPY530/550 (550), Dil (565), BODIPY TMR (568), BODIPY558/568 (568), BODIPY564/570 (570), Cy3TM (570), AlexaTM 546 (570), TRITC (572), Magnesium OrangeTM (575), Phycoerythrin R&B (575), Rhodamine Phalloidin
- Suitable reporter-quencher pairs are described in various references, including: Pesce et al., editors, Fluorescence Spectroscopy (Marcel Dekker, New York, 1971); White et al., Fluorescence Analysis: A Practical Approach (Marcel Dekker, New York, 1970); Berlman, Handbook of Fluorescence Spectra of Aromatic Molecules, 2nd Edition (Academic Press, New York, 1971); Griffiths, Color AND Constitution of Organic Molecules (Academic Press, New York, 1976); Bishop, editor, Indicators (Pergamon Press, Oxford, 1972); Haugland, Handbook of Fluorescent Probes and Research Chemicals (Molecular Probes, Eugene, 1992); Pringsheim, Fluorescence and Phosphorescence (Interscience Publishers, New York, 1949); Haugland, R. P., Handbook of Fluorescent Probes and Research Chemicals, 6th Edition (Molecular Probes, Eugene, Oreg., 1996); U.S. Patent Nos. 3,996,345 and
- non-fluorescent black quencher molecules capable of quenching fluorescence of a broad wavelength or a specific wavelength can be utilized.
- non-fluorescent black quencher molecules are BHQ and DABCYL.
- the reporter comprises a donor of FRET and the quencher comprises the remaining partner (acceptor) of FRET.
- fluorescein dye is used as a reporter and rhodamine dye is used as a quencher.
- the first quencher molecule and the second quencher molecule are quencher molecules of the same type.
- the first quencher molecule is a non-fluorescent black quencher molecule (e.g., BHQ)
- the second quencher molecule can use the same type of non-fluorescent black quencher molecule (e.g., BHQ)
- the first quencher molecule is a fluorescent acceptor molecule (e.g., rhodamine dye)
- the second quencher molecule can also use the same type of fluorescent acceptor molecule (e.g., rhodamine dye).
- a composition for detecting a target nucleic acid comprising a reporter probe, a first quencher probe and a second quencher probe according to the present disclosure described above reacts with a target nucleic acid to provide a signal dependent on the presence of the target nucleic acid.
- a composition for detecting a target nucleic acid comprising three probes according to the present disclosure provides a signal change indicating the presence of the target nucleic acid as the target nucleic acid is amplified.
- the provision of the signal includes “signal generation or extinguishment” and “signal increase or decrease.”
- the provision of the signal means provision of a significant signal, i.e., a signal indicating the presence of the target nucleic acid.
- the significant signal i.e., a signal indicating the presence of the target nucleic acid
- the significant signal i.e., a signal indicating the presence of the target nucleic acid
- the significant signal means a signal having an intensity after subtracting the intensity of the background signal or the intensity of a signal that can be provided in the absence of the target nucleic acid from the intensity of the provided signal.
- the provision of a signal in this invention is interpreted as the provision of a change in signal, and the provision of said change in signal means providing a change in the signal in the presence of a target compared to the signal in the absence of the target.
- the change in signal is provided by a change in the sum of the signal provided from the first hybrid and the signal provided from the second or third hybrid.
- the reaction with the target nucleic acid may include an amplification reaction, such as a signal amplification reaction and/or a nucleic acid amplification reaction.
- an amplification reaction such as a signal amplification reaction and/or a nucleic acid amplification reaction.
- the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure can form a first hybrid, and when a target nucleic acid is present, can form not only the first hybrid, but also a second hybrid and a third hybrid.
- the first hybrid formed by the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure is characterized in that it has a melting temperature (Tm) that is different from the Tms of the second hybrid and the third hybrid. That is, the Tm of the first hybrid (referred to as Tm1 herein) is different from the Tm of the second hybrid (referred to as Tm2 herein) and the Tm of the third hybrid (referred to as Tm3 herein).
- melting temperature means the melting temperature at which half of the population of double-stranded nucleic acid molecules dissociates into single-stranded molecules. Tm is determined by the length and G/C content of the hybridizing nucleotides. Tm can be calculated by conventional methods such as the Wallace rule (R.B. Wallace et al., Nucleic Acids Research, 6:3543-3547(1979)) and the nearest-neighbor method (SantaLucia J. Jr. et al., Biochemistry, 35:3555-3562(1996)); Sugimoto N. et al., Nucleic Acids Res., 24:4501-4505(1996)).
- the signal dependent on the presence of the target nucleic acid is provided at a temperature at which one of the second hybrid and the third hybrid maintains its double-stranded state and the other dissociates into a single strand. That is, the temperature at which the signal is provided is dependent on the Tms of the first hybrid, the second hybrid and the third hybrid.
- Tm1 and Tm2 are adjusted such that formation of the second hybrid is favored over formation of the first hybrid.
- Tm1 is lower than Tm2, and specifically, Tm1 is at least 2°C, 3°C, 4°C, 5°C, 6°C, 7°C, 8°C, 9°C, 10°C, 11°C, 12°C, 13°C, 14°C or 15°C lower than Tm2.
- Tm3 can be higher or lower than Tm1.
- Tm1 is controllable by the sequence and/or length of the first quencher probe.
- Tm2 is controllable by the sequence and/or length of the reporter probe.
- Tm3 is controllable by the sequence and/or length of the second quencher probe.
- Tm1 is different from both Tm2 and Tm3, Tm2 and Tm3 may be the same or different from each other.
- the second hybrid and the third hybrid have different Tm's. That is, Tm2 and Tm3 are different from each other, for example, Tm2 and Tm3 are different from each other by at least 2°C, 3°C, 4°C, 5°C, 6°C, 7°C, 8°C, 9°C, 10°C, 11°C, 12°C, 13°C, 14°C, 15°C or 20°C.
- the second hybrid and the third hybrid have the same Tm, i.e., Tm2 and Tm3 are the same.
- the composition for detecting a target nucleic acid has a temperature range in which a signal changes depending on the presence of the target nucleic acid in a reaction with the target nucleic acid (e.g., an amplification reaction), i.e., a signal-changing temperature range (SChTR), and two temperature ranges in which the signal does not change even in the presence of the target nucleic acid, i.e., two signal-constant temperature ranges (SCoTRs).
- SChTR signal-changing temperature range
- SCoTRs two temperature ranges in which the signal does not change even in the presence of the target nucleic acid
- the signal-change temperature range of the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure is higher than the first signal-constant temperature range among the two signal-constant temperature ranges and lower than the second signal-constant temperature range among the two signal-constant temperature ranges.
- Figures 1 and 2 show the predominant conformations of the reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe depending on the presence of the target nucleic acid and the temperature when Tm1 is lower than both Tm2 and Tm3.
- FIG. 1 shows conformational changes of a reporter probe, a first quencher probe and a second quencher probe in the absence of a target nucleic acid or before a reaction between a composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and the target nucleic acid, in (i) a first signal-constant temperature range, (ii) a signal-change temperature range and (iii) a second signal-constant temperature range.
- FIG. 1 shows conformational changes of a reporter probe, a first quencher probe and a second quencher probe in the absence of a target nucleic acid or before a reaction between a composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and the target nucleic acid, in (i) a first signal-constant temperature range, (ii) a signal-change temperature range and (iii) a second signal-constant temperature range.
- FIG. 1 shows conformational changes of a reporter probe, a first quencher probe and a
- FIG. 2 shows conformational changes of a reporter probe, a first quencher probe and a second quencher probe after a reaction between a composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and the target nucleic acid, in (i) a first signal-constant temperature range, (ii) a signal-change temperature range and (iii) a second signal-constant temperature range.
- the reporter probe and the first quencher probe hybridize with each other to form a first hybrid (see (i) of FIG. 1). That is, at the temperature, the reporter molecule linked to the reporter probe and the first quencher molecule linked to the first quencher probe come into close proximity to each other, such that the first quencher molecule quenches a signal from the reporter molecule.
- the first hybridization between the reporter probe and the first quencher probe dissociates into two single strands (see (ii) and (iii) of FIG. 1). That is, at the temperature, the reporter molecule linked to the reporter probe and the first quencher molecule linked to the first quencher probe are separated from each other, so that the first quencher molecule unquenches a signal from the reporter molecule.
- the second quencher probe exists as a single strand at a temperature within the entire temperature range.
- the reporter probe and the second quencher probe hybridize to the target nucleic acid to form a second hybrid and a third hybrid, respectively (see (i) of FIG. 2). That is, at the temperature, the reporter molecule linked to the reporter probe and the second quencher molecule linked to the second quencher probe are close to each other, such that the second quencher molecule quenches a signal from the reporter molecule. Therefore, as shown in (i) of FIG. 1 and (i) of FIG.
- the reporter molecule linked to the reporter probe is quenched by the first quencher molecule or the second quencher molecule regardless of the presence of the target nucleic acid. Therefore, in the first signal-constant temperature range, the signal is constant without a signal change even when the target nucleic acid is present.
- the reporter probe and the second quencher probe dissociate from the target nucleic acid and each exist as a single strand (see (iii) of FIG. 2). That is, at the temperature, the reporter molecule linked to the reporter probe and the second quencher molecule linked to the second quencher probe are spaced apart from each other, so that the second quencher molecule unquenches a signal from the reporter molecule. Therefore, as shown in (iii) of FIG. 1 and (iii) of FIG.
- the reporter molecule linked to the reporter probe is separated from both the first quencher molecule and the second quencher molecule and unquenched regardless of the presence of the target nucleic acid. Therefore, in the second signal-constant temperature range, the signal is constant without signal change even when the target nucleic acid is present.
- the following forms may coexist: (ii-1) a reporter probe and a second quencher probe hybridize to the target nucleic acid to form a second hybrid product and a third hybrid product at a temperature within a signal-change temperature range; and (ii-2) a form in which the reporter probe hybridizes to the target nucleic acid to form a second hybrid product and the second quencher probe dissociates from the target nucleic acid and exists as a single strand (see (ii) of FIG. 2).
- the reporter molecule linked to the reporter probe and the second quencher molecule linked to the second quencher probe are close to each other so that the second quencher molecule quenches a signal from the reporter molecule
- the reporter molecule linked to the reporter probe and the second quencher molecule linked to the second quencher probe are spaced apart from each other so that the second quencher molecule unquenchs a signal from the reporter molecule.
- a reporter probe, a first quencher probe, and a second quencher probe that have not yet participated in the reaction may exist together, and at this time, the three probes exist in the forms (i) to (iii) of FIG. 1 depending on the temperature.
- the contents of the reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe are constant at the concentrations included in the initial target nucleic acid detection composition.
- the reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe included in the composition for detecting a target nucleic acid can exist in the forms of FIGS. 1 and 2 depending on the presence or absence of the target nucleic acid and/or a change in temperature, as described above, and the contents of the reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe existing in the forms of FIGS. 1 and 2 change depending on the degree of reaction with the target nucleic acid (e.g., the degree of amplification of the target nucleic acid).
- the reporter probe forms a first hybrid with the first quencher probe, and when it reacts with the target nucleic acid, the relatively short first quencher probe is displaced by the target nucleic acid, so that the reporter probe spontaneously forms a second hybrid that is thermodynamically more stable with the target nucleic acid.
- the reporter probe that formed the first hybrid can be considered to be consumed as it forms the second hybrid, that is, the content of the first hybrid can be considered to decrease and the content of the second hybrid can be considered to increase.
- FIG. 3 shows the content ratio and melt curve of the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and the reaction result with the target nucleic acid.
- FIG. 3A shows the content ratio (or abundance ratio) of the first hybridization product and the second hybridization product (or the third hybridization product) and their melt curves in the initial cycle, middle cycle, and final cycle of the target nucleic acid amplification reaction using the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure.
- FIG. 3B shows a plot in which the three melt curves of FIG. 3A are merged.
- the number in the (i) row in FIG. 3A represents the total content ratio of the first hybridization product existing in the form of (i) to (iii) of FIG. 1
- the number in the (ii) row represents the total content ratio of the second hybridization product (or third hybridization product) existing in the form of (i) to (iii) of FIG. 2.
- the content ratios in the (i) and (ii) rows change as the cycle increases, that is, as the target nucleic acid is amplified.
- a graph such as FIG. 3B can be obtained.
- the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure has two temperature ranges in which the signal is constant even when the target nucleic acid is present, and a temperature range in which the signal changes as the target nucleic acid is amplified.
- the content of the second hybridization product (and/or the third hybridization product) increases as the target nucleic acid is amplified.
- the content of the first hybridization product decreases as the target nucleic acid is amplified.
- the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure can provide a signal dependent on the presence of the target nucleic acid.
- the signal does not change and is constant within two signal constant-temperature ranges. Specifically, at a temperature within the first signal-constant temperature range, the reporter probe is quenched by the first quencher probe or the second quencher probe, so that the signal is constant, and at a temperature within the second signal-constant temperature range, the reporter probe is separated from both the first quencher probe and the second quencher probe and is unquenched, so that the signal is constant.
- Figures 4 and 5 show the predominant conformations of the reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe depending on the presence of the target nucleic acid and the temperature when Tm1 is lower than Tm2 and higher than Tm3.
- FIG. 4 shows conformational changes of a reporter probe, a first quencher probe and a second quencher probe in the absence of a target nucleic acid or before a reaction between a composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and the target nucleic acid, in (i) a first signal-constant temperature range, (ii) a signal-change temperature range and (iii) a second signal-constant temperature range.
- FIG. 4 shows conformational changes of a reporter probe, a first quencher probe and a second quencher probe in the absence of a target nucleic acid or before a reaction between a composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and the target nucleic acid, in (i) a first signal-constant temperature range, (ii) a signal-change temperature range and (iii) a second signal-constant temperature range.
- FIG. 5 shows conformational changes of a reporter probe, a first quencher probe and a second quencher probe after a reaction between a composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and the target nucleic acid, in (i) a first signal-constant temperature range, (ii) a signal-change temperature range and (iii) a second signal-constant temperature range.
- the reporter probe and the first quencher probe hybridize with each other to form a first hybrid (see (i) of FIG. 4). That is, at the temperature, the reporter molecule linked to the reporter probe and the first quencher molecule linked to the first quencher probe come into close proximity to each other such that the first quencher molecule quenches a signal from the reporter molecule.
- the first hybrid between the reporter probe and the first quencher probe dissociates and exists as two single strands (see (iii) of FIG. 4). That is, at the temperature, the reporter molecule linked to the reporter probe and the first quencher molecule linked to the first quencher probe are separated from each other, so that the first quencher molecule unquenches a signal from the reporter molecule.
- composition for detecting a target nucleic acid reacts with the target nucleic acid or in the absence of the target nucleic acid, at a temperature within the signal-change temperature range, (ii-1) a form in which the reporter probe and the first quencher probe hybridize with each other to form a first hybrid product and (ii-2) a form in which the first hybrid product between the reporter probe and the first quencher probe dissociates and exists as two single strands can coexist (see (ii) of FIG. 4).
- the reporter molecule linked to the reporter probe and the first quencher molecule linked to the first quencher probe are close to each other so that the first quencher molecule quenches a signal from the reporter molecule
- the reporter molecule linked to the reporter probe and the first quencher molecule linked to the first quencher probe are spaced apart from each other so that the first quencher molecule unquenchs a signal from the reporter molecule.
- the second quencher probe exists as a single strand at a temperature within the entire temperature range.
- the reporter probe and the second quencher probe hybridize to the target nucleic acid to form a second hybrid and a third hybrid, respectively (see (i) of FIG. 5). That is, at the temperature, the reporter molecule linked to the reporter probe and the second quencher molecule linked to the second quencher probe are close to each other so that the second quencher molecule quenches a signal from the reporter molecule. Therefore, as shown in (i) of FIG. 4 and (i) of FIG.
- the reporter molecule linked to the reporter probe is quenched by the first quencher molecule or the second quencher molecule regardless of the presence of the target nucleic acid. Therefore, in the first signal-constant temperature range, the signal is constant without a signal change even when the target nucleic acid is present.
- the reporter probe and the second quencher probe dissociate from the target nucleic acid and each exist as a single strand (see (iii) of FIG. 5). That is, at the temperature, the reporter molecule linked to the reporter probe and the second quencher molecule linked to the second quencher probe are spaced apart from each other, so that the second quencher molecule unquenches a signal from the reporter molecule. Therefore, as shown in (iii) of FIG. 4 and (iii) of FIG.
- the reporter molecule linked to the reporter probe is separated from both the first quencher molecule and the second quencher molecule and unquenched regardless of the presence of the target nucleic acid. Therefore, in the second signal-constant temperature range, the signal is constant without signal change even when the target nucleic acid is present.
- the reporter probe when a target nucleic acid is present, at a temperature within a signal-change temperature range, the reporter probe hybridizes to the target nucleic acid to form a second hybrid and the second quencher probe dissociates from the target nucleic acid and exists as a single strand (see (ii) of FIG. 5). That is, at the temperature, the reporter molecule linked to the reporter probe and the second quencher molecule linked to the second quencher probe are spaced apart from each other so that the second quencher molecule unquenches a signal from the reporter molecule. That is, as shown in (ii) of FIG. 4 and (ii) of FIG.
- the first quencher molecule linked to (some) of the first quencher probes quenches a signal from the reporter molecule linked to the reporter probe (i.e., in the form of (ii-1) of FIG. 4), whereas when the target nucleic acid is present, the first quencher molecule linked to the reporter probe unquenches a signal. Due to this, the signal changes dependently on the presence of the target nucleic acid in the signal-change temperature range.
- a reporter probe, a first quencher probe, and a second quencher probe that have not yet participated in the reaction may exist together, and at this time, the three probes exist in the forms (i) to (iii) of FIG. 4 depending on the temperature.
- the contents of the reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe are constant at the concentrations included in the initial target nucleic acid detection composition.
- the reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe included in the composition for detecting a target nucleic acid can exist in the forms of FIGS. 4 and 5 depending on the presence or absence of the target nucleic acid and/or a change in temperature, as described above, and the contents of the reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe existing in the forms of FIGS. 4 and 5 change depending on the degree of reaction with the target nucleic acid (e.g., the degree of amplification of the target nucleic acid).
- the reporter probe forms a first hybrid with the first quencher probe, and when it reacts with the target nucleic acid, the relatively short first quencher probe is displaced by the target nucleic acid, so that the reporter probe spontaneously forms a second hybrid that is thermodynamically more stable with the target nucleic acid.
- the reporter probe that formed the first hybrid can be considered to be consumed as it forms the second hybrid, that is, the content of the first hybrid can be considered to decrease and the content of the second hybrid can be considered to increase.
- FIG. 6 shows the content ratio and melt curve of the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and the reaction result with the target nucleic acid.
- FIG. 6A shows the content ratio (or abundance ratio) of the first hybridization product and the second hybridization product (or the third hybridization product) and their melt curves in the initial cycle, middle cycle, and final cycle of the target nucleic acid amplification reaction using the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure.
- FIG. 6B shows a plot in which the three melt curves of FIG. 6A are merged.
- the number in the (i) row in FIG. 6A represents the total content ratio of the first hybridization product existing in the form of (i) to (iii) of FIG. 4, and the number in the (ii) row represents the total content ratio of the second hybridization product (or third hybridization product) existing in the form of (i) to (iii) of FIG. 5.
- the content ratios in the (i) and (ii) rows change as the cycle increases, that is, as the target nucleic acid is amplified.
- a graph such as FIG. 6B can be obtained.
- the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure has two temperature ranges in which the signal is constant even when the target nucleic acid is present, and a temperature range in which the signal changes as the target nucleic acid is amplified.
- the content of the second hybridization product (and/or the third hybridization product) increases as the target nucleic acid is amplified.
- the content of the first hybridization product decreases as the target nucleic acid is amplified.
- the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure can provide a signal dependent on the presence of the target nucleic acid.
- the signal does not change and is constant within two signal constant-temperature ranges. Specifically, at a temperature within the first signal-constant temperature range, the reporter probe is quenched by the first quencher probe or the second quencher probe, so that the signal is constant, and at a temperature within the second signal-constant temperature range, the reporter probe is separated from both the first quencher probe and the second quencher probe and is unquenched, so that the signal is constant.
- the composition for detecting a target nucleic acid has a signal-changing temperature range (SChTR) in which a signal changes depending on the presence of a target nucleic acid in an amplification reaction for the target nucleic acid, and two signal-constant temperature ranges (SCoTRs) in which the signal is constant even when the target nucleic acid is present.
- SChTR signal-changing temperature range
- SCoTRs two signal-constant temperature ranges
- the term "signal-constant temperature range" refers to a temperature range over which a composition for detecting a target nucleic acid provides a constant signal despite the presence of a target nucleic acid.
- the signal-constant temperature range is a temperature range over which a composition for detecting a target nucleic acid provides a constant signal over the course of a reaction time, which may also be referred to herein as a temperature range over which a composition for detecting a target nucleic acid does not provide a significant signal, or a temperature range over which a signal indicating the presence of a target nucleic acid is not provided.
- the term “constant signal” means that the signal does not substantially change during the reaction between the target nucleic acid and the composition for detecting the target nucleic acid (e.g., the target nucleic acid amplification reaction). That is, the term “constant signal” means all or any signal pattern excluding a significant signal change that appears due to the amplification of the existing target nucleic acid. In particular, the constant signal means no signal change.
- the signal when the signal does not exceed the intensity of the background signal or the intensity of the signal that can occur in the absence of the target nucleic acid during the amplification reaction, it can be expressed as "the signal is constant.”
- the constant signal can be used interchangeably with a signal that does not change or a signal that does not show a change.
- the term "signal-change temperature range” refers to a temperature range over which a composition for detecting a target nucleic acid provides a signal that changes dependently on the presence of a target nucleic acid.
- the signal-change temperature range is a temperature range over which a composition for detecting a target nucleic acid provides a signal that changes over the course of a reaction time, which may also be referred to herein as a temperature range over which a composition for detecting a target nucleic acid provides a significant signal, or a temperature range over which a signal indicative of the presence of a target nucleic acid is provided.
- the expression “one temperature range is lower than the other temperature range” used in relation to the signal-change temperature range and the signal-constant temperature range of the target nucleic acid detection composition means that the highest temperature within one temperature range is lower than the lowest temperature within the other temperature range.
- the expression “one temperature range is higher than the other temperature range” means that the lowest temperature within one temperature range is higher than the highest temperature within the other temperature range.
- the expression that the signal-constant temperature range is higher than the signal-change temperature range means that the lowest temperature within the signal-constant temperature range is higher than the highest temperature within the signal-change temperature range.
- WO2022-265463 discloses that various signal generation methods known in the art for detecting a target nucleic acid have a signal-changing temperature range (SChTR) in which the signal changes depending on the presence of the target nucleic acid and one or two signal-constant temperature ranges (SCoTR) in which the signal does not change even in the presence of the target nucleic acid.
- SChTR signal-changing temperature range
- SCoTR signal-constant temperature ranges
- WO2022-265463 discloses that various conventional signal generation methods can be classified into the following three types according to the number and order of signal-changing temperature ranges and signal-constant temperature ranges:
- compositions for implementing the above three types of signal generation methods can be classified into UnderSC-type compositions, InterSC-type compositions, and OverSC-type compositions, respectively.
- composition for detecting target nucleic acid according to the present disclosure can also be classified as an InterSC-type composition among the three signal generation methods (UnderSC-type, InterSC-type, and OverSC-type) described in WO2022-265463.
- the signal-change temperature range is determined dependently on (i) the Tm value of the first hybrid compound and (ii) the Tm values of the second hybrid compound and/or the third hybrid compound. Accordingly, the signal-change temperature range and the two signal-constant temperature ranges can be controlled by controlling the Tm of the first hybrid compound and the Tm of the second hybrid compound or the third hybrid compound.
- the second hybrid and the third hybrid in the presence of the target nucleic acid, maintain their double-stranded state at a temperature within the first signal-constant temperature range. Specifically, most of the second hybrid and most of the third hybrid maintain their double-stranded state.
- the first hybrid largely maintains its double-stranded state.
- the second hybrid and the third hybrid dissociate from the target nucleic acid and exist as single strands. Specifically, most of the second hybrid and most of the third hybrid dissociate from the target nucleic acid and exist as single strands.
- the first hybrid dissociates predominantly into two single strands.
- At least one of the second hybrid and the third hybrid maintains its double-stranded state over the signal-change temperature range.
- the second hybrid and the third hybrid when Tm1 is lower than Tm2 and Tm3, in the presence of the target nucleic acid, the second hybrid and the third hybrid maintain their double-stranded state in the signal-change temperature range. Specifically, most of the second hybrid maintains its double-stranded state, and some of the third hybrid may maintain its double-stranded state (e.g., form (ii-1) of FIG. 2) and some may dissociate from the target nucleic acid and exist as a single strand (e.g., form (ii-2) of FIG. 2). Here, most of the first hybrid dissociates into two single strands.
- the second hybridization when Tm1 is lower than Tm2 and higher than Tm3, in the presence of the target nucleic acid, the second hybridization maintains its double-stranded state and the third hybridization dissociates into single strands in the signal-change temperature range. Specifically, most of the second hybridization maintains its double-stranded state and most of the third hybridization dissociates from the target nucleic acid and exists as single strands.
- some of the first hybridization maintains its double-stranded state and some dissociates into two single strands.
- a portion when used herein to refer to a form of the first hybrid, the second hybrid and/or the third hybrid at a particular temperature range (or at a particular temperature) means a portion of the total content of the hybrid at the particular temperature range, for example, at least 5%, at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70% or at least 80% of the total content.
- the term "most" when used herein to refer to a form of the first hybrid, the second hybrid and/or the third hybrid at a particular temperature range (or a particular temperature) means a majority of the total amount of the hybrid at the particular temperature range, for example, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 96%, at least 97%, at least 98% or at least 99% of the total amount, and is meant to encompass substantially all of the hybrid.
- the reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe are (i) contained in a single vessel or (ii) contained respectively in separate vessels.
- the composition for detecting a target nucleic acid may additionally include a primer capable of amplifying a nucleic acid sequence including the first region and the second region of the target nucleic acid.
- the primer may comprise a forward primer (also referred to as an upstream primer or an upstream oligonucleotide), a reverse primer (also referred to as a downstream primer or a downstream oligonucleotide), or both.
- the primer may be an oligonucleotide having a structure known in the art and may be synthesized by methods known in the art.
- the composition for detecting a target nucleic acid may additionally include a polymerase for amplifying the target nucleic acid.
- the polymerase is a polymerase lacking nuclease activity (e.g., 5' -> 3' exonuclease activity).
- the polymerase is a polymerase having nuclease activity (e.g., 5'->3' exonuclease activity).
- the reporter probe, the first quencher probe and/or the second quencher probe are resistant to nuclease activity.
- the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure is characterized by having a signal-change temperature range and two signal-constant temperature ranges. Due to these features, by controlling the signal-change temperature range, not only the detection of a single target nucleic acid but also the detection of a plurality of target nucleic acids using a single type of label is possible. However, when a polymerase having nuclease activity is used, the reporter probe, the first quencher probe and/or the second quencher probe can be cleaved by the nuclease activity.
- the cleavage of the probe induces the release of the reporter molecule, the first quencher molecule and/or the second quencher molecule linked to the probe, and the reporter molecule is unquenched from the first quencher molecule and/or the second quencher molecule over the entire temperature range. That is, the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure causes a signal to change dependently on the presence of a target nucleic acid over the entire temperature range without a signal-constant temperature range.
- the resistance to activity of a 5' -> 3' exonuclease is conferred by a nucleotide having a backbone having resistance to activity of a 5' -> 3' exonuclease, the nucleotide comprising a variety of phosphorothioate linkages, phosphonate linkages, phosphoroamidate linkages and 2'-carbohydrate modifications, more preferably phosphorothioate linkages, alkyl phosphotriester linkages, aryl phosphotriester linkages, alkyl phosphonate linkages, aryl phosphonate linkages, hydrogen phosphonate linkages, alkyl phosphoroamidate linkages, aryl phosphoroamidate linkages, phosphoroselenate linkages, 2'-O-aminopropyl modifications, 2'-O-alkyl modifications, 2'-O-allyl modifications, 2'-O-butyl modifications, ⁇ -anomeric oligodeoxy
- the composition for detecting a target nucleic acid may optionally include reagents necessary for performing a target nucleic acid amplification reaction (e.g., a PCR reaction), such as a buffer, a DNA polymerase cofactor, and deoxyribonucleotide-5-triphosphate.
- a target nucleic acid amplification reaction e.g., a PCR reaction
- the composition may also include various polynucleotide molecules, a reverse transcriptase enzyme, various buffers and reagents, and an antibody that inhibits DNA polymerase activity.
- the composition may also include reagents necessary for performing positive control and negative control reactions. The optimal amount of reagents to be used in a particular reaction can be readily determined by one of ordinary skill in the art having the benefit of the present disclosure.
- the components of the composition may be present in separate containers, or a plurality of components may be present in a single container.
- the present disclosure provides a method for detecting a target nucleic acid in a sample, comprising:
- the reporter probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a first region of the target nucleic acid
- the above reporter probe has a reporter molecule linked to it
- the first quencher probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to the reporter probe
- the first quencher probe has a first quencher molecule linked thereto,
- the first quencher molecule When a first hybrid is formed between the reporter probe and the first quencher probe, the first quencher molecule is at a position to quench a signal from the reporter probe,
- the second quencher probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a second region of the target nucleic acid
- the second quencher probe has a second quencher molecule linked thereto,
- the first region and the second region of the above target nucleic acid are adjacent to each other,
- the second quencher molecule is at a position to quench a signal from the reporter molecule
- the first hybrid has a melting temperature (Tm) different from the Tm of the second hybrid and the Tm of the third hybrid;
- step (c) a step of determining the presence of the target nucleic acid from the signal measured in the step (b).
- a sample suspected of containing a target nucleic acid is mixed and incubated with a composition for detecting a target nucleic acid, which comprises a reporter probe, a first quencher probe, and a second quencher probe.
- the reporter probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a first region of the target nucleic acid, and the reporter probe has a reporter molecule linked thereto.
- the second quencher probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a second region of the target nucleic acid, and the second quencher probe has a second quencher molecule linked thereto.
- the first region and the second region of the above target nucleic acid are adjacent to each other.
- the second quencher molecule is at a position to quench a signal from the reporter molecule.
- the first hybrid compound has a melting temperature (Tm) that is different from the Tm of the second hybrid compound and the Tm of the third hybrid compound.
- the first quencher molecule and the second quencher molecule are of the same type.
- the incubation reaction means a reaction in which a target nucleic acid reacts with the target nucleic acid detection composition to provide a signal dependent on the presence of the target nucleic acid at a temperature selected within the signal-change temperature range of the target nucleic acid detection composition.
- the step (a) incubation comprises a nucleic acid amplification reaction, specifically, an amplification reaction of a target nucleic acid.
- the amplification reaction comprises multiple cycles.
- the amplification of the target nucleic acid can be performed by polymerase chain reaction (PCR), more specifically, real-time polymerase chain reaction (real-time PCR).
- PCR polymerase chain reaction
- Real-time PCR real-time polymerase chain reaction
- Polymerase chain reaction is widely used in the art to amplify target nucleic acid, and includes repeated cycles of denaturation of target nucleic acid, annealing (hybridization) between target nucleic acid and primer, and primer extension (U.S. Pat. Nos. 4,683,195, 4,683,202, and 4,800,159; Saiki et al., (1985) Science 230, 1350-1354).
- Methods for separating the double-strands include, but are not limited to, heating, alkali, formamide, urea and glycoxal treatment, enzymatic methods (e.g., helicase action), and binding proteins.
- separation of the strands can be accomplished by heating at a temperature in the range of 80° C. to 105° C.
- a general method for accomplishing such treatments is provided by Joseph Sambrook, et. al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y. (2001).
- Annealing of the primer and target nucleic acid can be carried out under suitable hybridization conditions, which are generally determined by optimization procedures. Conditions such as temperature, concentration of components, hybridization and washing times, buffer components, and their pH and ionic strength can vary depending on various factors including the length and GC content of the oligonucleotide (primer) and the target nucleic acid. Detailed conditions for hybridization can be found in Joseph Sambrook et. al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y. (2001); and M.L.M. Anderson, Nucleic Acid Hybridization, Springer-Verlag New York Inc. N.Y. (1999).
- the primer annealed to the target nucleic acid is extended by a template-dependent polymerase, which includes the "Klenow" fragment of E. coli DNA polymerase I, a thermostable DNA polymerase, and bacteriophage T7 DNA polymerase.
- a template-dependent polymerase which includes the "Klenow" fragment of E. coli DNA polymerase I, a thermostable DNA polymerase, and bacteriophage T7 DNA polymerase.
- the template-dependent polymerase is a thermostable DNA polymerase obtained from a variety of bacterial species.
- the components required for the reaction may be provided in excess to the reaction vessel.
- excess means an amount of each component such that the ability to achieve the desired extension is not substantially limited by the concentration of said components. It is desirable to provide the necessary cofactors such as Mg 2+ , dATP, dCTP, dGTP and dTTP to the reaction mixture in sufficient amounts to cause the desired reaction to occur.
- a reverse transcription step is essential prior to the annealing step, and the details thereof are disclosed in the literature [Joseph Sambrook, et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y. (2001); and Noonan, K. F. et al., Nucleic Acids Res. 16:10366 (1988)].
- an oligonucleotide dT primer, a random primer or a target-specific primer capable of hybridizing to the poly A tail of mRNA can be used.
- ligase chain reaction see Wiedmann M, et al., "Ligase chain reaction (LCR)- overview and applications.” PCR Methods and Applications 1994 Feb;3(4):S51-64
- gap filling LCR GLCR, see WO 90/01069, European Patent No. 439182 and WO 93/00447
- Q-beta replicase amplification see Cahill P, et al., Clin Chem., 37(9):1482-5(1991), U.S. Patent No.
- amplification-mediated amplification e.g., European Patent No. 497272
- NASBA nucleic acid sequence-based amplification
- TMA transcription-mediated amplification
- RPA recombinase polymerase amplification
- LAMP loop-mediated isothermal amplification
- the amplification method described above can amplify target nucleic acids through repetition of a series of reactions with or without changing the temperature.
- the unit of amplification including repetition of the series of reactions is expressed as a "cycle.”
- the unit of the cycle can be expressed as the number of repetitions or time depending on the amplification method.
- the above series of reactions can be performed sequentially.
- the annealing reaction of the primer can be performed, and then the extension reaction of the primer can be performed sequentially.
- the cycle can be expressed as the number of repetitions.
- the above series of reactions may be performed simultaneously.
- annealing of the primer may be performed in some of the multiple templates at the same time, and in other templates, the primer may already be annealed and the primer extension reaction may be performed.
- the cycle may be expressed in time. Specifically, one cycle may be 5 seconds, 10 seconds, 30 seconds, 1 minute, 2 minutes, 3 minutes, 4 minutes, 5 minutes, 10 minutes, 20 minutes, 30 minutes, 1 hour, or 2 hours.
- the incubation can be performed for a number of cycles sufficient to detect a change in signal dependent on the presence of the target nucleic acid.
- the number of the plurality of cycles is 2 to 100 cycles, 2 to 90 cycles, 2 to 80 cycles, 2 to 70 cycles, 2 to 60 cycles, 2 to 50 cycles, 2 to 40 cycles, 2 to 30 cycles, 2 to 20 cycles, 2 to 10 cycles, 5 to 100 cycles, 5 to 90 cycles, 5 to 80 cycles, 5 to 70 cycles, 5 to 60 cycles, 5 to 50 cycles, 5 to 40 cycles, 5 to 30 cycles, 5 to 20 cycles, 5 to 10 cycles, 10 to 100 cycles, 10 to 90 cycles, 10 to 80 cycles, 10 to 70 cycles, 10 to 60 cycles, 10 to 50 cycles, 10 to 40 cycles, 10 to 30 cycles, It can be 10 to 20 cycles, 20 to 100 cycles, 20 to 90 cycles, 20 to 80 cycles, 20 to 70 cycles, 20 to 60 cycles, 20 to 50 cycles, 10 to 40 cycles, 10 to 30 cycles, It can be 10 to 20 cycles, 20 to 100 cycles, 20 to 90 cycles, 20 to 80 cycles
- a signal provided by incubation (specifically, an amplification reaction) of a target nucleic acid and a composition for detecting the target nucleic acid is measured.
- the measurement of the signal is performed at a temperature selected from the signal-change temperature range (i.e., a detection temperature). Specifically, the measurement of the signal is performed at a temperature at which one of the second hybrid and the third hybrid maintains its double-stranded state and the other dissociates into a single strand.
- the detection temperature is dependent on the Tms of the first hybrid, the second hybrid and the third hybrid.
- the formation of the second hybrid is superior to the formation of the first hybrid.
- the measurement of the signal is performed during and/or after the incubation reaction.
- the measurement of the signal can be performed at each cycle of the incubation reaction comprising a plurality of cycles, at a selected portion of the cycles, or at the end-point of the reaction.
- the measurement of the signal is performed one or more times.
- the measurement of the signal can be performed in at least two cycles.
- the first cycle and the last cycle in which the signal is measured may be selected to be separated from each other by at least 1 cycle to 20 cycles.
- the first cycle and the last cycle in which the signal is measured may be selected to be separated from each other by 1 cycle, 2 cycles, 3 cycles, 4 cycles, 5 cycles, 6 cycles, 7 cycles, 8 cycles, 9 cycles, 10 cycles, 11 cycles, 12 cycles, 13 cycles, 14 cycles, 15 cycles, 16 cycles, 17 cycles, 18 cycles, 19 cycles or 20 cycles, and more specifically, may be selected to be separated from each other by 5 cycles, 10 cycles, 15 cycles, 20 cycles or 30 cycles or more.
- At least one of the cycles in which the signal is measured includes either an intermediate cycle including an exponential phase region or a late cycle including a plateau region.
- an intermediate cycle including an exponential phase region For example, when measuring signals in two cycles, one may be performed in either an early cycle including a baseline region and the other may be performed in either an intermediate or late cycle, or one may be performed in either an intermediate cycle and the other may be performed in either an intermediate or late cycle.
- the initial cycle includes a cycle up to an adjacent cycle and a value obtained by dividing the end cycle by 3. For example, if the end cycle is 45, since 45 divided by 3 is 15, the initial cycle may be determined as 1 to 20 cycles, 1 to 15 cycles, 1 to 10 cycles, or 1 to 5 cycles.
- the middle cycle may be determined as an adjacent cycle and a value obtained by dividing the end cycle by 2. For example, if the end cycle is 45, since 45 divided by 2 is 22.5, the middle cycle may be determined as 16 to 30 cycles, 18 to 30 cycles, 20 to 30 cycles, 16 to 27 cycles, 18 to 27 cycles, 20 to 27 cycles, 16 to 25 cycles, 18 to 25 cycles, or 20 to 25 cycles.
- the measurement of the signal can be performed in one cycle.
- the one cycle in which the signal is measured is any one of an intermediate cycle including an exponential phase region excluding an early cycle including a baseline region, or a late cycle including a (plateau) region.
- the presence of the target nucleic acid is determined from the signal measured in step (b).
- the step (c) detects a change in the signal using the signal measured in at least two cycles in the step (b) or the signal measured in at least one cycle and a reference signal value, and if the signal changes, it is determined that the target nucleic acid is present. On the other hand, if the signal is constant, it is determined that the target nucleic acid is not present.
- the signal change can be detected using the signal measured in the at least two cycles.
- the incubation reaction e.g., PCR
- the signal can be measured at the detection temperature for each cycle.
- the signal values measured in each cycle can be plotted as an amplification curve (a set of data points consisting of RFU and cycles).
- amplification curve refers to a curve obtained through a signal generation reaction of a target analyte (specifically, a target nucleic acid), particularly an amplification reaction.
- the amplification curve includes a curve obtained when a target nucleic acid is present in a sample during an amplification reaction and a curve or line obtained when a target nucleic acid is not present in a sample during an amplification reaction.
- a signal change or a constant signal can be detected as an indicator of amplification of a target nucleic acid.
- the term "indicator of amplification” as used herein means an indicator that is closely related to the occurrence of amplification of a target nucleic acid, which can be obtained from the signal provided in step (a).
- the indicator may mean a value that is generated dependently on the amplification of the target nucleic acid.
- the indicator may be an indicator that provides a larger value as the amplification of the target nucleic acid increases (i.e., the amount of the target nucleic acid increases), or an indicator that provides a smaller value as the amplification increases.
- the indicator may be any indicator as long as it indicates amplification.
- the indicator may include something obtained from an amplification curve or a melting curve.
- the indicator may include a value of a signal at a specific cycle in an amplification curve (e.g., RFU), a value of a signal at each cycle, a difference in a value of a signal between specific cycles, or a difference in a value of a signal between a reference signal value and specific cycles, or a height, width or area of a maximum melting peak in a melting curve.
- the indicator may be, but is not limited to, a Ct (cycle threshold) value, ⁇ RFU (e.g., a difference in RFU between two cycles or a difference in RFU between a reference RFU and a specific cycle, etc.), an RFU ratio (e.g., a ratio of RFU between two cycles or a ratio of RFU between a reference RFU and a specific cycle, etc.), and a melting peak height/area/width (e.g., a height/area/width of a maximum peak in a melting curve).
- ⁇ RFU e.g., a difference in RFU between two cycles or a difference in RFU between a reference RFU and a specific cycle, etc.
- RFU ratio e.g., a ratio of RFU between two cycles or a ratio of RFU between a reference RFU and a specific cycle, etc.
- a melting peak height/area/width e.g., a height/area/width of a maximum peak in
- the indicator representing amplification is a Ct value or a Cq value.
- the concepts of Ct value and Cq value are widely known in the art.
- the indicator representing the amplification is ⁇ RFU or RFU ratio of the RFU values obtained in the amplification reaction.
- the indicator is the difference (subtraction) or ratio between the RFUs of two cycles, or the difference (subtraction) or ratio between the RFU of a reference RFU and the RFU of a specific cycle.
- the signal change can be detected using the signal measured in the one cycle and the reference signal value.
- the above “reference signal value” may refer to a value that can confirm a signal change dependent on the presence of a target nucleic acid through a separate reaction.
- the reference signal value may be obtained from a reaction in which the target nucleic acid is absent at the detection temperature (e.g., a negative control reaction).
- the reference signal value may be a "signal value at the detection temperature" in the case in which the target nucleic acid is absent.
- the reference signal value may be a threshold value determined in advance from a negative control reaction, considering the background signal of the detector, sensitivity, or characteristics of the label used.
- the significance of the signal change can be determined using the threshold value.
- the threshold value can be determined according to a conventional threshold value setting method. For example, the threshold value can be determined by considering the background signal, sensitivity, label characteristics, signal variation of the detector, or error range.
- a threshold value when used as the reference signal value, it can be determined that the signal has changed if the signal value measured in step (b) is equal to or greater than the threshold value.
- the present disclosure provides a method of detecting n target nucleic acids in a sample, comprising:
- n is an integer greater than or equal to 2
- the above incubation comprises multiple reaction cycles, and the measurement of the signal is performed in one or more of the multiple reaction cycles,
- Each of the above n target nucleic acid detection compositions provides a change in a signal indicating the presence of the corresponding target nucleic acid at a corresponding detection temperature among the n detection temperatures in the presence of the corresponding target nucleic acid,
- the i target nucleic acid detection composition provides a change in a signal indicating the presence of the i target nucleic acid at the i detection temperature among the n detection temperatures in the presence of the i target nucleic acid, and provides a constant signal at other detection temperatures.
- the above i represents an integer from 1 to n , and the i- th detection temperature is lower than the i +1-th detection temperature.
- the composition for detecting the i- th target nucleic acid has a signal-changing temperature range (SChTR) in which a signal changes depending on the presence of the i- th target nucleic acid and one or two signal-constant temperature ranges (SCoTR) in which a signal is constant even when the i-th target nucleic acid is present.
- SChTR signal-changing temperature range
- SCoTR signal-constant temperature ranges
- composition for detecting the above i target nucleic acid is,
- At least one of the above n target nucleic acid detection compositions is a composition comprising the above-described reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe, and;
- step (b) a step of determining the presence of n target nucleic acids from the signals measured in the step (a), wherein the step of determining the presence of the i- th target nucleic acid by the signal measured at the i- th detection temperature.
- the third aspect of the present disclosure utilizes the composition of the first aspect and the method of the second aspect described above, common content therebetween is omitted to avoid excessive duplication which would complicate the present specification.
- a method for detecting n target nucleic acids according to the present disclosure uses n compositions for detecting n target nucleic acids, wherein the n compositions include a composition for detecting target nucleic acids including at least three probes according to the present disclosure, and can be variously combined with UnderSC-type, InterSC-type and OverSC-type compositions that adopt various signal generating methods known in the art for detecting target nucleic acids.
- the method for detecting n target nucleic acids adjusts the signal-change temperature ranges of n compositions for detecting n target nucleic acids so that only a signal (specifically, a signal change) indicating the presence of the corresponding target nucleic acid is provided at each detection temperature, thereby enabling the presence of a specific target nucleic acid to be confirmed by a signal change detected only at a specific detection temperature.
- a signal specifically, a signal change
- a sample suspected of containing one or more of the n target nucleic acids is mixed with the n target nucleic acid detection compositions in one reaction vessel and incubated.
- the n target nucleic acids can include nucleotide variations.
- one of the n target nucleic acids can include one type of nucleotide variation and another can include another type of nucleotide variation.
- n target nucleic acids herein may be genes from n different organisms, n different genes from the same organism, or a combination thereof.
- the incubation reaction means any reaction that induces a change in signal dependent on the presence of the corresponding target nucleic acid at the corresponding detection temperature, as each target nucleic acid reacts with the corresponding target nucleic acid detection composition.
- incubation comprises multiple cycles.
- the incubation of step (a) may include an amplification reaction, such as a signal amplification reaction and/or a nucleic acid amplification reaction.
- an amplification reaction such as a signal amplification reaction and/or a nucleic acid amplification reaction.
- the amplification reaction comprises multiple cycles.
- the incubation of step (a) is performed under conditions that allow target amplification together with signal changes by the composition for detecting target nucleic acids.
- conditions include temperature, salt concentration, and pH of the solution.
- step (a) the incubation of step (a) is performed in a signal amplification process without nucleic acid amplification.
- the signal can be amplified simultaneously with amplification of the target nucleic acid.
- the signal can be amplified without amplification of the target nucleic acid.
- the signal change occurs in a process that includes signal amplification and amplification of the target nucleic acid.
- Amplification of the target nucleic acid can be described in detail with reference to the description of the second aspect described above.
- the amplification reaction of the target nucleic acid may be a multiple target nucleic acid sequence amplification reaction.
- multiple target nucleic acid amplification reaction refers to a reaction that targets two or more nucleic acids and amplifies them in a single reaction vessel.
- a multiple target nucleic acid amplification reaction refers to a reaction that amplifies two or more nucleic acids together.
- a multiple target nucleic acid amplification reaction can amplify 2 or more, 3 or more, 4 or more, 5 or more, 6 or more, 7 or more, 8 or more, 9 or more, 10 or more, 20 or more, 30 or more, 40 or more, or 50 or more target nucleic acids together in a single reaction.
- the method according to the present disclosure comprises using a single type of label in one reaction vessel to produce 2 to 50, 2 to 40, 2 to 30, 2 to 20, 2 to 15, 2 to 12, 2 to 10, 2 to 9, 2 to 8, 2 to 7, 2 to 6, 2 to 5, 3 to 50, 3 to 40, 3 to 30, 3 to 20, 3 to 15, 3 to 12, 3 to 10, 3 to 9, 3 to 8, 3 to 7, 3 to 6, 3 to 5, 4 to 50, 4 to 40, 4 to 30, 4 to 20, 4 to 15, 4 to 12, 4 to 10, 4 to 9, 4 to 8, 4 to 7, 4 to 6 or 4 to 5 target nucleic acids can be detected.
- a method according to the present disclosure is used to determine whether at least one of n target nucleic acids is present in a sample. For example, when n is 2, the present disclosure can be used to determine whether at least one of a first target nucleic acid and a second target nucleic acid is present in the sample. As another example, when n is 3, the present disclosure can be used to determine whether at least one of a first target nucleic acid, a second target nucleic acid and a third target nucleic acid is present in the sample.
- n is an integer greater than or equal to 2.
- n may be, but is not limited to, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 or 50.
- the present disclosure uses a combination of n target nucleic acid detection compositions to detect n target nucleic acids ( n is an integer greater than or equal to 2). That is, a combination of first to n target nucleic acid detection compositions is used to detect first to nth target nucleic acids.
- a combination of the first through nth target nucleic acid detection compositions refers to a compilation or mixture of compositions that are specific for each of the first through nth target nucleic acids.
- a target nucleic acid detection composition is specific for a corresponding target nucleic acid.
- the expression "a target nucleic acid detection composition is specific for a corresponding target nucleic acid” means that the target nucleic acid detection composition is involved in the detection of the corresponding target nucleic acid but is not involved in the detection of other target nucleic acids. In other words, the expression means that the target nucleic acid detection composition interacts with the corresponding target nucleic acid but does not interact with other target nucleic acids.
- the composition for detecting the nth target nucleic acid is specific for the nth target nucleic acid, for example, the composition for detecting the first target nucleic acid is specific for the first target nucleic acid, the composition for detecting the second target nucleic acid is specific for the second target nucleic acid, and the third The composition for detecting a target nucleic acid is specific for a third target nucleic acid.
- the combination of the first to nth target nucleic acid detection compositions used in the present invention is used together in one reaction. That is, the first to nth target nucleic acid detection compositions exist together in one reaction solution or reaction vessel.
- composition for detecting a target nucleic acid means a composition containing components used for detecting a target nucleic acid.
- each of the first to nth target nucleic acid detection compositions includes a label that provides a signal dependent on the presence of a corresponding target nucleic acid among the first to nth target nucleic acids, and the signals provided from each of the first to nth target nucleic acid detection compositions are not distinguished from each other by a single detection channel.
- a composition for detecting a target nucleic acid may include various oligonucleotides involved in the amplification and/or detection of the target nucleic acid.
- the label may be linked to the oligonucleotide or may be present in a free form. Alternatively, the label may be incorporated into the oligonucleotide during the incubation.
- the above-mentioned labels and oligonucleotides have been mentioned as core elements in the composition for detecting the first to nth target nucleic acids, and that various components may be additionally included in addition to the labels and oligonucleotides.
- components included in the composition for detecting the target nucleic acid include, but are not limited to, an oligonucleotide set used to amplify or detect the target nucleic acid, a label, a nucleic acid polymerase, a buffer, a polymerase cofactor, and deoxyribonucleotide-5-triphosphate.
- the composition may also include various polynucleotide molecules, a reverse transcriptase, various buffers and reagents, and an antibody that inhibits DNA polymerase activity.
- the composition may also include reagents necessary to perform positive control and negative control reactions. The optimal amount of reagents to be used in a particular reaction can be readily determined by one of ordinary skill in the art having the benefit of the present disclosure.
- the components of the composition may be present in separate containers, or multiple components may be present in a single container.
- the first target nucleic acid detection composition is an UnderSC-type or InterSC-type composition
- the second target nucleic acid detection composition is an InterSC-type or OverSC-type composition
- the first target nucleic acid detection composition is an UnderSC-type or InterSC-type composition
- the n-th target nucleic acid detection composition is an InterSC-type or OverSC-type composition
- the remaining compositions except the first and n- th target nucleic acid detection compositions are InterSC-type compositions.
- the n target nucleic acid detection compositions used in the present disclosure are each one of (i) an UnderSC-type composition, (ii) an InterSC-type composition, and (iii) an OverSC-type composition, wherein at least one of the n target nucleic acid detection compositions is an InterSC-type composition.
- the target nucleic acid detection composition according to the present disclosure comprises three probes.
- n 2
- at least one of the first target nucleic acid detection composition and the second target nucleic acid detection composition is a target nucleic acid detection composition comprising three probes.
- exemplary combinations of the first target nucleic acid detection composition and the second target nucleic acid detection composition are as shown in Table 1 below.
- exemplary combinations of the first to third target nucleic acid detection compositions are as shown in Table 2.
- n 2 Target 1 Second target 1 UnderSC Composition according to the present disclosure 2 Composition according to the present disclosure Composition according to the present disclosure 3 Composition according to the present disclosure InterSC 4 InterSC Composition according to the present disclosure 5 Composition according to the present disclosure OverSC
- each of the n target nucleic acid detection compositions provides a change in a signal indicating the presence of a corresponding target nucleic acid at a corresponding detection temperature among the n detection temperatures.
- a composition for detecting an i - th target nucleic acid among the n target nucleic acids provides a signal change at an i - th detection temperature among the n detection temperatures in the presence of the i -th target nucleic acid, and provides a constant signal at other detection temperatures.
- the composition for detecting the i- th target nucleic acid provides a signal change (i.e., a change in the i - th signal) at the i -th detection temperature in response to amplification of the target nucleic acid when the i -th target nucleic acid is present, whereas at detection temperatures other than the i -th detection temperature, the composition does not provide a signal change even if the target nucleic acid is amplified (i.e., the signal is constant).
- a signal change i.e., a change in the i - th signal
- the composition for detecting the i- th target nucleic acid has a signal-change temperature range in which a signal changes as the i- th target nucleic acid is amplified and a signal-constant temperature range in which a signal is constant even if the i -th target nucleic acid is amplified.
- i - th signal means a signal provided by the i - th target nucleic acid detection composition at the i -th detection temperature, and is used interchangeably with “signal at the i -th detection temperature.”
- the composition for detecting the i- th target nucleic acid provides a constant signal without signal change at the i - th detection temperature during an incubation reaction (e.g., a target nucleic acid amplification reaction) when the i- th target nucleic acid is not present.
- an incubation reaction e.g., a target nucleic acid amplification reaction
- the signal-change temperature range is a temperature range in which the signal value changes depending on the degree of amplification of the target nucleic acid (e.g., the amount of amplified target nucleic acid).
- the signal-constant temperature range is a temperature range in which the value of the signal does not change regardless of the presence of the target nucleic acid.
- the signal-constant temperature range is a temperature range in which there is no difference between the signal value when the target nucleic acid is present and the signal value when the target nucleic acid is not present.
- the i detection temperature may be selected within the signal-change temperature range of the i target nucleic acid detection composition.
- the i target nucleic acid detection composition herein is referred to as having the i detection temperature.
- the i target nucleic acid corresponding to the i target nucleic acid detection composition may be referred to as a target nucleic acid having the i detection temperature.
- one detection temperature determined by the corresponding target nucleic acid detection composition is assigned to one target nucleic acid.
- the first target nucleic acid detection composition when n is 2, provides a change in signal at a first detection temperature in the presence of the first target nucleic acid, and a constant signal at another detection temperature, i.e., the second detection temperature; and the second target nucleic acid detection composition provides a change in signal at the second detection temperature in the presence of the second target nucleic acid, and a constant signal at another detection temperature, i.e., the first detection temperature.
- the first target nucleic acid detection composition when n is 3, provides a change in signal at a first detection temperature in the presence of the first target nucleic acid, and a constant signal at other detection temperatures, i.e., the second detection temperature and the third detection temperature; the second target nucleic acid detection composition provides a change in signal at the second detection temperature in the presence of the second target nucleic acid, and a constant signal at other detection temperatures, i.e., the first detection temperature and the third detection temperature; and the third target nucleic acid detection composition provides a change in signal at the third detection temperature in the presence of the third target nucleic acid, and a constant signal at other detection temperatures, i.e., the first detection temperature and the second detection temperature.
- the i detection temperature is selected within a signal-change temperature range of the i target nucleic acid detection composition, and the i detection temperature is not included in a signal-change temperature range of another target nucleic acid detection composition.
- a signal-change temperature range of any one of the target nucleic acid detection compositions may overlap with a signal-change temperature range of a target nucleic acid detection composition having an adjacent detection temperature, but may not overlap with a signal-change temperature range of a target nucleic acid detection composition having a non-adjacent detection temperature.
- the detection temperature of the target nucleic acid detection composition having a signal-change temperature range overlapping with a signal-change temperature range of another target nucleic acid detection composition is selected from a temperature range that does not overlap with the signal-change temperature range of the other target nucleic acid detection composition among the signal-change temperature ranges.
- the signal-change temperature range of one of the target nucleic acid detection compositions may overlap with the signal-change temperature range of a target nucleic acid detection composition having an adjacent detection temperature, but neither of the two signal-change temperature ranges is completely included in the other signal-change temperature range.
- adjacent detection temperatures is used to refer to consecutive detection temperatures among n detection temperatures, for example, the adjacent detection temperature of an i -th detection temperature is an i- 1-th detection temperature or an i +1-th detection temperature.
- the signal-change temperature range of the i target nucleic acid detection composition may partially overlap with the signal-change temperature range of the target nucleic acid detection composition having an adjacent detection temperature, but does not overlap with the signal-change temperature range of the target nucleic acid detection composition having a non-adjacent detection temperature.
- the composition for detecting the i target nucleic acid comprises a label that provides a signal dependent on the presence of the i target nucleic acid.
- the label may be linked to the oligonucleotide or may be present in a free form.
- the label may be incorporated into the oligonucleotide during the incubation (e.g., a nucleic acid amplification reaction). That is, the composition for detecting a target nucleic acid may initially include an oligonucleotide to which the label is linked, or the label may be incorporated into an oligonucleotide (e.g., an extended strand) newly formed during the incubation reaction to provide an oligonucleotide to which the label is linked.
- the composition for detecting the i target nucleic acid comprises an incorporating label that is incorporated into the oligonucleotide during incubation and provides a signal dependent on the presence of the i target nucleic acid.
- the composition for detecting the i target nucleic acid provides a label-linked oligonucleotide that serves to provide a signal dependent on the presence of the i target nucleic acid.
- the composition for detecting the i target nucleic acid comprises from the beginning a labeled oligonucleotide linked thereto, which serves to provide a signal dependent on the presence of the i target nucleic acid.
- the reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe are examples of labeled oligonucleotides herein.
- the composition for detecting the i- th target nucleic acid may include a label and an oligonucleotide that provides a signal dependent on the presence of the i -th target nucleic acid, and the label may be incorporated into the oligonucleotide during an incubation reaction (e.g., a nucleic acid amplification reaction) to provide an oligonucleotide linked to a label that serves to provide a signal dependent on the presence of the i-th target nucleic acid.
- an incubation reaction e.g., a nucleic acid amplification reaction
- label-linked oligonucleotide as used herein is an oligonucleotide that is involved in the generation of a detectable signal.
- the label-linked oligonucleotide can include an oligonucleotide (e.g., a probe or a primer) that specifically hybridizes to a target nucleic acid; when the probe or primer hybridized to the target nucleic acid is cleaved to release a fragment, the label-linked oligonucleotide can include a capture oligonucleotide that specifically hybridizes to the fragment; when the fragment hybridized to the capture oligonucleotide is extended to form an extended strand, the label-linked oligonucleotide can include an oligonucleotide that specifically hybridizes to the extended strand, an oligonucleotide generated by inserting a label during the extension of the fragment, an oligonucleotide that specifically hybridizes to the capture oligonucleotide, and combinations thereof.
- an oligonucleotide e.g., a probe or a primer
- the label-linked oligonucleotide comprises an oligonucleotide that is involved in actual signal generation. For example, hybridization or non-hybridization of the label-linked oligonucleotide with another oligonucleotide (e.g., the label-linked oligonucleotide or an oligonucleotide comprising a nucleotide sequence complementary to a target nucleic acid) determines signal generation.
- another oligonucleotide e.g., the label-linked oligonucleotide or an oligonucleotide comprising a nucleotide sequence complementary to a target nucleic acid
- the oligonucleotide to which the label is linked may be a 'probe' known in the art.
- the 3'-end of the probe is "blocked" to prevent its extension. Blocking may be accomplished by conventional methods.
- the label-linked oligonucleotide can be comprised of at least one oligonucleotide. In one embodiment, when the label-linked oligonucleotide is comprised of a plurality of oligonucleotides, the label-linked oligonucleotide can have labels in various ways. For example, all or some of the plurality of oligonucleotides can have at least one label.
- the label may be a single label or an interactive label.
- the single label includes a fluorescent label, a luminescent label, a chemiluminescent label, an electrochemical label, and a metal label.
- the single label provides different signals (e.g., different signal intensities) depending on whether it is present in the double strand or the single strand.
- the single label is a fluorescent label. Preferred types and binding sites of the single fluorescent labels used in the present disclosure are disclosed in U.S. Patent Nos. 7,537,886 and 7,348,141, the teachings of which are incorporated herein by reference in their entirety.
- the single fluorescent labels include JOE, FAM, TAMRA, ROX, and fluorescein-based labels.
- the single labels can be linked to the oligonucleotide by a variety of methods.
- the labels are linked to the probe via a spacer comprising carbon atoms (e.g., a 3-carbon spacer, a 6-carbon spacer, or a 12-carbon spacer).
- the interaction label can be an interaction label comprising at least one reporter molecule and at least one quencher molecule.
- the interaction label can be an interaction dual label comprising one reporter molecule and one quencher molecule.
- the interaction label can be an interaction label comprising one reporter molecule and two quencher molecules.
- Reporter molecules and quencher molecules useful in the present disclosure may include any molecules known in the art, for detailed descriptions of which see the section describing reporter molecules and quencher molecules in the first aspect described above.
- the interaction label when the label is an interaction label, the interaction label may be an interaction label comprising at least one reporter molecule and at least one quencher molecule, and the interaction labels may be linked all to one oligonucleotide, or may be linked individually to a plurality of oligonucleotides.
- the insertion label can be used in a process of generating a signal by inserting the label during primer extension (e.g., the Plexor method, Sherrill CB, et al., Journal of the American Chemical Society , 126:4550-45569 (2004)).
- the insertion label can also be used in signal generation by a duplex formed in a manner dependent on the cleavage of an intermediate oligonucleotide hybridized to the target nucleic acid sequence.
- the insertion tag may generally be linked to a nucleotide. Additionally, nucleotides having non-natural bases may also be utilized.
- non-natural base refers to derivatives of natural bases, such as adenine (A), guanine (G), thymine (T), cytosine (C), and uracil (U), which can form hydrogen-bonded base pairs.
- non-natural base includes bases that have base pairing patterns that are different from the natural bases as the mother compounds, and are described, for example, in U.S. Patent Nos. 5,432,272, 5,965,364, 6,001,983, and 6,037,120.
- Base pairing between non-natural bases involves two or three hydrogen bonds, like natural bases. Base pairing between non-natural bases also occurs in specific ways.
- unnatural bases include the following base pairing combinations: iso-C/iso-G, iso-dC/iso-dG, Z/P, V/J, K/X, H/J, Pa/Ds, Pa/Q, Pn/Ds, Pn/Dss, Px/Ds, NaM/5SICS, 5FM/5SICS, and M/N (see US Pat. Nos. 5,432,272; 5,965,364; 6,001,983; 6,037,120; 6,140,496; 6,627,456; 6,617,106; and 7,422,850; and Filip Wojciechowsk i et al., Chem. Soc. Rev. , 2011, 40, 5669-5679).
- the method according to the present disclosure can detect multiple target nucleic acids in real time without additional analysis, such as melting curve analysis, even while using a single type of label (e.g., one fluorescent label) by using a composition for detecting target nucleic acids that provides a dimer.
- each of the n target nucleic acid detection compositions provides at least one dimer.
- duplex refers to a double-stranded nucleic acid molecule formed by hybridization under hybridization conditions of two single-stranded nucleic acid molecules having partially or fully complementary sequences.
- the two single-strands forming the duplex may exist in an associated form (i.e., a double-stranded molecule) or in a dissociated form (i.e., two single-stranded molecules) depending on the temperature (particularly, the detection temperature).
- the term “duplex” may be used to encompass a duplex in associated form and a duplex in dissociated form.
- the dimer may be referred to as a “hybrid.”
- the expression "the composition for detecting a target nucleic acid provides a dimer” as used herein can mean providing a dimer in an associated form and/or a dissociated form.
- the expression "the composition for detecting a target nucleic acid generates a dimer during incubation” as used herein can mean generating a dimer in an associated form and/or a dissociated form during the incubation reaction.
- At least one of the dimers provided by the composition for detecting the target nucleic acid is a dimer that provides a signal.
- the dimer is a dimer that provides a signal change. That is, the composition for detecting the i- th target nucleic acid provides a dimer that provides a signal, and specifically, the composition for detecting the i- th target nucleic acid provides a dimer that provides a signal change dependent on the presence of the i- th target nucleic acid.
- signal-providing dimer means a dimer capable of providing a signal that can be distinguished depending on whether the dimer is in an associated or dissociated state. For example, this means that the dimer in an associated form generates (or extinguishes) a signal, and the dimer in a dissociated form extinguishes (or generates) a signal.
- the signal providing dimer may comprise at least one label.
- dimer providing a signal change means a dimer whose content changes depending on the presence of the target nucleic acid, thereby providing a signal change indicating the presence of the target nucleic acid.
- the first hybrid, the second hybrid, and the third hybrid described above are examples of dimers providing a signal change described herein.
- the duplexer providing the signal change comprises a label. Specifically, at least one label is linked to at least one of the two single strands constituting the duplexer.
- the duplexer providing the signal change comprises a single label, in which case the single label is linked to either one of the two single strands constituting the duplexer.
- the duplexer providing the signal change comprises an interaction label, in which case the interaction label is linked to both one of the two strands constituting the duplexer providing the signal change, or one of the interaction labels is linked to either one of the two single strands and the other of the interaction labels is linked to the other one of the two single strands.
- the association and dissociation of the dimer can be caused by temperature.
- the dimer providing the signal change may be a dimer that is included in the composition for detecting a target nucleic acid from the beginning.
- the duplexer when the duplexer providing the signal change is initially included in the composition for detecting the target nucleic acid, the duplexer can be generated by hybridization between an oligonucleotide to which a label is linked and an oligonucleotide capable of hybridizing with the oligonucleotide to which the label is linked.
- An example of this is the first hybridization between the reporter probe and the first quencher probe in the present disclosure.
- the content of the dimer providing the signal change varies depending on the presence of the target nucleic acid, specifically, the content decreases, thereby providing the signal change.
- the content of the first hybrid decreases while generating a second hybrid between the reporter probe and the target nucleic acid depending on the presence of the target nucleic acid, thereby providing a signal change depending on the presence of the target nucleic acid.
- the duplex providing the signal change generated during the incubation reaction can be provided by hybridization between the label-linked oligonucleotide and the target nucleic acid.
- the second hybrid and the third hybrid in the present disclosure are examples.
- the signal by the formation of a dimer between the label-linked oligonucleotide and the target nucleic acid can be detected by the Scorpion method (Whitcombe et al., Nature Biotechnology 17:804-807 (1999)), the Sunrise (or Amplifluor) method (Nazarenko et al., Nucleic Acids Research , 25(12):2516-2521 (1997), and U.S. Pat. No. 6,117,635 ), the Lux method (U.S. Pat. No.
- the signal change is caused by a duplex formed in a manner dependent on cleavage of an intermediate oligonucleotide that hybridizes specifically to the target nucleic acid.
- intermediate oligonucleotide is an oligonucleotide that mediates the formation of a duplexer that does not include a target nucleic acid.
- cleavage of the intermediate oligonucleotide itself does not generate a signal, but rather, after hybridization and cleavage of the intermediate oligonucleotide, a fragment (cleavage product) generated by the cleavage participates in a continuous reaction for signal generation.
- hybridization or cleavage of the intermediate oligonucleotide itself does not generate a signal.
- the mediating oligonucleotide comprises an oligonucleotide that mediates formation of a duplex by hybridizing to a target nucleic acid and cleaving it to release a fragment.
- the fragment mediates the formation of a duplex by extension of the fragment onto a capture oligonucleotide.
- the intermediate oligonucleotide comprises (i) a targeting moiety comprising a nucleotide sequence that hybridizes to a target nucleic acid and (ii) a tagging moiety comprising a nucleotide sequence that non-hybridizes to the target nucleic acid.
- the composition for detecting the target nucleic acid comprises a tagging oligonucleotide that hybridizes to the target nucleic acid, and the cleavage reaction dependent on the presence of the target nucleic acid can comprise cleavage of the tagging oligonucleotide.
- the tagging oligonucleotide is an example of an intermediary oligonucleotide as described above.
- cleavage of the intermediate oligonucleotide releases a fragment, which fragment specifically hybridizes to the capture oligonucleotide and extends onto the capture oligonucleotide.
- the capture oligonucleotide comprises a label
- the capture oligonucleotide is an example of an oligonucleotide to which a label is linked herein.
- an intermediary oligonucleotide hybridized to a target nucleic acid is cleaved to release a fragment, which specifically hybridizes to a capture oligonucleotide, which is extended to produce an extended strand, which causes formation of an extended duplex between the extended strand and the capture oligonucleotide, thereby providing a signal indicating the presence of the target nucleic acid.
- a third oligonucleotide comprising a nucleotide sequence that hybridizes to the extended strand may be additionally used.
- hybridization of the third oligonucleotide and the extended strand forms a different type of duplexer to provide a signal indicating the presence of the target nucleic acid (e.g., PCE-SH).
- the different type of duplexer is the duplexer that provides the signal change.
- the signal by the dimer generated in a manner dependent on the cleavage of the above-mentioned intermediate oligonucleotide can be generated by various methods including the PTO cleavage and extension (PTOCE) method (WO 2012/096523), the PTO Cleavage and Extension-Dependent Signaling Oligonucleotide Hybridization (PCE-SH) method (WO 2013/115442) and the PTO Cleavage and Extension-Dependent Non-Hybridization (PCE-NH) method (WO 2014/104818).
- PTOCE PTO cleavage and extension
- PCE-SH PTO Cleavage and Extension-Dependent Signaling Oligonucleotide Hybridization
- PCE-NH PTO Cleavage and Extension-Dependent Non-Hybridization
- oligonucleotides are as follows: the intermediate oligonucleotide corresponds to a Probing and Tagging Oligonucleotide (PTO), the capture oligonucleotide corresponds to a Capturing and Templating Oligonucleotide (CTO), and the third oligonucleotide corresponds to a Signaling Oligonucleotide (SO) or a Hybridization Oligonucleotide (HO).
- SO Signaling Oligonucleotide
- HO Hybridization Oligonucleotide
- the SO, HO, CTO, the extender strand or a combination thereof can serve as the oligonucleotide to which the label is linked.
- the dimer providing the signal change may be a single-type dimer or a multi-type dimer.
- the number of the dimers may be 1, and when the dimer providing the signal change is a multi-type dimer, the number of the dimers may be 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15 or 20, and more specifically, may be 2, 3 or 4, and even more specifically, may be 2 or 3.
- the dimer providing the signal change is a single-type dimer
- the content of the single-type dimer changes depending on the presence of the target nucleic acid, thereby changing the signal.
- the dimer when the dimer is a multi-type dimer, the content ratio between the multi-type dimers changes depending on the presence of the target nucleic acid, thereby changing the signal.
- the Tm values of the multiple-type dimers are different from each other.
- the Tm values between the dimers are different from each other by at least 2°C, 3°C, 4°C, 5°C, 7°C, 8°C, 9°C, 10°C, 11°C, 12°C, 13°C, 14°C, 15°C or 20°C.
- the content of the dimer means the sum of the amount of the dimer in a state where the two nucleic acid strands constituting the dimer are dissociated (i.e., the dimer in a dissociated form) and the amount of the dimer in a state where the two nucleic acid strands are hybridized (i.e., the dimer in a bound form).
- At least two of the multiple-type duplexers comprise the same single-strand.
- the multiple-type duplexers comprise the same single-strand
- the same single-strand is included in the first duplex that is initially included in the composition for detecting a target nucleic acid, and a new second duplexer comprising the same single-strand is generated during the incubation reaction.
- the same single-strand that was included in the first duplexer may be considered to be consumed during the incubation reaction to generate the second duplexer, and thus, the content of the first duplexer comprising the same single-strand may be considered to decrease, and the content of the second duplexer comprising the same single-strand may be considered to increase.
- the signal-change temperature range of the composition for detecting the i target nucleic acid can be determined dependently on the length and/or sequence of the duplexer providing the signal change.
- the composition for detecting the i- th target nucleic acid when the composition for detecting the i- th target nucleic acid provides a multi-type dimer, specifically, two types of dimers, the composition for detecting the i- th target nucleic acid may have one signal-change temperature range and two signal-constant temperature ranges.
- the signal-change range and the signal-constant temperature range may be determined depending on the length and/or sequence of the two types of dimers.
- any one of the n target nucleic acid detection compositions may comprise an amplification oligonucleotide that serves to amplify the corresponding target nucleic acid.
- the amplification oligonucleotide may be identical to the oligonucleotide to which the label is linked.
- amplification oligonucleotide collectively refers to oligonucleotides that serve to amplify target nucleic acids.
- the amplification oligonucleotide may be a 'primer' known in the art.
- the amplifying oligonucleotide and the label-linked oligonucleotide are identical means that one oligonucleotide functions both as an amplifying oligonucleotide that amplifies the target nucleic acid and as a label-linked oligonucleotide that generates a signal in the presence of the target nucleic acid.
- the label-linked oligonucleotide can hybridize with the target nucleic acid to be extended and generate a signal.
- composition for detecting a target nucleic acid used in the present disclosure does not provide a signal at all temperatures in the presence of the target nucleic acid.
- the target nucleic acid detection compositions containing oligonucleotides of different sequences can be considered to be different from each other.
- the different target nucleic acid detection compositions have different detection temperatures.
- the detection temperature according to the present disclosure can be determined in advance by considering the signal-change temperature ranges of each of the n target nucleic acid detection compositions.
- the signal-change temperature range of any one of the n target nucleic acid detection compositions can be determined dependently on the length and/or sequence of the dimer. That is, by controlling the Tm value of the dimer, the signal-change temperature range can be determined in advance.
- the measurement of the signal can be successfully achieved at a predetermined detection temperature by controlling the Tm value of the label-linked oligonucleotide.
- a label-linked oligonucleotide e.g., a molecular beacon
- the signal when the signal is generated by a dimer generated in response to the presence of the target nucleic acid, measurement of the signal is successfully accomplished at a predetermined temperature by controlling the Tm of the dimer.
- the detection temperature is determined by considering the signal-change temperature range that depends on the dimer provided by the composition for detecting target nucleic acid.
- the detection temperature of any one of the n compositions for detecting the n target nucleic acids can be predetermined within a signal-change temperature range that does not overlap with the signal-change temperature ranges of the other compositions.
- the detection temperatures assigned to the compositions for detecting target nucleic acids differ from each other by at least 2°C, 3°C, 4°C, 5°C, 7°C, 8°C, 9°C, 10°C, 11°C, 12°C, 15°C or 20°C.
- the n detection temperatures are 45°C to 97°C, 45°C to 96°C, 45°C to 95°C, 45°C to 94°C, 45°C to 93°C, 45°C to 92°C, 45°C to 91°C, 45°C to 90°C, 46°C to 97°C, 46°C to 96°C, 46°C to 95°C, 46°C to 94°C, 46°C to 93°C, 46°C to 92°C, 46°C to 91°C, 46°C to 90°C, 47°C to 97°C, 47°C to 96°C, 47°C to 95°C, 47°C to 94°C, 47°C to 93°C, 47°C to 92°C, 47°C to 91°C, 47°C to 90°C, 48°C to 97°C, 48°C to 96°C, 48°C to 95°C, 48°C to 94°C, 48°C
- the highest detection temperature among the above detection temperatures is 70°C to 97°C, 70°C to 95°C, 70°C to 93°C, 70°C to 90°C, 73°C to 97°C, 73°C to 95°C, 73°C to 93°C, 73°C to 90°C, 75°C to 97°C, 75°C to 95°C, 75°C to 93°C, 75°C to 90°C, 78°C to 97°C, 78°C to 95°C, 78°C to 93°C, 78°C to 90°C, 80°C to 97°C, 80°C to 95°C, 80°C to 93°C, 80°C to 90°C, 83°C to 97°C, 83°C to 95°C, 83°C
- the temperature range may be selected from 83°C to 90°C, 85°C to 97°C, 85°C to 97°C, 85°C
- the lowest detection temperature (i.e., the first detection temperature) can be selected from a temperature range of 45 to 70°C, 45°C to 68°C, 45°C to 65°C, 45°C to 63°C, 45°C to 60°C, 45°C to 58°C, 45°C to 55°C, 48°C to 70°C, 48°C to 68°C, 48°C to 65°C, 48°C to 63°C, 48°C to 60°C, 48°C to 58°C, 48°C to 55°C, 50°C to 70°C, 50°C to 68°C, 50°C to 65°C, 50°C to 63°C, 50°C to 60°C, 50°C to 58°C, 50°C to 55°C.
- the intermediate detection temperatures are 55°C to 85°C, 55°C to 83°C, 55°C to 80°C, 55°C to 78°C, 55°C to 75°C, 55°C to 73°C, 55°C to 70°C, 55°C to 68°C, 55°C to 65°C, 55°C to 63°C, 55°C to 60°C, 58°C to 85°C, 58°C to 83°C, 58°C to 80°C, 58°C to 78°C, 58°C to 75°C, 58°C to 73°C, 58°C to 70°C, 58°C to 68°C, 58°C to 65°C, 58°C to 63°C, 58°C to 60°C, 60°C to 85°C, 60°C to 83°C, 58°C to 80°C, 58°C to 78°C, 58°C to 75°C, 58°C to 73
- n target nucleic acids are each assigned to n detection temperatures, and then n compositions for detecting n target nucleic acids suitable for the detection temperatures are prepared, and then step (a) can be performed.
- the first detection temperature when n is 3, the first detection temperature may be selected from a temperature range of 50°C to 60°C, the second detection temperature may be selected from a temperature range of 65°C to 75°C, and the third detection temperature may be selected from a temperature range of 80°C to 95°C.
- step (a) the signal is measured at n detection temperatures during incubation.
- measurement of the signal can be performed at each cycle, at selected cycles, or at the end-point of the reaction.
- the measurement of the signal can be performed in at least one cycle.
- the signal can be measured at n detection temperatures in one selected cycle, or can be measured at n detection temperatures in two selected cycles, respectively.
- the signals i.e., the first signal, the second signal, and the third signal
- the signals are measured at the first detection temperature, the second detection temperature, and the third detection temperature in 1 cycle
- the signals are measured at the first detection temperature, the second detection temperature, and the third detection temperature in 30 cycles.
- the measurement of the signal can be performed in at least two cycles.
- the signal change can be detected using the signals measured in the at least two cycles.
- the nucleic acid amplification can be performed for 30 cycles, 40 cycles, 45 cycles, or 50 cycles of PCR, and the signals can be measured at n detection temperatures for each cycle. Then, the signal values measured at each detection temperature in the plurality of cycles can be plotted as an amplification curve (a set of data points consisting of RFU and cycle) at each detection temperature.
- an amplification curve at a first detection temperature, an amplification curve at a second detection temperature, and an amplification curve at a third detection temperature can be obtained, and the change in the signal can be identified from the amplification curves.
- the method according to the present disclosure utilizes the fact that the composition for detecting a target nucleic acid provides a signal change dependent on the presence of the target nucleic acid only at a corresponding detection temperature.
- the method according to the present disclosure can detect the signal change using signal values measured at the detection temperature in at least two cycles.
- the method according to the present disclosure can detect the signal change using a signal value at the detection temperature measured in one cycle (i.e., the signal value measured in step (a)) and a reference signal value (e.g., a signal value at the detection temperature measured when the target nucleic acid is not present).
- the "signal value at the detection temperature (e.g., the i -th detection temperature)" measured in the absence of the target nucleic acid (e.g., the i -th target nucleic acid) can be obtained through a separate negative control reaction.
- the reference signal value can be obtained by conducting a negative control reaction simultaneously or separately from the method according to the present disclosure.
- the reference signal value can be obtained through a negative control reaction.
- the reference signal value at the i detection temperature can be obtained by mixing a sample (e.g., distilled water) that does not contain the i target nucleic acid with n target nucleic acid detection compositions, amplifying the nucleic acid, and measuring a signal at the i detection temperature.
- the signal measurement can be performed in any cycle.
- a signal value measured in any one of the early cycles of the negative control reaction can be used as the reference signal value, or a signal value measured in any one of the late cycles of the negative control reaction can be used as the reference signal value.
- a signal value measured in the same cycle as the cycle in which the signal is measured in step (a) can be used as the reference signal value.
- the reference signal value can be obtained through a positive control reaction.
- a sample containing the i- th target nucleic acid is mixed with a composition for detecting the i - th target nucleic acid (specifically, n compositions for detecting n target nucleic acids) to amplify the nucleic acid, and a signal is measured at the i -th detection temperature.
- the cycle in which the signal value is detected may be a cycle in the baseline region of the positive control reaction.
- the baseline region refers to a region in which a signal (e.g., a fluorescent signal) remains substantially constant during an initial cycle of an amplification reaction (e.g., PCR). Since the level of the amplification product in this region is not sufficient to be detected, most of the fluorescent signal in this region is due to a background signal including a fluorescent signal of the reaction sample itself and a fluorescent signal of the measurement system itself. That is, a signal value measured in a cycle in the baseline region of the positive control reaction will be substantially the same as a reference signal value obtained from a reaction in which a target nucleic acid is absent (e.g., a negative control reaction).
- a signal change can be detected through the difference between the reference signal value and the signal value measured in step (a).
- the reference signal value may be a threshold value determined in advance from a negative control reaction, taking into account the background signal and sensitivity of the detector, or the characteristics of the label used, etc.
- the significance of the signal change can be determined using the threshold value.
- the threshold value can be determined by a known threshold value setting method. For example, the threshold value can be determined by taking into account the background signal, sensitivity, label characteristics, signal deviation or error range of the detector, etc.
- a threshold value when a threshold value is used as the reference signal value, it can be determined that the signal has changed if the signal value measured in step (a) is equal to or greater than the threshold value.
- signal measurements at each of the n detection temperatures can be performed using a single type of detector.
- the single type of detector is one detector.
- the signals generated from the labels of the oligonucleotides linked to each label included in the composition for detecting n target nucleic acids are not distinguished from each other for each target nucleic acid by the single type of detector.
- a single or one type of fluorescent label means a fluorescent label having identical or substantially identical signal characteristics (e.g., optical characteristics, emission wavelength, and electrical signal).
- signal characteristics e.g., optical characteristics, emission wavelength, and electrical signal.
- FAM and CAL Fluor 610 provide different types of signals.
- a single or one type of fluorescent label means that the signals from the fluorescent labels are indistinguishable from each other using a detection channel.
- This single or one type of fluorescent label is not dependent on the chemical structure of the fluorescent label, and thus even if two fluorescent labels have different chemical structures, they are considered as one type if they are indistinguishable from each other using a detection channel.
- signals generated from n target nucleic acid detection compositions that commonly include one type of fluorescent label are not distinguished by one detection channel.
- detection channel means a means for detecting a signal from a single type of fluorescent label.
- Thermocyclers available in the art such as ABI 7500 (Applied Biosystems), QuantStudio (Applied Biosystems), CFX96 (Bio-Rad Laboratories), Cobas z 480 (Roche), LightCycler (Roche), etc., contain several channels (e.g., photodiodes) for detecting signals from several different types of fluorescent labels, and such channels correspond to detection channels herein.
- a detection channel used in the present disclosure includes a means for measuring a signal.
- the detection channel may be a photodiode capable of detecting a fluorescent signal of a specific wavelength.
- the signals measured at each of the n detection temperatures are indistinguishable from one another by the single type of detector.
- step (a) signal changes are detected from the signals measured at n detection temperatures and the presence of n target nucleic acids is determined.
- the presence of the i- th target nucleic acid is determined by a signal change detected at the i-th detection temperature. For example, a signal change is detected from a signal measured at the i- th detection temperature, and the presence of the i- th target nucleic acid is determined.
- the signal is constant at the i detection temperature, it can be determined that the i target nucleic acid is absent.
- the signal change can be detected using a signal measured in at least two cycles, or using a signal measured in at least one cycle and a reference signal value.
- Determining the presence of a target nucleic acid from the signal measured at each detection temperature can be performed by various methods known in the art, including the method of detecting the signal change described above.
- n 2
- the presence of the first target nucleic acid can be determined from signals measured at a first detection temperature (the first signal at 10 cycles and the first signal at 30 cycles)
- the presence of the second target nucleic acid can be determined from signals measured at a second detection temperature (the second signal at 10 cycles and the second signal at 30 cycles).
- the method according to the present disclosure can be performed together with a negative control reaction.
- a signal value measured in the negative control reaction can be used as a reference signal value.
- a signal measured in one cycle e.g., the last cycle
- a signal measured in the same cycle e.g., the last cycle
- the same detection temperature i.e., the i- th detection temperature
- n 3
- the presence of the first target nucleic acid can be determined from a signal measured at a first detection temperature (i.e., a first signal at 30 cycles) and a first reference signal value (e.g., a signal at the first detection temperature measured at 30 cycles of the negative control reaction)
- the presence of the second target nucleic acid can be determined from a signal measured at a second detection temperature (i.e., a second signal at 30 cycles) and a second reference signal value (e.g., a signal at the second detection temperature measured at 30 cycles of the negative control reaction)
- the presence of the third target nucleic acid can be determined from a signal measured at a third detection temperature (i.e., a third signal at 30 cycles) and a third reference signal value (e.g., a signal at the third detection temperature measured at 30 cycles of the negative control reaction).
- the method according to the present disclosure can be performed together with a positive control reaction.
- a signal value measured in the positive control reaction can be used as a reference signal value.
- a first signal measured in cycle 30, which is a signal measured in one cycle, for example, 30 cycles, at the i -th detection temperature can be compared with a signal measured in a cycle prior to cycle 30, for example, 1 cycle, at the i-th detection temperature of the positive control reaction to detect a change in the signal.
- the measurement of the signal in the positive control reaction may be performed in a cycle at least 30 cycles prior to, 20 cycles prior to, 10 cycles prior to, or 5 cycles prior to the cycle in which the signal is measured in step (a).
- n 3
- the presence of the first target nucleic acid can be determined from a signal measured at a first detection temperature (i.e., a first signal at 30 cycles) and a first reference signal value (e.g., a signal at the first detection temperature measured at 1 cycle of the first target nucleic acid positive control reaction)
- the presence of the second target nucleic acid can be determined from a signal measured at a second detection temperature (i.e., a second signal at 30 cycles) and a second reference signal value (e.g., a signal at the second detection temperature measured at 1 cycle of the second target nucleic acid positive control reaction)
- the presence of the third target nucleic acid can be determined from a signal measured at a third detection temperature (i.e., a third signal at 30 cycles) and a third reference signal value (e.g., a signal at the third detection temperature measured at 1 cycle of the third target nucleic acid positive control reaction).
- target nucleic acid detection is possible using a composition for detecting target nucleic acids including three probes according to the present disclosure.
- the Tms of three hybrids i.e., a first hybrid, a second hybrid, and a third hybrid
- the target nucleic acids can be arbitrarily controlled and used in various implementation examples.
- Example 1 Detection of a single target nucleic acid 1 (when Tm1 is lower than Tm2 and Tm3)
- Example 1-1 Preparation of target nucleic acid and oligonucleotide
- the genomic DNA of Chlamydia trachomatis (CT) (Accession Number: ATCC VR-1500, Coram Deo Lab Co., Ltd.) was used as a template of the target nucleic acid.
- the detection temperature of the CT target nucleic acid was set to 60°C, and the first region and the second region were selected in the 3' to 5' direction on the target nucleic acid template. Then, the sequences and lengths of the reporter probe, the first quencher probe, and the second quencher probe were designed so that Tm1 was 54.8°C, Tm2 was 72.5°C, and Tm3 was 67.3°C.
- the reporter probe includes a sequence complementary to the first region of the target nucleic acid, and a reporter molecule (Cal Fluor Red 610) was linked to the 3'-terminus thereof.
- the first quencher probe includes a sequence complementary to the 5'-terminal portion of the reporter probe, and a first quencher molecule (BHQ-2) was linked to the 5'-terminus thereof.
- the second quencher probe contained a sequence complementary to the second region of the target nucleic acid and was linked to a second quencher molecule (BHQ-2) at its 5'-end. The 3'-ends of the first quencher probe and the second quencher probe were blocked with Spacer C3 to prevent elongation by DNA polymerase.
- Primer pairs for amplifying a region including the first region and the second region of the CT target nucleic acid and three probes for detecting the CT target nucleic acid were prepared as shown in Table 3.
- Example 1-2 Real-time polymerase chain reaction
- tubes 1 and 2 containing the reaction mixtures were placed in a real-time thermocycler (CFX96 Real-time Cycler, Bio-Rad) respectively and denatured at 95°C for 15 minutes, followed by 50 cycles of 60°C for 60 seconds, 50°C for 5 seconds, 72°C for 30 seconds, and 95°C for 10 seconds.
- CFX96 Real-time Cycler Bio-Rad
- the signal measurements were performed at (i) 50°C, a temperature within the first signal-constant temperature range, (ii) 60°C, a temperature within the signal-changing temperature range, and (iii) 95°C, a temperature within the second signal-constant temperature range, for each cycle.
- tube 1 For tube 1, a signal change was detected only at 60°C, which is within the signal-change temperature range, and no signal change was detected at 50°C and 95°C, which are within the first and second signal-constant temperature ranges. Therefore, tube 1 was determined to contain CT.
- tube 2 the negative control, showed no signal change at any of the three temperatures. Therefore, tube 2 was determined not to contain CT.
- composition for detecting target nucleic acids according to the present disclosure is an InterSC-type composition for detecting target nucleic acids, as described above.
- the target nucleic acid detection method can detect a signal (i.e., a change in signal) indicating the presence of a target nucleic acid using a reference signal value obtained from a negative control reaction. If the signal values at 50°C, 60°C, and 95°C are less than or equal to RFU - 200, which is a threshold based on the signal value of the negative control reaction (i.e., RFU: 0), the signal was considered to have changed.
- a signal i.e., a change in signal
- tube Ct (Cycle threshold) 50°C 60°C 95°C 1 N/A 26.85 N/A 2 N/A N/A N/A
- Tube 1 10 pg of CT genomic DNA
- Tube 2 Negative control
- Example 2 Detection of a single target nucleic acid 2 (when Tm1 is lower than Tm2 and higher than Tm3)
- Example 2-1 Preparation of target nucleic acid and oligonucleotide
- the genomic DNA of Neisseria gonorrhoeae (Accession Number: ATCC 700825, Coram Deo Lab Co., Ltd.) was used as a template of the target nucleic acid.
- the detection temperature of the NG target nucleic acid was set to 74°C, and the first region and the second region were selected in the 3' to 5' direction on the target nucleic acid template. Then, the sequences and lengths of the reporter probe, the first quencher probe, and the second quencher probe were designed so that Tm1 was 76.4°C, Tm2 was 80.8°C, and Tm3 was 71.1°C.
- the reporter probe included a sequence complementary to the first region of the target nucleic acid, and a reporter molecule (Cal Fluor Red 610) was linked to the 3'-end thereof.
- the first quencher probe contains a sequence complementary to the 5'-terminal portion of the reporter probe and has a first quencher molecule (BHQ-2) linked to its 5'-terminus.
- the second quencher probe contains a sequence complementary to the second region of the target nucleic acid and has a second quencher molecule (BHQ-2) linked to its 5'-terminus.
- the 3'-terminus of the first quencher probe and the second quencher probe were blocked with Spacer C3 to prevent elongation by DNA polymerase.
- Primer pairs for amplifying a region including the first region and the second region of the NG target nucleic acid and three probes for detecting the NG target nucleic acid were prepared as shown in Table 5.
- tubes 1 and 2 containing the reaction mixtures were placed in a real-time thermocycler (CFX96 Real-time Cycler, Bio-Rad) respectively and denatured at 95°C for 15 minutes, followed by 50 cycles of 60°C for 60 seconds, 72°C for 30 seconds, 74°C for 5 seconds, and 95°C for 10 seconds.
- CFX96 Real-time Cycler Bio-Rad
- the signal measurements were performed at (i) 60°C, a temperature within the first signal-constant temperature range, (ii) 74°C, a temperature within the signal-changing temperature range, and (iii) 95°C, a temperature within the second signal-constant temperature range, for each cycle.
- tube 1 For tube 1, a signal change was detected only at 74°C within the signal-change temperature range, and no signal change was detected at temperatures of 60°C and 95°C within the first and second signal-constant temperature ranges. Therefore, tube 1 was determined to contain NG.
- tube 2 the negative control, showed no signal change at any of the three temperatures. Therefore, tube 2 was determined to not contain NG.
- the composition for detecting target nucleic acids according to the present disclosure is an InterSC-type target nucleic acid detection composition, as described above.
- the results of Example 2 together with the results of Example 1 indicate that the Tms of three hybrids (i.e., the first hybrid, the second hybrid, and the third hybrid) formed by three probes and target nucleic acids can be arbitrarily controlled and used in various implementation examples.
- the target nucleic acid detection method can detect a signal (i.e., a change in signal) indicating the presence of a target nucleic acid using a reference signal value obtained from a negative control reaction. If the signal values at 60°C, 74°C, and 95°C are RFU 200 or higher, which is a threshold based on the signal value of the negative control reaction (i.e., RFU: 0), it was considered that the signal had changed.
- a signal i.e., a change in signal
- Tube 1 7 pg of NG genomic DNA
- a plurality of target nucleic acids can be detected using a single type of label in a single reaction vessel.
- Example 3-1 Preparation of target nucleic acid and oligonucleotide
- the genomic DNA of Chlamydia trachomatis (CT) (Accession No.: ATCC VR-1500, Coram Deo Lab Co., Ltd.) used in Example 1 was used as a template for the first target nucleic acid
- CT Chlamydia trachomatis
- NG Neisseria gonorrhoeae
- the sequences and lengths of the CT-reporter probe, the CT-first quencher probe, and the CT-second quencher probe were designed so that Tm1 was 54.8°C, Tm2 was 72.5°C, and Tm3 was 67.3°C, and these are the same oligonucleotides as in Table 3 of Example 1-1.
- the sequences and lengths of the NG-reporter probe, the NG-first quencher probe and the NG-second quencher probe were designed so that Tm1 was 76.7°C, Tm2 was 81.0°C and Tm3 was 71.3°C, and these are the same oligonucleotides as in Table 5 of Example 2-1.
- FIG. 9 shows the predominant form of the reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe of each of the two compositions used in the present embodiment, depending on the presence or absence of the corresponding target nucleic acid and the temperature.
- 50°C is a temperature within the first signal-constant temperature range of both target nucleic acid detecting compositions.
- 60°C is a first detection temperature, which is a temperature within the signal-change temperature range of the first target nucleic acid detecting composition and a temperature within the first signal-constant temperature range of the second target nucleic acid detecting composition.
- 74°C is a second detection temperature, which is a temperature within the second signal-constant temperature range of the first target nucleic acid detecting composition and a temperature within the signal-change temperature range of the second target nucleic acid detecting composition.
- 95°C is a temperature within the second signal-constant temperature range of both target nucleic acid detecting compositions.
- the reporter molecule linked to the reporter probe included in the first target nucleic acid detection composition is (i) quenched by the first quencher molecule and/or the second quencher molecule at 50°C regardless of the presence of the first target nucleic acid, (ii) unquenched at 60°C when the first target nucleic acid is absent and quenched by the second quencher molecule when the first target nucleic acid is present, and (iii) unquenched at 74°C and 95°C regardless of the presence of the first target nucleic acid. That is, the first target nucleic acid detection composition provides a signal change dependent on the presence of the first target nucleic acid only at the first detection temperature of 60°C, and provides a constant signal at other temperatures even when the first target nucleic acid is present.
- the reporter molecule linked to the reporter probe included in the composition for detecting the second target nucleic acid is (i) quenched by the first quencher molecule and/or the second quencher molecule regardless of the presence of the second target nucleic acid at 50°C and 60°C, (ii) quenched by the first quencher molecule when the second target nucleic acid is absent at 74°C and unquenched when the second target nucleic acid is present, and (iii) unquenched at 95°C regardless of the presence of the second target nucleic acid.
- the composition for detecting the second target nucleic acid provides a signal change dependent on the presence of the second target nucleic acid only at the second detection temperature of 74°C, and provides a constant signal at other temperatures even when the second target nucleic acid is present.
- Example 3-2 Multiplex real-time polymerase chain reaction
- Real-time polymerase chain reaction was performed using the above oligonucleotides in a single reaction vessel.
- Klentaq1 polymerase was used for extension of the forward and reverse primers.
- Tube 1 10 pg of CT genomic DNA; Tube 2: 7 pg of NG genomic DNA; Tube 3: 10 pg of CT genomic DNA and 7 pg of NG genomic DNA) and distilled water (Tube 4: negative control) each contained 4 pmole of CT-forward primer (SEQ ID NO: 2), 20 pmole of CT-reverse primer (SEQ ID NO: 3), 1 pmole of CT-reporter probe (SEQ ID NO: 4), 5 pmole of CT-first quencher probe (SEQ ID NO: 5), 5 pmole of CT-second quencher probe (SEQ ID NO: 6), 2 pmole of NG-forward primer (SEQ ID NO: 8), 20 pmole of NG-reverse primer (SEQ ID NO: 9), 1 pmole of NG-reporter probe (SEQ ID NO: 10), 5 pmole of NG-first quencher probe (SEQ ID NO: 11), 5 pmole of NG-second quencher probe (SEQ ID NO: 2
- tubes 1 to 4 containing the reaction mixture were each placed in a real-time thermocycler (CFX96 Real-time Cycler, Bio-Rad) and denatured at 95°C for 15 minutes, followed by 50 cycles of 60°C for 60 seconds, 72°C for 30 seconds, 74°C for 5 seconds, and 95°C for 10 seconds.
- CFX96 Real-time Cycler Bio-Rad
- Signal measurements were performed at (i) the first detection temperature of 60°C and (ii) the second detection temperature of 74°C for each cycle.
- tube 1 For tube 1, a change in signal was detected only at the first detection temperature, and no change in signal was detected at the second detection temperature. Therefore, tube 1 was determined to contain only CT.
- tube 2 For tube 2, a change in signal was detected only at the second detection temperature, and no change in signal was detected at the first detection temperature. Therefore, tube 2 was determined to contain only NG.
- tube 3 For tube 3, a change in signal was detected at both the first and second detection temperatures. Therefore, tube 3 was determined to contain both CT and NG.
- tube 4 the negative control, showed no signal change at both the first and second detection temperatures. Therefore, tube 4 was determined to not contain CT and NG.
- composition for detecting target nucleic acids according to the present disclosure which is an InterSC-type composition
- the composition for detecting target nucleic acids according to the present disclosure can be used in various combinations with UnderSC-type, InterSC-type, and OverSC-type compositions that adopt various signal generating methods known in the art for detecting target nucleic acids, thereby indicating that the composition can detect a plurality of target nucleic acids in real time using a single type of label in a single reaction vessel.
- the target nucleic acid detection method can detect a signal (i.e., a change in the signal) indicating the presence of a target nucleic acid by using a reference signal value obtained from a negative control reaction. If the signal value at the first detection temperature is equal to or lower than RFU -200, which is a threshold based on the signal value of the negative control reaction (i.e., RFU: 0), the signal is considered to have changed, and if the signal value at the second detection temperature is equal to or higher than RFU 200, which is a threshold based on the signal value of the negative control reaction (i.e., RFU: 0), the signal is considered to have changed.
- RFU -200 which is a threshold based on the signal value of the negative control reaction
- RFU 200 which is a threshold based on the signal value of the negative control reaction
- Tube Ct(Cycle Threshold) 1st detection temperature (60°C) Second detection temperature (74°C) 1 26.88 N/A 2 N/A 28.74 3 26.40 28.44 4 N/A N/A
- Tube 1 10 pg of CT genomic DNA
- Tube 2 7 pg of NG genomic DNA
- Tube 3 10 pg of CT genomic DNA and 7 pg of NG genomic DNA
- the composition for detecting a target nucleic acid comprising three probes according to the present disclosure can not only detect a target nucleic acid, but also, by using the target nucleic acid detection method according to the present disclosure alone or in combination with other signal generation methods (e.g., UnerSC, InterSC and/or OverSC signal generation methods), a plurality of target nucleic acids can be detected with only a single detector using the same type of label in one reaction vessel.
- signal generation methods e.g., UnerSC, InterSC and/or OverSC signal generation methods
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Abstract
Description
관련출원에 대한 상호참조Cross-reference to related applications
본 출원은 대한민국 특허청에 2023년 09월 08일에 출원된 대한민국 특허출원 제10-2023-0119778호의 우선권을 주장하며, 이의 개시내용은 그 전체가 참조로 본원에 포함되어 있다. This application claims the benefit of Republic of Korea Patent Application No. 10-2023-0119778, filed September 8, 2023 with the Korean Intellectual Property Office, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.
기술분야Technical field
본 개시는 3개의 프로브를 포함하는 타겟 핵산 검출용 조성물 및 이를 이용하여 타겟 핵산을 검출하는 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a composition for detecting a target nucleic acid comprising three probes and a method for detecting a target nucleic acid using the same.
타겟 핵산의 검출을 위해, 실시간 방식으로 타겟 증폭을 모니터링하면서 타겟 핵산을 검출할 수 있는 실시간 검출 방법이 널리 이용되고 있다. 실시간 검출 방법은 일반적으로 타겟 핵산과 특이적으로 혼성화되는 표지된 프로브 또는 프라이머를 이용한다. For the detection of target nucleic acids, real-time detection methods are widely used, which can detect target nucleic acids while monitoring target amplification in real time. Real-time detection methods generally utilize labeled probes or primers that specifically hybridize with target nucleic acids.
표지된 프로브 및 타겟 핵산 간의 혼성화를 이용하는 방법의 예는 헤어핀 구조를 갖는 이중-표지된 프로브를 이용하는 분자 비콘(Molecular beacon) 방법(Tyagi 등, Nature Biotechnology v.14 MARCH 1996), HyBeacon 방법(French DJ 등, Mol. Cell Probes, 15(6):363-374(2001)), 공여체(donor) 및 수용체(acceptor)로 각각 표지된 2개의 프로브를 이용한 혼성화 프로브 방법(Bernad 등, 147-148 Clin Chem 2000; 46) 및 단일-표지된 올리고뉴클레오타이드를 이용한 럭스(Lux) 방법(미국 특허 제7,537,886호)을 포함한다. 이중-표지된 프로브와 DNA 중합효소의 5’-뉴클레아제 활성에 의한 상기 프로브의 절단을 이용한 TaqMan 방법(미국 특허 제5,210,015호 및 제5,538,848호)이 본 기술분야에서 널리 이용되고 있다. Examples of methods utilizing hybridization between labeled probes and target nucleic acids include the molecular beacon method (Tyagi et al., Nature Biotechnology v. 14 MARCH 1996) utilizing dual-labeled probes having a hairpin structure, the HyBeacon method (French DJ et al., Mol. Cell Probes, 15(6):363-374(2001)), the hybridization probe method using two probes each labeled as a donor and an acceptor (Bernad et al., 147-148 Clin Chem 2000; 46) and the Lux method (U.S. Pat. No. 7,537,886) utilizing single-labeled oligonucleotides. The TaqMan method (U.S. Patent Nos. 5,210,015 and 5,538,848) utilizing dual-labeled probes and cleavage of the probes by the 5'-nuclease activity of DNA polymerase is widely used in the art.
표지된 프라이머를 이용하는 방법의 예는 선라이즈(Sunrise) 프라이머 방법(Nazarenko 등, 2516-2521 Nucleic Acids Research, 1997, v.25 no.12, 및 미국 특허 제6,117,635호) 및 스콜피온(Scorpion) 프라이머 방법(Whitcombe 등, 804-807, Nature Biotechnology v.17 AUGUST 1999 및 미국 특허 제6,326,145호) 및 TSG 프라이머 방법(WO 2011-078441)을 포함한다. Examples of methods utilizing labeled primers include the Sunrise primer method (Nazarenko et al., 2516-2521 Nucleic Acids Research, 1997, v.25 no.12, and U.S. Pat. No. 6,117,635), the Scorpion primer method (Whitcombe et al., 804-807, Nature Biotechnology v. 17 AUGUST 1999 and U.S. Pat. No. 6,326,145), and the TSG primer method (WO 2011-078441).
상기 기술된 종래 실시간 검출 기술들은 하나의 표지를 사용하여 하나의 타겟 핵산만을 검출할 수 있으므로, 하나의 반응에서 동시에 검출될 수 있는 타겟 핵산의 수가 이용가능한 표지의 수(예컨대, 5개 이하)에 의해 제한된다. Since the conventional real-time detection technologies described above can detect only one target nucleic acid using one label, the number of target nucleic acids that can be detected simultaneously in one reaction is limited by the number of available labels (e.g., 5 or less).
따라서, 단일 타겟 핵산의 실시간 검출뿐만 아니라, 단일 유형의 표지를이용하여 복수의 타겟 핵산을 실시간으로 검출할 수 있는 신규한 방법 또는 접근법의 개발이 요구된다. Therefore, there is a need for the development of a novel method or approach that can detect multiple target nucleic acids in real time using a single type of label, as well as a single target nucleic acid in real time.
본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 인용문헌 및 특허 문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 문헌 및 특허의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.Throughout this specification, numerous references and patent documents are referenced and cited. The disclosures of the cited documents and patents are incorporated herein by reference in their entirety so as to more clearly describe the state of the art to which the present invention pertains and the content of the present invention.
본 발명자들은 향상된 편의성 및 높은 효율성을 가지면서, 실시간으로 타겟 핵산을 검출하기 위한 신규한 방법을 개발하고자 예의 연구 노력하였다. 특히, 단일 유형의 표지를 이용하여 복수의 타겟 핵산 서열을 검출할 수 있는 방법을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 타겟 핵산의 제1 영역에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고 리포터 분자가 연결되어 있는 리포터 프로브, 리포터 프로브에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고 제1 퀀처 분자가 연결되어 있는 제1 퀀처 프로브 및 타겟 핵산의 제2 영역에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고 제2 퀀처 분자가 연결되어 있는 제2 퀀처 프로브를 이용하여 타겟 핵산을 검출하는 신규한 프로토콜을 정립하였다. 본 개시에 따른 프로토콜은 단일 타겟 핵산의 검출뿐만 아니라 복수의 타겟 핵산을 검출할 수 있다.The present inventors have made extensive research efforts to develop a novel method for detecting a target nucleic acid in real time with improved convenience and high efficiency. In particular, they have made efforts to develop a method capable of detecting a plurality of target nucleic acid sequences using a single type of label. As a result, a novel protocol for detecting a target nucleic acid has been established using a reporter probe including a nucleotide sequence that hybridizes to a first region of a target nucleic acid and a reporter molecule linked thereto, a first quencher probe including a nucleotide sequence that hybridizes to the reporter probe and a first quencher molecule linked thereto, and a second quencher probe including a nucleotide sequence that hybridizes to a second region of a target nucleic acid and a second quencher molecule linked thereto. The protocol according to the present disclosure can detect not only a single target nucleic acid but also a plurality of target nucleic acids.
따라서, 본 개시의 목적은 3개의 프로브를 포함하는 타겟 핵산 검출용 조성물을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present disclosure is to provide a composition for detecting a target nucleic acid comprising three probes.
본 개시의 다른 목적은 3개의 프로브를 이용하여 샘플 내 타겟 핵산을 검출하기 위한 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present disclosure is to provide a method for detecting a target nucleic acid in a sample using three probes.
본 개시의 또 다른 목적은 샘플 내 n개의 타겟 핵산을 검출하는 방법을 제공하는데 있다. Another object of the present disclosure is to provide a method for detecting n target nucleic acids in a sample.
본 개시의 다른 목적 및 이점은 첨부한 청구범위와 함께 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.Other objects and advantages of the present disclosure will become more apparent from the following detailed description taken together with the appended claims.
본 개시의 일 양태에 따르면, 다음을 포함하는, 타겟 핵산 검출용 조성물을 제공한다:According to one aspect of the present disclosure, a composition for detecting a target nucleic acid is provided, comprising:
(a) 리포터 프로브; (a) reporter probe;
상기 리포터 프로브는 상기 타겟 핵산의 제1 영역에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고, The reporter probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a first region of the target nucleic acid,
상기 리포터 프로브는 그에 연결된 리포터 분자를 가지며; The above reporter probe has a reporter molecule linked thereto;
(b) 제1 퀀처 프로브;(b) first quencher probe;
상기 제1 퀀처 프로브는 상기 리포터 프로브에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고, The first quencher probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to the reporter probe,
상기 제1 퀀처 프로브는 그에 연결된 제1 퀀처 분자를 가지며, The first quencher probe has a first quencher molecule linked thereto,
상기 리포터 프로브와 상기 제1 퀀처 프로브 간의 제1 혼성화물(hybrid)이 형성되는 경우, 상기 제1 퀀처 분자는 상기 리포터 프로브로부터의 시그널을 퀀칭하는 위치에 있고; 및When a first hybrid is formed between the reporter probe and the first quencher probe, the first quencher molecule is at a position to quench a signal from the reporter probe; and
(c) 제2 퀀처 프로브;(c) second quencher probe;
상기 제2 퀀처 프로브는 상기 타겟 핵산의 제2 영역에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고, The second quencher probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a second region of the target nucleic acid,
상기 제2 퀀처 프로브는 그에 연결된 제2 퀀처 분자를 가지며, The second quencher probe has a second quencher molecule linked thereto,
상기 타겟 핵산의 제1 영역 및 제2 영역은 서로 인접하고, The first region and the second region of the above target nucleic acid are adjacent to each other,
상기 리포터 프로브와 상기 타겟 핵산의 제1 영역 간의 제2 혼성화물 및 상기 제2 퀀처 프로브와 상기 타겟 핵산의 제2 영역 간의 제3 혼성화물이 모두 형성되는 경우, 상기 제2 퀀처 분자는 상기 리포터 분자로부터의 시그널을 퀀칭하는 위치에 있으며, 및When both a second hybridization between the reporter probe and the first region of the target nucleic acid and a third hybridization between the second quencher probe and the second region of the target nucleic acid are formed, the second quencher molecule is at a position to quench a signal from the reporter molecule, and
상기 제1 혼성화물은 상기 제2 혼성화물의 Tm 및 제3 혼성화물의 Tm과는 상이한 멜팅 온도(melting temperature; Tm)을 가진다. The first hybrid compound has a melting temperature (Tm) that is different from the Tm of the second hybrid compound and the Tm of the third hybrid compound.
본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 타겟 핵산이 존재하는 경우, 상기 제2 혼성화물의 형성은 상기 제1 혼성화물의 형성보다 우세한다. According to one embodiment of the present disclosure, when the target nucleic acid is present, formation of the second hybrid is superior to formation of the first hybrid.
본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 퀀처 프로브의 길이는 상기 리포터 프로브의 길이보다 1 내지 30 뉴클레오타이드 짧다. According to one embodiment of the present disclosure, the length of the first quencher probe is 1 to 30 nucleotides shorter than the length of the reporter probe.
본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 퀀처 분자는 상기 리포터 분자에 바로 인접하게(immediately adjacent) 위치하거나, 또는 상기 리포터 분자로부터 1 내지 4 뉴클레오타이드 이내로 이격되어 위치한다.According to one embodiment of the present disclosure, the second quencher molecule is positioned immediately adjacent to the reporter molecule, or is positioned within 1 to 4 nucleotides from the reporter molecule.
본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 타겟 핵산의 제1 영역이 상기 타겟 핵산의 제2 영역의 5'-방향으로 업스트림에 위치하는 경우, 상기 리포터 분자는 상기 리포터 프로브의 5'-말단 부위에 위치하며, 상기 제2 퀀처 분자는 제2 퀀처 프로브의 3'-말단 부위에 위치한다.According to one embodiment of the present disclosure, when the first region of the target nucleic acid is located 5'-upstream of the second region of the target nucleic acid, the reporter molecule is located at the 5'-terminal portion of the reporter probe, and the second quencher molecule is located at the 3'-terminal portion of the second quencher probe.
본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 타겟 핵산의 제2 영역이 상기 타겟 핵산의 제1 영역의 5'-방향으로 업스트림에 위치하는 경우, 상기 리포터 분자는 상기 리포터 프로브의 3'-말단 부위에 위치하며, 상기 제2 퀀처 분자는 제2 퀀처 프로브의 5'-말단 부위에 위치한다. According to one embodiment of the present disclosure, when the second region of the target nucleic acid is located 5'-upstream of the first region of the target nucleic acid, the reporter molecule is located at the 3'-terminal portion of the reporter probe, and the second quencher molecule is located at the 5'-terminal portion of the second quencher probe.
본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 퀀처 분자 및 제2 퀀처 분자는 동일한 유형이다. According to one embodiment of the present disclosure, the first quencher molecule and the second quencher molecule are of the same type.
본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 타겟 핵산 검출용 조성물은 상기 타겟 핵산 존재에 의존적인 시그널을 제공한다. According to one embodiment of the present disclosure, the composition for detecting a target nucleic acid provides a signal dependent on the presence of the target nucleic acid.
본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 시그널은 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물 중 어느 하나는 그의 이중 가닥 상태를 유지하고 나머지 하나는 단일 가닥으로 해리되는 온도에서 제공된다. According to one embodiment of the present disclosure, the signal is provided at a temperature at which one of the second hybrid and the third hybrid maintains its double-stranded state and the other dissociates into a single strand.
본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 온도는 제1 혼성화물, 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물의 Tm들에 의존적이다. According to one embodiment of the present disclosure, the temperature is dependent on the Tms of the first hybrid, the second hybrid and the third hybrid.
본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 타겟 핵산 검출용 조성물은 타겟 핵산에 대한 증폭 반응에서 타겟 핵산의 존재에 의존적으로 시그널이 변화하는 시그널-변화 온도 범위(signal-changing temperature range; SChTR) 및 타겟 핵산이 존재하여도 시그널이 일정한 2개의 시그널-일정 온도 범위(signal-constant temperature ranges; SCoTRs)를 가진다. According to one embodiment of the present disclosure, the composition for detecting a target nucleic acid has a signal-changing temperature range (SChTR) in which a signal changes depending on the presence of the target nucleic acid in an amplification reaction for the target nucleic acid, and two signal-constant temperature ranges (SCoTRs) in which the signal is constant even when the target nucleic acid is present.
본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 시그널-변화 온도 범위는 상기 2개의 시그널-일정 온도 범위 중 제1 시그널-일정 온도 범위보다는 높고, 상기 2개의 시그널-일정 온도 범위 중 제2 시그널-일정 온도 범위보다는 낮다. According to one embodiment of the present disclosure, the signal-change temperature range is higher than a first signal-constant temperature range of the two signal-constant temperature ranges and lower than a second signal-constant temperature range of the two signal-constant temperature ranges.
본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 타겟 핵산의 존재 하에, 상기 제1 시그널-일정 온도 범위 내의 온도에서 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물은 그의 이중 가닥 상태를 유지한다. According to one embodiment of the present disclosure, in the presence of the target nucleic acid, the second hybrid and the third hybrid maintain their double-stranded state at a temperature within the first signal-specific temperature range.
본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 타겟 핵산의 존재 하에, 상기 제2 시그널-일정 온도 범위 내의 온도에서 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물은 단일 가닥으로 해리된다.According to one embodiment of the present disclosure, in the presence of the target nucleic acid, the second hybridization and the third hybridization are dissociated into single strands at a temperature within the second signal-specific temperature range.
본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 타겟 핵산 존재 하에, 상기 시그널-변화 온도 범위 내의 온도에서 제2 혼성화물과 제3 혼성화물 중 어느 하나는 그의 이중 가닥 상태를 유지하고, 나머지 하나는 2개의 단일 가닥으로 해리된다.According to one embodiment of the present disclosure, in the presence of the target nucleic acid, at a temperature within the signal-change temperature range, one of the second hybridization and the third hybridization maintains its double-stranded state, and the other dissociates into two single-stranded compounds.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 다음을 포함하는, 샘플 내 타겟 핵산을 검출하기 위한 방법을 제공한다:According to another aspect of the present disclosure, a method for detecting a target nucleic acid in a sample is provided, comprising:
(a) 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브를 포함하는 타겟 핵산 검출용 조성물과 상기 타겟 핵산을 인큐베이션하는 단계;(a) a step of incubating a target nucleic acid detection composition comprising a reporter probe, a first quencher probe and a second quencher probe with the target nucleic acid;
상기 리포터 프로브는 상기 타겟 핵산의 제1 영역에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고,The reporter probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a first region of the target nucleic acid,
상기 리포터 프로브는 그에 연결된 리포터 분자를 가지며,The above reporter probe has a reporter molecule linked to it,
상기 제1 퀀처 프로브는 상기 리포터 프로브에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고,The first quencher probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to the reporter probe,
상기 제1 퀀처 프로브는 그에 연결된 제1 퀀처 분자를 가지며, The first quencher probe has a first quencher molecule linked thereto,
상기 리포터 프로브와 상기 제1 퀀처 프로브 간의 제1 혼성화물(hybrid)이 형성되는 경우, 상기 제1 퀀처 분자는 상기 리포터 프로브로부터의 시그널을 퀀칭하는 위치에 있고,When a first hybrid is formed between the reporter probe and the first quencher probe, the first quencher molecule is at a position to quench a signal from the reporter probe,
상기 제2 퀀처 프로브는 상기 타겟 핵산의 제2 영역에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고, The second quencher probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a second region of the target nucleic acid,
상기 제2 퀀처 프로브는 그에 연결된 제2 퀀처 분자를 가지며, The second quencher probe has a second quencher molecule linked thereto,
상기 타겟 핵산의 제1 영역 및 제2 영역은 서로 인접하고,The first region and the second region of the above target nucleic acid are adjacent to each other,
상기 리포터 프로브와 상기 타겟 핵산의 제1 영역 간의 제2 혼성화물 및 상기 제2 퀀처 프로브와 상기 타겟 핵산의 제2 영역 간의 제3 혼성화물이 모두 형성되는 경우, 상기 제2 퀀처 분자는 상기 리포터 분자로부터의 시그널을 퀀칭하는 위치에 있으며, When both a second hybridization between the reporter probe and the first region of the target nucleic acid and a third hybridization between the second quencher probe and the second region of the target nucleic acid are formed, the second quencher molecule is at a position to quench a signal from the reporter molecule,
상기 제1 혼성화물은 상기 제2 혼성화물의 Tm 및 제3 혼성화물의 Tm과는 상이한 멜팅 온도(melting temperature; Tm)을 가지며;The first hybrid has a melting temperature (Tm) different from the Tm of the second hybrid and the Tm of the third hybrid;
(b) 시그널을 측정하는 단계; 및(b) a step of measuring the signal; and
(c) 상기 단계 (b)에서 측정된 시그널로부터 상기 타겟 핵산의 존재를 결정하는 단계.(c) a step of determining the presence of the target nucleic acid from the signal measured in the step (b).
본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 인큐베이션은 핵산 증폭 반응을 포함한다. According to one embodiment of the present disclosure, the incubation comprises a nucleic acid amplification reaction.
본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 시그널은 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물 중 어느 하나는 그의 이중 가닥 상태를 유지하고 나머지 하나는 단일 가닥으로 해리되는 온도에서 측정된다.According to one embodiment of the present disclosure, the signal is measured at a temperature at which one of the second hybrid and the third hybrid maintains its double-stranded state and the other dissociates into a single strand.
본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 온도는 제1 혼성화물, 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물의 Tm들에 의존적이다.According to one embodiment of the present disclosure, the temperature is dependent on the Tms of the first hybrid, the second hybrid and the third hybrid.
본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 타겟 핵산이 존재하는 경우, 상기 제2 혼성화물의 형성은 상기 제1 혼성화물의 형성보다 우세하다. According to one embodiment of the present disclosure, when the target nucleic acid is present, formation of the second hybrid is superior to formation of the first hybrid.
본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 퀀처 분자 및 제2 퀀처 분자는 동일한 유형이다.According to one embodiment of the present disclosure, the first quencher molecule and the second quencher molecule are of the same type.
본 개시의 또 다른 양태에 따르면, 다음을 포함하는, 샘플 내 n개의 타겟 핵산을 검출하는 방법을 제공한다:According to another aspect of the present disclosure, a method of detecting n target nucleic acids in a sample is provided, comprising:
(a) 하나의 반응 용기에서 상기 n개의 타겟 핵산 중 하나 이상의 타겟 핵산을 함유할 것으로 의심되는 샘플을 n개의 타겟 핵산 검출용 조성물과 인큐베이션하면서, n개의 검출 온도에서 시그널을 측정하는 단계; (a) a step of incubating a sample suspected of containing one or more of the n target nucleic acids with n target nucleic acid detection compositions in one reaction vessel, while measuring a signal at n detection temperatures;
상기 n은 2 이상의 정수이고, The above n is an integer greater than or equal to 2,
상기 인큐베이션은 복수의 반응 사이클을 포함하고, 상기 시그널의 측정은 복수의 반응 사이클 중 하나 이상의 사이클에서 실시하며,The above incubation comprises multiple reaction cycles, and the measurement of the signal is performed in one or more of the multiple reaction cycles,
상기 n개의 타겟 핵산 검출용 조성물 각각은 대응하는 타겟 핵산의 존재하에 상기 n개의 검출 온도 중 대응하는 검출 온도에서 대응하는 타겟 핵산의 존재를 나타내는 시그널의 변화를 제공하며,Each of the above n target nucleic acid detection compositions provides a change in a signal indicating the presence of the corresponding target nucleic acid at a corresponding detection temperature among the n detection temperatures in the presence of the corresponding target nucleic acid,
상기 n개의 타겟 핵산 검출용 조성물 중 제i 타겟 핵산 검출용 조성물은 상기 제i 타겟 핵산의 존재하에 상기 n개의 검출 온도 중 제i 검출 온도에서 제i 타겟 핵산의 존재를 나타내는 시그널의 변화를 제공하고, 그 외의 검출 온도에서는 일정한 시그널을 제공하며, Among the above n target nucleic acid detection compositions, the i target nucleic acid detection composition provides a change in a signal indicating the presence of the i target nucleic acid at the i detection temperature among the n detection temperatures in the presence of the i target nucleic acid, and provides a constant signal at other detection temperatures.
상기 i는 1부터 n까지의 정수를 나타내고, 상기 제i 검출 온도는 제i+1 검출 온도보다 낮고, The above i represents an integer from 1 to n , and the i- th detection temperature is lower than the i +1-th detection temperature.
상기 n개의 검출 온도를 모두 포함하는 온도 범위 내에서, 상기 제i 타겟 핵산 검출용 조성물은 제i 타겟 핵산 존재에 의존적으로 시그널이 변화하는 시그널-변화 온도 범위(signal-changing temperature range; SChTR) 및 제i 타겟 핵산이 존재하여도 시그널이 일정한 하나 또는 두 개의 시그널-일정 온도 범위(signal-constant temperature range; SCoTR)를 가지며, Within the temperature range including all of the above n detection temperatures, the composition for detecting the i- th target nucleic acid has a signal-changing temperature range (SChTR) in which a signal changes depending on the presence of the i- th target nucleic acid and one or two signal-constant temperature ranges (SCoTR) in which a signal is constant even when the i-th target nucleic acid is present.
상기 제i 타겟 핵산 검출용 조성물은, The composition for detecting the above i target nucleic acid is,
(i) 상기 시그널-변화 온도 범위가 상기 시그널-일정 온도 범위보다 낮은 멜팅 특성을 가지는 UnderSC-타입(Under-Signal-Change-type) 조성물, (i) UnderSC-type composition having melting characteristics in the signal-change temperature range lower than the signal-constant temperature range;
(ii) 상기 시그널-변화 온도 범위가 두 개의 시그널-일정 온도 범위 중 하나의 시그널-일정 온도 범위보다 높고, 두 개의 시그널-일정 온도 범위 중 다른 하나의 시그널-일정 온도 범위보다는 낮은 멜팅 특성을 가지는 InterSC-타입(Inter-Signal-Change-type) 조성물, 및 (ii) an InterSC-type composition having melting characteristics in which the signal-change temperature range is higher than one of the two signal-constant temperature ranges and lower than the other of the two signal-constant temperature ranges, and
(iii) 상기 시그널-변화 온도 범위가 상기 시그널-일정 온도 범위보다 높은 멜팅 특성을 가지는 OverSC-타입(Over-Signal-Change-type) 조성물 중 어느 하나의 조성물이며, (iii) any one of the OverSC-type compositions having a melting characteristic in the signal-change temperature range higher than the signal-constant temperature range;
상기 n개의 타겟 핵산 검출용 조성물 중 하나 이상은 전술한 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브를 포함하는 조성물이고, 및; At least one of the above n target nucleic acid detection compositions is a composition comprising the above-described reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe, and;
(b) 상기 단계 (a)에서 측정된 시그널로부터 n개의 타겟 핵산의 존재를 결정하는 단계로서, 상기 제i 검출 온도에서 측정된 시그널에 의해 상기 제i 타겟 핵산의 존재를 결정하는 단계.(b) a step of determining the presence of n target nucleic acids from the signals measured in the step (a), wherein the step of determining the presence of the i- th target nucleic acid by the signal measured at the i- th detection temperature.
본 개시의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:The features and advantages of the present disclosure are summarized as follows:
(a) 본 개시의 첫 번째 특징은 타겟 핵산을 검출하기 위하여, 하나의 리포터 프로브 및 2개의 퀀처 프로브를 사용한다는 것이다. 상기 하나의 리포터 프로브 및 2개의 퀀처 프로브는 타겟 핵산이 존재하는 경우, 3개의 혼성화물, 구체적으로, 리포터 프로브 및 제1 퀀처 프로브 간의 제1 혼성화물, 리포터 프로브 및 타겟 핵산 간의 제2 혼성화물 및 제2 퀀처 프로브 및 타겟 핵산 간의 제3 혼성화물을 형성할 수 있다. (a) The first feature of the present disclosure is that one reporter probe and two quencher probes are used to detect a target nucleic acid. The one reporter probe and two quencher probes can form three hybrids when a target nucleic acid is present, specifically, a first hybrid between the reporter probe and the first quencher probe, a second hybrid between the reporter probe and the target nucleic acid, and a third hybrid between the second quencher probe and the target nucleic acid.
(b) 본 개시의 두 번째 특징은 상기 제1 혼성화물의 Tm은 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물의 Tm과 상이하다는 것이다. 이러한 특징으로 인해, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물은 타겟 핵산의 존재에 의존적으로 시그널이 변화하는 시그널-변화 온도 범위 및 타겟 핵산이 존재하여도 시그널이 일정한 2개의 시그널-일정 온도 범위를 가진다. 즉, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물 및 타겟 핵산 검출 방법은 InterSC-타입 조성물 및 InterSC-타입 시그널 생성 방식으로 사용될 수 있다. (b) The second feature of the present disclosure is that the Tm of the first hybrid is different from the Tm of the second hybrid and the third hybrid. Due to this feature, the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure has a signal-changing temperature range in which the signal changes depending on the presence of the target nucleic acid and two signal-constant temperature ranges in which the signal is constant even when the target nucleic acid is present. That is, the composition for detecting a target nucleic acid and the method for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure can be used as an InterSC-type composition and an InterSC-type signal generating method.
(c) 전술한 특징에 의해, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물은 단일 타겟 핵산의 검출을 가능하게 할 뿐만 아니라, 단일 유형의 표지를 이용하여 복수의 타겟 핵산을 검출할 수 있게 한다. 특히, 단일 유형의 표지를 이용하여 복수의 타겟 핵산을 검출하기 위해 타겟 증폭 후 멜팅 분석을 필요로 하는 종래 기술 대비 분석 시간이 획기적으로 단축되는 장점이 있다.(c) Due to the above-described features, the composition for detecting target nucleic acids according to the present disclosure not only enables detection of a single target nucleic acid, but also enables detection of a plurality of target nucleic acids using a single type of label. In particular, there is an advantage in that the analysis time is drastically shortened compared to the conventional technology that requires melting analysis after target amplification in order to detect a plurality of target nucleic acids using a single type of label.
도 1은 타겟 핵산이 부존재하거나 또는 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물과 타겟 핵산과의 반응 전, (i) 제1 시그널-일정 온도 범위, (ii) 시그널-변화 온도 범위 및 (iii) 제2 시그널-일정 온도 범위에서 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브의 형태 변화(conformational change)를 보여준다. 여기서, 리포터 프로브와 제1 퀀처 프로브 간의 제1 혼성화물의 Tm1은 리포터 프로브와 타겟 핵산의 제1 영역 간의 제2 혼성화물의 Tm2 및 제2 퀀처 프로브와 타겟 핵산의 제2 영역 간의 제3 혼성화물의 Tm3보다 낮다. FIG. 1 shows conformational changes of a reporter probe, a first quencher probe and a second quencher probe in the absence of a target nucleic acid or before a reaction between a composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and the target nucleic acid, (i) a first signal-constant temperature range, (ii) a signal-change temperature range and (iii) a second signal-constant temperature range. Here, Tm1 of a first hybridization between the reporter probe and the first quencher probe is lower than Tm2 of a second hybridization between the reporter probe and the first region of the target nucleic acid and Tm3 of a third hybridization between the second quencher probe and the second region of the target nucleic acid.
도 2는 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물과 타겟 핵산 간의 반응 후, (i) 제1 시그널-일정 온도 범위, (ii) 시그널-변화 온도 범위 및 (iii) 제2 시그널-일정 온도 범위에서 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브의 형태 변화를 보여준다. 여기서, 리포터 프로브와 제1 퀀처 프로브 간의 제1 혼성화물의 Tm1은 리포터 프로브와 타겟 핵산의 제1 영역 간의 제2 혼성화물의 Tm2 및 제2 퀀처 프로브와 타겟 핵산의 제2 영역 간의 제3 혼성화물의 Tm3보다 낮다.FIG. 2 shows conformational changes of a reporter probe, a first quencher probe and a second quencher probe after a reaction between a composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and a target nucleic acid in (i) a first signal-constant temperature range, (ii) a signal-change temperature range and (iii) a second signal-constant temperature range. Here, Tm1 of a first hybridization between the reporter probe and the first quencher probe is lower than Tm2 of a second hybridization between the reporter probe and the first region of the target nucleic acid and Tm3 of a third hybridization between the second quencher probe and the second region of the target nucleic acid.
도 3은 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물과 타겟 핵산과의 반응 결과물의 함량비 및 멜트 커브를 나타낸다. 구체적으로, 도 3A는 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물을 이용한 타겟 핵산 증폭 반응의 초기 사이클, 중기 사이클 및 말기 사이클에서 제1 혼성화물 및 제2 혼성화물(또는 제3 혼성화물)의 함량 비율(또는 존재비)과 이들의 멜트 커브(melt curve)를 나타낸다. 도 3B는 도 3A의 3개의 멜트 커브가 병합된 플롯을 보여준다. 여기서, 리포터 프로브와 제1 퀀처 프로브 간의 제1 혼성화물의 Tm1은 리포터 프로브와 타겟 핵산의 제1 영역 간의 제2 혼성화물의 Tm2 및 제2 퀀처 프로브와 타겟 핵산의 제2 영역 간의 제3 혼성화물의 Tm3보다 낮다.FIG. 3 shows the content ratio and melt curve of the reaction result between the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and the target nucleic acid. Specifically, FIG. 3A shows the content ratio (or abundance ratio) of the first hybridization product and the second hybridization product (or the third hybridization product) and their melt curves in the initial cycle, the middle cycle, and the final cycle of the target nucleic acid amplification reaction using the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure. FIG. 3B shows a plot in which the three melt curves of FIG. 3A are merged. Here, the Tm1 of the first hybridization between the reporter probe and the first quencher probe is lower than the Tm2 of the second hybridization between the reporter probe and the first region of the target nucleic acid and the Tm3 of the third hybridization between the second quencher probe and the second region of the target nucleic acid.
도 4는 타겟 핵산이 부존재하거나 또는 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물과 타겟 핵산과의 반응 전, (i) 제1 시그널-일정 온도 범위, (ii) 시그널-변화 온도 범위 및 (iii) 제2 시그널-일정 온도 범위에서 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브의 형태 변화를 보여준다. 여기서, 리포터 프로브와 제1 퀀처 프로브 간의 제1 혼성화물의 Tm1은 리포터 프로브와 타겟 핵산의 제1 영역 간의 제2 혼성화물의 Tm2보다 낮고 제2 퀀처 프로브와 타겟 핵산의 제2 영역 간의 제3 혼성화물의 Tm3보다 높다.FIG. 4 shows conformational changes of a reporter probe, a first quencher probe and a second quencher probe in the absence of a target nucleic acid or before a reaction between a composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and the target nucleic acid, (i) a first signal-constant temperature range, (ii) a signal-change temperature range and (iii) a second signal-constant temperature range. Here, Tm1 of a first hybridization between the reporter probe and the first quencher probe is lower than Tm2 of a second hybridization between the reporter probe and the first region of the target nucleic acid and higher than Tm3 of a third hybridization between the second quencher probe and the second region of the target nucleic acid.
도 5는 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물과 타겟 핵산 간의 반응 후, (i) 제1 시그널-일정 온도 범위, (ii) 시그널-변화 온도 범위 및 (iii) 제2 시그널-일정 온도 범위에서 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브의 형태 변화를 보여준다. 여기서, 리포터 프로브와 제1 퀀처 프로브 간의 제1 혼성화물의 Tm1은 리포터 프로브와 타겟 핵산의 제1 영역 간의 제2 혼성화물의 Tm2보다 낮고 제2 퀀처 프로브와 타겟 핵산의 제2 영역 간의 제3 혼성화물의 Tm3보다 높다. FIG. 5 shows conformational changes of a reporter probe, a first quencher probe and a second quencher probe after a reaction between a composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and a target nucleic acid in (i) a first signal-constant temperature range, (ii) a signal-change temperature range and (iii) a second signal-constant temperature range. Here, Tm1 of a first hybridization between the reporter probe and the first quencher probe is lower than Tm2 of a second hybridization between the reporter probe and the first region of the target nucleic acid and higher than Tm3 of a third hybridization between the second quencher probe and the second region of the target nucleic acid.
도 6은 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물과 타겟 핵산과의 반응 결과물의 함량비 및 멜트 커브를 나타낸다. 구체적으로, 도 6A는 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물을 이용한 타겟 핵산 증폭 반응의 초기 사이클, 중기 사이클 및 말기 사이클에서 제1 혼성화물 및 제2 혼성화물(또는 제3 혼성화물)의 함량 비율(또는 존재비)과 이들의 멜트 커브(melt curve)를 나타낸다. 도 6B는 도 6A의 3개의 멜트 커브가 병합된 플롯을 보여준다. 여기서, 리포터 프로브와 제1 퀀처 프로브 간의 제1 혼성화물의 Tm1은 리포터 프로브와 타겟 핵산의 제1 영역 간의 제2 혼성화물의 Tm2보다 낮고 제2 퀀처 프로브와 타겟 핵산의 제2 영역 간의 제3 혼성화물의 Tm3보다 높다.FIG. 6 shows the content ratio and melt curve of the reaction result between the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and the target nucleic acid. Specifically, FIG. 6A shows the content ratio (or abundance ratio) of the first hybridization product and the second hybridization product (or the third hybridization product) and their melt curves in the initial cycle, the middle cycle, and the final cycle of the target nucleic acid amplification reaction using the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure. FIG. 6B shows a plot in which the three melt curves of FIG. 6A are merged. Here, the Tm1 of the first hybridization between the reporter probe and the first quencher probe is lower than the Tm2 of the second hybridization between the reporter probe and the first region of the target nucleic acid, and is higher than the Tm3 of the third hybridization between the second quencher probe and the second region of the target nucleic acid.
도 7은 실시예 1에서 실시간 PCR 결과를 나타낸다.Figure 7 shows the real-time PCR results in Example 1.
도 8은 실시예 2에서 실시간 PCR 결과를 나타낸다. Figure 8 shows the real-time PCR results in Example 2.
도 9는 대응하는 타겟 핵산의 존재 여부 및 온도에 따라, 실시예 3에서 사용된 2개의 조성물 각각의 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브의 형태 변화를 보여준다.Figure 9 shows the conformational changes of the reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe of each of the two compositions used in Example 3 depending on the presence or absence of the corresponding target nucleic acid and the temperature.
도 10은 실시예 3에서 멀티플렉스 실시간 PCR 결과를 나타낸다. Figure 10 shows the multiplex real-time PCR results in Example 3.
본 발명자들은 향상된 편의성 및 높은 효율성을 가지면서, 실시간으로 타겟 핵산을 검출하기 위한 신규한 방법을 개발하고자 예의 연구 노력하였다. 특히, 단일 유형의 표지를 이용하여 복수의 타겟 핵산 서열을 검출할 수 있는 방법을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 타겟 핵산의 제1 영역에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고 그에 연결된 리포터 분자를 갖는 리포터 프로브, 리포터 프로브에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고 그에 연결된 제1 퀀처 분자를 갖는 제1 퀀처 프로브 및 타겟 핵산의 제2 영역에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고 그에 연결된 제2 퀀처 분자를 갖는 제2 퀀처 프로브를 이용하여 타겟 핵산을 검출하는 신규한 프로토콜을 정립하였다. 본 개시에 따른 프로토콜은 단일 타겟 핵산의 검출뿐만 아니라 복수의 타겟 핵산을 검출할 수 있다.The present inventors have made extensive research efforts to develop a novel method for detecting a target nucleic acid in real time with improved convenience and high efficiency. In particular, they have made efforts to develop a method capable of detecting a plurality of target nucleic acid sequences using a single type of label. As a result, a novel protocol for detecting a target nucleic acid has been established using a reporter probe having a reporter molecule that includes a nucleotide sequence that hybridizes to a first region of a target nucleic acid and is linked thereto, a first quencher probe having a nucleotide sequence that hybridizes to the reporter probe and is linked thereto, and a second quencher probe having a second quencher molecule that includes a nucleotide sequence that hybridizes to a second region of a target nucleic acid and is linked thereto. The protocol according to the present disclosure can detect not only a single target nucleic acid but also a plurality of target nucleic acids.
I. 타겟 핵산 검출용 조성물I. Composition for detecting target nucleic acid
일 양태에서, 본 개시는 다음을 포함하는, 타겟 핵산 검출용 조성물을 제공한다:In one aspect, the present disclosure provides a composition for detecting a target nucleic acid, comprising:
(a) 리포터 프로브; (a) reporter probe;
상기 리포터 프로브는 상기 타겟 핵산의 제1 영역에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고, The reporter probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a first region of the target nucleic acid,
상기 리포터 프로브는 그에 연결된 리포터 분자를 가지며; The above reporter probe has a reporter molecule linked thereto;
(b) 제1 퀀처 프로브;(b) first quencher probe;
상기 제1 퀀처 프로브는 상기 리포터 프로브에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고, The first quencher probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to the reporter probe,
상기 제1 퀀처 프로브는 그에 연결된 제1 퀀처 분자를 가지며, The first quencher probe has a first quencher molecule linked thereto,
상기 리포터 프로브와 상기 제1 퀀처 프로브 간의 제1 혼성화물(hybrid)이 형성되는 경우, 상기 제1 퀀처 분자는 상기 리포터 프로브로부터의 시그널을 퀀칭하는 위치에 있고; 및When a first hybrid is formed between the reporter probe and the first quencher probe, the first quencher molecule is at a position to quench a signal from the reporter probe; and
(c) 제2 퀀처 프로브;(c) second quencher probe;
상기 제2 퀀처 프로브는 상기 타겟 핵산의 제2 영역에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고, The second quencher probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a second region of the target nucleic acid,
상기 제2 퀀처 프로브는 그에 연결된 제2 퀀처 분자를 가지며, The second quencher probe has a second quencher molecule linked thereto,
상기 타겟 핵산의 제1 영역 및 제2 영역은 서로 인접하고, The first region and the second region of the above target nucleic acid are adjacent to each other,
상기 리포터 프로브와 상기 타겟 핵산의 제1 영역 간의 제2 혼성화물 및 상기 제2 퀀처 프로브와 상기 타겟 핵산의 제2 영역 간의 제3 혼성화물이 모두 형성되는 경우, 상기 제2 퀀처 분자는 상기 리포터 분자로부터의 시그널을 퀀칭하는 위치에 있으며, When both a second hybridization between the reporter probe and the first region of the target nucleic acid and a third hybridization between the second quencher probe and the second region of the target nucleic acid are formed, the second quencher molecule is at a position to quench a signal from the reporter molecule,
상기 제1 혼성화물은 상기 제2 혼성화물의 Tm 및 제3 혼성화물의 Tm과는 상이한 멜팅 온도(melting temperature; Tm)을 가진다. The first hybrid compound has a melting temperature (Tm) that is different from the Tm of the second hybrid compound and the Tm of the third hybrid compound.
본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b), (i), (ii) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.In describing components of the present disclosure, terms such as first, second, A, B, (a), (b), (i), (ii), etc. may be used. These terms are only intended to distinguish the components from other components, and the nature, order, or sequence of the components are not limited by the terms.
이하, 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다:Hereinafter, the present invention will be described in detail as follows:
본 개시의 타겟 핵산 검출용 조성물은 1개의 리포터 프로브 및 2개의 퀀처 프로브를 포함한다. 상기 리포터 프로브는 상기 타겟 핵산의 제1 영역에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고, 그에 연결된 리포터 분자를 가지며; 상기 제1 퀀처 프로브는 상기 리포터 프로브에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고, 그에 연결된 제1 퀀처 분자를 가지며; 상기 제2 퀀처 프로브는 상기 타겟 핵산의 제2 영역에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고, 그에 연결된 제2 퀀처 분자를 가진다.A composition for detecting a target nucleic acid of the present disclosure comprises one reporter probe and two quencher probes. The reporter probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a first region of the target nucleic acid and has a reporter molecule linked thereto; the first quencher probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to the reporter probe and has a first quencher molecule linked thereto; and the second quencher probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a second region of the target nucleic acid and has a second quencher molecule linked thereto.
본 명세서에서 사용되는 용어 "타겟 핵산", "타겟 핵산 서열" 또는 "타겟 서열"은 검출하고자 하는 핵산 서열을 의미하며, 혼성화, 어닐링 또는 증폭 조건 하에서 프로브 또는 프라이머와 어닐링 또는 혼성화된다.The terms “target nucleic acid,” “target nucleic acid sequence,” or “target sequence,” as used herein, mean a nucleic acid sequence to be detected, which anneals or hybridizes with a probe or primer under hybridization, annealing, or amplification conditions.
상기 타겟 핵산 서열은 이중 가닥뿐만 아니라 단일 가닥을 포함한다. 상기 타겟 핵산 서열은 반응에서 새롭게 생성된 서열뿐만 아니라 핵산 샘플 내에 초기에 존재하는 서열을 포함한다.The target nucleic acid sequence includes double-stranded as well as single-stranded. The target nucleic acid sequence includes sequences that are initially present in the nucleic acid sample as well as sequences that are newly generated in the reaction.
상기 타겟 핵산은 모든 DNA(gDNA 및 cDNA), RNA 분자 및 이들의 혼성체(키메라 핵산)를 포함한다. 상기 서열은 이중-가닥 또는 단일-가닥 형태일 수 있다.The above target nucleic acid includes all DNA (gDNA and cDNA), RNA molecules and hybrids thereof (chimeric nucleic acids). The sequence may be in double-stranded or single-stranded form.
타겟 핵산은 모든 자연(naturally occurring) 원핵세포 핵산, 진핵세포(예컨대, 원생동물과 기생동물, 균류, 효모, 고등 식물, 하등 동물 및 포유동물과 인간을 포함하는 고등동물) 핵산, 바이러스(예컨대, 헤르페스 바이러스, HIV, 인플루엔자 바이러스, 엡스타인-바 바이러스, 간염 바이러스, 폴리오바이러스 등) 핵산 또는 비로이드 핵산을 포함한다. 또한 상기 타겟 핵산은 재조합에 의해 생산된 또는 생산될 수 있는 어떠한 핵산 분자 또는 화학적으로 합성된 또는 합성될 수 있는 어떠한 핵산 분자일 수 있다. 따라서, 상기 타겟 핵산은 자연에서 발견되거나 또는 발견되지 않을 수 있다. 상기 타겟 핵산은 알려진 또는 알려지지 않은 서열을 포함할 수 있다.The target nucleic acid includes any naturally occurring prokaryotic nucleic acid, eukaryotic (e.g., protozoa and parasites, fungi, yeast, higher plants, lower animals, and higher animals including mammals and humans) nucleic acid, viral (e.g., herpes virus, HIV, influenza virus, Epstein-Barr virus, hepatitis virus, poliovirus, etc.) nucleic acid, or viroid nucleic acid. Furthermore, the target nucleic acid can be any nucleic acid molecule that is or can be produced recombinantly or any nucleic acid molecule that is or can be synthesized chemically. Accordingly, the target nucleic acid may or may not be found in nature. The target nucleic acid can include a known or unknown sequence.
일 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산은 뉴클레오타이드 변이(nucleotide variation)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the target nucleic acid may comprise a nucleotide variation.
본 명세서에서 사용되는 용어 "뉴클레오타이드 변이(nucleotide variation)"는 연속의 DNA 세그먼트 중 특정 위치의 DNA 서열에서의 어떤 단일 또는 복수의 뉴클레오타이드의 치환, 결실 또는 삽입을 의미할 수 있다. 이러한 연속적 DNA 세그먼트들은 하나의 유전자 또는 하나의 염색체의 어떤 다른 부위를 포함한다. 이러한 뉴클레오타이드 변이는 돌연변이(mutant) 또는 다형성 대립유전자 변이(polymorphic allele variations)일 수 있다. 예를 들어, 본 개시에서 검출되는 뉴클레오타이드 변이는 단일 뉴클레오타이드 다형성(single nucleotide polymorphism; SNP), 돌연변이(mutation), 결실, 삽입, 치환 및 전좌를 포함한다. 뉴클레오타이드 변이의 예는, 인간 지놈 내의 다양한 변이(예컨대, 메틸렌사수소 엽산 환원효소(methylenetetrahydrofolate reductase; MTHFR) 유전자의 변이), 병원체의 약제 내성과 관련된 변이 및 종양 형성-유발 변이를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 용어 뉴클레오타이드 변이는 핵산 서열의 특정 위치에서의 모든 변이를 포함한다. 즉, 용어 뉴클레오타이드 변이는 핵산 서열의 특정 위치에서의 야생형 및 그의 모든 돌연변이형을 포함한다.The term "nucleotide variation" as used herein may mean a substitution, deletion or insertion of any single or multiple nucleotides in a DNA sequence at a specific position in a continuous DNA segment. Such continuous DNA segments may include a gene or any other portion of a chromosome. Such nucleotide variations may be mutations or polymorphic allele variations. For example, the nucleotide variations detected in the present disclosure include single nucleotide polymorphisms (SNPs), mutations, deletions, insertions, substitutions and translocations. Examples of nucleotide variations include various variations in the human genome (e.g., variations in the methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR) gene), variations associated with drug resistance in pathogens, and tumorigenic variations. The term nucleotide variation as used herein includes all variations at a specific position of a nucleic acid sequence. That is, the term nucleotide variation includes the wild type and all mutant forms thereof at a specific position of a nucleic acid sequence.
본 명세서에서 용어 "샘플"은 생물학적 공급원으로부터의 세포, 조직 또는 유체, 또는 본 개시에 따라 유익하게 평가될 수 있는 어떠한 다른 미디엄(medium)을 의미하며, 바이러스, 세균, 조직, 세포, 혈액, 혈청, 혈장, 림프, 우유, 소변, 분변, 안구액, 타액, 정액, 뇌 추출물, 척수액, 충수, 비장 및 편도 조직 추출물, 양수, 복수 및 비-생물학적 샘플(예컨대, 식품 및 물)을 포함한다. 또한, 상기 샘플은 생물학적 공급원으로부터 단리된 자연(natural-occurring)의 핵산 분자 및 합성한 핵산 분자를 포함한다.The term "sample" as used herein means a cell, tissue or fluid from a biological source, or any other medium that can be beneficially evaluated according to the present disclosure, and includes viruses, bacteria, tissues, cells, blood, serum, plasma, lymph, milk, urine, feces, ocular fluid, saliva, semen, brain extracts, spinal fluid, appendix, spleen and tonsil tissue extracts, amniotic fluid, ascites, and non-biological samples (e.g., food and water). The sample also includes natural-occurring and synthetic nucleic acid molecules isolated from a biological source.
본원에서 사용된 용어 "프라이머"는 핵산 가닥(주형)에 상보적인 프라이머 연장 산물의 합성이 유도되는 조건, 즉, 뉴클레오타이드와 DNA 중합효소와 같은 중합제의 존재, 그리고 적합한 온도와 pH에 있을 때 합성의 개시점으로 작용할 수 있는 올리고뉴클레오타이드를 지칭한다. 프라이머는 중합제의 존재 하에서 연장 산물의 합성을 프라이밍하기 위해 충분히 길어야 한다. 프라이머의 정확한 길이는 온도, 응용분야 및 프라이머의 소스(source)를 포함하는 많은 인자에 따라 달라질 것이다.The term "primer" as used herein refers to an oligonucleotide that can act as an initiation point of synthesis when the conditions that induce synthesis of a primer extension product complementary to a nucleic acid strand (template) are present, i.e., in the presence of nucleotides and a polymerization agent, such as DNA polymerase, and at suitable temperature and pH. The primer must be sufficiently long to prime the synthesis of an extension product in the presence of the polymerization agent. The exact length of the primer will depend on many factors, including temperature, application, and source of the primer.
본원에서 사용된 용어 "프로브"는 타겟 핵산 서열에 대한 혼성화 부위(들)를 포함하는 단일 가닥 핵산 분자를 지칭한다. The term "probe" as used herein refers to a single-stranded nucleic acid molecule comprising hybridization site(s) for a target nucleic acid sequence.
특히, 프로브 및 프라이머는 단일 가닥 데옥시리보뉴클레오타이드 분자이다. 본 개시에서 이용되는 프로브 또는 프라이머는 자연(naturally occurring) dNMP(즉, dAMP, dGMP, dCMP 및 dTMP), 변형 뉴클레오타이드 또는 비-자연 뉴클레오타이드를 포함할 수 있다. 또한, 프로브 또는 프라이머는 리보뉴클레오타이드를 포함할 수 있다.In particular, the probe and primer are single-stranded deoxyribonucleotide molecules. The probe or primer utilized in the present disclosure may include naturally occurring dNMPs (i.e., dAMP, dGMP, dCMP and dTMP), modified nucleotides or non-natural nucleotides. Additionally, the probe or primer may include ribonucleotides.
본원에 사용된 용어 "어닐링" 또는 "프라이밍"은 주형 핵산에 올리고데옥시뉴클레오타이드 또는 핵산이 병치(apposition)되는 것을 의미하며, 상기 병치는 중합효소가 뉴클레오타이드를 중합시켜 주형 핵산 또는 그의 일부분에 상보적인 핵산 분자를 생성하게 한다.The term "annealing" or "priming" as used herein refers to the apposition of an oligodeoxynucleotide or nucleic acid to a template nucleic acid, which causes a polymerase to polymerize the nucleotides to produce a nucleic acid molecule complementary to the template nucleic acid or a portion thereof.
본원에 사용된 용어 "혼성화하다", "혼성화하는" 또는 "혼성화"는 특정 혼성화 조건 또는 엄격 조건 하에 2개의 상보적 단일 가닥 폴리뉴클레오타이드 간의 비공유 결합에 의한 이중 가닥의 형성을 지칭한다. 혼성화는 2개의 핵산 가닥 간의 상보성이 완전할 경우(perfect match) 일어나거나 또는 일부의 미스매치(mismatch) 염기가 존재하여도 일어날 수 있다. 혼성화에 필요한 상보성의 정도는 혼성화 조건에 따라 달라질 수 있으며, 특히 온도에 의하여 조절될 수 있다.The terms "hybridize", "hybridizing" or "hybridization" as used herein refer to the formation of a double strand by non-covalent association between two complementary single-stranded polynucleotides under specific hybridization conditions or stringent conditions. Hybridization can occur when the complementarity between the two nucleic acid strands is perfect (perfect match) or can occur even if some mismatched bases are present. The degree of complementarity required for hybridization can vary depending on the hybridization conditions and can be controlled, in particular, by temperature.
본원에서 혼성화는 최적화 절차에 의하여 일반적으로 결정되는 적합한 혼성화 조건 하에서 실시될 수 있다. 온도, 성분의 농도, 혼성화 및 세척 횟수, 버퍼 성분 및 이들의 pH 및 이온세기와 같은 조건은 올리고뉴클레오타이드(프라이머 및 프로브)의 길이 및 GC 양 및 타겟 뉴클레오타이드 서열을 포함한 다양한 인자에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 짧은 올리고뉴클레오타이드를 이용하는 경우, 낮은 엄격조건(stringent condition)을 선택하는 것이 바람직하다. 혼성화를 위한 상세한 조건은 Joseph Sambrook 등, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y.(2001); 및 M.L.M. Anderson, Nucleic Acid Hybridization, Springer-Verlag New York Inc. N.Y.(1999)에서 확인할 수 있다.Hybridization herein can be performed under suitable hybridization conditions, which are generally determined by optimization procedures. Conditions such as temperature, concentration of components, hybridization and wash times, buffer components, and their pH and ionic strength can vary depending on various factors, including the length and GC content of the oligonucleotides (primers and probes) and the target nucleotide sequence. For example, when using relatively short oligonucleotides, it is preferable to select low stringency conditions. Detailed conditions for hybridization can be found in Joseph Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y. (2001); and M.L.M. Anderson, Nucleic Acid Hybridization, Springer-Verlag New York Inc. N.Y. (1999).
용어 "어닐링"과 "혼성화"는 차이가 없으며, 본 명세서에서 혼용된다.The terms “annealing” and “hybridization” are not different and are used interchangeably throughout this specification.
본원에서 하나의 올리고뉴클레오타이드(예컨대, 리포터 프로브 또는 제2 퀀처 프로브)가 다른 올리고뉴클레오타이드(예컨대, 타겟 핵산)에 "혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함한다"는 표현은 상기 하나의 올리고뉴클레오타이드의 전체 또는 일부 서열이 다른 올리고뉴클레오타이드의 전체 또는 일부 서열과의 혼성화에 필요한 상보적인 뉴클레오타이드 서열을 포함한다는 것을 의미한다. 또한, 본원에서 하나의 올리고뉴클레오타이드 내의 일부 부위와 다른 올리고뉴클레오타이드 간의 혼성화를 언급할 때, 상기 일부 부위를 개별적인 올리고뉴클레오타이드로 간주하여 다른 올리고뉴클레오타이드 간의 혼성화를 표현할 수 있다.The expression herein that an oligonucleotide (e.g., a reporter probe or a second quencher probe) "comprises a nucleotide sequence that hybridizes" to another oligonucleotide (e.g., a target nucleic acid) means that all or a portion of the sequence of said one oligonucleotide comprises a complementary nucleotide sequence necessary for hybridization with all or a portion of the sequence of the other oligonucleotide. Additionally, when referring to hybridization between a portion within an oligonucleotide and another oligonucleotide herein, the portion may be regarded as a separate oligonucleotide and hybridization between the other oligonucleotides may be expressed.
본 명세서에서 사용되는 용어 "상보적인"은 소정의 어닐링 조건 또는 엄격 조건하에서 프라이머 또는 프로브가 타겟 핵산에 선택적으로 혼성화할 정도로 충분히 상보적인 것을 의미하며, "실질적으로 상보적인(substantially complementary)" 및 "완전히 상보적인(perfectly complementary)"인 것을 모두 포괄하는 의미를 가지며, 구체적으로, 완전히 상보적인 것을 의미한다.The term "complementary" as used herein means sufficiently complementary to allow a primer or probe to selectively hybridize to a target nucleic acid under given annealing conditions or stringent conditions, and includes both "substantially complementary" and "perfectly complementary," specifically, perfectly complementary.
반면, 본원에서 사용된 용어 "비-상보적"은 소정의 어닐링 또는 엄격조건 하에서 프라이머 또는 프로브가 특정 서열에 선택적으로 혼성화 되지 않을 정도로 충분히 비-상보적인 것을 의미하며, "실질적으로 비-상보적(substantially non-complementary)" 및 "완전히 비-상보적(perfectly non-complementary)"인 것을 모두 포괄하는 의미를 가지며, 구체적으로, 완전히 비-상보적인 것을 의미한다.In contrast, the term "non-complementary" as used herein means sufficiently non-complementary such that a primer or probe will not selectively hybridize to a particular sequence under given annealing or stringent conditions, and encompasses both "substantially non-complementary" and "perfectly non-complementary," specifically, completely non-complementary.
본 개시에 따른 리포터 프로브는 그에 연결된 리포터 분자를 가지며, 상기 타겟 핵산의 제1 영역에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고 있다.A reporter probe according to the present disclosure has a reporter molecule linked thereto and comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a first region of the target nucleic acid.
본 개시에 따른 제1 퀀처 프로브는 그에 연결된 제1 퀀처 분자를 가지며, 상기 리포터 프로브에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고 있다. 상기 제1 퀀처 프로브는 리포터 프로브에 혼성화하여 제1 혼성화물을 형성할 수 있다.A first quencher probe according to the present disclosure has a first quencher molecule linked thereto and comprises a nucleotide sequence that hybridizes to the reporter probe. The first quencher probe can hybridize to the reporter probe to form a first hybrid product.
일 구현예에 있어서, 상기 제1 퀀처 프로브가 상기 리포터 프로브에 혼성화하는 경우, 상기 제1 퀀처 프로브의 제1 퀀처 분자는 상기 리포터 프로브의 리포터 분자에 근접하여 상기 제1 퀀처 분자가 상기 리포터 분자로부터의 시그널을 퀀칭하는 위치에 있다. 따라서, 제1 퀀처 프로브가 상기 리포터 프로브와 혼성화하여 제1 혼성화물을 형성하는 경우, 상기 제1 퀀처 분자는 상기 리포터 분자로부터의 시그널을 퀀칭시키고, 상기 제1 혼성화물이 두 개의 단일 가닥으로 해리되는 경우, 상기 제1 퀀처 분자는 상기 리포터로부터 시그널을 언퀀칭시킨다.In one embodiment, when the first quencher probe hybridizes to the reporter probe, the first quencher molecule of the first quencher probe is positioned close to the reporter molecule of the reporter probe such that the first quencher molecule quenches a signal from the reporter molecule. Accordingly, when the first quencher probe hybridizes with the reporter probe to form a first hybrid, the first quencher molecule quenches a signal from the reporter molecule, and when the first hybrid dissociates into two single strands, the first quencher molecule unquenchs a signal from the reporter.
일 구현예에 있어서, 상기 리포터 프로브와 제1 퀀처 프로브는 서로 상이한 길이를 가진다. 예컨대, 제1 퀀처 프로브의 길이는 상기 리포터 프로브의 길이보다 짧다. 구체적으로, 제1 퀀처 프로브의 길이는 상기 리포터 프로브의 길이보다 1 내지 30 뉴클레오타이드, 1 내지 25 뉴클레오타이드, 1 내지 20 뉴클레오타이드, 1 내지 15 뉴클레오타이드, 1 내지 10 뉴클레오타이드, 2 내지 30 뉴클레오타이드, 2 내지 25 뉴클레오타이드, 2 내지 20 뉴클레오타이드, 2 내지 15 뉴클레오타이드, 2 내지 10 뉴클레오타이드, 3 내지 30 뉴클레오타이드, 3 내지 25 뉴클레오타이드, 3 내지 20 뉴클레오타이드, 3 내지 15 뉴클레오타이드, 3 내지 10 뉴클레오타이드, 2 내지 7 뉴클레오타이드 또는 1 내지 5 뉴클레오타이드가 짧다.In one embodiment, the reporter probe and the first quencher probe have different lengths. For example, the length of the first quencher probe is shorter than the length of the reporter probe. Specifically, the length of the first quencher probe is 1 to 30 nucleotides, 1 to 25 nucleotides, 1 to 20 nucleotides, 1 to 15 nucleotides, 1 to 10 nucleotides, 2 to 30 nucleotides, 2 to 25 nucleotides, 2 to 20 nucleotides, 2 to 15 nucleotides, 2 to 10 nucleotides, 3 to 30 nucleotides, 3 to 25 nucleotides, 3 to 20 nucleotides, 3 to 15 nucleotides, 3 to 10 nucleotides, 2 to 7 nucleotides or 1 to 5 nucleotides shorter than the length of the reporter probe.
일 구현예에 있어서, 제1 퀀처 프로브는 리포터 프로브 상의 염기와 비상보적인 염기를 갖거나 유니버설 염기를 갖는다. 이와 같이, 제1 퀀처 프로브 상에 비상보적인 염기 또는 유니버설 염기를 포함시키는 것은 제1 퀀처 프로브가 리포터 프로브와 동일한 또는 더 긴 길이를 갖는 경우에도, 제1 혼성화물의 Tm이 제2 혼성화물의 Tm보다 낮게 할 수 있다. 예를 들어, 제1 퀀처 프로브는 1개 내지 5개의 비상보적인 염기 또는 유니버설 염기를 가질 수 있다. 일 구현예에 있어서, 유니버설 염기는 데옥시이노신, 이노신, 7-디아자-2'-데옥시이노신, 2-아자-2'-데옥시이노신, 2'-OMe 이노신, 2'-F 이노신, 디옥시 3-니트로피롤, 3-니트로피롤, 2'-OMe 3-니트로피롤, 2'-F 3-니트로피롤, 1-(2'-디옥시-베타-D-리보푸라노실)-3-니트로피롤, 데옥시 5-니트로피롤, 5-니트로인돌, 2'-OMe 5-니트로인돌, 2'-F 5-니트로인돌, 데옥시 4-니트로벤즈이미다졸, 4-니트로벤즈이미다졸, 데옥시 4-아미노벤즈이미다졸, 4-아미노벤즈이미다졸, 데옥시 네불라린, 2'-F 네불라린, 2'-F 4-니트로벤즈이미다졸, PNA-5-인트로인돌, PNA-네불라린, PNA-이노신, PNA-4-니트로벤즈이미다졸, PNA-3-니트로피롤, 모르폴리노-5-니트로인돌, 모르폴리노-네불라린, 모르폴리노-이노신, 모르폴리노-4-니트로벤즈이미다졸, 모르폴리노-3-니트로피롤, 포스포라미데이트-5-니트로인돌, 포스포라미데이트-네불라린, 포스포라미데이트-이노신, 포스포라미데이트-4-니트로벤즈이미다졸, 포스포라미데이트-3-니트로피롤, 2'-O-메톡시에틸 이노신, 2'-0-메톡시에틸 네불라린, 2'-0-메톡시에틸 5-니트로인돌, 2'-0-메톡시에틸 4-니트로벤즈이미다졸, 2'-0-메톡시에틸 3-니트로피롤 또는 이의 조합을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 보다 구체적으로, 상기 유니버설 염기는 데옥시이노신, 이노신, 또는 이의 조합이다. In one embodiment, the first quencher probe has a non-complementary base or a universal base with a base on the reporter probe. In this way, including the non-complementary base or the universal base on the first quencher probe can cause the Tm of the first hybrid to be lower than the Tm of the second hybrid even when the first quencher probe has the same or a longer length than the reporter probe. For example, the first quencher probe can have 1 to 5 non-complementary bases or universal bases. In one embodiment, the universal base is deoxyinosine, inosine, 7-diaza-2'-deoxyinosine, 2-aza-2'-deoxyinosine, 2'-OMe inosine, 2'-F inosine, deoxy 3-nitropyrrole, 3-nitropyrrole, 2'-OMe 3-nitropyrrole, 2'-F 3-nitropyrrole, 1-(2'-deoxy-beta-D-ribofuranosyl)-3-nitropyrrole, deoxy 5-nitropyrrole, 5-nitroindole, 2'-OMe 5-nitroindole, 2'-F 5-nitroindole, deoxy 4-nitrobenzimidazole, 4-nitrobenzimidazole, deoxy 4-aminobenzimidazole, 4-aminobenzimidazole, deoxy Nebularine, 2'-F nebularine, 2'-F 4-nitrobenzimidazole, PNA-5-introindole, PNA-nebularine, PNA-inosine, PNA-4-nitrobenzimidazole, PNA-3-nitropyrrole, morpholino-5-nitroindole, morpholino-nebularine, morpholino-inosine, morpholino-4-nitrobenzimidazole, morpholino-3-nitropyrrole, phosphoramidate-5-nitroindole, phosphoramidate-nebularine, phosphoramidate-inosine, phosphoramidate-4-nitrobenzimidazole, phosphoramidate-3-nitropyrrole, 2'-O-methoxyethyl inosine, 2'-0-methoxyethyl nebularine, 2'-0-methoxyethyl 5-nitroindole, 2'-0-methoxyethyl 4-nitrobenzimidazole, 2'-0-methoxyethyl 3-nitropyrrole or combinations thereof. More specifically, the universal base is deoxyinosine, inosine, or a combination thereof.
한편, 이중-가닥 올리고뉴클레오타이드와 단일-가닥 올리고뉴클레오타이드 간의 치환 혼성화 반응(displacement hybridization reaction)은 자발적인 반응(spontaneous reaction)으로 이루어진다(Qingge Li et al., Nucleci Acids Research, 2002, Vol. 30, No.2, p6-p9). 구체적으로, 상이한 길이를 가지는 두개의 가닥으로 구성된 이중-가닥 올리고뉴클레오타이드는 단일-가닥 올리고뉴클레오타이드와 자발적으로 반응하여 이중-가닥 올리고뉴클레오타이드 중 상대적으로 짧은 가닥이 단일-가닥 올리고뉴클레오타이드로 치환되어 열역학적으로(thermodynamically) 보다 안정적인 새로운 이중-가닥 올리고뉴클레오타이드를 형성한다. 예컨대, 이중-가닥 올리고뉴클레오타이드인 리포터 프로브와 제1 퀀처 프로브 간에 형성된 제1 혼성화물은 상대적으로 짧은 길이를 가진 제1 퀀처 프로브가 단일 가닥 올리고뉴클레오타이드인 타겟 핵산에 의해 치환(displace)되어 열역학적으로(thermodynamically) 더 안정적인 혼성화물, 즉, 상기 리포터 프로브와 상기 타겟 핵산의 제1 영역 간의 제2 혼성화물을 자발적으로 형성할 수 있다. Meanwhile, the displacement hybridization reaction between a double-stranded oligonucleotide and a single-stranded oligonucleotide occurs as a spontaneous reaction (Qingge Li et al. , Nucleci Acids Research , 2002, Vol. 30, No.2, p6-p9). Specifically, a double-stranded oligonucleotide composed of two strands with different lengths spontaneously reacts with a single-stranded oligonucleotide, and the relatively shorter strand of the double-stranded oligonucleotide is displaced by the single-stranded oligonucleotide to form a new double-stranded oligonucleotide that is thermodynamically more stable. For example, a first hybrid formed between a reporter probe, which is a double-stranded oligonucleotide, and a first quencher probe can spontaneously form a second hybrid, which is thermodynamically more stable, by displacing the first quencher probe, which is a single-stranded oligonucleotide, from the target nucleic acid.
일 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산이 존재하는 경우, 제2 혼성화물의 형성이 제1 혼성화물의 형성보다 우세하다. 구체적으로, 타겟 핵산이 부존재하는 경우에는 리포터 프로브 및 제1 퀀처 프로브는 서로 혼성화하여 제1 혼성화물을 형성한다. 반면, 타겟 핵산이 존재하는 경우에는 제1 혼성화물의 제1 퀀처 프로브가 타겟 핵산으로 치환되고, 리포터 프로브와 타겟 핵산 간의 제2 혼성화물을 형성한다.In one embodiment, when the target nucleic acid is present, the formation of the second hybrid is superior to the formation of the first hybrid. Specifically, when the target nucleic acid is absent, the reporter probe and the first quencher probe hybridize with each other to form the first hybrid. On the other hand, when the target nucleic acid is present, the first quencher probe of the first hybrid is replaced by the target nucleic acid, forming a second hybrid between the reporter probe and the target nucleic acid.
본 개시에 따른 제2 퀀처 프로브는 그에 연결된 제2 퀀처 분자를 가지며, 상기 타겟 핵산의 제2 영역에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함한다.A second quencher probe according to the present disclosure has a second quencher molecule linked thereto and comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a second region of the target nucleic acid.
타겟 핵산이 존재하는 경우, 상기 리포터 프로브는 타겟 핵산의 제1 영역에 혼성화하여 제2 혼성화물을 형성하고, 상기 제2 퀀처 프로브는 타겟 핵산의 제2 영역에 혼성화하여 제3 혼성화물을 형성한다.When a target nucleic acid is present, the reporter probe hybridizes to a first region of the target nucleic acid to form a second hybrid, and the second quencher probe hybridizes to a second region of the target nucleic acid to form a third hybrid.
일 구현예에 따르면, 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및/또는 제2 퀀처프로브는 그의 3'-말단이 "블록킹"되어 연장이 방지된다. 블록킹은 종래 방법에 따라 달성될 수 있다. 예를 들면, 블록킹은 마지막 뉴클레오타이드의 3'-히드록실기에 바이오틴, 표지, 포스페이트기, 알킬기, 비-뉴클레오타이드 링커, 포스포로티오에이트 또는 알칸-디올 잔기와 같은 화학적 모이어티(moiety)를 추가하여 실시할 수 있다. 택일적으로, 블록킹은 마지막 뉴클레오타이드의 3’-히드록실기를 제거하거나 또는 다이디옥시뉴클레오타이드와 같이 3'-히드록실기가 없는 뉴클레오타이드를 이용하여 실시할 수 있다.In one embodiment, the reporter probe, the first quencher probe and/or the second quencher probe are "blocked" at their 3'-ends to prevent extension. Blocking can be accomplished by any conventional method. For example, blocking can be accomplished by adding a chemical moiety, such as biotin, a label, a phosphate group, an alkyl group, a non-nucleotide linker, a phosphorothioate or an alkane-diol moiety, to the 3'-hydroxyl group of the last nucleotide. Alternatively, blocking can be accomplished by removing the 3'-hydroxyl group of the last nucleotide or by using a nucleotide lacking a 3'-hydroxyl group, such as a dideoxynucleotide.
본 개시에서, 상기 타겟 핵산의 제1 영역 및 제2 영역은 서로 인접한다.In the present disclosure, the first region and the second region of the target nucleic acid are adjacent to each other.
본 명세서에서 타겟 핵산의 제1 영역 및 제2 영역을 언급하면서 사용되는 용어 "인접(adjacent)"은 상기 타겟 핵산의 제1 영역에 혼성화된 리포터 프로브의 리포터 분자와 상기 타겟 핵산의 제2 영역에 혼성화된 제2 퀀처 프로브의 제2 퀀처 분자가 서로 상호 작용할 수 있을 정도로 충분히 인접해 있는 것을 의미한다. 즉, 상기 타겟 핵산의 제2 영역에 혼성화된 제2 퀀처 프로브의 제2 퀀처 분자가 상기 타겟 핵산의 제1 영역에 혼성화된 리포터 프로브의 리포터 분자로부터의 시그널을 퀀칭할 수 있는 한, 상기 타겟 핵산의 제1 영역 및 제2 영역은 이격 없이 서로 바로 인접하게(immediately adjacent) 위치하거나 일부 이격된 가까운(in close proximity) 위치에 위치할 수 있다. The term "adjacent" as used herein when referring to a first region and a second region of a target nucleic acid means that a reporter molecule of a reporter probe hybridized to the first region of the target nucleic acid and a second quencher molecule of a second quencher probe hybridized to the second region of the target nucleic acid are sufficiently adjacent to each other to interact with each other. That is, the first region and the second region of the target nucleic acid can be positioned immediately adjacent to each other or in close proximity with some separation, as long as the second quencher molecule of the second quencher probe hybridized to the second region of the target nucleic acid can quench a signal from the reporter molecule of the reporter probe hybridized to the first region of the target nucleic acid.
일 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산의 제1 영역 및 제2 영역은 서로 바로 인접하게 위치할 수 있다. 예컨대, 상기 타겟 핵산의 제1 영역 및 제2 영역은 바로 가까이에 위치하여 닉(nick)을 형성할 수 있다. 다른 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산의 제1 영역 및 제2 영역은 서로 가까운 위치에 위치할 수 있다. 예컨대, 상기 타겟 핵산의 제1 영역은 상기 타겟 핵산의 제2 영역으로부터 1-30 뉴클레오타이드, 1-20 뉴클레오타이드, 1-15 뉴클레오타이드, 1-10 뉴클레오타이드, 1-5 뉴클레오타이드 또는 1-4 뉴클레오타이드 이격되어 위치할 수 있다. 또 다른 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산의 제1 영역 및 제2 영역은 서로 중첩될 수 있다. 예컨대, 1-10 뉴클레오타이드, 1-7 뉴클레오타이드, 1-5 뉴클레오타이드, 1-3 뉴클레오타이드 또는 1-2 뉴클레오타이드가 중첩될 수 있다.In one embodiment, the first region and the second region of the target nucleic acid can be positioned directly adjacent to each other. For example, the first region and the second region of the target nucleic acid can be positioned directly adjacent to each other to form a nick. In another embodiment, the first region and the second region of the target nucleic acid can be positioned directly adjacent to each other. For example, the first region of the target nucleic acid can be positioned 1-30 nucleotides, 1-20 nucleotides, 1-15 nucleotides, 1-10 nucleotides, 1-5 nucleotides, or 1-4 nucleotides apart from the second region of the target nucleic acid. In yet another embodiment, the first region and the second region of the target nucleic acid can overlap each other. For example, 1-10 nucleotides, 1-7 nucleotides, 1-5 nucleotides, 1-3 nucleotides or 1-2 nucleotides may overlap.
일 구현예에 있어서, 상기 리포터 프로브 및 상기 제2 퀀처 프로브가 상기 타겟 핵산에 혼성화되어 있는 경우, 상기 제2 퀀처 프로브에 연결된 제2 퀀처 분자는 상기 타겟 핵산에 혼성화되어 있는 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자와 근접하여 상기 제2 퀀처 분자가 리포터 분자로부터의 시그널을 퀀칭시킬 수 있는 위치에 있다. 구체적으로 상기 제2 퀀처 프로브에 연결된 제2 퀀처 분자는 상기 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자에 바로 인접하게(immediately adjacent) 위치하거나 상기 리포터 분자로부터 1 뉴클레오타이드 내지 4 뉴클레오타이드 이내에 위치한다.In one embodiment, when the reporter probe and the second quencher probe are hybridized to the target nucleic acid, the second quencher molecule linked to the second quencher probe is positioned in proximity to the reporter molecule linked to the reporter probe hybridized to the target nucleic acid such that the second quencher molecule can quench a signal from the reporter molecule. Specifically, the second quencher molecule linked to the second quencher probe is positioned immediately adjacent to the reporter molecule linked to the reporter probe or within 1 to 4 nucleotides from the reporter molecule.
일 구현예에 있어서, 리포터 프로브의 리포터 분자, 제1 퀀처 프로브의 제1 퀀처 분자 및 제2 퀀처 프로브의 제2 퀀처 분자는 제1 혼성화물, 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물의 형태를 고려하여 특정 조건에서 퀀칭 및 언퀀칭이 유도될 수 있는 위치에 각각 연결된다. 구체적으로, 다음 두 가지 조건을 모두 만족하는 위치에 리포터 분자, 제1 퀀처 분자 및 제2 퀀처 분자가 연결된다.In one embodiment, the reporter molecule of the reporter probe, the first quencher molecule of the first quencher probe and the second quencher molecule of the second quencher probe are each linked to a position where quenching and unquenching can be induced under specific conditions, taking into account the forms of the first hybrid, the second hybrid and the third hybrid. Specifically, the reporter molecule, the first quencher molecule and the second quencher molecule are linked to positions that satisfy both of the following conditions.
(i) 제1 혼성화물이 형성되는 경우, 제1 퀀처 분자는 리포터 분자로부터의 시그널을 퀀칭시키고, 제1 혼성화물이 해리되는 경우, 제1 퀀처 분자는 리포터 분자로부터의 시그널을 언퀀칭시키며; 및(i) when the first hybrid is formed, the first quencher molecule quenches the signal from the reporter molecule, and when the first hybrid is dissociated, the first quencher molecule unquenchs the signal from the reporter molecule; and
(ii) 타겟 핵산 존재 하에 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물이 형성되는 경우, 제2 퀀처 분자는 리포터 분자로부터의 시그널을 퀀칭시키고, 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물 중 어느 하나가 해리되는 경우, 상기 제2 퀀처 분자는 리포터 분자로부터의 시그널을 언퀀칭시키는 위치.(ii) a position where, when a second hybrid and a third hybrid are formed in the presence of the target nucleic acid, the second quencher molecule quenches a signal from the reporter molecule, and when either of the second hybrid and the third hybrid dissociates, the second quencher molecule unquenchs a signal from the reporter molecule.
일 구현예에 있어서, 상기 리포터 프로브 및 제2 퀀처 프로브각 각각 타겟 핵산의 제1 영역 및 제2 영역에 혼성화하는 경우, 상기 제2 퀀처 프로브에 연결된 제2 퀀처 분자가 상기 타겟 핵산에 혼성화되어 있는 리포터 프로브의 리포터 분자에 근접하여 상기 제2 퀀처 프로브에 연결된 제2 퀀처 분자가 상기 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자로부터의 시그널을 퀀칭시킨다.In one embodiment, when the reporter probe and the second quencher probe each hybridize to the first region and the second region of the target nucleic acid, respectively, the second quencher molecule linked to the second quencher probe approaches the reporter molecule of the reporter probe hybridized to the target nucleic acid, such that the second quencher molecule linked to the second quencher probe quenches a signal from the reporter molecule linked to the reporter probe.
일 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산의 제1 영역은 상기 타겟 핵산의 제2 영역의 5'-말단보다 업스트림에 위치할 수 있다. 다른 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산의 제1 영역은 제2 영역의 3'-말단보다 다운스트림에 위치할 수 있다.In one embodiment, the first region of the target nucleic acid can be located upstream from the 5'-terminus of the second region of the target nucleic acid. In another embodiment, the first region of the target nucleic acid can be located downstream from the 3'-terminus of the second region.
일 구현예에 있어서, 상기 리포터 분자는 리포터 프로브의 3'-말단 부위 또는 5'-말단 부위에 연결된다.In one embodiment, the reporter molecule is linked to the 3'-terminal portion or the 5'-terminal portion of the reporter probe.
일 구현예에 있어서, 상기 제1 퀀처 분자는 제1 프로브의 5'-말단 부위 또는 3'-말단 부위에 연결된다.In one embodiment, the first quencher molecule is linked to the 5'-terminal portion or the 3'-terminal portion of the first probe.
일 구현예에 있어서, 상기 제2 퀀처 분자는 제2 퀀처 프로브의 5'-말단 부위 또는 3'-말단 부위에 연결된다.In one embodiment, the second quencher molecule is linked to the 5'-terminal portion or the 3'-terminal portion of the second quencher probe.
본 명세서에서 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및/또는 제2 퀀처 프로브를 언급하면서 사용되는 용어 "3'-말단 부위" 또는 "5'-말단 부위"는 프로브의 3'-말단 또는 5'-말단으로부터 어떤 길이의 연속적인 서열을 포함하는 부위 또는 구역을 의미한다. 예컨대, 프로브의 3'-말단 부위는 그의 3'-말단으로부터 1-10 뉴클레오타이드를 포함하는 서열, 구체적으로, 1-5 뉴클레오타이드, 보다 구체적으로, 1-3 뉴클레오타이드를 포함하는 서열을 의미하며, 프로브의 5'-말단은 그의 5'-말단으로부터 1-10 뉴클레오타이드를 포함하는 서열, 구체적으로, 1-5 뉴클레오타이드, 보다 구체적으로, 1-3 뉴클레오타이드를 포함하는 서열을 의미한다.The term "3'-terminal portion" or "5'-terminal portion" as used herein when referring to a reporter probe, a first quencher probe and/or a second quencher probe means a portion or region comprising a continuous sequence of any length from the 3'-terminus or the 5'-terminus of the probe. For example, the 3'-terminal portion of a probe means a sequence comprising 1-10 nucleotides from its 3'-terminus, specifically, 1-5 nucleotides, more specifically, 1-3 nucleotides, and the 5'-terminus of a probe means a sequence comprising 1-10 nucleotides from its 5'-terminus, specifically, 1-5 nucleotides, more specifically, 1-3 nucleotides.
일 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산의 제1 영역이 상기 타겟 핵산의 제2 영역의 5'-방향으로 업스트림에 위치하는 경우, 상기 리포터 분자는 상기 리포터 프로브의 5'-말단 부위에 위치하며, 상기 제2 퀀처 분자는 제2 퀀처 프로브의 3'-말단 부위에 위치한다. In one embodiment, when the first region of the target nucleic acid is located 5'-upstream of the second region of the target nucleic acid, the reporter molecule is located at the 5'-terminal portion of the reporter probe, and the second quencher molecule is located at the 3'-terminal portion of the second quencher probe.
다른 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산의 제2 영역이 상기 타겟 핵산의 제1 영역의 5'-방향으로 업스트림에 위치하는 경우, 상기 리포터 분자는 상기 리포터 프로브의 3'-말단 부위에 위치하며, 상기 제2 퀀처 분자는 제2 퀀처 프로브의 5'-말단 부위에 위치한다. In another embodiment, when the second region of the target nucleic acid is located 5'-upstream of the first region of the target nucleic acid, the reporter molecule is located at the 3'-terminal portion of the reporter probe, and the second quencher molecule is located at the 5'-terminal portion of the second quencher probe.
본 개시에서 사용되는 리포터 분자 및 퀀처 분자는 상호작용적 표지이다.The reporter molecules and quencher molecules used in the present disclosure are interactive labels.
상호작용적 표지 시스템의 대표적 예로서, FRET(fluorescence resonance energy transfer) 표지 시스템은 형광 리포터 분자(공여체 분자) 및 퀀처 분자(수용체 분자)를 포함한다. FRET에서, 에너지 공여체는 형광성이나, 에너지 수용체는 형광성 또는 비-형광성일 수 있다. 상호작용적 표지 시스템의 다른 형태에서, 에너지 공여체는 비-형광성, 예컨대, 크로모포어(chromophore)이고 에너지 수용체는 형광성이다. 상호작용적 표지 시스템의 또 다른 형태에서, 에너지 공여체는 발광성(luminescent), 예컨대, 생물발광성, 화학발광성 또는 전기화학발광성이며 수용체는 형광성이다. 공여체 분자 및 수용체 분자는 본 개시에서 각각 리포터 분자 및 퀀처 분자로 기술될 수 있다. 상호작용적 표지는 접촉-매개된 퀀칭에 기초하여 검출가능한 시그널을 제공하는 표지 쌍을 포함한다(Salvatore 등., Nucleic Acids Research, 2002 (30) no.21 e122 및 Johansson 등., J. AM. CHEM. SOC 2002 (124) pp 6950-6956). 본 개시에서, 상기 상호작용적 표지 시스템은 최소 2개 분자들(예컨대, 염료들)간의 상호작용에 의한 시그널 변화를 유도하는 모든 경우들을 포함한다.As a representative example of an interactive labeling system, a fluorescence resonance energy transfer (FRET) labeling system includes a fluorescent reporter molecule (donor molecule) and a quencher molecule (acceptor molecule). In FRET, the energy donor is fluorescent, but the energy acceptor can be fluorescent or non-fluorescent. In another form of an interactive labeling system, the energy donor is non-fluorescent, such as a chromophore, and the energy acceptor is fluorescent. In yet another form of an interactive labeling system, the energy donor is luminescent, such as bioluminescent, chemiluminescent, or electrochemiluminescent, and the acceptor is fluorescent. The donor molecule and the acceptor molecule may be respectively described as a reporter molecule and a quencher molecule in the present disclosure. Interactive labels comprise a pair of labels that provide a detectable signal based on contact-mediated quenching (Salvatore et al., Nucleic Acids Research, 2002 (30) no.21 e122 and Johansson et al., J. AM. CHEM. SOC 2002 (124) pp 6950-6956). In the present disclosure, the interactive label system includes all instances where a signal change is induced by an interaction between at least two molecules (e.g., dyes).
상호작용적 표지로서 유용한 리포터 분자 및 퀀처 분자는 당업계에 알려진 어떠한 분자도 포함할 수 있다. 그 예는 다음과 같다: Cy2™(506), YO-PRO™-1 (509), YOYO™-1 (509), Calcein (517), FITC (518), FluorX™ (519), Alexa™ (520), Rhodamine 110 (520), Oregon Green™ 500 (522), Oregon Green™ 488 (524), RiboGreen™ (525), Rhodamine Green™ (527), Rhodamine 123 (529), Magnesium Green™(531), Calcium Green™ (533), TO-PRO™-1 (533), TOTO1 (533), JOE (548), BODIPY530/550 (550), Dil (565), BODIPY TMR (568), BODIPY558/568 (568), BODIPY564/570 (570), Cy3™ (570), Alexa™ 546 (570), TRITC (572), Magnesium Orange™ (575), Phycoerythrin R&B (575), Rhodamine Phalloidin (575), Calcium Orange™(576), Pyronin Y(580), Rhodamine B (580), TAMRA (582), Rhodamine Red™ (590), Cy3.5™ (596), ROX (608), Calcium Crimson™ (615), Alexa™ 594 (615), Texas Red(615), Nile Red (628), YO-PRO™-3 (631), YOYO™-3 (631), Rphycocyanin (642), C-Phycocyanin (648), TO-PRO™-3 (660), TOTO3 (660), DiD DilC(5) (665), Cy5™(670), Thiadicarbocyanine (671), Cy5.5 (694), HEX (556), TET (536), Biosearch Blue (447), CAL Fluor Gold 540 (544), CAL Fluor Orange 560 (559), CAL Fluor Red 590 (591), CAL Fluor Red 610 (610), CAL Fluor Red 635 (637), FAM (520), Fluorescein (520), Fluorescein-C3 (520), Pulsar 650 (566), Quasar 570 (667), Quasar 670 (705) 및 Quasar 705 (610). 괄호의 숫자는 나노미터 단위로 표시한 최대 발광 파장이다. 구체적으로, 리포터 분자 및 퀀처 분자는 JOE, FAM, TAMRA, ROX 및 플루오레세인-기반 표지를 포함한다.Reporter molecules and quencher molecules useful as interactive labels may include any molecules known in the art. Examples include: Cy2™ (506), YO-PRO™-1 (509), YOYO™-1 (509), Calcein (517), FITC (518), FluorX™ (519), Alexa™ (520), Rhodamine 110 (520), Oregon Green™ 500 (522), Oregon Green™ 488 (524), RiboGreen™ (525), Rhodamine Green™ (527), Rhodamine 123 (529), Magnesium Green™ (531), Calcium Green™ (533), TO-PRO™-1 (533), TOTO1 (533), JOE (548), BODIPY530/550 (550), Dil (565), BODIPY TMR (568), BODIPY558/568 (568), BODIPY564/570 (570), Cy3™ (570), Alexa™ 546 (570), TRITC (572), Magnesium Orange™ (575), Phycoerythrin R&B (575), Rhodamine Phalloidin (575), Calcium Orange™ (576), Pyronin Y (580), Rhodamine B (580), TAMRA (582), Rhodamine Red™ (590), Cy3.5™ (596), ROX (608), Calcium Crimson™ (615), Alexa™ 594 (615), Texas Red (615), Nile Red (628), YO-PRO™-3 (631), YOYO™-3 (631), Rphycocyanin (642), C-Phycocyanin (648), TO-PRO™-3 (660), TOTO3 (660), DiD DilC(5) (665), Cy5™(670), Thiadicarbocyanine (671), Cy5.5 (694), HEX (556), TET (536), Biosearch Blue (447), CAL Fluor Gold 540 (544), CAL Fluor Orange 560 (559), CAL Fluor Red 590 (591), CAL Fluor Red 610 (610), CAL Fluor Red 635 (637), FAM (520), Fluorescein (520), Fluorescein-C3 (520), Pulsar 650 (566), Quasar 570 (667), Quasar 670 (705), and Quasar 705 (610). Numbers in parentheses are maximum emission wavelengths in nanometers. Specifically, reporter molecules and quencher molecules include JOE, FAM, TAMRA, ROX and fluorescein-based labels.
적합한 리포터-퀀처 쌍은 다음과 같이 다양한 문헌에 개시되어 있다: Pesce 등, editors, Fluorescence Spectroscopy (Marcel Dekker, New York, 1971); White 등, Fluorescence Analysis: A Practical Approach (Marcel Dekker, New York, 1970); Berlman, Handbook of Fluorescence Spectra of Aromatic Molecules, 2nd Edition (Academic Press, New York, 1971); Griffiths, Color AND Constitution of Organic Molecules (Academic Press, New York, 1976); Bishop, editor, Indicators (Pergamon Press, Oxford, 1972); Haugland, Handbook of Fluorescent Probes and Research Chemicals (Molecular Probes, Eugene, 1992); Pringsheim, Fluorescence and Phosphorescence (Interscience Publishers, New York, 1949); Haugland, R. P., Handbook of Fluorescent Probes and Research Chemicals, 6th Edition (Molecular Probes, Eugene, Oreg., 1996); 미국 특허 제3,996,345호 및 제4,351,760호.Suitable reporter-quencher pairs are described in various references, including: Pesce et al., editors, Fluorescence Spectroscopy (Marcel Dekker, New York, 1971); White et al., Fluorescence Analysis: A Practical Approach (Marcel Dekker, New York, 1970); Berlman, Handbook of Fluorescence Spectra of Aromatic Molecules, 2nd Edition (Academic Press, New York, 1971); Griffiths, Color AND Constitution of Organic Molecules (Academic Press, New York, 1976); Bishop, editor, Indicators (Pergamon Press, Oxford, 1972); Haugland, Handbook of Fluorescent Probes and Research Chemicals (Molecular Probes, Eugene, 1992); Pringsheim, Fluorescence and Phosphorescence (Interscience Publishers, New York, 1949); Haugland, R. P., Handbook of Fluorescent Probes and Research Chemicals, 6th Edition (Molecular Probes, Eugene, Oreg., 1996); U.S. Patent Nos. 3,996,345 and 4,351,760.
본 개시에서, 광범위 파장 또는 특정 파장의 형광을 퀀칭할 수 있는 비-형광 블랙 퀀처 분자가 이용될 수 있다. 비-형광 블랙 퀀처 분자의 예는 BHQ 및 DABCYL이다.In the present disclosure, non-fluorescent black quencher molecules capable of quenching fluorescence of a broad wavelength or a specific wavelength can be utilized. Examples of non-fluorescent black quencher molecules are BHQ and DABCYL.
본 개시에 적용되는 FRET 표지에서, 리포터는 FRET의 공여체를 포함하고 퀀처는 FRET의 나머지 파트너(수용체)를 포함한다. 예를 들어, 플루오레세인 염료(fluorescein dye)는 리포터로 이용되고 로다민 염료(rhodamine dye)는 퀀처로 이용된다.In the FRET labeling applied to the present disclosure, the reporter comprises a donor of FRET and the quencher comprises the remaining partner (acceptor) of FRET. For example, fluorescein dye is used as a reporter and rhodamine dye is used as a quencher.
일 구현예에 있어서, 상기 제1 퀀처 분자 및 제2 퀀처 분자는 동일한 유형의 퀀처 분자이다. 예컨대, 제1 퀀처 분자가 비-형광 블랙 퀀처 분자(예컨대, BHQ)인 경우, 제2 퀀처 분자는 동일한 유형의 비-형광 블랙 퀀처 분자(예컨대, BHQ)를 사용할 수 있으며, 제1 퀀처 분자가 형광성 수용체 분자(예컨대, 로다민 염료)인 경우, 제2 퀀처 분자 역시, 동일한 유형의 형광성 수용체 분자(예컨대, 로다민 염료)를 사용할 수 있다.In one embodiment, the first quencher molecule and the second quencher molecule are quencher molecules of the same type. For example, when the first quencher molecule is a non-fluorescent black quencher molecule (e.g., BHQ), the second quencher molecule can use the same type of non-fluorescent black quencher molecule (e.g., BHQ), and when the first quencher molecule is a fluorescent acceptor molecule (e.g., rhodamine dye), the second quencher molecule can also use the same type of fluorescent acceptor molecule (e.g., rhodamine dye).
상술한 본 개시에 따른 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브를 포함하는 타겟 핵산 검출용 조성물은 타겟 핵산과 반응하여 타겟 핵산 존재에 의존적인 시그널을 제공한다. 구체적으로, 본 개시에 따른 3개의 프로브를 포함하는 타겟 핵산 검출용 조성물은 타겟 핵산이 증폭됨에 따라, 타겟 핵산의 존재를 나타내는 시그널 변화를 제공한다.A composition for detecting a target nucleic acid comprising a reporter probe, a first quencher probe and a second quencher probe according to the present disclosure described above reacts with a target nucleic acid to provide a signal dependent on the presence of the target nucleic acid. Specifically, a composition for detecting a target nucleic acid comprising three probes according to the present disclosure provides a signal change indicating the presence of the target nucleic acid as the target nucleic acid is amplified.
일 구현예에 따르면, 상기 시그널의 제공은 "시그널 발생 또는 소멸" 및 "시그널 증가 또는 감소"를 포함한다. 본원에서 시그널의 제공은 유의한 시그널, 즉 타겟 핵산의 존재를 나타내는 시그널의 제공을 의미한다. 예를 들어, 유의한 시그널, 즉 타겟 핵산의 존재를 나타내는 시그널은 백그라운드 시그널의 강도 또는 타겟 핵산의 부재시에 제공될 수 있는 시그널의 강도를 초과하는 강도를 갖는 시그널을 의미하거나, 또는 유의한 시그널, 즉 타겟 핵산의 존재를 나타내는 시그널은 제공된 시그널의 강도로부터 백그라운드 시그널의 강도 또는 타겟 핵산의 부재시에 제공될 수 있는 시그널의 강도를 차감한 후의 강도를 갖는 시그널을 의미한다.In one embodiment, the provision of the signal includes "signal generation or extinguishment" and "signal increase or decrease." As used herein, the provision of the signal means provision of a significant signal, i.e., a signal indicating the presence of the target nucleic acid. For example, the significant signal, i.e., a signal indicating the presence of the target nucleic acid, means a signal having an intensity that exceeds the intensity of a background signal or the intensity of a signal that can be provided in the absence of the target nucleic acid, or the significant signal, i.e., a signal indicating the presence of the target nucleic acid, means a signal having an intensity after subtracting the intensity of the background signal or the intensity of a signal that can be provided in the absence of the target nucleic acid from the intensity of the provided signal.
본원에서의 시그널의 제공은 시그널 변화의 제공으로 해석되며, 상기 시그널 변화의 제공은 타겟의 부재시의 시그널과 비교하여 타겟의 존재시의 시그널의 변화를 제공하는 것을 의미한다.The provision of a signal in this invention is interpreted as the provision of a change in signal, and the provision of said change in signal means providing a change in the signal in the presence of a target compared to the signal in the absence of the target.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널의 변화는 제1 혼성화물로부터 제공되는 시그널 및 제2 또는 제3 혼성화물로부터 제공되는 시그널의 합의 변화에 의해 제공된다.In one embodiment, the change in signal is provided by a change in the sum of the signal provided from the first hybrid and the signal provided from the second or third hybrid.
일 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산과의 반응은 증폭 반응을 포함할 수 있으며, 예컨대, 시그널 증폭 반응 및/또는 핵산 증폭 반응을 포함할 수 있다.In one embodiment, the reaction with the target nucleic acid may include an amplification reaction, such as a signal amplification reaction and/or a nucleic acid amplification reaction.
상술한 바와 같이, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물은 제1 혼성화물을 형성할 수 있으며, 타겟 핵산이 존재하는 경우에는 제1 혼성화물 뿐만 아니라, 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물을 형성할 수 있다. 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물에 의해 형성된 상기 제1 혼성화물은 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물의 Tm과는 상이한 멜팅 온도(melting temperature; Tm)을 가지는 것이 특징이다. 즉, 제1 혼성화물의 Tm(본원에서 Tm1이라 지칭됨)은 제2 혼성화물의 Tm(본원에서 Tm2라 지칭됨) 및 제3 혼성화물의 Tm(본원에서 Tm3이라 지칭됨)과 상이하다.As described above, the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure can form a first hybrid, and when a target nucleic acid is present, can form not only the first hybrid, but also a second hybrid and a third hybrid. The first hybrid formed by the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure is characterized in that it has a melting temperature (Tm) that is different from the Tms of the second hybrid and the third hybrid. That is, the Tm of the first hybrid (referred to as Tm1 herein) is different from the Tm of the second hybrid (referred to as Tm2 herein) and the Tm of the third hybrid (referred to as Tm3 herein).
본 명세서에서 사용되는 용어 "멜팅 온도(melting temperature; Tm)"는 이중-가닥 핵산 분자의 집단(population)의 절반이 단일-가닥 분자로 해리되는 멜팅 온도를 의미한다. Tm은 혼성화 되는 뉴클레오타이드의 길이 및 G/C 함량에 의해 결정된다. Tm은 Wallace rule(R.B. Wallace 등, Nucleic Acids Research, 6:3543-3547(1979)) 및 nearest-neighbor 방법(SantaLucia J. Jr. 등, Biochemistry, 35:3555-3562(1996)); Sugimoto N. 등, Nucleic Acids Res., 24:4501-4505(1996))와 같은 종래 방법에 의하여 계산할 수 있다.The term "melting temperature (Tm)" as used herein means the melting temperature at which half of the population of double-stranded nucleic acid molecules dissociates into single-stranded molecules. Tm is determined by the length and G/C content of the hybridizing nucleotides. Tm can be calculated by conventional methods such as the Wallace rule (R.B. Wallace et al., Nucleic Acids Research, 6:3543-3547(1979)) and the nearest-neighbor method (SantaLucia J. Jr. et al., Biochemistry, 35:3555-3562(1996)); Sugimoto N. et al., Nucleic Acids Res., 24:4501-4505(1996)).
일 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산 존재에 의존적인 시그널은 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물 중 어느 하나는 그의 이중 가닥 상태를 유지하고 나머지 하나는 단일 가닥으로 해리되는 온도에서 제공된다. 즉, 상기 시그널이 제공되는 온도는 제1 혼성화물, 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물의 Tm들에 의존적이다. In one embodiment, the signal dependent on the presence of the target nucleic acid is provided at a temperature at which one of the second hybrid and the third hybrid maintains its double-stranded state and the other dissociates into a single strand. That is, the temperature at which the signal is provided is dependent on the Tms of the first hybrid, the second hybrid and the third hybrid.
일 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산이 존재하는 경우, 제2 혼성화물의 형성이 제1 혼성화물의 형성보다 우세하도록 Tm1과 Tm2가 조절된다. 예컨대, Tm1은 Tm2보다 낮으며, 구체적으로, Tm1은 Tm2보다 최소 2℃, 3℃, 4℃, 5℃, 6℃, 7℃, 8℃, 9℃, 10℃, 11℃, 12℃, 13℃, 14℃ 또는 15℃ 낮다. In one embodiment, when the target nucleic acid is present, Tm1 and Tm2 are adjusted such that formation of the second hybrid is favored over formation of the first hybrid. For example, Tm1 is lower than Tm2, and specifically, Tm1 is at least 2°C, 3°C, 4°C, 5°C, 6°C, 7°C, 8°C, 9°C, 10°C, 11°C, 12°C, 13°C, 14°C or 15°C lower than Tm2.
일 구현예에 있어서, Tm3은 Tm1보다 높거나 낮을 수 있다.In one embodiment, Tm3 can be higher or lower than Tm1.
일 구현예에 있어서, Tm1은 제1 퀀처 프로브의 서열 및/또는 길이에 의하여 조절가능하다.In one embodiment, Tm1 is controllable by the sequence and/or length of the first quencher probe.
일 구현예에 있어서, Tm2은 리포터 프로브의 서열 및/또는 길이에 의하여 조절가능하다. In one embodiment, Tm2 is controllable by the sequence and/or length of the reporter probe.
일 구현예에 있어서, Tm3은 제2 퀀처 프로브의 서열 및/또는 길이에 의하여 조절가능하다.In one embodiment, Tm3 is controllable by the sequence and/or length of the second quencher probe.
본 개시는 Tm1이 Tm2 및 Tm3 모두와 상이하다면, Tm2와 Tm3은 서로 동일하거나 서로 상이할 수 있다.The present disclosure provides that if Tm1 is different from both Tm2 and Tm3, Tm2 and Tm3 may be the same or different from each other.
일 구현예에 있어서, 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물은 서로 상이한 Tm을 갖는다. 즉, Tm2 및 Tm3은 서로 상이하며, 예컨대, 상기 Tm2 및 Tm3은 서로 2℃, 3℃, 4℃, 5℃, 6℃, 7℃, 8℃, 9℃, 10℃, 11℃, 12℃, 13℃, 14℃, 15℃ 또는 20℃ 이상 상이하다.In one embodiment, the second hybrid and the third hybrid have different Tm's. That is, Tm2 and Tm3 are different from each other, for example, Tm2 and Tm3 are different from each other by at least 2°C, 3°C, 4°C, 5°C, 6°C, 7°C, 8°C, 9°C, 10°C, 11°C, 12°C, 13°C, 14°C, 15°C or 20°C.
일 구현예에 있어서, 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물은 서로 동일한 Tm을 갖는다. 즉, Tm2 및 Tm3은 서로 동일하다.In one embodiment, the second hybrid and the third hybrid have the same Tm, i.e., Tm2 and Tm3 are the same.
이러한 제1 혼성화물과 다른 혼성화물(즉, 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물)간의 서로 상이한 Tm에 의해, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물은 타겟 핵산과의 반응(예컨대, 증폭 반응)에서 타겟 핵산의 존재에 의존적으로 시그널이 변화하는 온도 범위, 즉, 시그널-변화 온도 범위(signal-changing temperature range; SChTR) 및 타겟 핵산이 존재하여도 시그널이 변화하지 않는 2개의 온도 범위, 즉, 2개의 시그널-일정 온도 범위(signal-constant temperature ranges; SCoTRs)를 가진다.Due to the different Tms between the first hybrid and the other hybrids (i.e., the second hybrid and the third hybrid), the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure has a temperature range in which a signal changes depending on the presence of the target nucleic acid in a reaction with the target nucleic acid (e.g., an amplification reaction), i.e., a signal-changing temperature range (SChTR), and two temperature ranges in which the signal does not change even in the presence of the target nucleic acid, i.e., two signal-constant temperature ranges (SCoTRs).
일 구현예에 있어서, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물의 시그널-변화 온도 범위는 상기 2개의 시그널-일정 온도 범위 중 제1 시그널-일정 온도 범위보다는 높고, 상기 2개의 시그널-일정 온도 범위 중 제2 시그널-일정 온도 범위보다는 낮다.In one embodiment, the signal-change temperature range of the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure is higher than the first signal-constant temperature range among the two signal-constant temperature ranges and lower than the second signal-constant temperature range among the two signal-constant temperature ranges.
이와 관련하여, 구체적인 구현예 및 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.In this regard, the following is a more detailed explanation with reference to specific implementation examples and drawings.
구현예 (i): Tm1이 Tm2 및 Tm3보다 낮은 경우Implementation example (i): When Tm1 is lower than Tm2 and Tm3
도 1 및 도 2는 Tm1이 Tm2 및 Tm3 모두보다 낮은 경우, 타겟 핵산 존재 여부 및 온도에 따른 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브의 우세한 형태를 보여준다.Figures 1 and 2 show the predominant conformations of the reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe depending on the presence of the target nucleic acid and the temperature when Tm1 is lower than both Tm2 and Tm3.
구체적으로, 도 1은 타겟 핵산이 부존재하거나 또는 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물과 타겟 핵산과의 반응 전, (i) 제1 시그널-일정 온도 범위, (ii) 시그널-변화 온도 범위 및 (iii) 제2 시그널-일정 온도 범위에서 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브의 형태 변화(conformational change)를 보여준다. 도 2는 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물과 타겟 핵산 간의 반응 후, (i) 제1 시그널-일정 온도 범위, (ii) 시그널-변화 온도 범위 및 (iii) 제2 시그널-일정 온도 범위에서 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브의 형태 변화를 보여준다.Specifically, FIG. 1 shows conformational changes of a reporter probe, a first quencher probe and a second quencher probe in the absence of a target nucleic acid or before a reaction between a composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and the target nucleic acid, in (i) a first signal-constant temperature range, (ii) a signal-change temperature range and (iii) a second signal-constant temperature range. FIG. 2 shows conformational changes of a reporter probe, a first quencher probe and a second quencher probe after a reaction between a composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and the target nucleic acid, in (i) a first signal-constant temperature range, (ii) a signal-change temperature range and (iii) a second signal-constant temperature range.
일 구현예에 있어서, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물이 타겟 핵산과 반응 전이거나 타겟 핵산이 부존재하는 경우, 제1 시그널-일정 온도 범위 내의 온도에서, 리포터 프로브 및 제1 퀀처 프로브는 서로 혼성화하여 제1 혼성화물을 형성한다(도 1의 (i) 참조). 즉, 상기 온도에서 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자와 제1 퀀처 프로브에 연결된 제1 퀀처 분자는 서로 근접하여 제1 퀀처 분자가 리포터 분자로부터의 시그널을 퀀칭시킨다.In one embodiment, when the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure has not reacted with the target nucleic acid or the target nucleic acid is absent, at a temperature within the first signal-constant temperature range, the reporter probe and the first quencher probe hybridize with each other to form a first hybrid (see (i) of FIG. 1). That is, at the temperature, the reporter molecule linked to the reporter probe and the first quencher molecule linked to the first quencher probe come into close proximity to each other, such that the first quencher molecule quenches a signal from the reporter molecule.
일 구현예에 있어서, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물이 타겟 핵산과 반응 전이거나 타겟 핵산이 부존재하는 경우, 시그널-변화 온도 범위 및 제2 시그널-일정 온도 범위 내의 온도에서, 리포터 프로브 및 제1 퀀처 프로브 간의 제1 혼성화물은 해리되어 두 개의 단일 가닥으로 존재한다(도 1의 (ii) 및 도 1의 (iii) 참조). 즉, 상기 온도에서 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자와 제1 퀀처 프로브에 연결된 제1 퀀처 분자는 서로 이격되어 제1 퀀처 분자가 리포터 분자로부터의 시그널을 언퀀칭시킨다.In one embodiment, when the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure has not reacted with the target nucleic acid or the target nucleic acid is absent, at a temperature within the signal-change temperature range and the second signal-constant temperature range, the first hybridization between the reporter probe and the first quencher probe dissociates into two single strands (see (ii) and (iii) of FIG. 1). That is, at the temperature, the reporter molecule linked to the reporter probe and the first quencher molecule linked to the first quencher probe are separated from each other, so that the first quencher molecule unquenches a signal from the reporter molecule.
일 구현예에 있어서, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물이 타겟 핵산과 반응 전이거나 타겟 핵산이 부존재하는 경우, 제2 퀀처 프로브는 전체 온도 범위 내의 온도에서 단일 가닥으로 존재한다.In one embodiment, when the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure is not reacted with the target nucleic acid or the target nucleic acid is absent, the second quencher probe exists as a single strand at a temperature within the entire temperature range.
일 구현예에 있어서, 타겟 핵산이 존재하는 경우, 제1 시그널-일정 온도 범위 내의 온도에서, 리포터 프로브 및 제2 퀀처 프로브는 타겟 핵산에 각각 혼성화하여 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물을 형성한다(도 2의 (i) 참조). 즉, 상기 온도에서, 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자와 제2 퀀처 프로브에 연결된 제2 퀀처 분자는 서로 근접하여 제2 퀀처 분자가 리포터 분자로부터의 시그널을 퀀칭시킨다. 따라서, 도 1의 (i)와 도 2의 (i)에 나타난 바와 같이, 제1 시그널-일정 온도 범위 내의 온도에서 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자는 타겟 핵산의 존재 여부와 무관하게 제1 퀀처 분자 또는 제2 퀀처 분자에 의해 퀀칭되어 있다. 이로 인해, 제1 시그널-일정 온도 범위에서는 타겟 핵산이 존재하여도 시그널 변화 없이 시그널이 일정하다.In one embodiment, when a target nucleic acid is present, at a temperature within a first signal-constant temperature range, the reporter probe and the second quencher probe hybridize to the target nucleic acid to form a second hybrid and a third hybrid, respectively (see (i) of FIG. 2). That is, at the temperature, the reporter molecule linked to the reporter probe and the second quencher molecule linked to the second quencher probe are close to each other, such that the second quencher molecule quenches a signal from the reporter molecule. Therefore, as shown in (i) of FIG. 1 and (i) of FIG. 2, at a temperature within the first signal-constant temperature range, the reporter molecule linked to the reporter probe is quenched by the first quencher molecule or the second quencher molecule regardless of the presence of the target nucleic acid. Therefore, in the first signal-constant temperature range, the signal is constant without a signal change even when the target nucleic acid is present.
일 구현예에 있어서, 타겟 핵산이 존재하는 경우, 제2 시그널-일정 온도 범위 내의 온도에서, 리포터 프로브 및 제2 퀀처 프로브는 타겟 핵산으로부터 해리되어 각각 단일 가닥으로 존재한다(도 2의 (iii) 참조). 즉, 상기 온도에서 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자와 제2 퀀처 프로브에 연결된 제2 퀀처 분자는 서로 이격되어 제2 퀀처 분자가 리포터 분자로부터의 시그널을 언퀀칭시킨다. 따라서, 도 1의 (iii) 및 도 2의 (iii)에 나타난 바와 같이, 제2 시그널-일정 온도 범위 내의 온도에서 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자는 타겟 핵산의 존재 여부와 무관하게 제1 퀀처 분자 및 제2 퀀처 분자로부터 모두 이격되어 언퀀칭되어 있다. 이로 인해, 제2 시그널-일정 온도 범위에서는 타겟 핵산이 존재하여도 시그널 변화 없이 시그널이 일정하다.In one embodiment, when the target nucleic acid is present, at a temperature within the second signal-constant temperature range, the reporter probe and the second quencher probe dissociate from the target nucleic acid and each exist as a single strand (see (iii) of FIG. 2). That is, at the temperature, the reporter molecule linked to the reporter probe and the second quencher molecule linked to the second quencher probe are spaced apart from each other, so that the second quencher molecule unquenches a signal from the reporter molecule. Therefore, as shown in (iii) of FIG. 1 and (iii) of FIG. 2, at a temperature within the second signal-constant temperature range, the reporter molecule linked to the reporter probe is separated from both the first quencher molecule and the second quencher molecule and unquenched regardless of the presence of the target nucleic acid. Therefore, in the second signal-constant temperature range, the signal is constant without signal change even when the target nucleic acid is present.
일 구현예에 있어서, 타겟 핵산이 존재하는 경우, 시그널-변화 온도 범위내의 온도에서 (ii-1) 리포터 프로브 및 제2 퀀처 프로브가 타겟 핵산에 혼성화하여 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물을 형성하는 형태 및 (ii-2) 리포터 프로브는 타겟 핵산에 혼성화하여 제2 혼성화물을 형성하고 제2 퀀처 프로브는 타겟 핵산으로부터 해리되어 단일 가닥으로 존재하는 형태가 공존할 수 있다(도 2의 (ii) 참조). 구체적으로, (ii-1) 형태에서는 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자와 제2 퀀처 프로브에 연결된 제2 퀀처 분자는 서로 근접하여 제2 퀀처 분자가 리포터 분자로부터의 시그널을 퀀칭시키는 반면, (ii-2) 형태에서는 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자와 제2 퀀처 프로브에 연결된 제2 퀀처 분자는 서로 이격되어 제2 퀀처 분자가 리포터 분자로부터의 시그널을 언퀀칭시킨다. In one embodiment, when a target nucleic acid is present, the following forms may coexist: (ii-1) a reporter probe and a second quencher probe hybridize to the target nucleic acid to form a second hybrid product and a third hybrid product at a temperature within a signal-change temperature range; and (ii-2) a form in which the reporter probe hybridizes to the target nucleic acid to form a second hybrid product and the second quencher probe dissociates from the target nucleic acid and exists as a single strand (see (ii) of FIG. 2). Specifically, in the form (ii-1), the reporter molecule linked to the reporter probe and the second quencher molecule linked to the second quencher probe are close to each other so that the second quencher molecule quenches a signal from the reporter molecule, whereas in the form (ii-2), the reporter molecule linked to the reporter probe and the second quencher molecule linked to the second quencher probe are spaced apart from each other so that the second quencher molecule unquenchs a signal from the reporter molecule.
따라서, 도 1의 (ii) 및 도 2의 (ii)에 나타난 바와 같이, 시그널-변화 온도 범위에서는 타겟 핵산이 부존재하는 경우에는 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자가 언퀀칭되어 있는 반면, 타겟 핵산이 존재하는 경우에는 (일부) 제2 퀀처 프로브에 연결된 제2 퀀처 분자가 리포터 분자로부터의 시그널을 퀀칭(즉, 도 2의 (ii-1)의 형태)시킨다. 이로 인해, 시그널-변화 온도 범위에서는 타겟 핵산의 존재에 의존적으로 시그널이 변화한다.Therefore, as shown in (ii) of FIG. 1 and (ii) of FIG. 2, in the signal-change temperature range, when the target nucleic acid is absent, the reporter molecule linked to the reporter probe is unquenched, whereas when the target nucleic acid is present, the second quencher molecule linked to (some) of the second quencher probes quench the signal from the reporter molecule (i.e., in the form of (ii-1) of FIG. 2). As a result, the signal changes depending on the presence of the target nucleic acid in the signal-change temperature range.
한편, 타겟 핵산이 증폭 중인 중간 반응 결과물(예컨대, 초기 또는 중기 사이클의 결과물)의 경우, 아직 반응에 참여하지 않은 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브가 함께 존재할 수 있으며, 이 때, 3개의 프로브는 온도에 따라 상기 도 1의 (i) 내지 (iii)의 형태로 존재한다.Meanwhile, in the case of an intermediate reaction product (e.g., a product of an early or middle cycle) in which the target nucleic acid is being amplified, a reporter probe, a first quencher probe, and a second quencher probe that have not yet participated in the reaction may exist together, and at this time, the three probes exist in the forms (i) to (iii) of FIG. 1 depending on the temperature.
본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물과 타겟 핵산의 반응(예컨대, 타겟 핵산 증폭 반응) 동안 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브의 함량은 초기 타겟 핵산 검출용 조성물에 포함된 농도로 일정하다. 타겟 핵산 검출용 조성물에 포함된 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브는 상술한 바와 같이 타겟 핵산의 존재 여부 및/또는 온도 변화에 따라 도 1 및 도 2의 형태로 존재할 수 있으며, 타겟 핵산과의 반응 정도(예컨대, 타겟 핵산의 증폭 정도)에 따라 도 1 및 도 2의 형태로 존재하는 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브의 함량이 변화한다.During the reaction of the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure with the target nucleic acid (e.g., target nucleic acid amplification reaction), the contents of the reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe are constant at the concentrations included in the initial target nucleic acid detection composition. The reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe included in the composition for detecting a target nucleic acid can exist in the forms of FIGS. 1 and 2 depending on the presence or absence of the target nucleic acid and/or a change in temperature, as described above, and the contents of the reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe existing in the forms of FIGS. 1 and 2 change depending on the degree of reaction with the target nucleic acid (e.g., the degree of amplification of the target nucleic acid).
특히, 타겟 핵산이 부존재하거나 또는 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물과 타겟 핵산의 반응 전, 리포터 프로브는 제1 퀀처 프로브와 제1 혼성화물을 형성하고 있다가, 타겟 핵산과 반응하면 상대적으로 짧은 제1 퀀처 프로브는 타겟 핵산에 의해 치환되어 리포터 프로브는 타겟 핵산과 열역학적으로 더 안정한 제2 혼성화물을 자발적으로 형성한다. 이러한 경우, 제1 혼성화물을 형성하던 리포터 프로브는 제2 혼성화물을 형성하며 소모된 것으로 간주될 수 있으며, 즉, 제1 혼성화물의 함량은 감소하고 제2 혼성화물의 함량은 증가한 것으로 간주할 수 있다.In particular, when the target nucleic acid is absent or before the reaction of the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure with the target nucleic acid, the reporter probe forms a first hybrid with the first quencher probe, and when it reacts with the target nucleic acid, the relatively short first quencher probe is displaced by the target nucleic acid, so that the reporter probe spontaneously forms a second hybrid that is thermodynamically more stable with the target nucleic acid. In this case, the reporter probe that formed the first hybrid can be considered to be consumed as it forms the second hybrid, that is, the content of the first hybrid can be considered to decrease and the content of the second hybrid can be considered to increase.
도 3은 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물 및 타겟 핵산과의 반응 결과물의 함량비 및 멜트 커브를 나타낸다. 도 3A는 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물을 이용한 타겟 핵산 증폭 반응의 초기 사이클, 중기 사이클 및 말기 사이클에서 제1 혼성화물 및 제2 혼성화물(또는 제3 혼성화물)의 함량 비율(또는 존재비)과 이들의 멜트 커브(melt curve)를 나타낸다. 도 3B는 도 3A의 3개의 멜트 커브가 병합된 플롯을 보여준다.FIG. 3 shows the content ratio and melt curve of the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and the reaction result with the target nucleic acid. FIG. 3A shows the content ratio (or abundance ratio) of the first hybridization product and the second hybridization product (or the third hybridization product) and their melt curves in the initial cycle, middle cycle, and final cycle of the target nucleic acid amplification reaction using the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure. FIG. 3B shows a plot in which the three melt curves of FIG. 3A are merged.
구체적으로 도 3A에서 (i)행의 숫자는 도 1의 (i) 내지 (iii)의 형태로 존재하는 제1 혼성화물의 총 함량비를 의미하며, (ii) 행의 숫자는 도 2의 (i) 내지 (iii)의 형태로 존재하는 제2 혼성화물(또는 제3 혼성화물)의 총 함량비를 의미한다. 이들 (i) 및 (ii) 행의 함량비는 사이클이 증가함에 따라, 즉 타겟 핵산이 증폭됨에 따라 변화한다. 특히, 초기/중기/말기 사이클 각각에 대한 멜팅 커브를 하나의 그래프로 합치면 도 3B와 같은 그래프를 얻을 수 있다. 상기 그래프를 통해 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물은 타겟 핵산이 존재하여도 시그널이 일정한 2개의 온도 범위가 존재하며, 타겟 핵산이 증폭됨에 따라 시그널이 변화하는 온도 범위가 존재하는 것을 확인할 수 있다. 이 때, 제2 혼성화물(및/또는 제3 혼성화물)의 함량은 타겟 핵산이 증폭됨에 따라 증가한다. 반면, 타겟 핵산이 증폭됨에 따라 제1 혼성화물의 함량은 감소하게 된다. 즉, 타겟 핵산이 증폭됨에 따라 제1 혼성화물 및 제2 혼성화물(및/또는 제3 혼성화물) 간의 함량비가 변화하고, 이러한 함량비의 변화에 의해 시그널-변화 온도 범위에서 타겟 핵산의 존재를 나타내는 시그널 역시 변화하게 된다. 따라서, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물은 타겟 핵산 존재에 의존적인 시그널을 제공할 수 있다.Specifically, the number in the (i) row in FIG. 3A represents the total content ratio of the first hybridization product existing in the form of (i) to (iii) of FIG. 1, and the number in the (ii) row represents the total content ratio of the second hybridization product (or third hybridization product) existing in the form of (i) to (iii) of FIG. 2. The content ratios in the (i) and (ii) rows change as the cycle increases, that is, as the target nucleic acid is amplified. In particular, if the melting curves for each of the early/middle/late cycles are combined into one graph, a graph such as FIG. 3B can be obtained. Through the graph, it can be confirmed that the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure has two temperature ranges in which the signal is constant even when the target nucleic acid is present, and a temperature range in which the signal changes as the target nucleic acid is amplified. At this time, the content of the second hybridization product (and/or the third hybridization product) increases as the target nucleic acid is amplified. On the other hand, the content of the first hybridization product decreases as the target nucleic acid is amplified. That is, as the target nucleic acid is amplified, the content ratio between the first hybrid and the second hybrid (and/or the third hybrid) changes, and the signal indicating the presence of the target nucleic acid also changes in the signal-change temperature range due to the change in the content ratio. Therefore, the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure can provide a signal dependent on the presence of the target nucleic acid.
한편, 타겟 핵산이 증폭됨에 따라 제1 혼성화물 및 제2 혼성화물(및/또는 제3 혼성화물) 간의 함량비가 변할지라도, 2개의 시그널 일정-온도 범위에서는 시그널이 변화하지 않고 일정하다. 구체적으로, 제1 시그널-일정 온도 범위 내의 온도에서 리포터 프로브는 제1 퀀처 프로브 또는 제2 퀀처 프로브에 의해 퀀칭되어 시그널이 일정하고, 제2 시그널-일정 온도 범위 내의 온도에서는 리포터 프로브가 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브 모두로부터 이격되어 언퀀칭되어 시그널이 일정하다.Meanwhile, even if the content ratio between the first hybridization complex and the second hybridization complex (and/or the third hybridization complex) changes as the target nucleic acid is amplified, the signal does not change and is constant within two signal constant-temperature ranges. Specifically, at a temperature within the first signal-constant temperature range, the reporter probe is quenched by the first quencher probe or the second quencher probe, so that the signal is constant, and at a temperature within the second signal-constant temperature range, the reporter probe is separated from both the first quencher probe and the second quencher probe and is unquenched, so that the signal is constant.
구현예 (ii): Tm1이 Tm2보다 낮고 Tm3 값보다 높은 경우Implementation example (ii): When Tm1 is lower than Tm2 and higher than Tm3 value.
도 4 및 도 5는 Tm1이 Tm2보다 낮고 Tm3보다는 높은 경우, 타겟 핵산 존재 여부 및 온도에 따른 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브의 우세한 형태를 보여준다.Figures 4 and 5 show the predominant conformations of the reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe depending on the presence of the target nucleic acid and the temperature when Tm1 is lower than Tm2 and higher than Tm3.
구체적으로, 도 4는 타겟 핵산이 부존재하거나 또는 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물과 타겟 핵산과의 반응 전, (i) 제1 시그널-일정 온도 범위, (ii) 시그널-변화 온도 범위 및 (iii) 제2 시그널-일정 온도 범위에서 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브의 형태 변화를 보여준다. 도 5는 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물과 타겟 핵산 간의 반응 후, (i) 제1 시그널-일정 온도 범위, (ii) 시그널-변화 온도 범위 및 (iii) 제2 시그널-일정 온도 범위에서 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브의 형태 변화를 보여준다.Specifically, FIG. 4 shows conformational changes of a reporter probe, a first quencher probe and a second quencher probe in the absence of a target nucleic acid or before a reaction between a composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and the target nucleic acid, in (i) a first signal-constant temperature range, (ii) a signal-change temperature range and (iii) a second signal-constant temperature range. FIG. 5 shows conformational changes of a reporter probe, a first quencher probe and a second quencher probe after a reaction between a composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and the target nucleic acid, in (i) a first signal-constant temperature range, (ii) a signal-change temperature range and (iii) a second signal-constant temperature range.
일 구현예에 있어서, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물과 타겟 핵산의 반응 전이거나 타겟 핵산이 부존재하는 경우, 제1 시그널-일정 온도 범위 내의 온도에서, 리포터 프로브 및 제1 퀀처 프로브는 서로 혼성화하여 제1 혼성화물을 형성한다(도 4의 (i) 참조). 즉, 상기 온도에서 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자와 제1 퀀처 프로브에 연결된 제1 퀀처 분자는 서로 근접하여 제1 퀀처 분자가 리포터 분자로부터의 시그널을 퀀칭시킨다.In one embodiment, before the reaction of the target nucleic acid detection composition according to the present disclosure with the target nucleic acid or in the absence of the target nucleic acid, at a temperature within the first signal-constant temperature range, the reporter probe and the first quencher probe hybridize with each other to form a first hybrid (see (i) of FIG. 4). That is, at the temperature, the reporter molecule linked to the reporter probe and the first quencher molecule linked to the first quencher probe come into close proximity to each other such that the first quencher molecule quenches a signal from the reporter molecule.
일 구현예에 있어서, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물과 타겟 핵산의 반응 전이거나 타겟 핵산이 부존재하는 경우, 제2 시그널-일정 온도 범위 내의 온도에서, 리포터 프로브 및 제1 퀀처 프로브 간의 제1 혼성화물은 해리되어 두 개의 단일 가닥으로 존재한다(도 4의 (iii) 참조). 즉, 상기 온도에서 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자와 제1 퀀처 프로브에 연결된 제1 퀀처 분자는 서로 이격되어 제1 퀀처 분자가 리포터 분자로부터의 시그널을 언퀀칭시킨다.In one embodiment, before the reaction of the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure with the target nucleic acid or in the absence of the target nucleic acid, at a temperature within the second signal-constant temperature range, the first hybrid between the reporter probe and the first quencher probe dissociates and exists as two single strands (see (iii) of FIG. 4). That is, at the temperature, the reporter molecule linked to the reporter probe and the first quencher molecule linked to the first quencher probe are separated from each other, so that the first quencher molecule unquenches a signal from the reporter molecule.
일 구현예에 있어서, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물과 타겟 핵산과 반응 전이거나 타겟 핵산이 부존재하는 경우, 시그널-변화 온도 범위 내의 온도에서, (ii-1) 리포터 프로브 및 제1 퀀처 프로브는 서로 혼성화하여 제1 혼성화물을 형성하는 형태 및 (ii-2) 리포터 프로브 및 제1 퀀처 프로브 간의 제1 혼성화물이 해리되어 두 개의 단일 가닥으로 존재하는 형태가 공존할 수 있다(도 4의 (ii) 참조). 구체적으로, (ii-1) 형태에서는 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자와 제1 퀀처 프로브에 연결된 제1 퀀처 분자는 서로 근접하여 제1 퀀처 분자가 리포터 분자로부터의 시그널을 퀀칭시키는 반면, (ii-2) 형태에서는 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자와 제1 퀀처 프로브에 연결된 제1 퀀처 분자는 서로 이격되어 제1 퀀처 분자가 리포터 분자로부터의 시그널을 언퀀칭시킨다.In one embodiment, before the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure reacts with the target nucleic acid or in the absence of the target nucleic acid, at a temperature within the signal-change temperature range, (ii-1) a form in which the reporter probe and the first quencher probe hybridize with each other to form a first hybrid product and (ii-2) a form in which the first hybrid product between the reporter probe and the first quencher probe dissociates and exists as two single strands can coexist (see (ii) of FIG. 4). Specifically, in the form (ii-1), the reporter molecule linked to the reporter probe and the first quencher molecule linked to the first quencher probe are close to each other so that the first quencher molecule quenches a signal from the reporter molecule, whereas in the form (ii-2), the reporter molecule linked to the reporter probe and the first quencher molecule linked to the first quencher probe are spaced apart from each other so that the first quencher molecule unquenchs a signal from the reporter molecule.
일 구현예에 있어서, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물이 타겟 핵산과 반응 전이거나 타겟 핵산이 부존재하는 경우, 제2 퀀처 프로브는 전체 온도 범위 내의 온도에서 단일 가닥으로 존재한다.In one embodiment, when the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure is not reacted with the target nucleic acid or the target nucleic acid is absent, the second quencher probe exists as a single strand at a temperature within the entire temperature range.
일 구현예에 있어서, 타겟 핵산이 존재하는 경우, 제1 시그널-일정 온도 범위 내의 온도에서, 리포터 프로브 및 제2 퀀처 프로브는 타겟 핵산에 각각 혼성화하여 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물을 형성한다(도 5의 (i) 참조). 즉, 상기 온도에서, 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자와 제2 퀀처 프로브에 연결된 제2 퀀처 분자는 서로 근접하여 제2 퀀처 분자가 리포터 분자로부터의 시그널을 퀀칭시킨다. 따라서, 도 4의 (i)와 도 5의 (i)에 나타난 바와 같이, 제1 시그널-일정 온도 범위 내의 온도에서 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자는 타겟 핵산의 존재 여부와 무관하게 제1 퀀처 분자 또는 제2 퀀처 분자에 의해 퀀칭되어 있다. 이로 인해, 제1 시그널-일정 온도 범위에서는 타겟 핵산이 존재하여도 시그널 변화 없이 시그널이 일정하다.In one embodiment, when a target nucleic acid is present, at a temperature within a first signal-constant temperature range, the reporter probe and the second quencher probe hybridize to the target nucleic acid to form a second hybrid and a third hybrid, respectively (see (i) of FIG. 5). That is, at the temperature, the reporter molecule linked to the reporter probe and the second quencher molecule linked to the second quencher probe are close to each other so that the second quencher molecule quenches a signal from the reporter molecule. Therefore, as shown in (i) of FIG. 4 and (i) of FIG. 5, at a temperature within the first signal-constant temperature range, the reporter molecule linked to the reporter probe is quenched by the first quencher molecule or the second quencher molecule regardless of the presence of the target nucleic acid. Therefore, in the first signal-constant temperature range, the signal is constant without a signal change even when the target nucleic acid is present.
일 구현예에 있어서, 타겟 핵산이 존재하는 경우, 제2 시그널-일정 온도 범위 내의 온도에서, 리포터 프로브 및 제2 퀀처 프로브는 타겟 핵산으로부터 해리되어 각각 단일 가닥으로 존재한다(도 5의 (iii) 참조). 즉, 상기 온도에서 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자와 제2 퀀처 프로브에 연결된 제2 퀀처 분자는 서로 이격되어 제2 퀀처 분자가 리포터 분자로부터의 시그널을 언퀀칭시킨다. 따라서, 도 4의 (iii) 및 도 5의 (iii)에 나타난 바와 같이, 제2 시그널-일정 온도 범위 내의 온도에서 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자는 타겟 핵산의 존재 여부와 무관하게 제1 퀀처 분자 및 제2 퀀처 분자로부터 모두 이격되어 언퀀칭되어 있다. 이로 인해, 제2 시그널-일정 온도 범위에서는 타겟 핵산이 존재하여도 시그널 변화 없이 시그널이 일정하다.In one embodiment, when the target nucleic acid is present, at a temperature within the second signal-constant temperature range, the reporter probe and the second quencher probe dissociate from the target nucleic acid and each exist as a single strand (see (iii) of FIG. 5). That is, at the temperature, the reporter molecule linked to the reporter probe and the second quencher molecule linked to the second quencher probe are spaced apart from each other, so that the second quencher molecule unquenches a signal from the reporter molecule. Therefore, as shown in (iii) of FIG. 4 and (iii) of FIG. 5, at a temperature within the second signal-constant temperature range, the reporter molecule linked to the reporter probe is separated from both the first quencher molecule and the second quencher molecule and unquenched regardless of the presence of the target nucleic acid. Therefore, in the second signal-constant temperature range, the signal is constant without signal change even when the target nucleic acid is present.
일 구현예에 있어서, 타겟 핵산이 존재하는 경우, 시그널-변화 온도 범위내의 온도에서, 리포터 프로브는 타겟 핵산에 혼성화하여 제2 혼성화물을 형성하고 제2 퀀처 프로브는 타겟 핵산으로부터 해리되어 단일 가닥으로 존재한다(도 5의 (ii) 참조). 즉, 상기 온도에서 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자와 제2 퀀처 프로브에 연결된 제2 퀀처 분자는 서로 이격되어 제2 퀀처 분자가 리포터 분자로부터의 시그널을 언퀀칭시킨다. 즉, 도 4의 (ii) 및 도 5의 (ii)에 나타난 바와 같이, 시그널-변화 온도 범위에서는 타겟 핵산이 부존재하는 경우에는 (일부) 제1 퀀처 프로브에 연결된 제1 퀀처 분자가 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자로부터의 시그널을 퀀칭(즉, 도 4의 (ii-1) 형태)시키는 반면, 타겟 핵산이 존재하는 경우에는 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자로부터의 시그널을 언퀀칭시킨다. 이로 인해, 시그널-변화 온도 범위에서는 타겟 핵산의 존재에 의존적으로 시그널이 변화한다.In one embodiment, when a target nucleic acid is present, at a temperature within a signal-change temperature range, the reporter probe hybridizes to the target nucleic acid to form a second hybrid and the second quencher probe dissociates from the target nucleic acid and exists as a single strand (see (ii) of FIG. 5). That is, at the temperature, the reporter molecule linked to the reporter probe and the second quencher molecule linked to the second quencher probe are spaced apart from each other so that the second quencher molecule unquenches a signal from the reporter molecule. That is, as shown in (ii) of FIG. 4 and (ii) of FIG. 5, in the signal-change temperature range, when the target nucleic acid is absent, the first quencher molecule linked to (some) of the first quencher probes quenches a signal from the reporter molecule linked to the reporter probe (i.e., in the form of (ii-1) of FIG. 4), whereas when the target nucleic acid is present, the first quencher molecule linked to the reporter probe unquenches a signal. Due to this, the signal changes dependently on the presence of the target nucleic acid in the signal-change temperature range.
한편, 타겟 핵산이 증폭 중인 중간 반응 결과물(예컨대, 초기 또는 중기 사이클의 결과물)의 경우, 아직 반응에 참여하지 않은 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브가 함께 존재할 수 있으며, 이 때, 3개의 프로브는 온도에 따라 상기 도 4의 (i) 내지 (iii)의 형태로 존재한다.Meanwhile, in the case of an intermediate reaction result (e.g., a result of an early or middle cycle) in which the target nucleic acid is being amplified, a reporter probe, a first quencher probe, and a second quencher probe that have not yet participated in the reaction may exist together, and at this time, the three probes exist in the forms (i) to (iii) of FIG. 4 depending on the temperature.
본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물과 타겟 핵산의 반응(예컨대, 타겟 핵산 증폭 반응) 동안 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브의 함량은 초기 타겟 핵산 검출용 조성물에 포함된 농도로 일정하다. 타겟 핵산 검출용 조성물에 포함된 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브는 상술한 바와 같이 타겟 핵산의 존재 여부 및/또는 온도 변화에 따라 도 4 및 도 5의 형태로 존재할 수 있으며, 타겟 핵산과의 반응 정도(예컨대, 타겟 핵산의 증폭 정도)에 따라 도 4 및 도 5의 형태로 존재하는 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브의 함량이 변화한다.During the reaction of the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure with the target nucleic acid (e.g., target nucleic acid amplification reaction), the contents of the reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe are constant at the concentrations included in the initial target nucleic acid detection composition. The reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe included in the composition for detecting a target nucleic acid can exist in the forms of FIGS. 4 and 5 depending on the presence or absence of the target nucleic acid and/or a change in temperature, as described above, and the contents of the reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe existing in the forms of FIGS. 4 and 5 change depending on the degree of reaction with the target nucleic acid (e.g., the degree of amplification of the target nucleic acid).
특히, 타겟 핵산이 부존재하거나 또는 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물과 타겟 핵산의 반응 전, 리포터 프로브는 제1 퀀처 프로브와 제1 혼성화물을 형성하고 있다가, 타겟 핵산과 반응하면 상대적으로 짧은 제1 퀀처 프로브는 타겟 핵산에 의해 치환되어 리포터 프로브는 타겟 핵산과 열역학적으로 더 안정한 제2 혼성화물을 자발적으로 형성한다. 이러한 경우, 제1 혼성화물을 형성하던 리포터 프로브는 제2 혼성화물을 형성하며 소모된 것으로 간주될 수 있으며, 즉, 제1 혼성화물의 함량은 감소하고 제2 혼성화물의 함량은 증가한 것으로 간주할 수 있다.In particular, when the target nucleic acid is absent or before the reaction of the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure with the target nucleic acid, the reporter probe forms a first hybrid with the first quencher probe, and when it reacts with the target nucleic acid, the relatively short first quencher probe is displaced by the target nucleic acid, so that the reporter probe spontaneously forms a second hybrid that is thermodynamically more stable with the target nucleic acid. In this case, the reporter probe that formed the first hybrid can be considered to be consumed as it forms the second hybrid, that is, the content of the first hybrid can be considered to decrease and the content of the second hybrid can be considered to increase.
도 6은 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물 및 타겟 핵산과의 반응 결과물의 함량비 및 멜트 커브를 나타낸다. 도 6A는 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물을 이용한 타겟 핵산 증폭 반응의 초기 사이클, 중기 사이클 및 말기 사이클에서 제1 혼성화물 및 제2 혼성화물(또는 제3 혼성화물)의 함량 비율(또는 존재비)과 이들의 멜트 커브(melt curve)를 나타낸다. 도 6B는 도 6A의 3개의 멜트 커브가 병합된 플롯을 보여준다.FIG. 6 shows the content ratio and melt curve of the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure and the reaction result with the target nucleic acid. FIG. 6A shows the content ratio (or abundance ratio) of the first hybridization product and the second hybridization product (or the third hybridization product) and their melt curves in the initial cycle, middle cycle, and final cycle of the target nucleic acid amplification reaction using the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure. FIG. 6B shows a plot in which the three melt curves of FIG. 6A are merged.
구체적으로 도 6A에서 (i)행의 숫자는 도 4의 (i) 내지 (iii)의 형태로 존재하는 제1 혼성화물의 총 함량비를 의미하며, (ii) 행의 숫자는 도 5의 (i) 내지 (iii)의 형태로 존재하는 제2 혼성화물(또는 제3 혼성화물)의 총 함량비를 의미한다. 이들 (i) 및 (ii) 행의 함량비는 사이클이 증가함에 따라, 즉 타겟 핵산이 증폭됨에 따라 변화한다. 특히, 초기/중기/말기 사이클 각각에 대한 멜팅 커브를 하나의 그래프로 합치면 도 6B와 같은 그래프를 얻을 수 있다. 상기 그래프를 통해 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물은 타겟 핵산이 존재하여도 시그널이 일정한 2개의 온도 범위가 존재하며, 타겟 핵산이 증폭됨에 따라 시그널이 변화하는 온도 범위가 존재하는 것을 확인할 수 있다. 이 때, 제2 혼성화물(및/또는 제3 혼성화물)의 함량은 타겟 핵산이 증폭됨에 따라 증가한다. 반면, 타겟 핵산이 증폭됨에 따라 제1 혼성화물의 함량은 감소하게 된다. 즉, 타겟 핵산이 증폭됨에 따라 제1 혼성화물 및 제2 혼성화물(및/또는 제3 혼성화물) 간의 함량비가 변화하고, 이러한 함량비의 변화에 의해 시그널-변화 온도 범위에서 타겟 핵산의 존재를 나타내는 시그널 역시 변화하게 된다. 따라서, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물은 타겟 핵산 존재에 의존적인 시그널을 제공할 수 있다.Specifically, the number in the (i) row in FIG. 6A represents the total content ratio of the first hybridization product existing in the form of (i) to (iii) of FIG. 4, and the number in the (ii) row represents the total content ratio of the second hybridization product (or third hybridization product) existing in the form of (i) to (iii) of FIG. 5. The content ratios in the (i) and (ii) rows change as the cycle increases, that is, as the target nucleic acid is amplified. In particular, if the melting curves for each of the early/middle/late cycles are combined into one graph, a graph such as FIG. 6B can be obtained. Through the graph, it can be confirmed that the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure has two temperature ranges in which the signal is constant even when the target nucleic acid is present, and a temperature range in which the signal changes as the target nucleic acid is amplified. At this time, the content of the second hybridization product (and/or the third hybridization product) increases as the target nucleic acid is amplified. On the other hand, the content of the first hybridization product decreases as the target nucleic acid is amplified. That is, as the target nucleic acid is amplified, the content ratio between the first hybrid and the second hybrid (and/or the third hybrid) changes, and the signal indicating the presence of the target nucleic acid also changes in the signal-change temperature range due to the change in the content ratio. Therefore, the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure can provide a signal dependent on the presence of the target nucleic acid.
한편, 타겟 핵산이 증폭됨에 따라 제1 혼성화물 및 제2 혼성화물(및/또는 제3 혼성화물) 간의 함량비가 변할지라도, 2개의 시그널 일정-온도 범위에서는 시그널이 변화하지 않고 일정하다. 구체적으로, 제1 시그널-일정 온도 범위 내의 온도에서 리포터 프로브는 제1 퀀처 프로브 또는 제2 퀀처 프로브에 의해 퀀칭되어 시그널이 일정하고, 제2 시그널-일정 온도 범위 내의 온도에서는 리포터 프로브가 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브 모두로부터 이격되어 언퀀칭되어 시그널이 일정하다.Meanwhile, even if the content ratio between the first hybridization complex and the second hybridization complex (and/or the third hybridization complex) changes as the target nucleic acid is amplified, the signal does not change and is constant within two signal constant-temperature ranges. Specifically, at a temperature within the first signal-constant temperature range, the reporter probe is quenched by the first quencher probe or the second quencher probe, so that the signal is constant, and at a temperature within the second signal-constant temperature range, the reporter probe is separated from both the first quencher probe and the second quencher probe and is unquenched, so that the signal is constant.
도 3B 및 도 6B에 나타난 바와 같이, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물은 타겟 핵산에 대한 증폭 반응에서 타겟 핵산의 존재에 의존적으로 시그널이 변화하는 시그널-변화 온도 범위(signal-changing temperature range; SChTR) 및 타겟 핵산이 존재하여도 시그널이 일정한 2개의 시그널-일정 온도 범위(signal-constant temperature ranges; SCoTRs)를 가진다. 구체적으로, 상기 시그널-변화 온도 범위는 상기 2개의 시그널-일정 온도 범위 중 제1 시그널-일정 온도 범위보다는 높고, 상기 2개의 시그널-일정 온도 범위 중 제2 시그널-일정 온도 범위보다는 낮다.As shown in FIG. 3B and FIG. 6B, the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure has a signal-changing temperature range (SChTR) in which a signal changes depending on the presence of a target nucleic acid in an amplification reaction for the target nucleic acid, and two signal-constant temperature ranges (SCoTRs) in which the signal is constant even when the target nucleic acid is present. Specifically, the signal-changing temperature range is higher than the first signal-constant temperature range of the two signal-constant temperature ranges, and lower than the second signal-constant temperature range of the two signal-constant temperature ranges.
본원에 사용된 바와 같이, "시그널-일정 온도 범위"는 타겟 핵산 검출용 조성물이 타겟 핵산의 존재에도 불구하고 일정한 시그널을 제공하는 온도의 범위를 지칭한다. 상기 시그널-일정 온도 범위는 타겟 핵산 검출용 조성물이 반응 시간이 경과함에도 일정한 시그널을 제공하는 온도 범위이며, 이는 본원에서 타겟 핵산 검출용 조성물이 유의한 시그널을 제공하지 않는 온도 범위, 또는 타겟 핵산의 존재를 나타내는 시그널을 제공하지 않는 온도범위로도 지칭될 수 있다. As used herein, the term "signal-constant temperature range" refers to a temperature range over which a composition for detecting a target nucleic acid provides a constant signal despite the presence of a target nucleic acid. The signal-constant temperature range is a temperature range over which a composition for detecting a target nucleic acid provides a constant signal over the course of a reaction time, which may also be referred to herein as a temperature range over which a composition for detecting a target nucleic acid does not provide a significant signal, or a temperature range over which a signal indicating the presence of a target nucleic acid is not provided.
본원에서 "일정한 시그널"은 타겟 핵산과 타겟 핵산 검출용 조성물 간의 반응(예컨대, 타겟 핵산 증폭 반응) 동안 시그널이 실질적으로 변하지 않는 것을 의미한다. 즉, 상기 용어 "일정한 시그널"은 존재하는 타겟 핵산의 증폭에 의해 나타나는 유의한(significant) 시그널 변화를 제외한 모든 또는 어떠한 시그널 패턴을 의미한다. 특히, 상기 일정한 시그널은 시그널 변화가 없음(no signal change)을 의미한다. 예컨대, 증폭 반응 동안 시그널이 백그라운드 시그널의 강도 또는 타겟 핵산의 부재시에 발생할 수 있는 시그널의 강도를 초과하지 않는 경우, "시그널이 일정하다"라고 표현할 수 있다. 본원에서 일정한 시그널은 변화하지 않는 시그널 또는 변화를 나타내지 않는 시그널과 상호교환적으로 사용될 수 있다. As used herein, the term "constant signal" means that the signal does not substantially change during the reaction between the target nucleic acid and the composition for detecting the target nucleic acid (e.g., the target nucleic acid amplification reaction). That is, the term "constant signal" means all or any signal pattern excluding a significant signal change that appears due to the amplification of the existing target nucleic acid. In particular, the constant signal means no signal change. For example, when the signal does not exceed the intensity of the background signal or the intensity of the signal that can occur in the absence of the target nucleic acid during the amplification reaction, it can be expressed as "the signal is constant." As used herein, the constant signal can be used interchangeably with a signal that does not change or a signal that does not show a change.
본원에서 사용된 바와 같이, "시그널-변화 온도 범위"는 타겟 핵산 검출용 조성물이 타겟 핵산의 존재에 의존적으로 변화하는 시그널을 제공하는 온도 범위를 지칭한다. 상기 시그널-변화 온도 범위는 타겟 핵산 검출용 조성물이 반응 시간이 경과함에 따라 변화하는 시그널을 제공하는 온도 범위이며, 이는 본원에서 타겟 핵산 검출용 조성물이 유의한 시그널을 제공하는 온도 범위, 또는 타겟 핵산의 존재를 나타내는 시그널을 제공하는 온도 범위로도 지칭될 수 있다.As used herein, the term "signal-change temperature range" refers to a temperature range over which a composition for detecting a target nucleic acid provides a signal that changes dependently on the presence of a target nucleic acid. The signal-change temperature range is a temperature range over which a composition for detecting a target nucleic acid provides a signal that changes over the course of a reaction time, which may also be referred to herein as a temperature range over which a composition for detecting a target nucleic acid provides a significant signal, or a temperature range over which a signal indicative of the presence of a target nucleic acid is provided.
일 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산 검출용 조성물의 시그널-변화 온도 범위 및 시그널-일정 온도 범위와 관련하여 사용되는 표현 "하나의 온도 범위가 다른 하나의 온도 범위보다 낮다"는 것은 하나의 온도 범위 내의 최고 온도가 다른 하나의 온도 범위 내의 최저 온도보다 낮다는 것을 의미한다. 반대로, 표현 "하나의 온도 범위가 다른 하나의 온도 범위보다 높다"는 것은 하나의 온도 범위 내의 최저 온도가 다른 하나의 온도 범위 내의 최고 온도보다 높다는 것을 의미한다. 예컨대, 시그널-일정 온도 범위가 시그널-변화 온도 범위보다 높다는 것은 시그널-일정 온도 범위 내의 최저 온도가 시그널-변화 온도 범위 내의 최고 온도보다 높다는 것을 의미한다.In one embodiment, the expression "one temperature range is lower than the other temperature range" used in relation to the signal-change temperature range and the signal-constant temperature range of the target nucleic acid detection composition means that the highest temperature within one temperature range is lower than the lowest temperature within the other temperature range. Conversely, the expression "one temperature range is higher than the other temperature range" means that the lowest temperature within one temperature range is higher than the highest temperature within the other temperature range. For example, the expression that the signal-constant temperature range is higher than the signal-change temperature range means that the lowest temperature within the signal-constant temperature range is higher than the highest temperature within the signal-change temperature range.
국제출원 공개 제WO2022-265463호는 타겟 핵산을 검출하기 위한 당업계에 공지된 다양한 시그널 생성 방식들이 타겟 핵산의 존재에 의존적으로 시그널이 변화하는 시그널-변화 온도 범위(signal-changing temperature range; SChTR) 및 타겟 핵산이 존재하여도 시그널이 변화하지 않는 하나 또는 두개의 시그널-일정 온도 범위(signal-constant temperature range; SCoTR)를 가진다는 것을 개시하였다. International Application Publication No. WO2022-265463 discloses that various signal generation methods known in the art for detecting a target nucleic acid have a signal-changing temperature range (SChTR) in which the signal changes depending on the presence of the target nucleic acid and one or two signal-constant temperature ranges (SCoTR) in which the signal does not change even in the presence of the target nucleic acid.
또한, 제WO2022-265463호는 종래의 다양한 시그널 생성 방식들을 시그널-변화 온도 범위 및 시그널-일정 온도 범위의 개수와 순서에 따라 아래 3가지 유형으로 분류할 수 있음을 개시하였다:In addition, WO2022-265463 discloses that various conventional signal generation methods can be classified into the following three types according to the number and order of signal-changing temperature ranges and signal-constant temperature ranges:
(i) 시그널-변화 온도 범위가 상기 시그널-일정 온도 범위보다 낮은 멜팅 특성을 가지는 UnderSC-타입(Under-Signal-Change-type) 시그널 생성 방식; (i) UnderSC-type signal generation method having a melting characteristic in which the signal-change temperature range is lower than the signal-constant temperature range;
(ii) 시그널-변화 온도 범위가 두 개의 시그널-일정 온도 범위 중 하나의 시그널-일정 온도 범위보다 높고, 두 개의 시그널-일정 온도 범위 중 다른 하나의 시그널-일정 온도 범위보다는 낮은 멜팅 특성을 가지는 InterSC-타입(Inter-Signal-Change-type) 시그널 생성 방식; 및 (ii) an InterSC-type signal generation method having a melting characteristic in which the signal-change temperature range is higher than one of the two signal-constant temperature ranges and lower than the other of the two signal-constant temperature ranges; and
(iii) 시그널-변화 온도 범위가 상기 시그널-일정 온도 범위보다 높은 멜팅 특성을 가지는 OverSC-타입(Over-Signal-Change-type) 시그널 생성 방식.(iii) An OverSC-type signal generation method having a melting characteristic in which the signal-change temperature range is higher than the signal-constant temperature range.
상기 3가지 유형의 시그널 생성 방식을 실시하기 위한 조성물은 각각 UnderSC-타입 조성물, InterSC-타입 조성물 및 OverSC-타입 조성물로 분류될 수 있다. Compositions for implementing the above three types of signal generation methods can be classified into UnderSC-type compositions, InterSC-type compositions, and OverSC-type compositions, respectively.
본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물 또한 제WO2022-265463호에 기술된 3개의 시그널 생성 방식(UnderSC-타입, InterSC-타입 및 OverSC-타입) 중 InterSC-타입 조성물로 분류될 수 있다.The composition for detecting target nucleic acid according to the present disclosure can also be classified as an InterSC-type composition among the three signal generation methods (UnderSC-type, InterSC-type, and OverSC-type) described in WO2022-265463.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널-변화 온도 범위는 (i) 상기 제1 혼성화물의 Tm 값 및 (ii) 제2 혼성화물 및/또는 제3 혼성화물의 Tm 값에 의존적으로 결정된다. 따라서, 상기 시그널-변화 온도 범위 및 2개의 시그널-일정 온도 범위는 상기 제1 혼성화물의 Tm 및 제2 혼성화물 또는 제3 혼성화물의 Tm을 조절하여 조절할 수 있다.In one embodiment, the signal-change temperature range is determined dependently on (i) the Tm value of the first hybrid compound and (ii) the Tm values of the second hybrid compound and/or the third hybrid compound. Accordingly, the signal-change temperature range and the two signal-constant temperature ranges can be controlled by controlling the Tm of the first hybrid compound and the Tm of the second hybrid compound or the third hybrid compound.
일 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산의 존재 하에, 상기 제1 시그널-일정 온도 범위 내의 온도에서 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물은 그의 이중 가닥 상태를 유지한다. 구체적으로, 대부분의 제2 혼성화물 및 대부분의 제3 혼성화물은 그의 이중 가닥 상태를 유지한다. 여기서, 제1 혼성화물은 대부분 그의 이중 가닥 상태를 유지한다. In one embodiment, in the presence of the target nucleic acid, the second hybrid and the third hybrid maintain their double-stranded state at a temperature within the first signal-constant temperature range. Specifically, most of the second hybrid and most of the third hybrid maintain their double-stranded state. Here, the first hybrid largely maintains its double-stranded state.
일 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산의 존재 하에, 상기 제2 시그널-일정 온도 범위 내의 온도에서 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물은 타겟 핵산으로부터 해리되어 단일 가닥으로 존재한다. 구체적으로, 대부분의 제2 혼성화물 및 대부분의 제3 혼성화물은 타겟 핵산으로부터 해리되어 단일 가닥으로 존재한다. 여기서, 제1 혼성화물은 대부분 2개의 단일 가닥으로 해리된다. In one embodiment, in the presence of the target nucleic acid, at a temperature within the second signal-constant temperature range, the second hybrid and the third hybrid dissociate from the target nucleic acid and exist as single strands. Specifically, most of the second hybrid and most of the third hybrid dissociate from the target nucleic acid and exist as single strands. Here, the first hybrid dissociates predominantly into two single strands.
일 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산 존재 하에, 상기 시그널-변화 온도 범위에서 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물 중 최소 하나는 그의 이중 가닥 상태를 유지한다.In one embodiment, in the presence of the target nucleic acid, at least one of the second hybrid and the third hybrid maintains its double-stranded state over the signal-change temperature range.
특정 구현예에 있어서, Tm1이 Tm2 및 Tm3보다 낮은 경우, 상기 타겟 핵산 존재 하에, 상기 시그널-변화 온도 범위에서 제2 혼성화물과 제3 혼성화물은 그의 이중 가닥 상태를 유지한다. 구체적으로, 대부분의 제2 혼성화물은 그의 이중 가닥 상태를 유지하고, 제3 혼성화물은 일부는 그의 이중 가닥 상태를 유지(예컨대, 도 2의 (ii-1) 형태)하고, 일부는 타겟 핵산으로부터 해리되어 단일 가닥으로 존재(예컨대, 도 2의 (ii-2) 형태)할 수 있다. 여기서, 제1 혼성화물은 대부분 두 개의 단일 가닥으로 해리된다.In a specific embodiment, when Tm1 is lower than Tm2 and Tm3, in the presence of the target nucleic acid, the second hybrid and the third hybrid maintain their double-stranded state in the signal-change temperature range. Specifically, most of the second hybrid maintains its double-stranded state, and some of the third hybrid may maintain its double-stranded state (e.g., form (ii-1) of FIG. 2) and some may dissociate from the target nucleic acid and exist as a single strand (e.g., form (ii-2) of FIG. 2). Here, most of the first hybrid dissociates into two single strands.
특정 구현예에 있어서, Tm1이 Tm2보다 낮고 Tm3보다 높은 경우, 상기 타겟 핵산 존재 하에, 상기 시그널-변화 온도 범위에서 제2 혼성화물은 그의 이중 가닥 상태를 유지하고 제3 혼성화물은 단일 가닥으로 해리된다. 구체적으로, 대부분의 제2 혼성화물은 그의 이중 가닥 상태를 유지하고 대부분의 제3 혼성화물은 타겟 핵산으로부터 해리되어 단일 가닥으로 존재한다. 여기서, 제1 혼성화물은 일부는 그의 이중 가닥 상태를 유지하고 일부는 두 개의 단일 가닥으로 해리된다.In a specific embodiment, when Tm1 is lower than Tm2 and higher than Tm3, in the presence of the target nucleic acid, the second hybridization maintains its double-stranded state and the third hybridization dissociates into single strands in the signal-change temperature range. Specifically, most of the second hybridization maintains its double-stranded state and most of the third hybridization dissociates from the target nucleic acid and exists as single strands. Here, some of the first hybridization maintains its double-stranded state and some dissociates into two single strands.
본 명세서에서 특정 온도 범위(또는 특정 온도)에서 제1 혼성화물, 제2 혼성화물 및/또는 제3 혼성화물의 형태를 언급할 때 사용되는 용어 "일부"는 특정 온도 범위에서 혼성화물의 총 함량 중 일부, 예컨대, 전체 함량 중 5% 이상, 10% 이상, 20% 이상, 30% 이상, 40% 이상, 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상 또는 80% 이상을 의미한다. The term "a portion" when used herein to refer to a form of the first hybrid, the second hybrid and/or the third hybrid at a particular temperature range (or at a particular temperature) means a portion of the total content of the hybrid at the particular temperature range, for example, at least 5%, at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70% or at least 80% of the total content.
본 명세서에서 특정 온도 범위(또는 특정 온도)에서 제1 혼성화물, 제2 혼성화물 및/또는 제3 혼성화물의 형태를 언급할 때 사용되는 용어 "대부분"은 특정 온도 범위에서 혼성화물의 총 함량 중 대부분, 예컨대, 전체 함량 중 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 96% 이상, 97% 이상, 98% 이상 또는 99% 이상을 의미하며, 실질적으로(substantially) 모든 혼성화물을 포괄하는 의미를 가진다. 일 구현예에 있어서, 상기 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 상기 제2 퀀처 프로브는 (i) 하나의 용기에 포함되어 있거나 또는 (ii) 개별 용기에 각각 포함되어 있다.The term "most" when used herein to refer to a form of the first hybrid, the second hybrid and/or the third hybrid at a particular temperature range (or a particular temperature) means a majority of the total amount of the hybrid at the particular temperature range, for example, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 96%, at least 97%, at least 98% or at least 99% of the total amount, and is meant to encompass substantially all of the hybrid. In one embodiment, the reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe are (i) contained in a single vessel or (ii) contained respectively in separate vessels.
일 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산 검출용 조성물은 상기 타겟 핵산의 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 핵산 서열을 증폭할 수 있는 프라이머를 추가적으로 포함할 수 있다.In one embodiment, the composition for detecting a target nucleic acid may additionally include a primer capable of amplifying a nucleic acid sequence including the first region and the second region of the target nucleic acid.
상기 프라이머는 정방향 프라이머(업스트림 프라이머 또는 업스트림 올리고뉴클레오타이드로도 지칭됨), 역방향 프라이머(다운스트림 프라이머 또는 다운스트림 올리고뉴클레오타이드로도 지칭됨) 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 상기 프라이머는 당업계에 알려진 구조를 갖는 올리고뉴클레오타이드일 수 있고, 당업계에 공지된 방식으로 합성될 수 있다.The primer may comprise a forward primer (also referred to as an upstream primer or an upstream oligonucleotide), a reverse primer (also referred to as a downstream primer or a downstream oligonucleotide), or both. The primer may be an oligonucleotide having a structure known in the art and may be synthesized by methods known in the art.
일 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산 검출용 조성물은 타겟 핵산을 증폭하기 위한 중합효소를 추가적으로 포함할 수 있다. In one embodiment, the composition for detecting a target nucleic acid may additionally include a polymerase for amplifying the target nucleic acid.
일 구현예에 있어서, 상기 중합효소는 뉴클레아제 활성(예컨대, 5' -> 3'엑소뉴클레아제 활성)이 없는 중합효소이다.In one embodiment, the polymerase is a polymerase lacking nuclease activity (e.g., 5' -> 3' exonuclease activity).
다른 구현예에 있어서, 상기 중합효소는 뉴클레아제 활성(예컨대, 5'-> 3'엑소뉴클레아제 활성)을 가지는 중합효소이다. 이러한 경우, 상기 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및/또는 제2 퀀처 프로브는 뉴클레아제 활성에 대한 내성을 가진다.In another embodiment, the polymerase is a polymerase having nuclease activity (e.g., 5'->3' exonuclease activity). In such a case, the reporter probe, the first quencher probe and/or the second quencher probe are resistant to nuclease activity.
본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물은 시그널-변화 온도 범위 및 2개의 시그널-일정 온도 범위를 가지는 것이 특징이다. 이러한 특징으로 인해, 시그널-변화 온도 범위를 조절하여 단일 타겟 핵산의 검출뿐만 아니라 단일 유형의 표지를 이용하여 복수의 타겟 핵산 검출이 가능해진다. 그러나, 뉴클레아제 활성을 가지는 중합효소를 사용하는 경우, 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및/또는 제2 퀀처 프로브는 상기 뉴클레아제 활성에 의해 절단될 수 있다. 이러한 프로브의 절단은 프로브에 연결된 리포터 분자, 제1 퀀처 분자 및/또는 제2 퀀처 분자의 방출을 유도하고, 리포터 분자는 제1 퀀처 분자 및/또는 제2 퀀처 분자로부터 전체 온도 범위에서 언퀀칭된다. 즉, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물은 시그널-일정 온도 범위 없이 전체 온도 범위에서 타겟 핵산의 존재에 의존적으로 시그널이 변화하게 된다. 따라서, 상기 타겟 핵산 검출용 조성물이 뉴클레아제 활성, 예컨대, 5' -> 3'엑소뉴클레아제 활성이 있는 중합효소를 포함하는 경우, 상기 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및/또는 제2 퀀처 프로브는 5'-> 3'뉴클레아제 활성에 대한 내성을 가지는 것이 바람직하다.The composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure is characterized by having a signal-change temperature range and two signal-constant temperature ranges. Due to these features, by controlling the signal-change temperature range, not only the detection of a single target nucleic acid but also the detection of a plurality of target nucleic acids using a single type of label is possible. However, when a polymerase having nuclease activity is used, the reporter probe, the first quencher probe and/or the second quencher probe can be cleaved by the nuclease activity. The cleavage of the probe induces the release of the reporter molecule, the first quencher molecule and/or the second quencher molecule linked to the probe, and the reporter molecule is unquenched from the first quencher molecule and/or the second quencher molecule over the entire temperature range. That is, the composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure causes a signal to change dependently on the presence of a target nucleic acid over the entire temperature range without a signal-constant temperature range. Therefore, when the composition for detecting the target nucleic acid comprises a polymerase having nuclease activity, for example, 5'->3' exonuclease activity, it is preferable that the reporter probe, the first quencher probe and/or the second quencher probe have resistance to 5'->3' nuclease activity.
일 구현예에 있어서, 5' -> 3' 엑소뉴클레아제에 활성에 대한 내성은 5' -> 3' 엑소뉴클레아제 활성에 대한 내성을 갖는 백본이 있는 뉴클레오타이드에 의하여 부여되며, 다양한 포스포로티오에이트 연결(linkage), 포스포네이트 연결, 포스포로아미데이트 연결 및 2'-카보하이드레이트 변형을 포함하고, 보다 바람직하게는 포스포로티오에이트 연결, 알킬 포스포트리에스테르 연결, 아릴 포스포트리에스테르 연결, 알킬 포스포네이트 연결, 아릴 포스포네이트 연결, 하이드로겐 포스포네이트 연결, 알킬 포스포로아미데이트 연결, 아릴 포스포로아미데이트 연결, 포스포로세레네이트 연결, 2'-O-아미노프로필 변형, 2'-O-알킬 변형, 2'-O-알릴 변형, 2'-O-부틸 변형, α-아노머릭 올리고데옥시뉴클레오타이드 및 1-(4'-티오-β-D-리보퓨라노실) 변형을 포함한다.In one embodiment, the resistance to activity of a 5' -> 3' exonuclease is conferred by a nucleotide having a backbone having resistance to activity of a 5' -> 3' exonuclease, the nucleotide comprising a variety of phosphorothioate linkages, phosphonate linkages, phosphoroamidate linkages and 2'-carbohydrate modifications, more preferably phosphorothioate linkages, alkyl phosphotriester linkages, aryl phosphotriester linkages, alkyl phosphonate linkages, aryl phosphonate linkages, hydrogen phosphonate linkages, alkyl phosphoroamidate linkages, aryl phosphoroamidate linkages, phosphoroselenate linkages, 2'-O-aminopropyl modifications, 2'-O-alkyl modifications, 2'-O-allyl modifications, 2'-O-butyl modifications, α-anomeric oligodeoxynucleotides and Contains 1-(4'-thio-β-D-ribofuranosyl) modification.
일 구현예에 있어서, 다양한 DNA 중합효소가 증폭 반응에 이용될 수 있으며, E. coli DNA 중합효소 I의 "클레나우"단편, 열안정성 DNA 중합효소, Vent® 중합효소 등을 포함한다. 구체적으로, 중합효소는 다양한 박테리아 종으로부터 얻을 수 있는 열안정성 DNA 중합효소이고, 이는 Thermus aquaticus(Taq), Thermus thermophilus(Tth), Thermus filiformis, Thermus flavus, Thermococcus litoralis, 및 Pyrococcus furiosus(Pfu)를 포함한다. 상기 중합효소 대부분은 박테리아 그 자체로부터 분리될 수 있고 또는 상업적으로 구입할 수 있다.In one embodiment, a variety of DNA polymerases can be utilized in the amplification reaction, including the "Klenow" fragment of E. coli DNA polymerase I, thermostable DNA polymerases, Vent® polymerase, and the like. Specifically, the polymerase is a thermostable DNA polymerase obtainable from a variety of bacterial species, including Thermus aquaticus (Taq), Thermus thermophilus (Tth), Thermus filiformis, Thermus flavus, Thermococcus litoralis , and Pyrococcus furiosus (Pfu). Most of the above polymerases can be isolated from the bacteria themselves or are commercially available.
본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물은 버퍼, DNA 중합효소 보조인자 및 데옥시리보뉴클레오타이드-5-트리포스페이트와 같은 타겟 핵산 증폭 반응(예컨대, PCR 반응)을 실시하는데 필요한 시약들을 선택적으로 포함할 수 있다. 선택적으로, 상기 조성물은 또한 다양한 폴리뉴클레오타이드 분자, 역전사 효소, 다양한 버퍼 및 시약, 및 DNA 중합효소 활성을 억제하는 항체를 포함할 수 있다. 또한 상기 조성물은 양성 대조군 및 음성 대조군 반응을 실시하는 데 필요한 시약을 포함할 수 있다. 특정 반응에서 사용되는 시약의 최적량은 본 개시사항의 이점을 알고 있는 당업자에 의해서 용이하게 결정될 수 있다. 상기 조성물의 구성성분들은 개별 용기 내에 존재하거나 복수의 구성성분들이 하나의 용기 내에 존재할 수 있다.The composition for detecting a target nucleic acid according to the present disclosure may optionally include reagents necessary for performing a target nucleic acid amplification reaction (e.g., a PCR reaction), such as a buffer, a DNA polymerase cofactor, and deoxyribonucleotide-5-triphosphate. Optionally, the composition may also include various polynucleotide molecules, a reverse transcriptase enzyme, various buffers and reagents, and an antibody that inhibits DNA polymerase activity. The composition may also include reagents necessary for performing positive control and negative control reactions. The optimal amount of reagents to be used in a particular reaction can be readily determined by one of ordinary skill in the art having the benefit of the present disclosure. The components of the composition may be present in separate containers, or a plurality of components may be present in a single container.
II. 타겟 핵산 검출 방법II. Target nucleic acid detection method
다른 양태에서, 본 개시는 다음을 포함하는, 샘플 내 타겟 핵산을 검출하기 위한 방법을 제공한다:In another aspect, the present disclosure provides a method for detecting a target nucleic acid in a sample, comprising:
(a) 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브를 포함하는 타겟 핵산 검출용 조성물과 상기 타겟 핵산을 인큐베이션하는 단계;(a) a step of incubating a target nucleic acid detection composition comprising a reporter probe, a first quencher probe and a second quencher probe with the target nucleic acid;
상기 리포터 프로브는 상기 타겟 핵산의 제1 영역에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고,The reporter probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a first region of the target nucleic acid,
상기 리포터 프로브는 그에 연결된 리포터 분자를 가지며,The above reporter probe has a reporter molecule linked to it,
상기 제1 퀀처 프로브는 상기 리포터 프로브에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고,The first quencher probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to the reporter probe,
상기 제1 퀀처 프로브는 그에 연결된 제1 퀀처 분자를 가지며, The first quencher probe has a first quencher molecule linked thereto,
상기 리포터 프로브와 상기 제1 퀀처 프로브 간의 제1 혼성화물(hybrid)이 형성되는 경우, 상기 제1 퀀처 분자는 상기 리포터 프로브로부터의 시그널을 퀀칭하는 위치에 있고,When a first hybrid is formed between the reporter probe and the first quencher probe, the first quencher molecule is at a position to quench a signal from the reporter probe,
상기 제2 퀀처 프로브는 상기 타겟 핵산의 제2 영역에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고, The second quencher probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a second region of the target nucleic acid,
상기 제2 퀀처 프로브는 그에 연결된 제2 퀀처 분자를 가지며, The second quencher probe has a second quencher molecule linked thereto,
상기 타겟 핵산의 제1 영역 및 제2 영역은 서로 인접하고,The first region and the second region of the above target nucleic acid are adjacent to each other,
상기 리포터 프로브와 상기 타겟 핵산의 제1 영역 간의 제2 혼성화물 및 상기 제2 퀀처 프로브와 상기 타겟 핵산의 제2 영역 간의 제3 혼성화물이 모두 형성되는 경우, 상기 제2 퀀처 분자는 상기 리포터 분자로부터의 시그널을 퀀칭하는 위치에 있으며, When both a second hybridization between the reporter probe and the first region of the target nucleic acid and a third hybridization between the second quencher probe and the second region of the target nucleic acid are formed, the second quencher molecule is at a position to quench a signal from the reporter molecule,
상기 제1 혼성화물은 상기 제2 혼성화물의 Tm 및 제3 혼성화물의 Tm과는 상이한 멜팅 온도(melting temperature; Tm)을 가지며;The first hybrid has a melting temperature (Tm) different from the Tm of the second hybrid and the Tm of the third hybrid;
(b) 시그널을 측정하는 단계; 및(b) a step of measuring the signal; and
(c) 상기 단계 (b)에서 측정된 시그널로부터 상기 타겟 핵산의 존재를 결정하는 단계.(c) a step of determining the presence of the target nucleic acid from the signal measured in the step (b).
본 개시의 두 번째 양태는 전술한 첫 번째 양태의 조성물을 이용하므로, 이들 사이의 공통된 내용은 본 명세서의 복잡성을 초래하는 과도한 중복을 피하기 위해 생략한다.Since the second aspect of the present disclosure utilizes the composition of the first aspect described above, common contents therebetween are omitted to avoid excessive duplication which would complicate the present specification.
본 개시에 따른 방법을 각 단계에 따라 설명하면 다음과 같다.The method according to the present disclosure is explained step by step as follows.
단계 (a): 인큐베이션Step (a): Incubation
먼저, 타겟 핵산을 함유할 것으로 의심되는 샘플을 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브를 포함하는 타겟 핵산 검출용 조성물과 혼합하여 인큐베이션한다.First, a sample suspected of containing a target nucleic acid is mixed and incubated with a composition for detecting a target nucleic acid, which comprises a reporter probe, a first quencher probe, and a second quencher probe.
상기 리포터 프로브는 상기 타겟 핵산의 제1 영역에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고, 상기 리포터 프로브는 그에 연결된 리포터 분자를 갖는다. The reporter probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a first region of the target nucleic acid, and the reporter probe has a reporter molecule linked thereto.
상기 제1 퀀처 프로브는 상기 리포터 프로브에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고, 상기 제1 퀀처 프로브는 그에 연결된 제1 퀀처 분자를 갖는다. The first quencher probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to the reporter probe, and the first quencher probe has a first quencher molecule linked thereto.
상기 리포터 프로브와 상기 제1 퀀처 프로브 간의 제1 혼성화물(hybrid)이 형성되는 경우, 상기 제1 퀀처 분자는 상기 리포터 프로브로부터의 시그널을 퀀칭하는 위치에 있다. When a first hybrid is formed between the reporter probe and the first quencher probe, the first quencher molecule is at a position to quench a signal from the reporter probe.
상기 제2 퀀처 프로브는 상기 타겟 핵산의 제2 영역에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하고, 상기 제2 퀀처 프로브는 그에 연결된 제2 퀀처 분자를 갖는다. The second quencher probe comprises a nucleotide sequence that hybridizes to a second region of the target nucleic acid, and the second quencher probe has a second quencher molecule linked thereto.
상기 타겟 핵산의 제1 영역 및 제2 영역은 서로 인접한다. The first region and the second region of the above target nucleic acid are adjacent to each other.
상기 리포터 프로브와 상기 타겟 핵산의 제1 영역 간의 제2 혼성화물 및 상기 제2 퀀처 프로브와 상기 타겟 핵산의 제2 영역 간의 제3 혼성화물이 모두 형성되는 경우, 상기 제2 퀀처 분자는 상기 리포터 분자로부터의 시그널을 퀀칭하는 위치에 있다. When both a second hybridization between the reporter probe and the first region of the target nucleic acid and a third hybridization between the second quencher probe and the second region of the target nucleic acid are formed, the second quencher molecule is at a position to quench a signal from the reporter molecule.
상기 제1 혼성화물은 상기 제2 혼성화물의 Tm 및 제3 혼성화물의 Tm과는 상이한 멜팅 온도(melting temperature; Tm)을 가진다. The first hybrid compound has a melting temperature (Tm) that is different from the Tm of the second hybrid compound and the Tm of the third hybrid compound.
일 구현예에 있어서, 상기 제1 퀀처 분자 및 제2 퀀처 분자는 동일한 유형이다.In one embodiment, the first quencher molecule and the second quencher molecule are of the same type.
일 구현예에 있어서, 상기 인큐베이션 반응은 타겟 핵산이 상기 타겟 핵산 검출용 조성물과 반응하여 타겟 핵산 검출용 조성물의 시그널-변화 온도 범위 내에서 선택된 어느 온도에서 타겟 핵산 존재에 의존적으로 시그널을 제공하는 반응을 의미한다.In one embodiment, the incubation reaction means a reaction in which a target nucleic acid reacts with the target nucleic acid detection composition to provide a signal dependent on the presence of the target nucleic acid at a temperature selected within the signal-change temperature range of the target nucleic acid detection composition.
일 구현예에 있어서, 상기 단계 (a) 인큐베이션은 핵산 증폭 반응, 구체적으로, 타겟 핵산의 증폭 반응을 포함한다.In one embodiment, the step (a) incubation comprises a nucleic acid amplification reaction, specifically, an amplification reaction of a target nucleic acid.
일 구현예에 있어서, 상기 증폭 반응은 복수의 사이클을 포함한다. In one embodiment, the amplification reaction comprises multiple cycles.
일 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산의 증폭은 중합효소 연쇄 반응(Polymerase chain reaction; PCR), 보다 구체적으로, 실시간 중합효소 연쇄반응(real-time polymerase chain reaction, real-time PCR)에 따라 실시될 수 있다. 중합효소 연쇄반응은 타겟 핵산을 증폭하기 위해 해당 기술 분야에서 폭넓게 사용되고 있으며, 타겟 핵산의 변성, 타겟 핵산 및 프라이머 간의 어닐링(혼성화) 및 프라이머 연장으로 이루어진 사이클의 반복을 포함한다(미국 특허 제4,683,195호, 제4,683,202호 및 제4,800,159호; Saiki et al., (1985) Science 230, 1350-1354).In one embodiment, the amplification of the target nucleic acid can be performed by polymerase chain reaction (PCR), more specifically, real-time polymerase chain reaction (real-time PCR). Polymerase chain reaction is widely used in the art to amplify target nucleic acid, and includes repeated cycles of denaturation of target nucleic acid, annealing (hybridization) between target nucleic acid and primer, and primer extension (U.S. Pat. Nos. 4,683,195, 4,683,202, and 4,800,159; Saiki et al., (1985) Science 230, 1350-1354).
타겟 핵산이 이중-가닥인 경우, 이중-가닥을 단일-가닥 또는 부분적인 단일-가닥 형태로 만드는 것이 바람직하다. 이중-가닥을 분리하는 방법에는 가열, 알칼리, 포름아미드, 우레아 및 글리콕살 처리, 효소적 방법(예컨대, 헬리카아제 작용) 및 결합 단백질 등이 포함되나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 가닥의 분리는 80℃ 내지 105℃ 범위의 온도에서 가열함으로써 달성될 수 있다. 이러한 처리를 달성하기 위한 일반적인 방법은 Joseph Sambrook, et. al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y.(2001)에 의해 제공된다.When the target nucleic acid is double-stranded, it is desirable to make the double-strand into a single-stranded or partially single-stranded form. Methods for separating the double-strands include, but are not limited to, heating, alkali, formamide, urea and glycoxal treatment, enzymatic methods (e.g., helicase action), and binding proteins. For example, separation of the strands can be accomplished by heating at a temperature in the range of 80° C. to 105° C. A general method for accomplishing such treatments is provided by Joseph Sambrook, et. al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y. (2001).
프라이머와 타겟 핵산의 어닐링은 최적화 절차에 의하여 일반적으로 결정되는 적합한 혼성화 조건하에서 실시될 수 있다. 온도, 성분의 농도, 혼성화와 세척 횟수, 버퍼 성분, 및 이들의 pH와 이온 강도 등과 같은 조건은 올리고뉴클레오타이드(프라이머)와 타겟 핵산의 길이 및 GC 함량을 포함하는 다양한 인자에 따라 달라질 수 있다. 혼성화를 위한 상세한 조건은 Joseph Sambrook et. al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y. (2001); 및 M.L.M. Anderson, Nucleic Acid Hybridization, Springer-Verlag New York Inc. N.Y.(1999)에서 확인할 수 있다.Annealing of the primer and target nucleic acid can be carried out under suitable hybridization conditions, which are generally determined by optimization procedures. Conditions such as temperature, concentration of components, hybridization and washing times, buffer components, and their pH and ionic strength can vary depending on various factors including the length and GC content of the oligonucleotide (primer) and the target nucleic acid. Detailed conditions for hybridization can be found in Joseph Sambrook et. al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y. (2001); and M.L.M. Anderson, Nucleic Acid Hybridization, Springer-Verlag New York Inc. N.Y. (1999).
타겟 핵산에 어닐링된 프라이머는 주형-의존적 중합효소에 의해 연장되며, 이는 E. coli DNA 중합효소 I의 "클레나우" 단편, 열안정성 DNA 중합효소 및 박테리오파아지 T7 DNA 중합효소를 포함한다. 일 구현예에서, 주형-의존적 중합효소는 다양한 박테리아 종으로부터 수득된 열안정성 DNA 중합효소이다. The primer annealed to the target nucleic acid is extended by a template-dependent polymerase, which includes the "Klenow" fragment of E. coli DNA polymerase I, a thermostable DNA polymerase, and bacteriophage T7 DNA polymerase. In one embodiment, the template-dependent polymerase is a thermostable DNA polymerase obtained from a variety of bacterial species.
중합 반응을 실시할 때, 반응에 필요한 성분들은 반응 용기에 과량으로 제공될 수 있다. 연장 반응의 성분들과 관련하여 과량은 기대하는 연장을 달성하는 능력이 상기 성분들의 농도에 의해 실질적으로 제한되지 않을 정도의 각 성분들의 양을 의미한다. 원하는 반응이 일어나게 하기 위해 Mg2+와 같은 필요한 보조인자, dATP, dCTP, dGTP 및 dTTP들을 충분한 양으로 반응 혼합물에 제공하는 것이 바람직하다. When conducting a polymerization reaction, the components required for the reaction may be provided in excess to the reaction vessel. With respect to the components of the extension reaction, excess means an amount of each component such that the ability to achieve the desired extension is not substantially limited by the concentration of said components. It is desirable to provide the necessary cofactors such as Mg 2+ , dATP, dCTP, dGTP and dTTP to the reaction mixture in sufficient amounts to cause the desired reaction to occur.
mRNA를 출발 물질로 이용하는 경우, 어닐링 단계 실시 이전에 역전사 단계가 필수적이며, 이의 상세한 내용은 문헌[Joseph Sambrook, 등, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y.(2001); 및 Noonan, K. F. 등, Nucleic Acids Res. 16:10366 (1988)]에 개시되어 있다. 역전사 반응을 위해, mRNA의 폴리 A 테일에 혼성화가능한 올리고뉴클레오타이드 dT 프라이머, 랜덤 프라이머 또는 타겟-특이적 프라이머가 이용될 수 있다.When mRNA is used as a starting material, a reverse transcription step is essential prior to the annealing step, and the details thereof are disclosed in the literature [Joseph Sambrook, et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y. (2001); and Noonan, K. F. et al., Nucleic Acids Res. 16:10366 (1988)]. For the reverse transcription reaction, an oligonucleotide dT primer, a random primer or a target-specific primer capable of hybridizing to the poly A tail of mRNA can be used.
다른 구현예에 따르면, 상기 타겟 핵산을 증폭하기 위한 방법으로 리가아제 연쇄 반응(ligase chain reaction; LCR, 참조 Wiedmann M, 등, "Ligase chain reaction (LCR)- overview and applications." PCR Methods and Applications 1994 Feb;3(4):S51-64), 갭 필링 LCR(gap filling LCR; GLCR, 참조 WO 90/01069, 유럽 특허 제439182호 및 WO 93/00447), Q-베타 리플리카제 증폭(Q-beta replicase amplification; Q-beta, 참조 Cahill P, 등, Clin Chem., 37(9): 1482-5(1991), 미국 특허 제5556751호), 가닥 치환 증폭(strand displacement amplification; SDA, 참조 G T Walker 등, Nucleic Acids Res. 20(7):16911696(1992), 유럽 특허 제497272호), 핵산 서열-기반 증폭(nucleic acid sequence-based amplification; NASBA, 참조 Compton, J. Nature 350(6313):912(1991)), 전사 매개 증폭(Transcription-Mediated Amplification; TMA, 참조 Hofmann WP 등, J Clin Virol. 32(4):289-93(2005); 미국 특허 제5888779호), 롤링 서클 증폭(Rolling Circle Amplification; RCA, 참조 Hutchison C.A. 등, Proc. Natl Acad. Sci. USA. 102:1733217336(2005)), RPA(Recombinase polymerase amplification) 또는 LAMP(Loop-mediated isothermal amplification) 등을 이용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.According to another embodiment, as a method for amplifying the target nucleic acid, ligase chain reaction (LCR, see Wiedmann M, et al., "Ligase chain reaction (LCR)- overview and applications." PCR Methods and Applications 1994 Feb;3(4):S51-64), gap filling LCR (GLCR, see WO 90/01069, European Patent No. 439182 and WO 93/00447), Q-beta replicase amplification (Q-beta, see Cahill P, et al., Clin Chem., 37(9):1482-5(1991), U.S. Patent No. 5,556,751), strand displacement amplification (SDA, see G T Walker et al., Nucleic Acids Res. 20(7):16911696(1992), Examples of amplification methods that can be used include, but are not limited to, amplification-mediated amplification (e.g., European Patent No. 497272), nucleic acid sequence-based amplification (NASBA, see Compton, J. Nature 350(6313):912(1991)), transcription-mediated amplification (TMA, see Hofmann WP et al., J Clin Virol. 32(4):289-93(2005); U.S. Patent No. 5,888,779), rolling circle amplification (RCA, see Hutchison C.A. et al., Proc. Natl Acad. Sci. USA. 102:1733217336(2005)), recombinase polymerase amplification (RPA), or loop-mediated isothermal amplification (LAMP).
상기 상술한 증폭 방법은 온도를 변화시키거나 변화시키지 않는 일련의 반응들의 반복을 통하여 타겟 핵산을 증폭시킬 수 있다. 상기 일련의 반응들의 반복을 포함하는 증폭의 단위는 "사이클(cycle)"로 표현된다. 상기 사이클의 단위는 증폭 방법에 따라 반복 횟수 또는 시간으로 표현될 수 있다. The amplification method described above can amplify target nucleic acids through repetition of a series of reactions with or without changing the temperature. The unit of amplification including repetition of the series of reactions is expressed as a "cycle." The unit of the cycle can be expressed as the number of repetitions or time depending on the amplification method.
일 구현예에 있어서, 상기 일련의 반응들은 순차적으로 실시될 수 있다. 예컨대, PCR의 경우, 타겟 핵산(즉, 주형)의 변성 반응 후 프라이머의 어닐링 반응을 실시하고, 이어서, 프라이머의 연장 반응이 순차적으로 실시될 수 있다. 이러한 경우, 사이클은 반복 횟수로 표현될 수 있다. In one embodiment, the above series of reactions can be performed sequentially. For example, in the case of PCR, after the denaturation reaction of the target nucleic acid (i.e., the template), the annealing reaction of the primer can be performed, and then the extension reaction of the primer can be performed sequentially. In this case, the cycle can be expressed as the number of repetitions.
일 구현예에 있어서, 상기 일련의 반응들은 동시에 실시될 수 있다. 예컨대, 등온 증폭 방법 중 하나인 LAMP의 경우, 동 시간대에 복수의 주형 중 일부 주형에서는 프라이머의 어닐링 반응이 실시되고, 다른 주형에서는 이미 프라이머가 어닐링되어 프라이머의 연장 반응이 실시되고 있을 수 있다. 이러한 경우, 사이클은 시간으로 표현될 수 있다. 구체적으로, 1 사이클은 5초, 10초, 30초, 1분, 2분, 3분, 4분, 5분, 10분, 20분, 30분, 1시간 또는 2시간일 수 있다.In one embodiment, the above series of reactions may be performed simultaneously. For example, in the case of LAMP, which is one of the isothermal amplification methods, annealing of the primer may be performed in some of the multiple templates at the same time, and in other templates, the primer may already be annealed and the primer extension reaction may be performed. In this case, the cycle may be expressed in time. Specifically, one cycle may be 5 seconds, 10 seconds, 30 seconds, 1 minute, 2 minutes, 3 minutes, 4 minutes, 5 minutes, 10 minutes, 20 minutes, 30 minutes, 1 hour, or 2 hours.
일 구현예에 있어서, 상기 인큐베이션은 타겟 핵산 존재에 의존적인 시그널의 변화를 확인할 수 있는 사이클의 수만큼 실시될 수 있다. 예컨대, 상기 복수의 사이클의 수는 2 내지 100 사이클, 2 내지 90 사이클, 2 내지 80 사이클, 2 내지 70 사이클, 2 내지 60 사이클, 2 내지 50 사이클, 2 내지 40 사이클, 2 내지 30 사이클, 2 내지 20 사이클, 2 내지 10 사이클, 5 내지 100 사이클, 5 내지 90 사이클, 5 내지 80 사이클, 5 내지 70 사이클, 5 내지 60 사이클, 5 내지 50 사이클, 5 내지 40 사이클, 5 내지 30 사이클, 5 내지 20 사이클, 5 내지 10 사이클, 10 내지 100 사이클, 10 내지 90 사이클, 10 내지 80 사이클, 10 내지 70 사이클, 10 내지 60 사이클, 10 내지 50 사이클, 10 내지 40 사이클, 10 내지 30 사이클, 10 내지 20 사이클, 20 내지 100 사이클, 20 내지 90 사이클, 20 내지 80 사이클, 20 내지 70 사이클, 20 내지 60 사이클, 20 내지 50 사이클, 20 내지 40 사이클 또는 20 내지 30 사이클일 수 있으며, 구체적으로, 10 사이클, 15 사이클, 20 사이클, 25 사이클, 30 사이클, 35 사이클, 40 사이클, 45 사이클 또는 50 사이클일 수 있다.In one embodiment, the incubation can be performed for a number of cycles sufficient to detect a change in signal dependent on the presence of the target nucleic acid. For example, the number of the plurality of cycles is 2 to 100 cycles, 2 to 90 cycles, 2 to 80 cycles, 2 to 70 cycles, 2 to 60 cycles, 2 to 50 cycles, 2 to 40 cycles, 2 to 30 cycles, 2 to 20 cycles, 2 to 10 cycles, 5 to 100 cycles, 5 to 90 cycles, 5 to 80 cycles, 5 to 70 cycles, 5 to 60 cycles, 5 to 50 cycles, 5 to 40 cycles, 5 to 30 cycles, 5 to 20 cycles, 5 to 10 cycles, 10 to 100 cycles, 10 to 90 cycles, 10 to 80 cycles, 10 to 70 cycles, 10 to 60 cycles, 10 to 50 cycles, 10 to 40 cycles, 10 to 30 cycles, It can be 10 to 20 cycles, 20 to 100 cycles, 20 to 90 cycles, 20 to 80 cycles, 20 to 70 cycles, 20 to 60 cycles, 20 to 50 cycles, 20 to 40 cycles or 20 to 30 cycles, and specifically, it can be 10 cycles, 15 cycles, 20 cycles, 25 cycles, 30 cycles, 35 cycles, 40 cycles, 45 cycles or 50 cycles.
단계 (b): 시그널의 측정Step (b): Measurement of the signal
본 단계에서는, 타겟 핵산과 타겟 핵산 검출용 조성물과의 인큐베이션(구체적으로, 증폭 반응)에 의해 제공되는 시그널을 측정한다.In this step, a signal provided by incubation (specifically, an amplification reaction) of a target nucleic acid and a composition for detecting the target nucleic acid is measured.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널의 측정은 상기 시그널-변화 온도 범위 내에서 선택된 어느 한 온도(즉, 검출 온도)에서 실시된다. 구체적으로, 상기 시그널의 측정은 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물 중 어느 하나는 그의 이중 가닥 상태를 유지하고 나머지 하나는 단일 가닥으로 해리되는 온도에서 실시된다. In one embodiment, the measurement of the signal is performed at a temperature selected from the signal-change temperature range (i.e., a detection temperature). Specifically, the measurement of the signal is performed at a temperature at which one of the second hybrid and the third hybrid maintains its double-stranded state and the other dissociates into a single strand.
일 구현예에 있어서, 상기 검출 온도는 제1 혼성화물, 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물의 Tm들에 의존적이다. In one embodiment, the detection temperature is dependent on the Tms of the first hybrid, the second hybrid and the third hybrid.
일 구현예에 있어서, 샘플 내 타겟 핵산이 존재하는 경우, 상기 제2 혼성화물의 형성은 상기 제1 혼성화물의 형성보다 우세하다. In one embodiment, when a target nucleic acid is present in the sample, the formation of the second hybrid is superior to the formation of the first hybrid.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널의 측정은 상기 인큐베이션 반응 동안 및/또는 인큐베이션 후 실시된다. 구체적으로, 상기 시그널의 측정은 복수의 사이클을 포함하는 인큐베이션 반응의 각 사이클, 선택된 일부 사이클, 또는 반응의 엔드-포인트(end-point of reaction)에서 실시될 수 있다.In one embodiment, the measurement of the signal is performed during and/or after the incubation reaction. Specifically, the measurement of the signal can be performed at each cycle of the incubation reaction comprising a plurality of cycles, at a selected portion of the cycles, or at the end-point of the reaction.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널의 측정은 1회 이상 실시된다. In one embodiment, the measurement of the signal is performed one or more times.
특정 구현예에 있어서, 상기 시그널의 측정은 최소 2개의 사이클에서 실시할 수 있다.In certain implementations, the measurement of the signal can be performed in at least two cycles.
일 구현예에 있어서, 상기 단계 (b)에서 복수의 사이클에서 시그널을 측정할 경우, 시그널을 측정하는 첫 번째 사이클과 마지막 사이클은 서로 최소 1 사이클 내지 20 사이클 분리되도록 선택될 수 있다. 구체적으로, 상기 시그널을 측정하는 첫 번째 사이클과 마지막 사이클은 서로 1 사이클, 2 사이클, 3 사이클, 4 사이클, 5 사이클, 6 사이클, 7 사이클, 8 사이클, 9 사이클, 10 사이클, 11 사이클, 12 사이클, 13 사이클, 14 사이클, 15 사이클, 16 사이클, 17 사이클, 18 사이클, 19 사이클 또는 20 사이클 분리되도록 선택될 수 있으며, 보다 구체적으로, 5 사이클, 10 사이클, 15 사이클, 20 사이클 또는 30 사이클 이상 분리되도록 선택될 수 있다.In one embodiment, when measuring a signal in multiple cycles in the step (b), the first cycle and the last cycle in which the signal is measured may be selected to be separated from each other by at least 1 cycle to 20 cycles. Specifically, the first cycle and the last cycle in which the signal is measured may be selected to be separated from each other by 1 cycle, 2 cycles, 3 cycles, 4 cycles, 5 cycles, 6 cycles, 7 cycles, 8 cycles, 9 cycles, 10 cycles, 11 cycles, 12 cycles, 13 cycles, 14 cycles, 15 cycles, 16 cycles, 17 cycles, 18 cycles, 19 cycles or 20 cycles, and more specifically, may be selected to be separated from each other by 5 cycles, 10 cycles, 15 cycles, 20 cycles or 30 cycles or more.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널이 측정되는 사이클 중 최소 1개의 사이클은 지수기(exponential phase) 영역을 포함하는 중기 사이클(intermediate cycle) 또는 정체기(plateau) 영역을 포함하는 말기 사이클(late cycle) 중 어느 사이클을 포함한다. 예컨대, 2개의 사이클에서 시그널을 측정할 경우, 하나는 베이스라인 영역을 포함하는 초기 사이클 중 어느 한 사이클에서 실시하고, 나머지 하나는 중기 또는 말기 사이클 중 어느 한 사이클에서 실시하거나, 또는 하나는 중기 사이클 중 어느 한 사이클에서 실시하고, 나머지 하나는 중기 또는 말기 사이클 중 어느 한 사이클에서 실시할 수 있다.In one embodiment, at least one of the cycles in which the signal is measured includes either an intermediate cycle including an exponential phase region or a late cycle including a plateau region. For example, when measuring signals in two cycles, one may be performed in either an early cycle including a baseline region and the other may be performed in either an intermediate or late cycle, or one may be performed in either an intermediate cycle and the other may be performed in either an intermediate or late cycle.
일 구현예에 있어서, 상기 초기 사이클은 최종 사이클(end cycle)을 3으로 나눈 값과 인접한 사이클까지의 사이클을 포함한다. 예컨대, 최종 사이클이 45인 경우, 45를 3으로 나누면 15이므로, 상기 초기 사이클은 1 내지 20 사이클, 1 내지 15 사이클, 1 내지 10 사이클 또는 1 내지 5 사이클로 결정될 수 있다. 상기 중기 사이클은 최종 사이클(end cycle)을 2로 나눈 값과 인접한 사이클로 결정될 수 있다. 예를 들어, 최종 사이클이 45 사이클인 경우, 45를 2로 나누면 22.5이므로, 중기 사이클은 16 내지 30 사이클. 18 내지 30 사이클, 20 내지 30 사이클, 16 내지 27 사이클, 18 내지 27 사이클, 20 내지 27 사이클, 16 내지 25 사이클, 18 내지 25 사이클 또는 20 내지 25 사이클로 결정될 수 있다. 말기 사이클은 증폭 반응의 최종 사이클(end cycle) 또는 최종 사이클과 인접한 사이클로 결정될 수 있다. 예를 들어, 최종 사이클이 45 사이클이라면 말기 사이클은 31 내지 45 사이클, 35 내지 45 사이클, 38 내지 45 사이클, 40 내지 45 사이클 또는 43 내지 45 사이클일 수 있다. 상기 초기 사이클, 중기 사이클 및 말기 사이클은 증폭 반응의 최종 사이클 수에 따라 변경될 수 있다.In one embodiment, the initial cycle includes a cycle up to an adjacent cycle and a value obtained by dividing the end cycle by 3. For example, if the end cycle is 45, since 45 divided by 3 is 15, the initial cycle may be determined as 1 to 20 cycles, 1 to 15 cycles, 1 to 10 cycles, or 1 to 5 cycles. The middle cycle may be determined as an adjacent cycle and a value obtained by dividing the end cycle by 2. For example, if the end cycle is 45, since 45 divided by 2 is 22.5, the middle cycle may be determined as 16 to 30 cycles, 18 to 30 cycles, 20 to 30 cycles, 16 to 27 cycles, 18 to 27 cycles, 20 to 27 cycles, 16 to 25 cycles, 18 to 25 cycles, or 20 to 25 cycles. The terminal cycle can be determined as the end cycle of the amplification reaction or a cycle adjacent to the end cycle. For example, if the end cycle is 45 cycles, the terminal cycle can be 31 to 45 cycles, 35 to 45 cycles, 38 to 45 cycles, 40 to 45 cycles, or 43 to 45 cycles. The initial cycles, middle cycles, and terminal cycles can be changed depending on the number of the end cycles of the amplification reaction.
다른 특정 구현예에 있어서, 상기 시그널의 측정은 1개의 사이클에서 실시할 수 있다. 일 구현예에 있어서, 상기 시그널이 측정되는 1개의 사이클은 베이스라인 영역을 포함하는 초기 사이클을 제외한 지수기(exponential phase) 영역을 포함하는 중기 사이클(intermediate cycle) 또는 (plateau) 영역을 포함하는 말기 사이클(late cycle) 중 어느 사이클이다.In another specific embodiment, the measurement of the signal can be performed in one cycle. In one embodiment, the one cycle in which the signal is measured is any one of an intermediate cycle including an exponential phase region excluding an early cycle including a baseline region, or a late cycle including a (plateau) region.
단계 (c): 타겟 핵산 존재의 결정Step (c): Determination of the presence of target nucleic acid
마지막으로, 상기 단계 (b)에서 측정된 시그널로부터 타겟 핵산의 존재를 결정한다.Finally, the presence of the target nucleic acid is determined from the signal measured in step (b).
일 구현예에 있어서, 상기 단계 (c)는 상기 단계 (b)에서 최소 2개의 사이클에서 측정된 시그널 또는 최소 1개의 사이클에서 측정된 시그널 및 기준 시그널 값(reference signal value)을 이용하여 시그널의 변화를 검출하고, 상기, 시그널이 변화한 경우, 타겟 핵산이 존재하는 것으로 결정한다. 반면, 시그널이 일정한 경우, 타겟 핵산이 부존재하는 것으로 결정한다.In one embodiment, the step (c) detects a change in the signal using the signal measured in at least two cycles in the step (b) or the signal measured in at least one cycle and a reference signal value, and if the signal changes, it is determined that the target nucleic acid is present. On the other hand, if the signal is constant, it is determined that the target nucleic acid is not present.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널 변화는 상기 최소 2개의 사이클에서 측정된 시그널을 이용하여 검출할 수 있다. 예컨대, 인큐베이션 반응(예컨대, PCR)은 30 사이클, 40 사이클, 45 사이클 또는 50 사이클 동안 수행될 수 있고, 각 사이클마다 검출 온도에서 시그널이 측정될 수 있다. 그리고, 각 사이클에서 측정된 시그널 값들은 증폭 곡선(RFU 및 사이클로 구성된 데이터 포인트의 집합)으로 도시될 수 있다.In one embodiment, the signal change can be detected using the signal measured in the at least two cycles. For example, the incubation reaction (e.g., PCR) can be performed for 30 cycles, 40 cycles, 45 cycles, or 50 cycles, and the signal can be measured at the detection temperature for each cycle. And, the signal values measured in each cycle can be plotted as an amplification curve (a set of data points consisting of RFU and cycles).
본 명세서에서 용어 "증폭 곡선(amplification curve)"은 타겟 분석물질(구체적으로, 타겟 핵산)의 시그널 생성 반응, 특히 증폭 반응을 통하여 얻은 곡선을 의미한다. 증폭 곡선은 증폭 반응 중 샘플에 타겟 핵산이 존재하는 경우에 수득되는 곡선 및 증폭 반응 중 샘플에 타겟 핵산이 존재하지 않은 경우에 얻은 곡선 또는 선을 포함한다.The term "amplification curve" as used herein refers to a curve obtained through a signal generation reaction of a target analyte (specifically, a target nucleic acid), particularly an amplification reaction. The amplification curve includes a curve obtained when a target nucleic acid is present in a sample during an amplification reaction and a curve or line obtained when a target nucleic acid is not present in a sample during an amplification reaction.
일 구현예에 있어서, 시그널 변화 또는 일정한 시그널은 타겟 핵산의 증폭을 나타내는 지표로부터 검출할 수 있다. In one embodiment, a signal change or a constant signal can be detected as an indicator of amplification of a target nucleic acid.
본원에서 사용된 용어 "증폭을 나타내는 지표(indicator)"는 단계 (a)에서 제공되는 시그널로부터 얻을 수 있는, 타겟 핵산의 증폭의 발생과 밀접한 관련이 있는 지표를 의미한다. 상기 지표는 타겟 핵산 증폭에 의존적으로 생성되는 값을 의미할 수 있다. 상기 지표는 타겟 핵산의 증폭이 증가(즉, 타겟 핵산의 양이 증가)할수록 큰 수치를 제공하는 지표, 또는 증폭이 증가할수록 작은 수치를 제공하는 지표일 수 있다. 상기 지표는 증폭을 나타내는 한 어떠한 지표일 수 있다.The term "indicator of amplification" as used herein means an indicator that is closely related to the occurrence of amplification of a target nucleic acid, which can be obtained from the signal provided in step (a). The indicator may mean a value that is generated dependently on the amplification of the target nucleic acid. The indicator may be an indicator that provides a larger value as the amplification of the target nucleic acid increases (i.e., the amount of the target nucleic acid increases), or an indicator that provides a smaller value as the amplification increases. The indicator may be any indicator as long as it indicates amplification.
일 구현예에 있어서, 상기 지표는 증폭 곡선 또는 멜팅 곡선으로부터 수득된 것을 포함할 수 있다. 특히, 상기 지표는 증폭 곡선에서 특정 사이클에서의 시그널의 값(예컨대, RFU), 각 사이클에서의 시그널의 값, 특정 사이클 간의 시그널의 값의 차이, 또는 기준 시그널 값과 특정 사이클 간의 시그널의 값의 차이, 또는 멜팅 곡선에서 최대 멜팅 피크의 높이(height), 폭(width) 또는 면적(area)을 포함할 수 있다. 일 구현예에 있어서, 상기 지표는 Ct(cycle threshold) 값, △RFU(예를 들어, 두 사이클의 RFU 차이 또는 기준 RFU와 특정 사이클에서의 RFU 간의 RFU 차이 등), RFU 비율(예를 들어, 두 사이클의 RFU 비율 또는 기준 RFU와 특정 사이클에서의 RFU 간의 RFU 비율 등), 및 멜팅 피크 높이/면적/폭(예를 들어, 멜팅 곡선에서 최대 피크의 높이/면적/폭)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment, the indicator may include something obtained from an amplification curve or a melting curve. In particular, the indicator may include a value of a signal at a specific cycle in an amplification curve (e.g., RFU), a value of a signal at each cycle, a difference in a value of a signal between specific cycles, or a difference in a value of a signal between a reference signal value and specific cycles, or a height, width or area of a maximum melting peak in a melting curve. In one embodiment, the indicator may be, but is not limited to, a Ct (cycle threshold) value, △RFU (e.g., a difference in RFU between two cycles or a difference in RFU between a reference RFU and a specific cycle, etc.), an RFU ratio (e.g., a ratio of RFU between two cycles or a ratio of RFU between a reference RFU and a specific cycle, etc.), and a melting peak height/area/width (e.g., a height/area/width of a maximum peak in a melting curve).
일 구현예에 있어서, 증폭을 나타내는 지표는 Ct 값 또는 Cq 값이다. Ct 값 및 Cq 값의 개념은 당업계에 널리 알려져 있다.In one embodiment, the indicator representing amplification is a Ct value or a Cq value. The concepts of Ct value and Cq value are widely known in the art.
일 구현예에 있어서, 증폭을 나타내는 지표는 증폭 반응에서 수득한 RFU 값들의 △RFU 또는 RFU 비율이다. 예를 들어, 상기 지표는 두 사이클의 RFU 간의 차이(빼기) 또는 비율이거나, 기준 RFU와 특정 사이클의 RFU 간의 차이(빼기) 또는 비율이다.In one embodiment, the indicator representing the amplification is △RFU or RFU ratio of the RFU values obtained in the amplification reaction. For example, the indicator is the difference (subtraction) or ratio between the RFUs of two cycles, or the difference (subtraction) or ratio between the RFU of a reference RFU and the RFU of a specific cycle.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널 변화는 상기 1개의 사이클에서 측정된 시그널 및 기준 시그널 값을 이용하여 검출할 수 있다. In one embodiment, the signal change can be detected using the signal measured in the one cycle and the reference signal value.
상기 "기준 시그널 값"은 별도의 반응을 통해 타겟 핵산의 존재에 의존적인 시그널 변화를 확인할 수 있는 값을 지칭할 수 있다. 일 구현예에 있어서, 상기 기준 시그널 값은 검출 온도에서 타겟 핵산이 부존재하는 반응(예컨대, 음성 대조군 반응)으로부터 얻을 수 있다. 예컨대, 기준 시그널 값은 타겟 핵산이 부존재할 경우에 "검출 온도에서의 시그널 값"일 수 있다.The above "reference signal value" may refer to a value that can confirm a signal change dependent on the presence of a target nucleic acid through a separate reaction. In one embodiment, the reference signal value may be obtained from a reaction in which the target nucleic acid is absent at the detection temperature (e.g., a negative control reaction). For example, the reference signal value may be a "signal value at the detection temperature" in the case in which the target nucleic acid is absent.
일 구현예에 있어서, 상기 기준 시그널 값은 검출기의 배경 시그널, 민감도 또는 사용된 표지의 특성 등을 고려하여 음성 대조군 반응으로부터 미리 결정된 역치값일 수 있다. 상기 역치값을 이용하여 시그널 변화의 유의성을 결정할 수 있다. 상기 역치값은 통상적인 역치값 설정 방법에 따라 정해질 수 있다. 예컨대, 역치값은 배경 신호, 민감도, 표지 특성, 검출기의 시그널 변이(signal variation) 또는 오차 범위 등을 고려하여 결정할 수 있다.In one embodiment, the reference signal value may be a threshold value determined in advance from a negative control reaction, considering the background signal of the detector, sensitivity, or characteristics of the label used. The significance of the signal change can be determined using the threshold value. The threshold value can be determined according to a conventional threshold value setting method. For example, the threshold value can be determined by considering the background signal, sensitivity, label characteristics, signal variation of the detector, or error range.
일 구현예에 있어서, 상기 기준 시그널 값으로 역치값을 사용하는 경우, 상기 단계 (b)에서 측정된 시그널 값이 상기 역치값과 같거나 큰 경우, 시그널이 변화한 것으로 결정할 수 있다.In one implementation example, when a threshold value is used as the reference signal value, it can be determined that the signal has changed if the signal value measured in step (b) is equal to or greater than the threshold value.
III. 복수의 타겟 핵산 검출 방법III. Method for detecting multiple target nucleic acids
또 다른 양태에서, 본 개시는 다음을 포함하는, 샘플 내 n개의 타겟 핵산을 검출하는 방법을 제공한다:In another aspect, the present disclosure provides a method of detecting n target nucleic acids in a sample, comprising:
(a) 하나의 반응 용기에서 상기 n개의 타겟 핵산 중 하나 이상의 타겟 핵산을 함유할 것으로 의심되는 샘플을 n개의 타겟 핵산 검출용 조성물과 인큐베이션하면서, n개의 검출 온도에서 시그널을 측정하는 단계; (a) a step of incubating a sample suspected of containing one or more of the n target nucleic acids with n target nucleic acid detection compositions in one reaction vessel, while measuring a signal at n detection temperatures;
상기 n은 2 이상의 정수이고, The above n is an integer greater than or equal to 2,
상기 인큐베이션은 복수의 반응 사이클을 포함하고, 상기 시그널의 측정은 복수의 반응 사이클 중 하나 이상의 사이클에서 실시하며,The above incubation comprises multiple reaction cycles, and the measurement of the signal is performed in one or more of the multiple reaction cycles,
상기 n개의 타겟 핵산 검출용 조성물 각각은 대응하는 타겟 핵산의 존재하에 상기 n개의 검출 온도 중 대응하는 검출 온도에서 대응하는 타겟 핵산의 존재를 나타내는 시그널의 변화를 제공하며,Each of the above n target nucleic acid detection compositions provides a change in a signal indicating the presence of the corresponding target nucleic acid at a corresponding detection temperature among the n detection temperatures in the presence of the corresponding target nucleic acid,
상기 n개의 타겟 핵산 검출용 조성물 중 제i 타겟 핵산 검출용 조성물은 상기 제i 타겟 핵산의 존재하에 상기 n개의 검출 온도 중 제i 검출 온도에서 제i 타겟 핵산의 존재를 나타내는 시그널의 변화를 제공하고, 그 외의 검출 온도에서는 일정한 시그널을 제공하며, Among the above n target nucleic acid detection compositions, the i target nucleic acid detection composition provides a change in a signal indicating the presence of the i target nucleic acid at the i detection temperature among the n detection temperatures in the presence of the i target nucleic acid, and provides a constant signal at other detection temperatures.
상기 i는 1부터 n까지의 정수를 나타내고, 상기 제i 검출 온도는 제i+1 검출 온도보다 낮고, The above i represents an integer from 1 to n , and the i- th detection temperature is lower than the i +1-th detection temperature.
상기 n개의 검출 온도를 모두 포함하는 온도 범위 내에서, 상기 제i 타겟 핵산 검출용 조성물은 제i 타겟 핵산 존재에 의존적으로 시그널이 변화하는 시그널-변화 온도 범위(signal-changing temperature range; SChTR) 및 제i 타겟 핵산이 존재하여도 시그널이 일정한 하나 또는 두 개의 시그널-일정 온도 범위(signal-constant temperature range; SCoTR)를 가지며, Within the temperature range including all of the above n detection temperatures, the composition for detecting the i- th target nucleic acid has a signal-changing temperature range (SChTR) in which a signal changes depending on the presence of the i- th target nucleic acid and one or two signal-constant temperature ranges (SCoTR) in which a signal is constant even when the i-th target nucleic acid is present.
상기 제i 타겟 핵산 검출용 조성물은, The composition for detecting the above i target nucleic acid is,
(i) 상기 시그널-변화 온도 범위가 상기 시그널-일정 온도 범위보다 낮은 멜팅 특성을 가지는 UnderSC-타입(Under-Signal-Change-type) 조성물, (i) UnderSC-type composition having melting characteristics in the signal-change temperature range lower than the signal-constant temperature range;
(ii) 상기 시그널-변화 온도 범위가 두 개의 시그널-일정 온도 범위 중 하나의 시그널-일정 온도 범위보다 높고, 두 개의 시그널-일정 온도 범위 중 다른 하나의 시그널-일정 온도 범위보다는 낮은 멜팅 특성을 가지는 InterSC-타입(Inter-Signal-Change-type) 조성물, 및 (ii) an InterSC-type composition having melting characteristics in which the signal-change temperature range is higher than one of the two signal-constant temperature ranges and lower than the other of the two signal-constant temperature ranges, and
(iii) 상기 시그널-변화 온도 범위가 상기 시그널-일정 온도 범위보다 높은 멜팅 특성을 가지는 OverSC-타입(Over-Signal-Change-type) 조성물 중 어느 하나의 조성물이며, (iii) any one of the OverSC-type compositions having a melting characteristic in the signal-change temperature range higher than the signal-constant temperature range;
상기 n개의 타겟 핵산 검출용 조성물 중 하나 이상은 전술한 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브를 포함하는 조성물이고, 및; At least one of the above n target nucleic acid detection compositions is a composition comprising the above-described reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe, and;
(b) 상기 단계 (a)에서 측정된 시그널로부터 n개의 타겟 핵산의 존재를 결정하는 단계로서, 상기 제i 검출 온도에서 측정된 시그널에 의해 상기 제i 타겟 핵산의 존재를 결정하는 단계.(b) a step of determining the presence of n target nucleic acids from the signals measured in the step (a), wherein the step of determining the presence of the i- th target nucleic acid by the signal measured at the i- th detection temperature.
본 개시의 세 번째 양태는 전술한 첫 번째 양태의 조성물 및 두 번째 양태의 방법을 이용하므로, 이들 사이의 공통된 내용은 본 명세서의 복잡성을 초래하는 과도한 중복을 피하기 위해 생략한다.Since the third aspect of the present disclosure utilizes the composition of the first aspect and the method of the second aspect described above, common content therebetween is omitted to avoid excessive duplication which would complicate the present specification.
본 개시에 따른 n개의 타겟 핵산을 검출하는 방법은 n개의 타겟 타겟 핵산을 검출하기 위한 n개의 조성물을 이용하며, 상기 n개의 조성물은 하나 이상의 본 개시에 따른 3개의 프로브를 포함하는 타겟 핵산 검출용 조성물을 포함하고, 타겟 핵산 검출을 위해 당해 기술 분야에 알려진 다양한 시그널 생성 방식을 채택하는 UnderSC-타입, InterSC-타입 및 OverSC-타입 조성물과 다양하게 조합될 수 있다. A method for detecting n target nucleic acids according to the present disclosure uses n compositions for detecting n target nucleic acids, wherein the n compositions include a composition for detecting target nucleic acids including at least three probes according to the present disclosure, and can be variously combined with UnderSC-type, InterSC-type and OverSC-type compositions that adopt various signal generating methods known in the art for detecting target nucleic acids.
특히, 본 개시에 따른 n개의 타겟 핵산을 검출하는 방법은 n개의 타겟 핵산을 검출하기 위한 n개의 조성물의 시그널-변화 온도 범위들을 조절하여 각 검출 온도에서 대응하는 타겟 핵산의 존재를 나타내는 시그널(구체적으로, 시그널 변화)만이 제공되도록 함으로써, 특정 검출 온도에서만 검출된 시그널 변화에 의해 특정 타겟 핵산의 존재를 확인할 수 있다. In particular, the method for detecting n target nucleic acids according to the present disclosure adjusts the signal-change temperature ranges of n compositions for detecting n target nucleic acids so that only a signal (specifically, a signal change) indicating the presence of the corresponding target nucleic acid is provided at each detection temperature, thereby enabling the presence of a specific target nucleic acid to be confirmed by a signal change detected only at a specific detection temperature.
이하, 본 개시를 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present disclosure will be described in detail as follows.
먼저, 하나의 반응 용기에서 상기 n개의 타겟 핵산 중 하나 이상의 타겟 핵산을 함유할 것으로 의심되는 샘플을 n개의 타겟 핵산 검출용 조성물과 혼합하여 인큐베이션한다.First, a sample suspected of containing one or more of the n target nucleic acids is mixed with the n target nucleic acid detection compositions in one reaction vessel and incubated.
일 구현예에 있어서, 상기 n개의 타겟 핵산은 뉴클레오타이드 변이(nucleotide variation)를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 n개의 타겟 핵산 중 하나는 한 가지 유형의 뉴클레오타이드 변이를 포함하고, 다른 하나는 다른 유형의 뉴클레오타이드 변이를 포함할 수 있다. In one embodiment, the n target nucleic acids can include nucleotide variations. For example, one of the n target nucleic acids can include one type of nucleotide variation and another can include another type of nucleotide variation.
본원에서 n개의 타겟 핵산은 n개의 상이한 유기체로부터의 유전자이거나, 동일한 유기체로부터의 n개의 상이한 유전자이거나, 또는 이의 조합일 수 있다.The n target nucleic acids herein may be genes from n different organisms, n different genes from the same organism, or a combination thereof.
본원에서 인큐베이션 반응은 각각의 타겟 핵산이 대응하는 타겟 핵산 검출용 조성물과 반응함에 따라, 대응하는 검출 온도에서 대응하는 타겟 핵산 존재에 의존적으로 시그널의 변화를 유도하는 임의의 반응을 의미한다.In the present invention, the incubation reaction means any reaction that induces a change in signal dependent on the presence of the corresponding target nucleic acid at the corresponding detection temperature, as each target nucleic acid reacts with the corresponding target nucleic acid detection composition.
본 개시에서 인큐베이션은 복수의 사이클을 포함한다.In the present disclosure, incubation comprises multiple cycles.
일 구현예에 있어서, 상기 단계 (a)의 인큐베이션은 증폭 반응을 포함할 수 있으며, 예컨대, 시그널 증폭 반응 및/또는 핵산 증폭 반응을 포함할 수 있다. In one embodiment, the incubation of step (a) may include an amplification reaction, such as a signal amplification reaction and/or a nucleic acid amplification reaction.
일 구현예에 있어서, 상기 증폭 반응은 복수의 사이클을 포함한다. In one embodiment, the amplification reaction comprises multiple cycles.
일 구현예에 있어서, 상기 단계 (a)의 인큐베이션은 타겟 핵산 검출용 조성물에 의한 시그널 변화와 함께 타겟 증폭이 가능한 조건하에서 실시된다. 이러한 조건은 용액의 온도, 염 농도 및 pH를 포함한다.In one embodiment, the incubation of step (a) is performed under conditions that allow target amplification together with signal changes by the composition for detecting target nucleic acids. Such conditions include temperature, salt concentration, and pH of the solution.
일 구현예에 있어서, 상기 단계 (a)의 인큐베이션은 핵산 증폭이 없는 시그널 증폭 과정에서 실시된다.In one embodiment, the incubation of step (a) is performed in a signal amplification process without nucleic acid amplification.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널은 타겟 핵산의 증폭과 동시에 증폭될 수 있다. 택일적으로, 상기 시그널은 타겟 핵산의 증폭 없이 증폭될 수 있다.In one embodiment, the signal can be amplified simultaneously with amplification of the target nucleic acid. Alternatively, the signal can be amplified without amplification of the target nucleic acid.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널 변화는 시그널 증폭 및 타겟 핵산의 증폭을 포함하는 과정에서 발생한다.In one embodiment, the signal change occurs in a process that includes signal amplification and amplification of the target nucleic acid.
타겟 핵산의 증폭은 전술한 두 번째 양태의 설명을 참조하여 상세하게 설명될 수 있다. Amplification of the target nucleic acid can be described in detail with reference to the description of the second aspect described above.
일 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산의 증폭 반응은 다중 타겟 핵산 서열 증폭 반응일 수 있다.In one embodiment, the amplification reaction of the target nucleic acid may be a multiple target nucleic acid sequence amplification reaction.
본 명세서에서 사용되는 용어 "다중 타겟 핵산 증폭 반응"(multiple target nucleic acid amplification reaction)은 하나의 반응 용기에서 둘 이상의 핵산을 타겟으로 하여 이를 증폭하는 반응을 의미한다. 다중 타겟 핵산 증폭 반응은 둘 이상의 핵산을 함께 증폭시키는 반응을 말한다. 예컨대, 다중 타겟 핵산 증폭 반응은 하나의 반응에서 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상, 5개 이상, 6개 이상, 7개 이상, 8개 이상, 9개 이상, 10개 이상, 20개 이상, 30개 이상, 40개 이상 또는 50개 이상의 타겟 핵산을 함께 증폭시킬 수 있다.The term "multiple target nucleic acid amplification reaction" as used herein refers to a reaction that targets two or more nucleic acids and amplifies them in a single reaction vessel. A multiple target nucleic acid amplification reaction refers to a reaction that amplifies two or more nucleic acids together. For example, a multiple target nucleic acid amplification reaction can amplify 2 or more, 3 or more, 4 or more, 5 or more, 6 or more, 7 or more, 8 or more, 9 or more, 10 or more, 20 or more, 30 or more, 40 or more, or 50 or more target nucleic acids together in a single reaction.
일 구현예에 있어서, 본 개시에 따른 방법은 하나의 반응 용기에서 단일 유형의 표지를 이용하여 2개 내지 50개, 2개 내지 40개, 2개 내지 30개, 2개 내지 20개, 2개 내지 15개, 2개 내지 12개, 2개 내지 10개, 2개 내지 9개, 2개 내지 8개, 2개 내지 7개, 2개 내지 6개, 2개 내지 5개, 3개 내지 50개, 3개 내지 40개, 3개 내지 30개, 3개 내지 20개, 3개 내지 15개, 3개 내지 12개, 3개 내지 10개, 3개 내지 9개, 3개 내지 8개, 3개 내지 7개, 3개 내지 6개, 3개 내지 5개, 4개 내지 50개, 4개 내지 40개, 4개 내지 30개, 4개 내지 20개, 4개 내지 15개, 4개 내지 12개, 4개 내지 10개, 4개 내지 9개, 4개 내지 8개, 4개 내지 7개, 4개 내지 6개 또는 4개 내지 5개의 타겟 핵산을 검출할 수 있다.In one embodiment, the method according to the present disclosure comprises using a single type of label in one reaction vessel to produce 2 to 50, 2 to 40, 2 to 30, 2 to 20, 2 to 15, 2 to 12, 2 to 10, 2 to 9, 2 to 8, 2 to 7, 2 to 6, 2 to 5, 3 to 50, 3 to 40, 3 to 30, 3 to 20, 3 to 15, 3 to 12, 3 to 10, 3 to 9, 3 to 8, 3 to 7, 3 to 6, 3 to 5, 4 to 50, 4 to 40, 4 to 30, 4 to 20, 4 to 15, 4 to 12, 4 to 10, 4 to 9, 4 to 8, 4 to 7, 4 to 6 or 4 to 5 target nucleic acids can be detected.
본 개시에 따른 방법은 샘플 내에 n개의 타겟 핵산 중 최소 하나가 존재하는지 여부를 결정하기 위해 사용된다. 예컨대, n이 2인 경우, 본 개시는 제1 타겟 핵산 및 제2 타겟 핵산 중 최소 하나가 샘플 내에 존재하는지 여부를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 또 다른 예로, n이 3인 경우, 본 개시는 제1 타겟 핵산, 제2 타겟 핵산 및 제3 타겟 핵산 중 최소 하나가 샘플 내에 존재하는지 여부를 결정하기 위해 사용될 수 있다.A method according to the present disclosure is used to determine whether at least one of n target nucleic acids is present in a sample. For example, when n is 2, the present disclosure can be used to determine whether at least one of a first target nucleic acid and a second target nucleic acid is present in the sample. As another example, when n is 3, the present disclosure can be used to determine whether at least one of a first target nucleic acid, a second target nucleic acid and a third target nucleic acid is present in the sample.
일 구현예에 있어서, 상기 n은 2이상의 정수이다. 예컨대, n은 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 또는 50일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. In one embodiment, n is an integer greater than or equal to 2. For example, n may be, but is not limited to, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 or 50.
본 개시는 n개(n은 2 이상의 정수임)의 타겟 핵산을 검출하기 위해 n개의 타겟 핵산 검출용 조성물의 조합이 사용된다. 즉, 제1 내지 제n 타겟 핵산을 검출하기 위해 제1 내지 제n 타겟 핵산 검출용 조성물의 조합을 사용한다. The present disclosure uses a combination of n target nucleic acid detection compositions to detect n target nucleic acids ( n is an integer greater than or equal to 2). That is, a combination of first to n target nucleic acid detection compositions is used to detect first to nth target nucleic acids.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "제1 내지 제n 타겟 핵산 검출용 조성물의 조합"은 제1 내지 제n 타겟 핵산 각각에 특이적인 조성물의 모음(compilation) 또는 혼합물(mixture)을 지칭한다. 본원에서, 하나의 타겟 핵산 검출용 조성물은 하나의 대응하는 타겟 핵산에 특이적이다. 상기 표현 "하나의 타겟 핵산 검출용 조성물이 하나의 대응하는 타겟 핵산에 특이적"이라는 것은 상기 타겟 핵산 검출용 조성물이 상기 하나의 대응하는 타겟 핵산의 검출에 관여하지만 그 외의 타겟 핵산의 검출에는 관여하지 않는다는 것을 의미한다. 달리 말하면, 상기 표현은 상기 타겟 핵산 검출용 조성물이 하나의 대응하는 타겟 핵산과 상호작용하지만 그 외의 타겟 핵산과는 상호작용하지 않는다는 것을 의미한다. As used herein, the term "a combination of the first through nth target nucleic acid detection compositions" refers to a compilation or mixture of compositions that are specific for each of the first through nth target nucleic acids. As used herein, a target nucleic acid detection composition is specific for a corresponding target nucleic acid. The expression "a target nucleic acid detection composition is specific for a corresponding target nucleic acid" means that the target nucleic acid detection composition is involved in the detection of the corresponding target nucleic acid but is not involved in the detection of other target nucleic acids. In other words, the expression means that the target nucleic acid detection composition interacts with the corresponding target nucleic acid but does not interact with other target nucleic acids.
본원에서 제n 타겟 핵산 검출용 조성물은 제n 타겟 핵산에 특이적이며, 예를 들어 제1 타겟 핵산 검출용 조성물은 제1 타겟 핵산에 특이적이고, 제2 타겟 핵산 검출용 조성물은 제2 타겟 핵산에 특이적이며, 제3 타겟 핵산 검출용 조성물은 제3 타겟 핵산에 특이적이다. In the present invention, the composition for detecting the nth target nucleic acid is specific for the nth target nucleic acid, for example, the composition for detecting the first target nucleic acid is specific for the first target nucleic acid, the composition for detecting the second target nucleic acid is specific for the second target nucleic acid, and the third The composition for detecting a target nucleic acid is specific for a third target nucleic acid.
본원에서 사용되는 제1 내지 제n 타겟 핵산 검출용 조성물의 조합은 하나의 반응에서 함께 사용된다. 즉, 제1 내지 제n 타겟 핵산 검출용 조성물은 하나의 반응액 또는 반응 용기 내에 함께 존재한다.The combination of the first to nth target nucleic acid detection compositions used in the present invention is used together in one reaction. That is, the first to nth target nucleic acid detection compositions exist together in one reaction solution or reaction vessel.
본원에 사용된 용어 "타겟 핵산 검출용 조성물"은 타겟 핵산을 검출하기 위해 사용되는 구성요소들을 함유하는 조성물을 의미한다.The term "composition for detecting a target nucleic acid" as used herein means a composition containing components used for detecting a target nucleic acid.
본 개시의 방법에 따르면, 상기 제1 내지 제n 타겟 핵산 검출용 조성물 각각은 제1 내지 제n 타겟 핵산 중 대응하는 타겟 핵산의 존재에 의존적으로 시그널을 제공하는 표지를 포함하고, 상기 제1 내지 제n 타겟 핵산 검출용 조성물 각각으로부터 제공되는 시그널은 단일 검출 채널에 의해 서로 구별되지 않는다.According to the method of the present disclosure, each of the first to nth target nucleic acid detection compositions includes a label that provides a signal dependent on the presence of a corresponding target nucleic acid among the first to nth target nucleic acids, and the signals provided from each of the first to nth target nucleic acid detection compositions are not distinguished from each other by a single detection channel.
타겟 핵산 검출용 조성물은 타겟 핵산의 증폭 및/또는 검출에 관여하는 다양한 올리고뉴클레오타이드를 포함할 수 있다. A composition for detecting a target nucleic acid may include various oligonucleotides involved in the amplification and/or detection of the target nucleic acid.
본원에서 표지는 올리고뉴클레오타이드에 연결되거나 자유로운 형태(free form)로 존재할 수 있다. 택일적으로, 상기 표지는 상기 인큐베이션 동안 올리고뉴클레오타이드에 삽입될 수 있다. In the present invention, the label may be linked to the oligonucleotide or may be present in a free form. Alternatively, the label may be incorporated into the oligonucleotide during the incubation.
전술한 표지 및 올리고뉴클레오타이드는 상기 제1 내지 제n 타겟 핵산 검출용 조성물 내의 핵심 요소로서 언급되었을 뿐, 상기 표지 및 올리고뉴클레오타이드 외에도 다양한 구성요소가 추가로 포함될 수 있다는 점에 유의한다. It should be noted that the above-mentioned labels and oligonucleotides have been mentioned as core elements in the composition for detecting the first to nth target nucleic acids, and that various components may be additionally included in addition to the labels and oligonucleotides.
상기 타겟 핵산 검출용 조성물에 포함되는 구성요소의 예는, 비제한적으로 타겟 핵산을 증폭 또는 검출하기 위해 사용되는 올리고뉴클레오타이드 세트, 표지, 핵산 중합효소, 버퍼, 중합효소 보조인자 및 데옥시리보뉴클레오타이드-5-트리포스페이트 등을 포함한다. 선택적으로, 상기 조성물은 또한 다양한 폴리뉴클레오타이드 분자, 역전사 효소, 다양한 버퍼 및 시약, 및 DNA 중합효소 활성을 억제하는 항체를 포함할 수 있다. 또한 상기 조성물은 양성 대조군 및 음성 대조군 반응을 실시하는 데 필요한 시약을 포함할 수 있다. 특정 반응에서 사용되는 시약의 최적량은 본 개시사항의 이점을 알고 있는 당업자에 의해서 용이하게 결정될 수 있다. 상기 조성물의 구성성분들은 개별 용기 내에 존재하거나 복수의 구성성분들이 하나의 용기 내에 존재할 수 있다.Examples of components included in the composition for detecting the target nucleic acid include, but are not limited to, an oligonucleotide set used to amplify or detect the target nucleic acid, a label, a nucleic acid polymerase, a buffer, a polymerase cofactor, and deoxyribonucleotide-5-triphosphate. Optionally, the composition may also include various polynucleotide molecules, a reverse transcriptase, various buffers and reagents, and an antibody that inhibits DNA polymerase activity. The composition may also include reagents necessary to perform positive control and negative control reactions. The optimal amount of reagents to be used in a particular reaction can be readily determined by one of ordinary skill in the art having the benefit of the present disclosure. The components of the composition may be present in separate containers, or multiple components may be present in a single container.
일 구현예에 따르면, 상기 n이 2인 경우, 제1 타겟 핵산 검출용 조성물은 UnderSC-타입 또는 InterSC-타입 조성물이고, 제2 타겟 핵산 검출용 조성물은 InterSC-타입 또는 OverSC-타입 조성물이다. According to one embodiment, when n is 2, the first target nucleic acid detection composition is an UnderSC-type or InterSC-type composition, and the second target nucleic acid detection composition is an InterSC-type or OverSC-type composition.
일 구현예에 따르면, 상기 n이 3이상인 경우, 제1 타겟 핵산 검출용 조성물은 UnderSC-타입 또는 InterSC-타입 조성물이고, 제n 타겟 핵산 검출용 조성물은 InterSC-타입 또는 OverSC-타입 조성물이며, 제1 및 제n 타겟 핵산 검출용 조성물을 제외한 나머지 조성물은 InterSC-타입 조성물이다.According to one embodiment, when n is 3 or more, the first target nucleic acid detection composition is an UnderSC-type or InterSC-type composition, the n-th target nucleic acid detection composition is an InterSC-type or OverSC-type composition, and the remaining compositions except the first and n- th target nucleic acid detection compositions are InterSC-type compositions.
본 개시에 사용되는 n개의 타겟 핵산 검출용 조성물은 각각 (i) UnderSC-타입 조성물, (ii) InterSC-타입 조성물, 및 (iii) OverSC-타입 조성물 중 어느 하나의 조성물이고, 상기 n개의 타겟 핵산 검출용 조성물 중 최소 하나는 InterSC-타입 조성물인 본 개시에 따른 3개의 프로브를 포함하는 타겟 핵산 검출용 조성물이다. 예컨대, n이 2인 경우, 제1 타겟 핵산 검출용 조성물 및 제2 타겟 핵산 검출용 조성물 중 최소 하나는 3개의 프로브를 포함하는 타겟 핵산 검출용 조성물이다. 구체적으로, n이 2인 경우, 제1 타겟 핵산 검출용 조성물 및 제2 타겟 핵산 검출용 조성물의 예시적인 조합은 하기 표 1에 나타난 바와 같다. n이 3인 경우, 제1 타겟 핵산 검출용 조성물 내지 제3 타겟 핵산 검출용 조성물의 예시적인 조합은 표 2에 나타난 바와 같다. The n target nucleic acid detection compositions used in the present disclosure are each one of (i) an UnderSC-type composition, (ii) an InterSC-type composition, and (iii) an OverSC-type composition, wherein at least one of the n target nucleic acid detection compositions is an InterSC-type composition. The target nucleic acid detection composition according to the present disclosure comprises three probes. For example, when n is 2, at least one of the first target nucleic acid detection composition and the second target nucleic acid detection composition is a target nucleic acid detection composition comprising three probes. Specifically, when n is 2, exemplary combinations of the first target nucleic acid detection composition and the second target nucleic acid detection composition are as shown in Table 1 below. When n is 3, exemplary combinations of the first to third target nucleic acid detection compositions are as shown in Table 2.
표 1 및 표 2에서 "UnderSC" "InterSC" 및 "OverSC"는 각각 UnderSC-타입, InterSC-타입 및 OverSC-타입 조성물을 의미한다.In Tables 1 and 2, “UnderSC,” “InterSC,” and “OverSC” refer to UnderSC-type, InterSC-type, and OverSC-type compositions, respectively.
상기 UnderSC-타입, InterSC-타입 및 OverSC-타입 조성물에 관한 구체적인 설명은 제WO2022-265463호에서 확인할 수 있으며, 이는 전체가 참조로 본원에 포함된다. A specific description of the above UnderSC-type, InterSC-type and OverSC-type compositions can be found in WO2022-265463, which is incorporated herein by reference in its entirety.
일 구현예에 있어서, 상기 n개의 타겟 핵산 검출용 조성물은 각각 상기 n개의 검출 온도 중 대응하는 검출 온도에서 대응하는 타겟 핵산의 존재를 나타내는 시그널의 변화를 제공한다.In one embodiment, each of the n target nucleic acid detection compositions provides a change in a signal indicating the presence of a corresponding target nucleic acid at a corresponding detection temperature among the n detection temperatures.
예컨대, 상기 n개의 타겟 핵산 중 제i 타겟 핵산 검출용 조성물은 상기 제i 타겟 핵산의 존재하에 상기 n개의 검출 온도 중 제i 검출 온도에서 시그널 변화를 제공하고, 그 외의 검출 온도에서는 일정한 시그널을 제공한다For example, a composition for detecting an i - th target nucleic acid among the n target nucleic acids provides a signal change at an i - th detection temperature among the n detection temperatures in the presence of the i -th target nucleic acid, and provides a constant signal at other detection temperatures.
일 구현예에 있어서, 상기 i는 1부터 n까지의 정수를 나타내고, 상기 제i 검출 온도는 제i+1 검출 온도보다 낮다. 일 구현예에 있어서, i가 n인 경우, i+1 검출 온도(즉, n+1 검출 온도)는 존재하지 않는다. 예컨대, n이 3인 경우, i는 1부터 3까지의 정수를 나타내고, 제1 검출 온도, 제2 검출 온도 및 제3 검출 온도가 존재하며, 제1 검출 온도는 제2 검출 온도보다 낮으며, 제2 검출 온도는 제3 검출 온도보다 낮다.In one embodiment, i represents an integer from 1 to n , and the i- th detection temperature is lower than the i +1-th detection temperature. In one embodiment, when i is n , the i +1 detection temperature (i.e., the n +1 detection temperature) does not exist. For example, when n is 3, i represents an integer from 1 to 3, a first detection temperature, a second detection temperature, and a third detection temperature exist, and the first detection temperature is lower than the second detection temperature, and the second detection temperature is lower than the third detection temperature.
일 구현예에 있어서, 상기 제i 타겟 핵산 검출용 조성물은 상기 제i 타겟 핵산이 존재하는 경우, 상기 제i 검출 온도에서 타겟 핵산의 증폭에 따라 시그널 변화(즉, 제i 시그널의 변화)를 제공하는 반면, 상기 제i 검출 온도 이외의 검출 온도에서는 타겟 핵산이 증폭되어도 시그널 변화를 제공하지 않는다(즉, 시그널이 일정하다). 즉, 상기 제i 타겟 핵산 검출용 조성물은 제i 타겟 핵산이 증폭됨에 따라 시그널이 변화하는 시그널-변화 온도 범위 및 제i 타겟 핵산이 증폭되어도 시그널이 일정한 시그널-일정 온도 범위를 가진다.In one embodiment, the composition for detecting the i- th target nucleic acid provides a signal change (i.e., a change in the i - th signal) at the i -th detection temperature in response to amplification of the target nucleic acid when the i -th target nucleic acid is present, whereas at detection temperatures other than the i -th detection temperature, the composition does not provide a signal change even if the target nucleic acid is amplified (i.e., the signal is constant). That is, the composition for detecting the i- th target nucleic acid has a signal-change temperature range in which a signal changes as the i- th target nucleic acid is amplified and a signal-constant temperature range in which a signal is constant even if the i -th target nucleic acid is amplified.
본원에서 사용하는 용어 "제i 시그널"은 제i 타겟 핵산 검출용 조성물이 제i 검출 온도에서 제공하는 시그널을 의미하며, "제i 검출 온도에서의 시그널"과 상호교환적으로 사용된다. The term "i - th signal" as used herein means a signal provided by the i - th target nucleic acid detection composition at the i -th detection temperature, and is used interchangeably with "signal at the i -th detection temperature."
일 구현예에 있어서, n개의 타겟 핵산을 검출할 경우, 제i 시그널은 제i 타겟 핵산 검출용 조성물을 포함하는 n개의 타겟 핵산 검출용 조성물들이 제i 검출 온도에서 제공하는 시그널을 의미할 수 있다.In one embodiment, when detecting n target nucleic acids, the i signal may mean a signal provided by n target nucleic acid detection compositions including the i target nucleic acid detection composition at the i detection temperature.
일 구현예에 있어서, 상기 제i 타겟 핵산 검출용 조성물은 상기 제i 타겟 핵산이 존재하지 않을 경우, 인큐베이션 반응(예컨대, 타겟 핵산 증폭 반응) 동안 제i 검출 온도에서 시그널이 변화하지 않고 일정한 시그널을 제공한다. In one embodiment, the composition for detecting the i- th target nucleic acid provides a constant signal without signal change at the i - th detection temperature during an incubation reaction (e.g., a target nucleic acid amplification reaction) when the i- th target nucleic acid is not present.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널-변화 온도 범위는 타겟 핵산의 존재 여부에 따라 시그널 값(예컨대, 시그널의 강도)의 차이가 발생하는 온도 범위이다.In one embodiment, the signal-change temperature range is a temperature range in which a difference in signal value (e.g., signal intensity) occurs depending on the presence or absence of a target nucleic acid.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널-변화 온도 범위는 타겟 핵산의 증폭 정도(예컨대, 증폭된 타겟 핵산의 양)에 따라 시그널 값이 변화하는 온도 범위이다In one embodiment, the signal-change temperature range is a temperature range in which the signal value changes depending on the degree of amplification of the target nucleic acid (e.g., the amount of amplified target nucleic acid).
일 구현예에 있어서, 상기 시그널-일정 온도 범위는 타겟 핵산의 존재와 무관하게 시그널의 값이 변화하지 않는 온도 범위이다. 즉, 상기 시그널-일정 온도 범위는 타겟 핵산이 존재할 경우의 시그널 값과 타겟 핵산이 존재하지 않을 경우의 시그널 값의 차이가 없는 온도 범위이다.In one embodiment, the signal-constant temperature range is a temperature range in which the value of the signal does not change regardless of the presence of the target nucleic acid. In other words, the signal-constant temperature range is a temperature range in which there is no difference between the signal value when the target nucleic acid is present and the signal value when the target nucleic acid is not present.
일 구현예에 있어서, 상기 제i 검출 온도는 상기 제i 타겟 핵산 검출용 조성물의 시그널-변화 온도 범위 내에서 선택될 수 있다. 이 경우, 본원에서 제i 타겟 핵산 검출용 조성물은 제i 검출 온도를 갖는 것으로 지칭된다. 또한 제i 타겟 핵산 검출용 조성물에 대응하는 제i 타겟 핵산은 제i 검출 온도를 가지는 타겟 핵산으로 지칭될 수 있다.In one embodiment, the i detection temperature may be selected within the signal-change temperature range of the i target nucleic acid detection composition. In this case, the i target nucleic acid detection composition herein is referred to as having the i detection temperature. In addition, the i target nucleic acid corresponding to the i target nucleic acid detection composition may be referred to as a target nucleic acid having the i detection temperature.
일 구현예에 있어서, 상기 대응하는 타겟 핵산 검출용 조성물에 의해 결정되는 하나의 검출 온도는 하나의 타겟 핵산에 할당된다.In one embodiment, one detection temperature determined by the corresponding target nucleic acid detection composition is assigned to one target nucleic acid.
구체적인 일 구현예에 있어서, n이 2인 경우, 제1 타겟 핵산 검출용 조성물은 제1 타겟 핵산의 존재 하에, 제1 검출 온도에서 시그널의 변화를 제공하고, 다른 검출 온도, 즉, 제2 검출 온도에서는 일정한 시그널을 제공하며; 제2 타겟 핵산 검출용 조성물은 제2 타겟 핵산의 존재 하에, 제2 검출 온도에서 시그널의 변화를 제공하고, 다른 검출 온도, 즉, 제1 검출 온도에서는 일정한 시그널을 제공한다.In a specific embodiment, when n is 2, the first target nucleic acid detection composition provides a change in signal at a first detection temperature in the presence of the first target nucleic acid, and a constant signal at another detection temperature, i.e., the second detection temperature; and the second target nucleic acid detection composition provides a change in signal at the second detection temperature in the presence of the second target nucleic acid, and a constant signal at another detection temperature, i.e., the first detection temperature.
다른 구체적인 구현예에 있어서, n이 3인 경우, 제1 타겟 핵산 검출용 조성물은 제1 타겟 핵산의 존재 하에, 제1 검출 온도에서 시그널의 변화를 제공하고, 다른 검출 온도, 즉, 제2 검출 온도 및 제3 검출 온도에서는 일정한 시그널을 제공하며; 제2 타겟 핵산 검출용 조성물은 제2 타겟 핵산의 존재 하에, 제2 검출 온도에서 시그널의 변화를 제공하고, 다른 검출 온도, 즉, 제1 검출 온도 및 제3 검출 온도에서는 일정한 시그널을 제공하며; 제3 타겟 핵산 검출용 조성물은 제3 타겟 핵산의 존재 하에, 제3 검출 온도에서 시그널의 변화를 제공하고, 다른 검출 온도, 즉, 제1 검출 온도 및 제2 검출 온도에서 일정한 시그널을 제공한다.In another specific embodiment, when n is 3, the first target nucleic acid detection composition provides a change in signal at a first detection temperature in the presence of the first target nucleic acid, and a constant signal at other detection temperatures, i.e., the second detection temperature and the third detection temperature; the second target nucleic acid detection composition provides a change in signal at the second detection temperature in the presence of the second target nucleic acid, and a constant signal at other detection temperatures, i.e., the first detection temperature and the third detection temperature; and the third target nucleic acid detection composition provides a change in signal at the third detection temperature in the presence of the third target nucleic acid, and a constant signal at other detection temperatures, i.e., the first detection temperature and the second detection temperature.
일 구현예에 있어서, 상기 제i 검출 온도는 상기 제i 타겟 핵산 검출용 조성물의 시그널-변화 온도 범위 내에서 선택되고, 상기 제i 검출 온도는 다른 타겟 핵산 검출용 조성물의 시그널-변화 온도 범위에는 포함되지 않는다. In one embodiment, the i detection temperature is selected within a signal-change temperature range of the i target nucleic acid detection composition, and the i detection temperature is not included in a signal-change temperature range of another target nucleic acid detection composition.
일 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산 검출용 조성물들 중 어느 하나의 조성물의 시그널-변화 온도 범위는 인접한 검출 온도를 가지는 타겟 핵산 검출용 조성물의 시그널-변화 온도 범위와 중첩될 수 있으나, 인접하지 않은 검출 온도를 가지는 타겟 핵산 검출용 조성물의 시그널-변화 온도 범위와는 서로 중첩하지 않는다. 이러한 경우, 다른 타겟 핵산 검출용 조성물의 시그널-변화 온도 범위와 중첩되는 시그널-변화 온도 범위를 가지는 타겟 핵산 검출용 조성물의 검출 온도는 시그널-변화 온도 범위 중에서도 다른 타겟 핵산 검출용 조성물의 시그널-변화 온도 범위와 중첩하지 않는 온도 범위에서 선택된다. 이렇게 서로 시그널-변화 온도 범위가 중첩하지 않는 온도 범위에서 검출 온도를 선택함으로써, 하나의 검출 온도에서 하나의 특정 타겟 핵산의 존재를 나타내는 시그널만을 제공할 수 있다.In one embodiment, a signal-change temperature range of any one of the target nucleic acid detection compositions may overlap with a signal-change temperature range of a target nucleic acid detection composition having an adjacent detection temperature, but may not overlap with a signal-change temperature range of a target nucleic acid detection composition having a non-adjacent detection temperature. In this case, the detection temperature of the target nucleic acid detection composition having a signal-change temperature range overlapping with a signal-change temperature range of another target nucleic acid detection composition is selected from a temperature range that does not overlap with the signal-change temperature range of the other target nucleic acid detection composition among the signal-change temperature ranges. By selecting a detection temperature in a temperature range where the signal-change temperature ranges do not overlap each other in this way, it is possible to provide only a signal indicating the presence of one specific target nucleic acid at one detection temperature.
일 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산 검출용 조성물들 중 어느 하나의 조성물의 시그널-변화 온도 범위는 인접한 검출 온도를 가지는 타겟 핵산 검출용 조성물의 시그널-변화 온도 범위와 중첩할 수는 있으나, 두 개의 시그널-변화 온도 범위 중 어느 하나가 다른 시그널-변화 온도 범위에 완전히 포함되지는 않는다.In one embodiment, the signal-change temperature range of one of the target nucleic acid detection compositions may overlap with the signal-change temperature range of a target nucleic acid detection composition having an adjacent detection temperature, but neither of the two signal-change temperature ranges is completely included in the other signal-change temperature range.
용어 "인접한 검출 온도"는 n개의 검출 온도 중 연속된 검출 온도를 지칭하기 위해 사용되며, 예컨대, 제i 검출 온도의 인접한 검출 온도는 제i-1 검출 온도 또는 제i+1 검출 온도이다.The term "adjacent detection temperatures" is used to refer to consecutive detection temperatures among n detection temperatures, for example, the adjacent detection temperature of an i -th detection temperature is an i- 1-th detection temperature or an i +1-th detection temperature.
일 구현예에 있어서, 상기 제i 타겟 핵산 검출용 조성물의 시그널-변화 온도 범위는 인접한 검출 온도를 가지는 타겟 핵산 검출용 조성물의 시그널-변화 온도 범위와 부분적으로 중첩될 수 있으나, 인접하지 않은 검출 온도를 가지는 타겟 핵산 검출용 조성물의 시그널-변화 온도 범위와 중첩하지 않는다.In one embodiment, the signal-change temperature range of the i target nucleic acid detection composition may partially overlap with the signal-change temperature range of the target nucleic acid detection composition having an adjacent detection temperature, but does not overlap with the signal-change temperature range of the target nucleic acid detection composition having a non-adjacent detection temperature.
일 구현예에 있어서, 상기 제i 타겟 핵산 검출용 조성물은 제i 타겟 핵산의 존재에 의존적으로 시그널을 제공하는 표지를 포함한다.In one embodiment, the composition for detecting the i target nucleic acid comprises a label that provides a signal dependent on the presence of the i target nucleic acid.
일 구현예에 있어서, 상기 표지는 올리고뉴클레오타이드에 연결되어 있거나 자유로운 형태(free form)로 존재할 수 있다. 택일적으로, 상기 인큐베이션(예컨대, 핵산 증폭 반응) 동안 올리고뉴클레오타이드에 삽입될 수 있다. 즉, 타겟 핵산 검출용 조성물이 처음부터 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드를 포함하고 있거나, 또는 인큐베이션 반응 동안 새로 생성되는 올리고뉴클레오타이드(예컨대, 연장가닥)에 상기 표지가 삽입되어 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드를 제공할 수 있다.In one embodiment, the label may be linked to the oligonucleotide or may be present in a free form. Alternatively, the label may be incorporated into the oligonucleotide during the incubation (e.g., a nucleic acid amplification reaction). That is, the composition for detecting a target nucleic acid may initially include an oligonucleotide to which the label is linked, or the label may be incorporated into an oligonucleotide (e.g., an extended strand) newly formed during the incubation reaction to provide an oligonucleotide to which the label is linked.
일 구현예에 있어서, 상기 제i 타겟 핵산 검출용 조성물은 인큐베이션 동안 올리고뉴클레오타이드에 삽입되어 제i 타겟 핵산의 존재에 의존적으로 시그널을 제공하는 삽입 표지(incorporating label)를 포함한다.In one embodiment, the composition for detecting the i target nucleic acid comprises an incorporating label that is incorporated into the oligonucleotide during incubation and provides a signal dependent on the presence of the i target nucleic acid.
일 구현예에 있어서, 상기 제i 타겟 핵산 검출용 조성물은 제i 타겟 핵산의 존재에 의존적으로 시그널을 제공하는 역할을 하는, 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드를 제공한다.In one embodiment, the composition for detecting the i target nucleic acid provides a label-linked oligonucleotide that serves to provide a signal dependent on the presence of the i target nucleic acid.
일 구현예에 있어서, 상기 제i 타겟 핵산 검출용 조성물은 제i 타겟 핵산의 존재에 의존적으로 시그널을 제공하는 역할을 하는, 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드를 처음부터 포함하고 있다. 상기 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브가 본원에서 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드의 일 예에 해당한다. In one embodiment, the composition for detecting the i target nucleic acid comprises from the beginning a labeled oligonucleotide linked thereto, which serves to provide a signal dependent on the presence of the i target nucleic acid. The reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe are examples of labeled oligonucleotides herein.
택일적으로, 상기 제i 타겟 핵산 검출용 조성물이 제i 타겟 핵산의 존재에 의존적으로 시그널을 제공하는 표지 및 올리고뉴클레오타이드를 포함하고, 상기 표지는 인큐베이션 반응(예컨대, 핵산 증폭 반응) 동안 올리고뉴클레오타이드에 삽입되어, 제i 타겟 핵산의 존재에 의존적으로 시그널을 제공하는 역할을 하는, 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드를 제공할 수 있다. Alternatively, the composition for detecting the i- th target nucleic acid may include a label and an oligonucleotide that provides a signal dependent on the presence of the i -th target nucleic acid, and the label may be incorporated into the oligonucleotide during an incubation reaction (e.g., a nucleic acid amplification reaction) to provide an oligonucleotide linked to a label that serves to provide a signal dependent on the presence of the i-th target nucleic acid.
본 명세서에서 사용되는 용어 "표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드"는 검출되는 시그널의 발생에 관여하는 올리고뉴클레오타이드이다. The term "label-linked oligonucleotide" as used herein is an oligonucleotide that is involved in the generation of a detectable signal.
일 구현예에 있어서, 상기 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드는 타겟 핵산에 특이적으로 혼성화되는 올리고뉴클레오타이드(예컨대, 프로브 또는 프라이머)를 포함할 수 있으며; 타겟 핵산에 혼성화된 프로브 또는 프라이머가 절단되어 단편을 방출하는 경우, 상기 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드는 상기 단편에 특이적으로 혼성화되는 캡처 올리고뉴클레오타이드(capture oligonucleotide)를 포함할 수 있으며; 상기 캡처 올리고뉴클레오타이드에 혼성화된 단편이 연장되어 연장가닥을 형성하는 경우, 상기 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드는 상기 연장가닥에 특이적으로 혼성화되는 올리고뉴클레오타이드, 상기 단편이 연장되는 동안 표지가 삽입되어 생성된 올리고뉴클레오타이드, 상기 캡처 올리고뉴클레오타이드에 특이적으로 혼성화되는 올리고뉴클레오타이드, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.In one embodiment, the label-linked oligonucleotide can include an oligonucleotide (e.g., a probe or a primer) that specifically hybridizes to a target nucleic acid; when the probe or primer hybridized to the target nucleic acid is cleaved to release a fragment, the label-linked oligonucleotide can include a capture oligonucleotide that specifically hybridizes to the fragment; when the fragment hybridized to the capture oligonucleotide is extended to form an extended strand, the label-linked oligonucleotide can include an oligonucleotide that specifically hybridizes to the extended strand, an oligonucleotide generated by inserting a label during the extension of the fragment, an oligonucleotide that specifically hybridizes to the capture oligonucleotide, and combinations thereof.
일 구현예에 따르면, 상기 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드는 실제 시그널 생성에 관여하는 올리고뉴클레오타이드를 포함한다. 예를 들어, 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드와 다른 올리고뉴클레오타이드(예컨대, 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드 또는 타겟 핵산에 상보적인 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 올리고뉴클레오타이드)의 혼성화 또는 비-혼성화가 시그널 생성을 결정한다.In one embodiment, the label-linked oligonucleotide comprises an oligonucleotide that is involved in actual signal generation. For example, hybridization or non-hybridization of the label-linked oligonucleotide with another oligonucleotide (e.g., the label-linked oligonucleotide or an oligonucleotide comprising a nucleotide sequence complementary to a target nucleic acid) determines signal generation.
일 구현예에 있어서, 상기 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드는 당업계에 공지된 '프로브'일 수 있다. 일 구현예에 따르면, 프로브의 3'-말단은 "블록킹"되어 그의 연장이 방지된다. 블록킹은 종래 방법에 따라 달성될 수 있다.In one embodiment, the oligonucleotide to which the label is linked may be a 'probe' known in the art. According to one embodiment, the 3'-end of the probe is "blocked" to prevent its extension. Blocking may be accomplished by conventional methods.
일 구현예에 있어서, 상기 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드는 최소 하나의 올리고뉴클레오타이드로 구성될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드가 복수의 올리고뉴클레오타이드로 구성된 경우, 상기 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드는 다양한 방식으로 표지를 가질 수 있다. 예를 들어, 복수의 올리고뉴클레오타이드 중 모두 또는 일부가 최소 하나의 표지를 가질 수 있다.In one embodiment, the label-linked oligonucleotide can be comprised of at least one oligonucleotide. In one embodiment, when the label-linked oligonucleotide is comprised of a plurality of oligonucleotides, the label-linked oligonucleotide can have labels in various ways. For example, all or some of the plurality of oligonucleotides can have at least one label.
일 구현예에 있어서, 상기 표지는 단일 표지 또는 상호작용적 표지일 수 있다.In one embodiment, the label may be a single label or an interactive label.
예를 들어, 상기 단일 표지는 형광 표지, 발광 표지, 화학발광 표지, 전기화학 표지 및 금속 표지를 포함한다. 일 구현예에 있어서, 상기 단일 표지는 이중 가닥에 존재하는지 또는 단일 가닥에 존재하는지에 따라 상이한 시그널(예컨대, 상이한 시그널 강도)을 제공한다. 일 구현예에 있어서, 상기 단일 표지는 형광 표지이다. 본 개시에서 사용되는 단일 형광 표지의 바람직한 종류 및 결합 사이트는 미국 특허 제7,537,886호 및 제7,348,141호에 개시되어 있으며, 그의 교시 사항은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 포함된다. 예를 들어, 상기 단일 형광 표지는 JOE, FAM, TAMRA, ROX 및 플루오레세인-기반 표지를 포함한다. 상기 단일 표지는 다양한 방법에 의해 올리고뉴클레오타이드에 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 표지는 탄소 원자를 포함하는 스페이서(예컨대, 3-카본 스페이서, 6-카본 스페이서 또는 12-카본 스페이서)를 통해 프로브에 연결된다.For example, the single label includes a fluorescent label, a luminescent label, a chemiluminescent label, an electrochemical label, and a metal label. In one embodiment, the single label provides different signals (e.g., different signal intensities) depending on whether it is present in the double strand or the single strand. In one embodiment, the single label is a fluorescent label. Preferred types and binding sites of the single fluorescent labels used in the present disclosure are disclosed in U.S. Patent Nos. 7,537,886 and 7,348,141, the teachings of which are incorporated herein by reference in their entirety. For example, the single fluorescent labels include JOE, FAM, TAMRA, ROX, and fluorescein-based labels. The single labels can be linked to the oligonucleotide by a variety of methods. For example, the labels are linked to the probe via a spacer comprising carbon atoms (e.g., a 3-carbon spacer, a 6-carbon spacer, or a 12-carbon spacer).
일 구현예에 있어서, 상기 상호작용 표지는 최소 하나의 리포터 분자 및 최소 하나의 퀀처 분자를 포함하는 상호작용 표지일 수 있다. 구체적으로, 상기 상호작용 표지는 하나의 리포터 분자 및 하나의 퀀처 분자를 포함하는 상호작용 이중 표지일 수 있다. 또는 상기 상호작용 표지는 하나의 리포터 분자 및 2개의 퀀처 분자를 포함하는 상호작용 표지일 수 있다. In one embodiment, the interaction label can be an interaction label comprising at least one reporter molecule and at least one quencher molecule. Specifically, the interaction label can be an interaction dual label comprising one reporter molecule and one quencher molecule. Alternatively, the interaction label can be an interaction label comprising one reporter molecule and two quencher molecules.
본 개시에서 유용한 리포터 분자 및 퀀처 분자는 당업계에 알려진 어떠한 분자도 포함할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 첫 번째 양태에서 리포터 분자 및 퀀처 분자에 대해 설명하는 섹션을 참조한다.Reporter molecules and quencher molecules useful in the present disclosure may include any molecules known in the art, for detailed descriptions of which see the section describing reporter molecules and quencher molecules in the first aspect described above.
일 구현예에 있어서, 상기 표지가 상호작용 표지일 경우, 상기 상호작용 표지는 최소 하나의 리포터 분자 및 최소 하나의 퀀처 분자를 포함하는 상호작용 표지일 수 있으며, 상기 상호작용 표지는 하나의 올리고뉴클레오타이드에 모두 연결되거나, 또는 복수의 올리고뉴클레오타이드에 각각 연결될 수 있다.In one embodiment, when the label is an interaction label, the interaction label may be an interaction label comprising at least one reporter molecule and at least one quencher molecule, and the interaction labels may be linked all to one oligonucleotide, or may be linked individually to a plurality of oligonucleotides.
일 구현예에 있어서, 삽입 표지는 프라이머 연장 동안 표지를 삽입하여 시그널을 발생시키는 과정에서 사용될 수 있다(예컨대, Plexor 방법, Sherrill C B, 등, Journal of the American Chemical Society, 126:4550-45569 (2004)). 또한, 상기 삽입 표지는 타겟 핵산 서열에 혼성화된 매개 올리고뉴클레오타이드의 절단에 의존적인 방식으로 형성된 이합체에 의한 시그널 생성에서도 사용될 수 있다.In one embodiment, the insertion label can be used in a process of generating a signal by inserting the label during primer extension (e.g., the Plexor method, Sherrill CB, et al., Journal of the American Chemical Society , 126:4550-45569 (2004)). In addition, the insertion label can also be used in signal generation by a duplex formed in a manner dependent on the cleavage of an intermediate oligonucleotide hybridized to the target nucleic acid sequence.
일 구현예에 있어서, 상기 삽입 표지는 일반적으로 뉴클레오타이드에 연결될 수 있다. 또한, 비-자연 염기를 갖는 뉴클레오타이드가 이용될 수도 있다.In one embodiment, the insertion tag may generally be linked to a nucleotide. Additionally, nucleotides having non-natural bases may also be utilized.
본 명세서에서 사용되는 용어 "비-자연 염기(non-natural base)"는 아데닌(A), 구아닌(G), 티민(T), 시토신(C) 및 우라실(U)과 같은 자연 염기의 유도체를 의미하며, 이들은 수소-결합 염기 쌍을 형성할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "비-자연 염기"는 모화합물(mother compound)로서 자연 염기와 상이한 염기 쌍 패턴을 갖는 염기를 포함하며, 예컨대, 미국 특허 제5,432,272호, 제5,965,364호, 제6,001,983호 및 제6,037,120호에 기재되어 있다. 비-자연 염기들 간의 염기 쌍은 자연 염기와 같이 2개 또는 3개의 수소결합을 포함한다. 또한, 비-자연 염기들 간의 염기 쌍은 특정한 방식으로도 형성된다. 비-자연 염기의 특정한 예는 염기 쌍 조합에서 다음과 같은 염기들을 포함한다: iso-C/iso-G, iso-dC/iso-dG, Z/P, V/J, K/X, H/J, Pa/Ds, Pa/Q, Pn/Ds, Pn/Dss, Px/Ds, NaM/5SICS, 5FM/5SICS, 및 M/N (참조 U.S. Pat. Nos. 5,432,272; 5,965,364; 6,001,983; 6,037,120; 6,140,496; 6,627,456; 6,617,106; 및 7,422,850; 및 Filip Wojciechowski 등, Chem. Soc. Rev., 2011, 40, 5669-5679).The term "non-natural base" as used herein refers to derivatives of natural bases, such as adenine (A), guanine (G), thymine (T), cytosine (C), and uracil (U), which can form hydrogen-bonded base pairs. The term "non-natural base" as used herein includes bases that have base pairing patterns that are different from the natural bases as the mother compounds, and are described, for example, in U.S. Patent Nos. 5,432,272, 5,965,364, 6,001,983, and 6,037,120. Base pairing between non-natural bases involves two or three hydrogen bonds, like natural bases. Base pairing between non-natural bases also occurs in specific ways. Specific examples of unnatural bases include the following base pairing combinations: iso-C/iso-G, iso-dC/iso-dG, Z/P, V/J, K/X, H/J, Pa/Ds, Pa/Q, Pn/Ds, Pn/Dss, Px/Ds, NaM/5SICS, 5FM/5SICS, and M/N (see US Pat. Nos. 5,432,272; 5,965,364; 6,001,983; 6,037,120; 6,140,496; 6,627,456; 6,617,106; and 7,422,850; and Filip Wojciechowsk i et al., Chem. Soc. Rev. , 2011, 40, 5669-5679).
종래 복수의 타겟 핵산 검출 방법들은 상이한 타겟 핵산에 대한 상이한 종류의 형광 표지의 사용을 필요로 하거나, 또는 한 종류의 형광 표지를 이용하더라도, 멜팅 커브 분석 등과 같이 추가의 분석이 필요하다는 단점이 있다. 이에 반해, 본 개시에 따른 방법은 이합체를 제공하는 타겟 핵산 검출용 조성물을 이용함으로써, 단일 유형의 표지(예컨대, 하나의 형광 표지)를 이용하면서도, 멜팅 분석과 같은 추가적인 분석 없이도, 복수의 타겟 핵산을 실시간으로 검출할 수 있다.Conventional methods for detecting multiple target nucleic acids have the disadvantage of requiring the use of different types of fluorescent labels for different target nucleic acids, or requiring additional analysis, such as melting curve analysis, even when using one type of fluorescent label. In contrast, the method according to the present disclosure can detect multiple target nucleic acids in real time without additional analysis, such as melting curve analysis, even while using a single type of label (e.g., one fluorescent label) by using a composition for detecting target nucleic acids that provides a dimer.
일 구현예에 있어서, 상기 n개의 타겟 핵산 검출용 조성물 각각은 하나 이상의 이합체를 제공한다.In one embodiment, each of the n target nucleic acid detection compositions provides at least one dimer.
본 명세서에서 사용된 용어 "이합체(duplex)"는 부분적 또는 전체적으로 서로 상보적인 서열을 가지는 두 개의 단일-가닥 핵산 분자가 혼성화 조건하에서 혼성화되어 형성된 이중-가닥 핵산 분자를 의미한다. 상기 이합체를 형성하는 두 개의 단일-가닥은 온도(특히, 검출 온도)에 따라 결합된 형태(즉, 이중-가닥 분자)로 존재하거나 또는 해리된 형태(즉, 두 개의 단일-가닥 분자)로 존재할 수 있다. 이러한 관점에서, "타겟 핵산 검출용 조성물이 이합체를 제공한다"는 표현과 관련하여 용어"이합체"는 결합된 형태의 이합체(duplex in associated form) 및 해리된 형태의 이합체(duplex in dissociated form)를 포괄하는 의미로 사용될 수 있다.The term "duplex" as used herein refers to a double-stranded nucleic acid molecule formed by hybridization under hybridization conditions of two single-stranded nucleic acid molecules having partially or fully complementary sequences. The two single-strands forming the duplex may exist in an associated form (i.e., a double-stranded molecule) or in a dissociated form (i.e., two single-stranded molecules) depending on the temperature (particularly, the detection temperature). In this respect, with respect to the expression "the composition for detecting a target nucleic acid provides a duplex", the term "duplex" may be used to encompass a duplex in associated form and a duplex in dissociated form.
일 구현예에 있어서, 상기 이합체는 "혼성화물(hybrid)"로 지칭될 수 있다. In one embodiment, the dimer may be referred to as a “hybrid.”
전술한 바와 같이, 본 명세서에서 사용되는 표현 "타겟 핵산 검출용 조성물이 이합체를 제공한다"는 것은 결합된 형태의 이합체 및/또는 해리된 형태의 이합체를 제공하는 것을 의미할 수 있다. 마찬가지로, 본 명세서에서 사용되는 표현 "타겟 핵산 검출용 조성물이 인큐베이션 동안 이합체를 생성한다"는 것은 인큐베이션 반응 동안 결합된 형태의 이합체 및/또는 해리된 형태의 이합체를 생성하는 것을 의미할 수 있다. As described above, the expression "the composition for detecting a target nucleic acid provides a dimer" as used herein can mean providing a dimer in an associated form and/or a dissociated form. Likewise, the expression "the composition for detecting a target nucleic acid generates a dimer during incubation" as used herein can mean generating a dimer in an associated form and/or a dissociated form during the incubation reaction.
일 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산 검출용 조성물이 제공하는 이합체 중 최소 하나는 시그널을 제공하는 이합체이다. 특히, 상기 이합체는 시그널 변화를 제공하는 이합체이다. 즉, 제i 타겟 핵산 검출용 조성물은 시그널을 제공하는 이합체를 제공하며, 구체적으로, 상기 제i 타겟 핵산 검출용 조성물은 제i 타겟 핵산의 존재에 의존적으로 시그널 변화를 제공하는 이합체를 제공한다.In one embodiment, at least one of the dimers provided by the composition for detecting the target nucleic acid is a dimer that provides a signal. In particular, the dimer is a dimer that provides a signal change. That is, the composition for detecting the i- th target nucleic acid provides a dimer that provides a signal, and specifically, the composition for detecting the i- th target nucleic acid provides a dimer that provides a signal change dependent on the presence of the i- th target nucleic acid.
본 명세서에서 사용된 용어 "시그널을 제공하는 이합체"는 상기 이합체가 결합된 상태 또는 해리된 상태인지 여부에 따라 구별될 수 있는 시그널을 제공할 수 있는 이합체를 의미한다. 예컨대, 이는 결합된 형태의 이합체는 시그널을 발생(또는 소멸) 시키고, 해리된 형태의 이합체는 시그널을 소멸(또는 발생)시키는 것을 의미한다.The term "signal-providing dimer" as used herein means a dimer capable of providing a signal that can be distinguished depending on whether the dimer is in an associated or dissociated state. For example, this means that the dimer in an associated form generates (or extinguishes) a signal, and the dimer in a dissociated form extinguishes (or generates) a signal.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널을 제공하는 이합체는 최소 하나의 표지를 포함할 수 있다. In one embodiment, the signal providing dimer may comprise at least one label.
본 명세서에서 사용된 용어 "시그널 변화를 제공하는 이합체"는 상기 타겟 핵산 존재에 의존적으로 함량이 변화하여, 타겟 핵산 존재를 나타내는 시그널 변화를 제공하는 이합체를 의미한다. 예컨대, 전술한 제1 혼성화물, 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물이 본원에서 설명하는 시그널의 변화를 제공하는 이합체의 일 예에 해당한다. The term "dimer providing a signal change" as used herein means a dimer whose content changes depending on the presence of the target nucleic acid, thereby providing a signal change indicating the presence of the target nucleic acid. For example, the first hybrid, the second hybrid, and the third hybrid described above are examples of dimers providing a signal change described herein.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널 변화를 제공하는 이합체는 표지를 포함한다. 구체적으로, 상기 이합체를 구성하는 2개의 단일 가닥 중 최소 한 가닥에 최소 하나의 표지가 연결되어 있다. 예컨대, 상기 시그널 변화를 제공하는 이합체는 단일 표지를 포함하고, 이러한 경우, 상기 단일 표지는 상기 이합체를 구성하는 2개의 단일 가닥 중 어느 하나의 가닥에 연결되어 있다. 또 다른 예로, 상기 시그널 변화를 제공하는 이합체에는 상호작용 표지를 포함하며, 이러한 경우, 상기 상호작용 표지는 상기 시그널 변화를 제공하는 이합체를 구성하는 두 개의 가닥 중 어느 한 가닥에 모두 연결되어 있거나, 또는 상호작용 표지 중 하나는 두 개의 단일 가닥 중 어느 한 가닥에 연결되고 상호작용 표지 중 다른 하나는 두 개의 단일 가닥 중 나머지 가닥에 연결되어 있다.In one embodiment, the duplexer providing the signal change comprises a label. Specifically, at least one label is linked to at least one of the two single strands constituting the duplexer. For example, the duplexer providing the signal change comprises a single label, in which case the single label is linked to either one of the two single strands constituting the duplexer. In another example, the duplexer providing the signal change comprises an interaction label, in which case the interaction label is linked to both one of the two strands constituting the duplexer providing the signal change, or one of the interaction labels is linked to either one of the two single strands and the other of the interaction labels is linked to the other one of the two single strands.
일 구현예에 있어서, 상기 이합체의 결합 및 해리는 온도에 의해 발생할 수 있다. In one embodiment, the association and dissociation of the dimer can be caused by temperature.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널 변화를 제공하는 이합체는 처음부터 (원래부터) 타겟 핵산 검출용 조성물에 포함되어 있는 이합체일 수 있다.In one embodiment, the dimer providing the signal change may be a dimer that is included in the composition for detecting a target nucleic acid from the beginning.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널 변화를 제공하는 이합체가 타겟 핵산 검출용 조성물에 처음부터 포함되어 있는 경우, 상기 이합체는 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드 및 상기 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드와 혼성화할 수 있는 올리고뉴클레오타이드 간의 혼성화에 의해 생성될 수 있다. 본 개시에서 리포터 프로브 및 제1 퀀처 프로브 간의 제1 혼성화물이 일 예에 해당한다.In one embodiment, when the duplexer providing the signal change is initially included in the composition for detecting the target nucleic acid, the duplexer can be generated by hybridization between an oligonucleotide to which a label is linked and an oligonucleotide capable of hybridizing with the oligonucleotide to which the label is linked. An example of this is the first hybridization between the reporter probe and the first quencher probe in the present disclosure.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널 변화를 제공하는 이합체가 타겟 핵산 검출용 조성물에 처음부터 포함되어 있는 경우, 상기 시그널 변화를 제공하는 이합체의 함량은 타겟 핵산 존재에 의존적으로 변화하여, 구체적으로 함량이 감소하여, 시그널 변화를 제공한다. 예컨대, 제1 혼성화물의 함량은 타겟 핵산 존재에 의존적으로 리포터 프로브 및 타겟 핵산 간의 제2 혼성화물을 생성하면서 감소하게 되며, 이로 인해, 타겟 핵산 존재에 의존적으로 시그널 변화를 제공한다.In one embodiment, when the dimer providing the signal change is initially included in the composition for detecting the target nucleic acid, the content of the dimer providing the signal change varies depending on the presence of the target nucleic acid, specifically, the content decreases, thereby providing the signal change. For example, the content of the first hybrid decreases while generating a second hybrid between the reporter probe and the target nucleic acid depending on the presence of the target nucleic acid, thereby providing a signal change depending on the presence of the target nucleic acid.
일 구현예에 있어서, 상기 인큐베이션 반응 동안 생성되는 상기 시그널 변화를 제공하는 이합체는 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드 및 상기 타겟 핵산 간의 혼성화에 의해 제공될 수 있다. 본 개시에서 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물이 일 예에 해당한다. In one embodiment, the duplex providing the signal change generated during the incubation reaction can be provided by hybridization between the label-linked oligonucleotide and the target nucleic acid. The second hybrid and the third hybrid in the present disclosure are examples.
표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드 및 타겟 핵산 간의 이합체 형성에 의한 시그널은 스콜피온 방법(Whitcombe 등, Nature Biotechnology 17:804-807(1999)), 선라이즈(또는 Amplifluor) 방법(Nazarenko 등, Nucleic Acids Research, 25(12):2516-2521(1997), 및 미국 특허 제6,117,635호), 럭스 방법(미국 특허 제7,537,886호), 플렉서(Plexor) 방법(Sherrill CB, 등, Journal of the American Chemical Society, 126:4550-4556(2004)), 분자 비콘 방법(Tyagi 등, Nature Biotechnology v.14 MARCH 1996), Hybeacon 방법(French DJ 등, Mol. Cell Probes, 15(6):363-374(2001)), 인접한 혼성화 프로브 방법(Bernard P.S. 등, Anal. Biochem., 273:221(1999)) 및 LNA 방법 (미국 특허 제6,977,295호)을 포함하는 다양한 방법에 의해 발생될 수 있다.The signal by the formation of a dimer between the label-linked oligonucleotide and the target nucleic acid can be detected by the Scorpion method (Whitcombe et al., Nature Biotechnology 17:804-807 (1999)), the Sunrise (or Amplifluor) method (Nazarenko et al., Nucleic Acids Research , 25(12):2516-2521 (1997), and U.S. Pat. No. 6,117,635 ), the Lux method (U.S. Pat. No. 7,537,886 ), the Plexor method (Sherrill CB, et al., Journal of the American Chemical Society , 126:4550-4556 (2004)), the molecular beacon method (Tyagi et al., Nature Biotechnology v.14 MARCH 1996), the Hybeacon method (French DJ et al., Mol. Cell Probes , 15(6):363-374 (2001)), It can be generated by various methods including the adjacent hybridization probe method (Bernard PS et al., Anal. Biochem ., 273:221 (1999)) and the LNA method (U.S. Patent No. 6,977,295).
일 구현예에 있어서, 상기 시그널 변화는 타겟 핵산에 특이적으로 혼성화된 매개 올리고뉴클레오타이드의 절단에 의존적인 방식으로 형성된 이합체에 의해 발생된다. In one embodiment, the signal change is caused by a duplex formed in a manner dependent on cleavage of an intermediate oligonucleotide that hybridizes specifically to the target nucleic acid.
본 명세서에서 사용되는 용어 "매개 올리고뉴클레오타이드(mediation oligonucleotide)"는 타겟 핵산을 포함하지 않는 이합체의 생성을 매개하는 올리고뉴클레오타이드이다.The term "mediation oligonucleotide" as used herein is an oligonucleotide that mediates the formation of a duplexer that does not include a target nucleic acid.
일 구현예에 있어서, 상기 매개 올리고뉴클레오타이드의 절단 자체로는 시그널이 발생하지 않고, 매개 올리고뉴클레오타이드의 혼성화 및 절단 후에 상기 절단에 의해 생성된 단편(절단 산물)이 시그널 생성을 위한 연속적인 반응에 관여한다. In one embodiment, cleavage of the intermediate oligonucleotide itself does not generate a signal, but rather, after hybridization and cleavage of the intermediate oligonucleotide, a fragment (cleavage product) generated by the cleavage participates in a continuous reaction for signal generation.
일 구현예에 있어서, 상기 매개 올리고뉴클레오타이드의 혼성화 또는 절단 자체로는 시그널이 발생하지 않는다.In one embodiment, hybridization or cleavage of the intermediate oligonucleotide itself does not generate a signal.
일 구현예에 있어서, 상기 매개 올리고뉴클레오타이드는 타겟 핵산에 혼성화되고 절단되어 단편을 방출함으로써 이합체의 생성을 매개하는 올리고뉴클레오타이드를 포함한다. In one embodiment, the mediating oligonucleotide comprises an oligonucleotide that mediates formation of a duplex by hybridizing to a target nucleic acid and cleaving it to release a fragment.
일 구현예에 있어서, 상기 단편은 캡처 올리고뉴클레오타이드 상에서 상기 단편의 연장에 의한 이합체의 생성을 매개한다. In one embodiment, the fragment mediates the formation of a duplex by extension of the fragment onto a capture oligonucleotide.
일 구현예에 따르면, 상기 매개 올리고뉴클레오타이드는 (i) 타겟 핵산에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 타겟팅 부위 및 (ii) 타겟 핵산에 비-혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 태깅 부위를 포함한다. In one embodiment, the intermediate oligonucleotide comprises (i) a targeting moiety comprising a nucleotide sequence that hybridizes to a target nucleic acid and (ii) a tagging moiety comprising a nucleotide sequence that non-hybridizes to the target nucleic acid.
일 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산 검출용 조성물은 상기 타겟 핵산에 혼성화하는 태깅 올리고뉴클레오타이드를 포함하고, 상기 타겟 핵산의 존재에 의존적인 절단 반응은 상기 태깅 올리고뉴클레오타이드의 절단을 포함할 수 있다. 상기 태깅 올리고뉴클레오타이드는 전술한 매개 올리고뉴클레오타이드의 일 예에 해당한다. In one embodiment, the composition for detecting the target nucleic acid comprises a tagging oligonucleotide that hybridizes to the target nucleic acid, and the cleavage reaction dependent on the presence of the target nucleic acid can comprise cleavage of the tagging oligonucleotide. The tagging oligonucleotide is an example of an intermediary oligonucleotide as described above.
일 구현예에 따르면, 상기 매개 올리고뉴클레오타이드의 절단은 단편을 방출하며, 상기 단편은 캡처 올리고뉴클레오타이드에 특이적으로 혼성화되고 상기 캡처 올리고뉴클레오타이드 상에서 연장된다. 상기 캡처 올리고뉴클레오타이드가 표지를 포함하고 있는 경우, 상기 캡처 올리고뉴클레오타이드는 본원에서 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드의 일 예에 해당한다. In one embodiment, cleavage of the intermediate oligonucleotide releases a fragment, which fragment specifically hybridizes to the capture oligonucleotide and extends onto the capture oligonucleotide. Where the capture oligonucleotide comprises a label, the capture oligonucleotide is an example of an oligonucleotide to which a label is linked herein.
일 구현예에 따르면, 타겟 핵산에 혼성화된 매개 올리고뉴클레오타이드는 절단되어 단편을 방출하고, 상기 단편은 캡처 올리고뉴클레오타이드에 특이적으로 혼성화되며, 상기 단편은 연장되어 연장가닥을 생성하고, 이는 상기 연장가닥 및 캡처 올리고뉴클레오타이드 간의 연장이합체의 형성을 야기하여 타겟 핵산의 존재를 나타내는 시그널을 제공한다.In one embodiment, an intermediary oligonucleotide hybridized to a target nucleic acid is cleaved to release a fragment, which specifically hybridizes to a capture oligonucleotide, which is extended to produce an extended strand, which causes formation of an extended duplex between the extended strand and the capture oligonucleotide, thereby providing a signal indicating the presence of the target nucleic acid.
일 구현예에 따르면, 상기 연장가닥에 혼성화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 제3 올리고뉴클레오타이드가 추가적으로 사용될 수 있다. 상기 제3 올리고뉴클레오타이드가 사용되는 경우, 상기 제3 올리고뉴클레오타이드 및 연장가닥의 혼성화는 다른 유형의 이합체를 형성하여 타겟 핵산의 존재를 나타내는 시그널을 제공한다(예컨대, PCE-SH). 이 때, 상기 다른 유형의 이합체가 시그널 변화를 제공하는 이합체이다.In one embodiment, a third oligonucleotide comprising a nucleotide sequence that hybridizes to the extended strand may be additionally used. When the third oligonucleotide is used, hybridization of the third oligonucleotide and the extended strand forms a different type of duplexer to provide a signal indicating the presence of the target nucleic acid (e.g., PCE-SH). In this case, the different type of duplexer is the duplexer that provides the signal change.
상기 매개 올리고뉴클레오타이드의 절단에 의존적인 방식으로 생성된 이합체에 의한 시그널은 PTOCE(PTO cleavage and extension) 방법(WO 2012/096523), PCE-SH(PTO Cleavage and Extension-Dependent Signaling Oligonucleotide Hybridization) 방법(WO 2013/115442) 및 PCE-NH(PTO Cleavage and Extension-Dependent Non-Hybridization) 방법(WO 2014/104818)을 포함하는 다양한 방법에 의해 발생될 수 있다. The signal by the dimer generated in a manner dependent on the cleavage of the above-mentioned intermediate oligonucleotide can be generated by various methods including the PTO cleavage and extension (PTOCE) method (WO 2012/096523), the PTO Cleavage and Extension-Dependent Signaling Oligonucleotide Hybridization (PCE-SH) method (WO 2013/115442) and the PTO Cleavage and Extension-Dependent Non-Hybridization (PCE-NH) method (WO 2014/104818).
상술한 참조문헌에 개시된 용어와 관련하여, 올리고뉴클레오타이드의 상응하는 예는 다음과 같다: 매개 올리고뉴클레오타이드는 프로빙 앤드 태깅 올리고뉴클레오타이드(Probing and Tagging Oligonucleotide; PTO)에 상응하고, 캡처 올리고뉴클레오타이드는 캡처링 앤드 템플레이팅 올리고뉴클레오타이드(Capturing and Templating Oligonucleotide; CTO)에 상응하며, 제3 올리고뉴클레오타이드는 시그널링 올리고뉴클레오타이드(Signaling Oligonucleotide; SO) 또는 혼성화 올리고뉴클레오타이드(Hybridization Oligonucleotide; HO)에 상응한다. SO, HO, CTO, 연장 가닥 또는 이들의 조합은 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드로서 역할을 할 수 있다.In connection with the terms disclosed in the above-mentioned references, corresponding examples of oligonucleotides are as follows: the intermediate oligonucleotide corresponds to a Probing and Tagging Oligonucleotide (PTO), the capture oligonucleotide corresponds to a Capturing and Templating Oligonucleotide (CTO), and the third oligonucleotide corresponds to a Signaling Oligonucleotide (SO) or a Hybridization Oligonucleotide (HO). The SO, HO, CTO, the extender strand or a combination thereof can serve as the oligonucleotide to which the label is linked.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널 변화를 제공하는 이합체는 단일-유형 이합체 또는 복수-유형 이합체일 수 있다. 구체적으로, 상기 시그널 변화를 제공하는 이합체가 단일-유형 이합체인 경우, 상기 이합체의 수는 1개일 수 있으며, 상기 시그널 변화를 제공하는 이합체가 복수-유형 이합체인 경우, 상기 이합체의 수는 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개, 15개 또는 20개일 수 있으며, 보다 구체적으로, 2개, 3개 또는 4개일 수 있으며, 보다 더 구체적으로 2개 또는 3개일 수 있다. In one embodiment, the dimer providing the signal change may be a single-type dimer or a multi-type dimer. Specifically, when the dimer providing the signal change is a single-type dimer, the number of the dimers may be 1, and when the dimer providing the signal change is a multi-type dimer, the number of the dimers may be 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15 or 20, and more specifically, may be 2, 3 or 4, and even more specifically, may be 2 or 3.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널 변화를 제공하는 이합체가 단일-유형 이합체인 경우, 상기 단일-유형 이합체의 함량은 타겟 핵산의 존재에 의존적으로 변화하고, 이에 의해 시그널을 변화시킨다.In one embodiment, when the dimer providing the signal change is a single-type dimer, the content of the single-type dimer changes depending on the presence of the target nucleic acid, thereby changing the signal.
일 구현예에 있어서, 상기 이합체가 복수-유형 이합체인 경우, 상기 복수-유형 이합체들 간의 함량 비율이 타겟 핵산의 존재에 의존적으로 변화하고, 이에 의해 시그널을 변화시킨다.In one embodiment, when the dimer is a multi-type dimer, the content ratio between the multi-type dimers changes depending on the presence of the target nucleic acid, thereby changing the signal.
일 구현예에 있어서, 상기 복수-유형 이합체들의 Tm 값은 서로 상이하다. 예컨대, 상기 이합체들 간의 Tm 값은 서로 최소 2℃, 3℃, 4℃, 5℃, 7℃, 8℃, 9℃, 10℃, 11℃, 12℃, 13℃, 14℃, 15℃ 또는 20℃ 상이하다.In one embodiment, the Tm values of the multiple-type dimers are different from each other. For example, the Tm values between the dimers are different from each other by at least 2°C, 3°C, 4°C, 5°C, 7°C, 8°C, 9°C, 10°C, 11°C, 12°C, 13°C, 14°C, 15°C or 20°C.
일 구현예에 있어서, 상기 이합체의 함량은 상기 이합체를 구성하는 두 개의 핵산 가닥이 해리된 상태의 이합체(즉, 해리된 형태의 이합체)의 양과 상기 두 개의 핵산 가닥이 혼성화된 상태(즉, 결합된 형태의 이합체)의 이합체의 양의 합을 의미하는 것이다. In one embodiment, the content of the dimer means the sum of the amount of the dimer in a state where the two nucleic acid strands constituting the dimer are dissociated (i.e., the dimer in a dissociated form) and the amount of the dimer in a state where the two nucleic acid strands are hybridized (i.e., the dimer in a bound form).
일 구현예에 있어서, 상기 복수-유형 이합체 중 최소 2개는 동일한 단일-가닥을 포함한다. 상기 복수-유형 이합체가 동일-가닥을 포함하는 경우, 상기 동일한 단일-가닥은 타겟 핵산 검출용 조성물에 처음부터 포함되어 있는 첫 번째 이합체에 포함되어 있고, 인큐베이션 반응 동안 상기 동일한 단일-가닥을 포함하는 새로운 두 번째 이합체가 생성된다. 이러한 경우, 상기 첫 번째 이합체에 포함되어 있던 동일한 단일-가닥은 인큐베이션 반응 동안 두번째 이합체를 생성하며 소모된 것으로 간주될 수 있으며, 이로 인해, 상기 동일한 단일-가닥을 포함하는 첫 번째 이합체의 함량은 감소하고, 상기 동일한 단일-가닥을 포함하는 두번째 이합체의 함량은 증가한 것으로 간주할 수 있다.In one embodiment, at least two of the multiple-type duplexers comprise the same single-strand. When the multiple-type duplexers comprise the same single-strand, the same single-strand is included in the first duplex that is initially included in the composition for detecting a target nucleic acid, and a new second duplexer comprising the same single-strand is generated during the incubation reaction. In this case, the same single-strand that was included in the first duplexer may be considered to be consumed during the incubation reaction to generate the second duplexer, and thus, the content of the first duplexer comprising the same single-strand may be considered to decrease, and the content of the second duplexer comprising the same single-strand may be considered to increase.
일 구현예에 있어서, 상기 제i 타겟 핵산 검출용 조성물의 시그널-변화 온도 범위는 상기 시그널 변화를 제공하는 이합체의 길이 및/또는 서열에 의존적으로 결정될 수 있다. In one embodiment, the signal-change temperature range of the composition for detecting the i target nucleic acid can be determined dependently on the length and/or sequence of the duplexer providing the signal change.
일 구현예에 있어서, 상기 제i 타겟 핵산 검출용 조성물이 단일-유형 이합체를 제공하는 경우, 상기 제i 타겟 핵산 검출용 조성물은 하나의 시그널-변화 온도 범위 및 하나의 시그널-일정 온도 범위를 가질 수 있다. 상기 시그널-변화 범위 및 시그널-일정 온도 범위는 상기 단일-유형 이합체의 길이 및/또는 서열에 의존적으로 결정될 수 있다.In one embodiment, when the composition for detecting the i- th target nucleic acid provides a single-type duplexer, the composition for detecting the i- th target nucleic acid may have one signal-change temperature range and one signal-constant temperature range. The signal-change range and the signal-constant temperature range may be determined depending on the length and/or sequence of the single-type duplexer.
일 구현예에 있어서, 상기 제i 타겟 핵산 검출용 조성물이 복수-유형 이합체, 구체적으로, 2개 유형의 이합체를 제공하는 경우, 상기 제i 타겟 핵산 검출용 조성물은 하나의 시그널-변화 온도 범위 및 2개의 시그널-일정 온도 범위를 가질 수 있다. 상기 시그널-변화 범위 및 시그널-일정 온도 범위는 상기 2개 유형의 이합체의 길이 및/또는 서열에 의존적으로 결정될 수 있다.In one embodiment, when the composition for detecting the i- th target nucleic acid provides a multi-type dimer, specifically, two types of dimers, the composition for detecting the i- th target nucleic acid may have one signal-change temperature range and two signal-constant temperature ranges. The signal-change range and the signal-constant temperature range may be determined depending on the length and/or sequence of the two types of dimers.
일 구현예에 있어서, 상기 n개의 타겟 핵산 검출용 조성물 중 어느 하나는 대응하는 타겟 핵산을 증폭시키는 역할을 하는 증폭 올리고뉴클레오타이드를 포함할 수 있다. 일 구현예에 있어서, 상기 증폭 올리고뉴클레오타이드는 상기 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드와 동일할 수 있다.In one embodiment, any one of the n target nucleic acid detection compositions may comprise an amplification oligonucleotide that serves to amplify the corresponding target nucleic acid. In one embodiment, the amplification oligonucleotide may be identical to the oligonucleotide to which the label is linked.
본원에서, "증폭 올리고뉴클레오타이드"는 타겟 핵산을 증폭시키는 역할을 하는 올리고뉴클레오타이드를 총칭한다.In this application, “amplification oligonucleotide” collectively refers to oligonucleotides that serve to amplify target nucleic acids.
일 구현예에 있어서, 상기 증폭 올리고뉴클레오타이드는 당업계에 공지된 '프라이머'일 수 있다. In one embodiment, the amplification oligonucleotide may be a 'primer' known in the art.
증폭 올리고뉴클레오타이드 및 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드가 동일하다는 것은 하나의 올리고뉴클레오타이드가 타겟 핵산을 증폭시키는 증폭 올리고뉴클레오타이드의 역할뿐만 아니라 타겟 핵산의 존재시에 시그널을 발생시키는 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드의 역할을 한다는 것을 의미한다. 일 예로서, 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드가 타겟 핵산과 혼성화하여 연장되고 시그널을 발생시킬 수 있다.The fact that the amplifying oligonucleotide and the label-linked oligonucleotide are identical means that one oligonucleotide functions both as an amplifying oligonucleotide that amplifies the target nucleic acid and as a label-linked oligonucleotide that generates a signal in the presence of the target nucleic acid. As an example, the label-linked oligonucleotide can hybridize with the target nucleic acid to be extended and generate a signal.
본 개시에 사용되는 타겟 핵산 검출용 조성물은 타겟 핵산의 존재 하에 모든 온도에서 시그널을 제공하는 것이 아님에 유의한다.It is noted that the composition for detecting a target nucleic acid used in the present disclosure does not provide a signal at all temperatures in the presence of the target nucleic acid.
일 구현예에 있어서, 타겟 핵산 검출용 조성물의 시그널 생성 방식들이 동일하더라도, 상이한 서열의 올리고뉴클레오타이드를 포함하는 타겟 핵산 검출용 조성물은 서로 상이한 것으로 간주될 수 있다. 상기 상이한 타겟 핵산 검출용 조성물들은 서로 상이한 검출 온도를 가진다.In one embodiment, even if the signal generating methods of the target nucleic acid detection compositions are the same, the target nucleic acid detection compositions containing oligonucleotides of different sequences can be considered to be different from each other. The different target nucleic acid detection compositions have different detection temperatures.
일 구현예에 있어서, 본 개시에 따른 검출 온도는 n개의 타겟 핵산 검출용 조성물 각각의 시그널-변화 온도 범위들을 고려하여 미리 결정될 수 있다. In one embodiment, the detection temperature according to the present disclosure can be determined in advance by considering the signal-change temperature ranges of each of the n target nucleic acid detection compositions.
일 구현예에 있어서, 상기 n개의 타겟 핵산 검출용 조성물 중 어느 하나의 조성물의 시그널-변화 온도 범위는 상기 이합체의 길이 및/또는 서열에 의존적으로 결정될 수 있다. 즉, 상기 이합체의 Tm 값을 조절함으로써, 시그널-변화 온도 범위를 미리 결정할 수 있다.In one embodiment, the signal-change temperature range of any one of the n target nucleic acid detection compositions can be determined dependently on the length and/or sequence of the dimer. That is, by controlling the Tm value of the dimer, the signal-change temperature range can be determined in advance.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널 변화가 상기 타겟 핵산에 특이적으로 혼성화되는 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드(예컨대, 분자 비콘)에 의해 발생되는 경우, 상기 시그널의 측정은 상기 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드의 Tm 값을 조절함으로써 미리 결정된 검출 온도에서 성공적으로 이루어질 수 있다.In one embodiment, when the signal change is caused by a label-linked oligonucleotide (e.g., a molecular beacon) that specifically hybridizes to the target nucleic acid, the measurement of the signal can be successfully achieved at a predetermined detection temperature by controlling the Tm value of the label-linked oligonucleotide.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널이 상기 타겟 핵산의 존재에 따라 생성된 이합체에 의해 발생되는 경우, 상기 시그널의 측정은 상기 이합체의 Tm을 조절함으로써 미리 결정된 온도에서 성공적으로 이루어진다.In one embodiment, when the signal is generated by a dimer generated in response to the presence of the target nucleic acid, measurement of the signal is successfully accomplished at a predetermined temperature by controlling the Tm of the dimer.
상술한 바와 같이, 상기 검출 온도는 타겟 핵산 검출용 조성물이 제공하는 이합체에 좌우되는 시그널-변화 온도 범위를 고려하여 결정된다. As described above, the detection temperature is determined by considering the signal-change temperature range that depends on the dimer provided by the composition for detecting target nucleic acid.
일 구현예에 있어서, n개의 타겟 핵산을 검출하기 위한 n개의 조성물 중 어느 하나의 검출 온도는 다른 조성물의 시그널-변화 온도 범위와는 중첩하지 않는 시그널-변화 온도 범위 내에서 미리 결정될 수 있다.In one embodiment, the detection temperature of any one of the n compositions for detecting the n target nucleic acids can be predetermined within a signal-change temperature range that does not overlap with the signal-change temperature ranges of the other compositions.
일 구현예에 있어서, 타겟 핵산 검출용 조성물에 대해 할당된 상기 검출 온도는 서로 최소 2℃, 3℃, 4℃, 5℃, 7℃, 8℃, 9℃, 10℃, 11℃, 12℃, 15℃ 또는 20℃ 이상 상이하다.In one embodiment, the detection temperatures assigned to the compositions for detecting target nucleic acids differ from each other by at least 2°C, 3°C, 4°C, 5°C, 7°C, 8°C, 9°C, 10°C, 11°C, 12°C, 15°C or 20°C.
일 구현예에 있어서, 상기 n개의 검출 온도는 45℃ 내지 97℃, 45℃ 내지 96℃, 45℃ 내지 95℃, 45℃ 내지 94℃, 45℃ 내지 93℃, 45℃ 내지 92℃, 45℃ 내지 91℃, 45℃ 내지 90℃, 46℃ 내지 97℃, 46℃ 내지 96℃, 46℃ 내지 95℃, 46℃ 내지 94℃, 46℃ 내지 93℃, 46℃ 내지 92℃, 46℃ 내지 91℃, 46℃ 내지 90℃, 47℃ 내지 97℃, 47℃ 내지 96℃, 47℃ 내지 95℃, 47℃ 내지 94℃, 47℃ 내지 93℃, 47℃ 내지 92℃, 47℃ 내지 91℃, 47℃ 내지 90℃, 48℃ 내지 97℃, 48℃ 내지 96℃, 48℃ 내지 95℃, 48℃ 내지 94℃, 48℃ 내지 93℃, 48℃ 내지 92℃, 48℃ 내지 91℃, 48℃ 내지 90℃, 49℃ 내지 97℃, 49℃ 내지 96℃, 49℃ 내지 95℃, 49℃ 내지 94℃, 49℃ 내지 93℃, 49℃ 내지 92℃, 49℃ 내지 91℃, 49℃ 내지 90℃, 50℃ 내지 97℃, 50℃ 내지 96℃, 50℃ 내지 95℃, 50℃ 내지 94℃, 50℃ 내지 93℃, 50℃ 내지 92℃, 50℃ 내지 91℃ 또는 50℃ 내지 90℃의 온도 범위로부터 선택될 수 있다. In one embodiment, the n detection temperatures are 45°C to 97°C, 45°C to 96°C, 45°C to 95°C, 45°C to 94°C, 45°C to 93°C, 45°C to 92°C, 45°C to 91°C, 45°C to 90°C, 46°C to 97°C, 46°C to 96°C, 46°C to 95°C, 46°C to 94°C, 46°C to 93°C, 46°C to 92°C, 46°C to 91°C, 46°C to 90°C, 47°C to 97°C, 47°C to 96°C, 47°C to 95°C, 47°C to 94°C, 47°C to 93°C, 47°C to 92°C, 47°C to 91°C, 47℃ to 90℃, 48℃ to 97℃, 48℃ to 96℃, 48℃ to 95℃, 48℃ to 94℃, 48℃ to 93℃, 48℃ to 92℃, 48℃ to 91℃, 48℃ to 90℃, 49℃ to 97℃, 49℃ to 96℃, 49℃ to 95℃, 49℃ to 94℃, 49℃ to 93℃, 49℃ to 92℃, 49℃ to 91℃, 49℃ to 90℃, 50℃ to 97℃, 50℃ to 96℃, 50℃ to 95℃, 50℃ to 94℃, 50℃ to 93℃, 50℃ to 92℃, 50℃ to 91℃ or 50℃ to It can be selected from a temperature range of 90℃.
예를 들어, 상기 검출 온도 중 최고 검출 온도(즉, 제n 검출 온도)는 70℃ 내지 97℃, 70℃ 내지 95℃, 70℃ 내지 93℃, 70℃ 내지 90℃, 73℃ 내지 97℃, 73℃ 내지 95℃, 73℃ 내지 93℃, 73℃ 내지 90℃, 75℃ 내지 97℃, 75℃ 내지 95℃, 75℃ 내지 93℃, 75℃ 내지 90℃, 78℃ 내지 97℃, 78℃ 내지 95℃, 78℃ 내지 93℃, 78℃ 내지 90℃, 80℃ 내지 97℃, 80℃ 내지 95℃, 80℃ 내지 93℃, 80℃ 내지 90℃, 83℃ 내지 97℃, 83℃ 내지 95℃, 83℃ 내지 93, 83℃ 내지 90, 85℃ 내지 97℃, 85℃ 내지 95℃, 85℃ 내지 93℃ 또는 85℃ 내지 90℃의 온도 범위로부터 선택될 수 있다.For example, the highest detection temperature among the above detection temperatures (i.e., the nth detection temperature) is 70°C to 97°C, 70°C to 95°C, 70°C to 93°C, 70°C to 90°C, 73°C to 97°C, 73°C to 95°C, 73°C to 93°C, 73°C to 90°C, 75°C to 97°C, 75°C to 95°C, 75°C to 93°C, 75°C to 90°C, 78°C to 97°C, 78°C to 95°C, 78°C to 93°C, 78°C to 90°C, 80°C to 97°C, 80°C to 95°C, 80°C to 93°C, 80°C to 90°C, 83°C to 97°C, 83°C to 95°C, 83°C The temperature range may be selected from 83°C to 90°C, 85°C to 97°C, 85°C to 95°C, 85°C to 93°C or 85°C to 90°C.
예를 들어, 상기 n개의 검출 온도 중 최저 검출 온도(즉, 제1 검출 온도)는 45내지 70℃, 45℃ 내지 68℃, 45℃ 내지 65℃, 45℃ 내지 63℃, 45℃ 내지 60℃, 45℃ 내지 58℃, 45℃ 내지 55℃, 48℃ 내지 70℃, 48℃ 내지 68℃, 48℃ 내지 65℃, 48℃ 내지 63℃, 48℃ 내지 60℃, 48℃ 내지 58℃, 48℃ 내지 55℃, 50℃ 내지 70℃, 50℃ 내지 68℃, 50℃ 내지 65℃, 50℃ 내지 63℃, 50℃ 내지 60℃, 50℃ 내지 58℃, 50℃ 내지 55℃의 온도 범위로부터 선택될 수 있다. For example, among the n detection temperatures, the lowest detection temperature (i.e., the first detection temperature) can be selected from a temperature range of 45 to 70°C, 45°C to 68°C, 45°C to 65°C, 45°C to 63°C, 45°C to 60°C, 45°C to 58°C, 45°C to 55°C, 48°C to 70°C, 48°C to 68°C, 48°C to 65°C, 48°C to 63°C, 48°C to 60°C, 48°C to 58°C, 48°C to 55°C, 50°C to 70°C, 50°C to 68°C, 50°C to 65°C, 50°C to 63°C, 50°C to 60°C, 50°C to 58°C, 50°C to 55°C.
예를 들어, 상기 n개의 검출 온도 중 중간 검출 온도(예컨대, 제2 검출 온도 내지 제n-1 검출 온도)는 55℃ 내지 85℃, 55℃ 내지 83℃, 55℃ 내지 80℃, 55℃ 내지 78℃, 55℃ 내지 75℃, 55℃ 내지 73℃, 55℃ 내지 70℃, 55℃ 내지 68℃, 55℃ 내지 65℃, 55℃ 내지 63℃, 55℃ 내지 60℃, 58℃ 내지 85℃, 58℃ 내지 83℃, 58℃ 내지 80℃, 58℃ 내지 78℃, 58℃ 내지 75℃, 58℃ 내지 73℃, 58℃ 내지 70℃, 58℃ 내지 68℃, 58℃ 내지 65℃, 58℃ 내지 63℃, 58℃ 내지 60℃, 60℃ 내지 85℃, 60℃ 내지 83℃, 60℃ 내지 80℃, 60℃ 내지 78℃, 60℃ 내지 75℃, 60℃ 내지 73℃, 60℃ 내지 70℃, 60℃ 내지 68℃, 60℃ 내지 65℃, 60℃ 내지 63℃, 63℃ 내지 85, 63℃ 내지 83℃, 63℃ 내지 80℃, 63℃ 내지 78℃, 63℃ 내지 75℃, 63℃ 내지 73, 63℃ 내지 70, 63℃ 내지 68, 63℃ 내지 65℃, 65℃ 내지 85℃, 65℃ 내지 83℃, 65℃ 내지 80℃, 65℃ 내지 78℃, 65℃ 내지 75℃, 65℃ 내지 73℃, 65℃ 내지 70℃, 65℃ 내지 68℃, 68℃ 내지 85℃, 68℃ 내지 83℃, 68℃ 내지 80℃, 68℃ 내지 78℃, 68℃ 내지 75℃, 68℃ 내지 73℃, 68℃ 내지 70℃, 70℃ 내지 85℃, 70℃ 내지 83℃, 70℃ 내지 80℃, 70℃ 내지 78℃, 70℃ 내지 75℃ 또는 70℃ 내지 73℃의 온도 범위로부터 선택될 수 있다.For example, among the n detection temperatures, the intermediate detection temperatures (e.g., the second detection temperature to the n -1th detection temperature) are 55°C to 85°C, 55°C to 83°C, 55°C to 80°C, 55°C to 78°C, 55°C to 75°C, 55°C to 73°C, 55°C to 70°C, 55°C to 68°C, 55°C to 65°C, 55°C to 63°C, 55°C to 60°C, 58°C to 85°C, 58°C to 83°C, 58°C to 80°C, 58°C to 78°C, 58°C to 75°C, 58°C to 73°C, 58°C to 70°C, 58°C to 68°C, 58°C to 65°C, 58°C to 63°C, 58℃ to 60℃, 60℃ to 85℃, 60℃ to 83℃, 60℃ to 80℃, 60℃ to 78℃, 60℃ to 75℃, 60℃ to 73℃, 60℃ to 70℃, 60℃ to 68℃, 60℃ to 65℃, 60℃ to 63℃, 63℃ to 85, 63℃ to 83℃, 63℃ to 80℃, 63℃ to 78℃, 63℃ to 75℃, 63℃ to 73, 63℃ to 70, 63℃ to 68, 63℃ to 65℃, 65℃ to 85℃, 65℃ to 83℃, 65℃ to 80℃, 65℃ to 78℃, 65℃ to 75℃, The temperature range may be selected from 65°C to 73°C, 65°C to 70°C, 65°C to 68°C, 68°C to 85°C, 68°C to 83°C, 68°C to 80°C, 68°C to 78°C, 68°C to 75°C, 68°C to 73°C, 68°C to 70°C, 70°C to 85°C, 70°C to 83°C, 70°C to 80°C, 70°C to 78°C, 70°C to 75°C or 70°C to 73°C.
일 구현예에 있어서, n개의 타겟 핵산은 각각 n개의 검출 온도에 할당된 다음, 상기 검출 온도에 적합한 n개의 타겟 핵산을 검출하기 위한 n개의 조성물이 제조되고, 이어 상기 단계 (a)가 실시될 수 있다.In one embodiment, n target nucleic acids are each assigned to n detection temperatures, and then n compositions for detecting n target nucleic acids suitable for the detection temperatures are prepared, and then step (a) can be performed.
일 구현예에서, 상기 n이 3인 경우, 상기 제1 검출 온도는 50℃ 내지 60℃의 온도 범위에서 선택되고, 상기 제2 검출 온도는 65℃ 내지 75℃의 온도 범위에서 선택되며, 상기 제3 검출 온도는 80℃ 내지 95℃의 온도 범위에서 선택될 수 있다.In one embodiment, when n is 3, the first detection temperature may be selected from a temperature range of 50°C to 60°C, the second detection temperature may be selected from a temperature range of 65°C to 75°C, and the third detection temperature may be selected from a temperature range of 80°C to 95°C.
단계 (a)에서, 시그널은 인큐베이션 동안 n개의 검출 온도에서 측정된다.In step (a), the signal is measured at n detection temperatures during incubation.
일 구현예에 있어서, 시그널의 측정은 각 사이클, 선택된 사이클, 또는 반응의 엔드-포인트(end-point of reaction)에서 실시될 수 있다.In one embodiment, measurement of the signal can be performed at each cycle, at selected cycles, or at the end-point of the reaction.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널의 측정은 최소 1개의 사이클에서 실시할 수 있다. 예컨대, 시그널은 선택된 1개의 사이클에서 n개의 검출 온도에서 측정되거나, 또는 선택된 2개의 사이클에서 각각 n개의 검출 온도에서 측정될 수 있다. 예컨대, 상기 n이 3이고, 시그널이 1 사이클 및 30 사이클에서 측정되는 경우, 시그널(즉, 제1 시그널, 제2 시그널 및 제3 시그널)은 1 사이클에서 제1 검출 온도, 제2 검출 온도 및 제3 검출 온도에서 측정되고, 시그널은 30 사이클에서 제1 검출 온도, 제2 검출 온도 및 제3 검출 온도에서 측정된다.In one embodiment, the measurement of the signal can be performed in at least one cycle. For example, the signal can be measured at n detection temperatures in one selected cycle, or can be measured at n detection temperatures in two selected cycles, respectively. For example, when n is 3 and the signals are measured in 1 cycle and 30 cycles, the signals (i.e., the first signal, the second signal, and the third signal) are measured at the first detection temperature, the second detection temperature, and the third detection temperature in 1 cycle, and the signals are measured at the first detection temperature, the second detection temperature, and the third detection temperature in 30 cycles.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널의 측정은 최소 2개의 사이클에서 실시할 수 있다. In one embodiment, the measurement of the signal can be performed in at least two cycles.
일 구현예에 있어서, 상기 시그널 변화는 상기 최소 2개의 사이클에서 측정된 시그널을 이용하여 검출할 수 있다. 예컨대, 핵산 증폭은 PCR의 30 사이클, 40 사이클, 45 사이클 또는 50 사이클 동안 수행될 수 있고, 각 사이클마다 n개의 검출 온도에서 시그널이 측정될 수 있다. 그리고, 복수의 사이클에서 각각의 검출 온도에서 측정된 시그널 값들은 각 검출 온도에서의 증폭 곡선(RFU 및 사이클로 구성된 데이터 포인트의 집합)으로 도시될 수 있다. 구체적인 예로, n이 3인 경우, 각 타겟 핵산이 존재하는 경우, 제1 검출 온도에서의 증폭 곡선, 제2 검출 온도에서의 증폭 곡선, 및 제3 검출 온도에서의 증폭 곡선을 수득할 수 있으며, 상기 증폭 곡선으로부터 시그널의 변화를 확인할 수 있다.In one embodiment, the signal change can be detected using the signals measured in the at least two cycles. For example, the nucleic acid amplification can be performed for 30 cycles, 40 cycles, 45 cycles, or 50 cycles of PCR, and the signals can be measured at n detection temperatures for each cycle. Then, the signal values measured at each detection temperature in the plurality of cycles can be plotted as an amplification curve (a set of data points consisting of RFU and cycle) at each detection temperature. As a specific example, when n is 3, when each target nucleic acid is present, an amplification curve at a first detection temperature, an amplification curve at a second detection temperature, and an amplification curve at a third detection temperature can be obtained, and the change in the signal can be identified from the amplification curves.
본 개시에 따른 방법은 타겟 핵산 검출용 조성물이 대응하는 검출 온도에서만 타겟 핵산 존재에 의존적으로 시그널 변화를 제공한다는 점을 이용한다. 일 구현예에 있어서, 본 개시에 따른 방법은 최소 2개의 사이클에서 검출 온도에서 측정된 시그널 값들을 이용하여 시그널 변화를 검출할 수 있다. 다른 구현예에 있어서, 본 개시에 따른 방법은 하나의 사이클에서 측정된 검출 온도에서의 시그널 값(즉, 단계 (a)에서 측정된 시그널 값)과 기준 시그널 값(예컨대, 타겟 핵산이 존재하지 않는 경우에 측정된 검출 온도에서의 시그널 값)을 이용하여 시그널 변화를 검출할 수 있다.The method according to the present disclosure utilizes the fact that the composition for detecting a target nucleic acid provides a signal change dependent on the presence of the target nucleic acid only at a corresponding detection temperature. In one embodiment, the method according to the present disclosure can detect the signal change using signal values measured at the detection temperature in at least two cycles. In another embodiment, the method according to the present disclosure can detect the signal change using a signal value at the detection temperature measured in one cycle (i.e., the signal value measured in step (a)) and a reference signal value (e.g., a signal value at the detection temperature measured when the target nucleic acid is not present).
시그널 변화를 검출하는 방법은 전술한 두번째 양태의 설명을 참조하여 상세하게 설명될 수 있다. The method of detecting a signal change can be described in detail with reference to the description of the second aspect described above.
일 구현예에 있어서, n개의 검출 온도에 대하여 n개의 기준 시그널 값이 존재한다. In one implementation, there are n reference signal values for n detected temperatures.
일 구현예에 있어서, 상기 타겟 핵산(예컨대, 제i 타겟 핵산)이 존재하지 않는 경우에 측정된 "검출 온도(예컨대, 제i 검출 온도)에서의 시그널 값"은 별도의 음성 대조군 반응을 통해 얻을 수 있다. In one embodiment, the "signal value at the detection temperature (e.g., the i -th detection temperature)" measured in the absence of the target nucleic acid (e.g., the i -th target nucleic acid) can be obtained through a separate negative control reaction.
일 구현예에 있어서, 상기 기준 시그널 값은 음성 대조군 반응을 본 개시에 따른 방법과 동시에 또는 별도로 실시하여 얻을 수 있다.In one embodiment, the reference signal value can be obtained by conducting a negative control reaction simultaneously or separately from the method according to the present disclosure.
일 구현예에 있어서, 상기 기준 시그널 값은 음성 대조군 반응을 통해 얻을 수 있다. 구체적인 일 구현예에 따르면, 제i 검출 온도에서의 기준 시그널 값은 제i 타겟 핵산을 포함하지 않는 샘플(예컨대, 증류수)을 n개의 타겟 핵산 검출용 조성물과 혼합하여 핵산을 증폭하면서 제i 검출 온도에서 시그널을 측정하여 얻을 수 있다. 이때, 시그널의 측정은 어떠한 사이클에서도 실시할 수 있다. 구체적으로, 음성 대조군 반응의 초기 사이클 중 어느 한 사이클에서 측정된 시그널 값을 기준 시그널 값으로 사용하거나, 음성 대조군 반응의 말기 사이클 중 어느 한 사이클에서 측정된 시그널 값을 기준 시그널 값으로 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 단계 (a)에서 시그널을 측정하는 사이클과 동일한 사이클에서 측정된 시그널 값을 기준 시그널 값으로 사용할 수 있다.In one embodiment, the reference signal value can be obtained through a negative control reaction. According to a specific embodiment, the reference signal value at the i detection temperature can be obtained by mixing a sample (e.g., distilled water) that does not contain the i target nucleic acid with n target nucleic acid detection compositions, amplifying the nucleic acid, and measuring a signal at the i detection temperature. At this time, the signal measurement can be performed in any cycle. Specifically, a signal value measured in any one of the early cycles of the negative control reaction can be used as the reference signal value, or a signal value measured in any one of the late cycles of the negative control reaction can be used as the reference signal value. More specifically, a signal value measured in the same cycle as the cycle in which the signal is measured in step (a) can be used as the reference signal value.
일 구현예에 있어서, 상기 기준 시그널 값은 양성 대조군 반응을 통해 얻을 수 있다. 구체적인 일 구현예에 따르면, 제i 타겟 핵산을 포함하는 샘플을 제i 타겟 핵산 검출용 조성물(구체적으로, n개의 타겟 핵산을 검출하기 위한 n개의 조성물)과 혼합하여 핵산을 증폭하면서 제i 검출 온도에서 시그널을 측정하여 얻을 수 있다. In one embodiment, the reference signal value can be obtained through a positive control reaction. According to a specific embodiment, a sample containing the i- th target nucleic acid is mixed with a composition for detecting the i - th target nucleic acid (specifically, n compositions for detecting n target nucleic acids) to amplify the nucleic acid, and a signal is measured at the i -th detection temperature.
상기 양성 대조군 반응을 통해 기준 시그널 값을 얻는 경우, 시그널 값이 검출되는 사이클은 상기 양성 대조군 반응의 베이스라인 영역의 사이클일 수 있다. 상기 베이스라인 영역은 증폭 반응(예컨대, PCR)의 초기 사이클(initial cycle) 동안 시그널(예컨대, 형광 시그널)이 실질적으로 일정하게 유지되는 영역을 의미한다. 이 영역에서는 증폭 산물의 수준이 검출 가능한 정도로 충분하지 않기 때문에, 이 영역의 형광 시그널의 대부분은 반응 시료 자체의 형광 시그널 및 측정 시스템 자체의 형광 시그널을 포함하는 배경 신호(background signal)에 기인한다. 즉, 양성 대조군 반응의 베이스 라인 영역의 사이클에서 측정된 시그널 값은 타겟 핵산이 부존재하는 반응(예컨대, 음성 대조군 반응)으로부터 얻은 기준 시그널 값과 실질적으로 동일할 것이다.When a reference signal value is obtained through the above positive control reaction, the cycle in which the signal value is detected may be a cycle in the baseline region of the positive control reaction. The baseline region refers to a region in which a signal (e.g., a fluorescent signal) remains substantially constant during an initial cycle of an amplification reaction (e.g., PCR). Since the level of the amplification product in this region is not sufficient to be detected, most of the fluorescent signal in this region is due to a background signal including a fluorescent signal of the reaction sample itself and a fluorescent signal of the measurement system itself. That is, a signal value measured in a cycle in the baseline region of the positive control reaction will be substantially the same as a reference signal value obtained from a reaction in which a target nucleic acid is absent (e.g., a negative control reaction).
일 구현예에 있어서, 상기 기준 시그널 값과 상기 단계 (a)에서 측정된 시그널 값의 차이를 통해 시그널 변화를 검출할 수 있다.In one embodiment, a signal change can be detected through the difference between the reference signal value and the signal value measured in step (a).
일 구현예에 있어서, 상기 기준 시그널 값은 검출기의 배경 시그널 및 민감도 또는 사용된 표지의 특성 등을 고려하여 음성 대조군 반응으로부터 미리 결정된 역치값일 수 있다. 상기 역치값을 이용하여 시그널 변화의 유의성을 결정할 수 있다. 상기 역치값은 공지된 역치값 설정 방법에 의해 결정될 수 있다. 예컨대, 역치값은 배경 신호, 민감도, 표지 특성, 검출기의 시그널 편차 또는 오차 범위 등을 고려하여 결정할 수 있다.In one embodiment, the reference signal value may be a threshold value determined in advance from a negative control reaction, taking into account the background signal and sensitivity of the detector, or the characteristics of the label used, etc. The significance of the signal change can be determined using the threshold value. The threshold value can be determined by a known threshold value setting method. For example, the threshold value can be determined by taking into account the background signal, sensitivity, label characteristics, signal deviation or error range of the detector, etc.
일 구현예에 있어서, 상기 기준 시그널 값으로 역치값을 사용하는 경우, 상기 단계 (a)에서 측정된 시그널 값이 상기 역치값과 같거나 큰 경우, 시그널이 변화한 것으로 결정할 수 있다.In one implementation example, when a threshold value is used as the reference signal value, it can be determined that the signal has changed if the signal value measured in step (a) is equal to or greater than the threshold value.
일 구현예에 있어서, 상기 n개의 검출 온도 각각에서의 시그널 측정은 단일 유형의 검출기(single type of detector)를 이용하여 수행될 수 있다. In one embodiment, signal measurements at each of the n detection temperatures can be performed using a single type of detector.
일 구현예에 있어서, 상기 단일 유형의 검출기는 하나의 검출기이다. 일 구현예에 있어서, 상기 n개의 타겟 핵산 검출용 조성물에 포함된 각각의 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드의 표지로부터 발생하는 시그널은 단일 유형의 검출기에 의해 각 타겟 핵산에 대해 서로 구별되지 않는다. In one embodiment, the single type of detector is one detector. In one embodiment, the signals generated from the labels of the oligonucleotides linked to each label included in the composition for detecting n target nucleic acids are not distinguished from each other for each target nucleic acid by the single type of detector.
본 명세서에서 사용되는 단일 또는 하나의 유형의 형광 표지는 동일하거나 실질적으로 동일한 시그널 특성(예컨대, 광학적 특성, 발광 파장 및 전기적 시그널)을 갖는 형광 표지를 의미한다. 예를 들어, FAM 및 CAL Fluor 610은 상이한 유형의 시그널을 제공한다. As used herein, a single or one type of fluorescent label means a fluorescent label having identical or substantially identical signal characteristics (e.g., optical characteristics, emission wavelength, and electrical signal). For example, FAM and CAL Fluor 610 provide different types of signals.
본원에서, 단일 또는 하나의 유형의 형광 표지는 형광 표지로부터의 시그널이 검출 채널을 사용하여 서로 구별되지 않는다는 것을 의미한다. 이러한 단일 또는 하나의 유형의 형광 표지는 형광 표지의 화학 구조에 좌우되는 것은 아니며, 따라서 2개의 형광 표지의 서로 상이한 화학 구조를 갖는 경우에도 이들이 검출 채널을 사용하여 구별되지 않으면 하나의 유형으로 고려된다.In the present invention, a single or one type of fluorescent label means that the signals from the fluorescent labels are indistinguishable from each other using a detection channel. This single or one type of fluorescent label is not dependent on the chemical structure of the fluorescent label, and thus even if two fluorescent labels have different chemical structures, they are considered as one type if they are indistinguishable from each other using a detection channel.
본 개시에 따르면, 하나의 유형의 형광 표지를 공통적으로 포함하는 n개의 타겟 핵산 검출용 조성물로부터 발생하는 시그널은 하나의 검출 채널에 의해 구별되지 않는다.According to the present disclosure, signals generated from n target nucleic acid detection compositions that commonly include one type of fluorescent label are not distinguished by one detection channel.
본 명세서에서 사용되는 용어 "검출 채널"은 단일 유형의 형광 표지로부터의 시그널을 검출하기 위한 수단을 의미한다. 당업계에서 이용가능한 써모사이클러, 예컨대 ABI 7500(Applied Biosystems), QuantStudio(Applied Biosystems), CFX96(Bio-Rad Laboratories), Cobas z 480(Roche), LightCycler(Roche) 등은 몇 개의 상이한 유형의 형광 표지로부터의 시그널을 검출하기 위한 몇 개의 채널(예컨대, 광다이오드)을 포함하고 있으며, 상기 채널이 본원에서의 검출 채널에 해당한다.The term "detection channel" as used herein means a means for detecting a signal from a single type of fluorescent label. Thermocyclers available in the art, such as ABI 7500 (Applied Biosystems), QuantStudio (Applied Biosystems), CFX96 (Bio-Rad Laboratories), Cobas z 480 (Roche), LightCycler (Roche), etc., contain several channels (e.g., photodiodes) for detecting signals from several different types of fluorescent labels, and such channels correspond to detection channels herein.
본 개시에서 사용되는 검출 채널은 시그널을 측정할 수 있는 수단을 포함한다. 예를 들어, 검출 채널은 특정 파장의 형광 시그널을 검출할 수 있는 광다이오드일 수 있다.A detection channel used in the present disclosure includes a means for measuring a signal. For example, the detection channel may be a photodiode capable of detecting a fluorescent signal of a specific wavelength.
일 구현예에 있어서, 상기 n개의 검출 온도 각각에서 측정된 시그널은 상기 단일 유형의 검출기에 의해 서로 구별되지 않는다. In one embodiment, the signals measured at each of the n detection temperatures are indistinguishable from one another by the single type of detector.
단계 (b): 타겟 핵산의 존재의 결정Step (b): Determination of the presence of target nucleic acid
마지막으로, 상기 단계 (a)에서 n개의 검출 온도에서 측정된 시그널로부터 시그널 변화를 검출하고 n개의 타겟 핵산의 존재를 결정한다. Finally, in step (a), signal changes are detected from the signals measured at n detection temperatures and the presence of n target nucleic acids is determined.
일 구현예에 있어서, 상기 제i 검출 온도에서 검출된 시그널 변화에 의해 상기 제i 타겟 핵산의 존재를 결정한다. 예컨대, 상기 제i 검출 온도에서 측정된 시그널로부터 시그널의 변화를 검출하고, 상기 제i 타겟 핵산의 존재를 결정한다. In one embodiment, the presence of the i- th target nucleic acid is determined by a signal change detected at the i-th detection temperature. For example, a signal change is detected from a signal measured at the i- th detection temperature, and the presence of the i- th target nucleic acid is determined.
일 구현예에 있어서, 제i 검출 온도에서 시그널의 변화가 검출되면, 제i 타겟 핵산이 존재하는 것으로 결정할 수 있다.In one embodiment, if a change in signal is detected at the i detection temperature, it can be determined that the i target nucleic acid is present.
일 구현예에 있어서, 제i 검출 온도에서 시그널이 일정하면, 제i 타겟 핵산이 부존재하는 것으로 결정할 수 있다.In one implementation, if the signal is constant at the i detection temperature, it can be determined that the i target nucleic acid is absent.
일 구현예에 있어서, 시그널 변화는 최소 2개의 사이클에서 측정된 시그널을 이용하거나, 최소 1개의 사이클에서 측정된 시그널과 기준 시그널 값을 이용하여 검출할 수 있다.In one embodiment, the signal change can be detected using a signal measured in at least two cycles, or using a signal measured in at least one cycle and a reference signal value.
각 검출 온도에서 측정된 시그널로부터 타겟 핵산의 존재를 결정하는 것은 전술한 시그널 변화를 검출하는 방법을 포함하여 당업계에 공지된 다양한 방법에 의해 수행될 수 있다. Determining the presence of a target nucleic acid from the signal measured at each detection temperature can be performed by various methods known in the art, including the method of detecting the signal change described above.
특정 구현예에 있어서, n은 2이고, 10 사이클 및 30 사이클에서 시그널의 측정을 실시하는 경우, 제1 검출 온도에서 측정된 시그널들(10 사이클에서의 제1 시그널 및 30 사이클에서의 제1 시그널)로부터 상기 제1 타겟 핵산의 존재를 결정하고, 제2 검출 온도에서 측정된 시그널들(10 사이클에서의 제2 시그널 및 30 사이클에서의 제2 시그널)로부터 상기 제2 타겟 핵산의 존재를 결정할 수 있다.In a specific embodiment, n is 2, and when measuring signals at 10 cycles and 30 cycles, the presence of the first target nucleic acid can be determined from signals measured at a first detection temperature (the first signal at 10 cycles and the first signal at 30 cycles), and the presence of the second target nucleic acid can be determined from signals measured at a second detection temperature (the second signal at 10 cycles and the second signal at 30 cycles).
일 구현예에 있어서, 본 개시에 따른 방법은 음성 대조군 반응과 함께 실시될 수 있다. 상기 음성 대조군 반응에서 측정된 시그널 값이 기준 시그널 값으로 사용될 수 있다. 예컨대, 제i 타겟 핵산 검출용 조성물을 포함하는 반응에서, 제i 검출 온도에서 1개의 사이클(예컨대, 마지막 사이클)에서 측정된 시그널은 음성 대조군 반응에서, 동일한 검출 온도(즉, 제i 검출 온도)에서 동일한 사이클(예컨대, 마지막 사이클)에서 측정한 시그널과 비교하여 시그널의 변화를 검출(즉, 시그널의 변화 유/무를 결정)할 수 있다.In one embodiment, the method according to the present disclosure can be performed together with a negative control reaction. A signal value measured in the negative control reaction can be used as a reference signal value. For example, in a reaction including a composition for detecting an i- th target nucleic acid, a signal measured in one cycle (e.g., the last cycle) at the i- th detection temperature can be compared with a signal measured in the same cycle (e.g., the last cycle) at the same detection temperature (i.e., the i- th detection temperature) in a negative control reaction, thereby detecting a change in the signal (i.e., determining whether or not there is a change in the signal).
특정 구현예에 있어서, n은 3이고, 30 사이클에서 시그널의 측정을 실시하는 경우, 제1 검출 온도에서 측정된 시그널(즉, 30 사이클에서 제1 시그널)과 제1 기준 시그널 값(예컨대, 음성 대조군 반응의 30 사이클에서 측정된 제1 검출 온도에서의 시그널)으로부터 상기 제1 타겟 핵산의 존재를 결정하고, 제2 검출 온도에서 측정된 시그널(즉, 30 사이클에서의 제2 시그널)과 제2 기준 시그널 값(예컨대, 음성 대조군 반응의 30 사이클에서 측정된 제2 검출 온도에서의 시그널)으로부터 상기 제2 타겟 핵산의 존재를 결정하며, 제3 검출 온도에서 측정된 시그널(즉, 30 사이클에서의 제3 시그널)과 제3 기준 시그널 값(예컨대, 음성 대조군 반응의 30 사이클에서 측정된 제3 검출 온도에서의 시그널)으로부터 상기 제3 타겟 핵산의 존재를 결정할 수 있다.In a specific embodiment, n is 3, and when measuring a signal at 30 cycles, the presence of the first target nucleic acid can be determined from a signal measured at a first detection temperature (i.e., a first signal at 30 cycles) and a first reference signal value (e.g., a signal at the first detection temperature measured at 30 cycles of the negative control reaction), the presence of the second target nucleic acid can be determined from a signal measured at a second detection temperature (i.e., a second signal at 30 cycles) and a second reference signal value (e.g., a signal at the second detection temperature measured at 30 cycles of the negative control reaction), and the presence of the third target nucleic acid can be determined from a signal measured at a third detection temperature (i.e., a third signal at 30 cycles) and a third reference signal value (e.g., a signal at the third detection temperature measured at 30 cycles of the negative control reaction).
일 구현예에 있어서, 본 개시에 따른 방법은 양성 대조군 반응과 함께 실시될 수 있다. 상기 양성 대조군 반응에서 측정된 시그널 값이 기준 시그널 값으로 사용될 수 있다. 예컨대, 제i 검출 온도에서 1개의 사이클, 예컨대, 30 사이클에서 측정된 시그널인 30 사이클에서 측정된 제1 시그널은 양성 대조군 반응의 제i 검출 온도에서 30 사이클보다 이전 사이클, 예컨대, 1 사이클에서 측정된 시그널과 비교하여 시그널의 변화를 검출할 수 있다. In one embodiment, the method according to the present disclosure can be performed together with a positive control reaction. A signal value measured in the positive control reaction can be used as a reference signal value. For example, a first signal measured in
일 구현예에 있어서, 상기 단계 (a)에서 1개의 사이클에서 시그널 측정을 실시하고, 양성 대조군 반응을 통해 얻은 기준 시그널 값을 사용하여 시그널 변화를 검출하는 경우, 상기 기준 시그널 값을 얻기 위하여, 양성 대조군 반응에서 시그널의 측정은 단계 (a)에서 시그널을 측정하는 사이클보다 최소 30 사이클 이전, 20 사이클 이전, 10 사이클 이전, 또는 5 사이클 이전의 사이클에서 실시될 수 있다.In one embodiment, when performing signal measurement in one cycle in step (a) and detecting a signal change using a reference signal value obtained through a positive control reaction, in order to obtain the reference signal value, the measurement of the signal in the positive control reaction may be performed in a cycle at least 30 cycles prior to, 20 cycles prior to, 10 cycles prior to, or 5 cycles prior to the cycle in which the signal is measured in step (a).
특정 구현예에 있어서, n은 3이고, 30 사이클에서 시그널의 측정을 실시하는 경우, 제1 검출 온도에서 측정된 시그널(즉, 30 사이클에서 제1 시그널)과 제1 기준 시그널 값(예컨대, 제1 타겟 핵산 양성 대조군 반응의 1 사이클에서 측정된 제1 검출 온도에서의 시그널)으로부터 상기 제1 타겟 핵산의 존재를 결정하고, 제2 검출 온도에서 측정된 시그널(즉, 30 사이클에서의 제2 시그널)과 제2 기준 시그널 값(예컨대, 제2 타겟 핵산 양성 대조군 반응의 1 사이클에서 측정된 제2 검출 온도에서의 시그널)으로부터 상기 제2 타겟 핵산의 존재를 결정하며, 제3 검출 온도에서 측정된 시그널(즉, 30 사이클에서의 제3 시그널)과 제3 기준 시그널 값(예컨대, 제3 타겟 핵산 양성 대조군 반응의 1 사이클에서 측정된 제3 검출 온도에서의 시그널)으로부터 상기 제3 타겟 핵산의 존재를 결정할 수 있다.In a specific embodiment, n is 3, and when measuring signals at 30 cycles, the presence of the first target nucleic acid can be determined from a signal measured at a first detection temperature (i.e., a first signal at 30 cycles) and a first reference signal value (e.g., a signal at the first detection temperature measured at 1 cycle of the first target nucleic acid positive control reaction), the presence of the second target nucleic acid can be determined from a signal measured at a second detection temperature (i.e., a second signal at 30 cycles) and a second reference signal value (e.g., a signal at the second detection temperature measured at 1 cycle of the second target nucleic acid positive control reaction), and the presence of the third target nucleic acid can be determined from a signal measured at a third detection temperature (i.e., a third signal at 30 cycles) and a third reference signal value (e.g., a signal at the third detection temperature measured at 1 cycle of the third target nucleic acid positive control reaction).
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 첨부된 청구항에 제시된 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are intended to explain the present invention more specifically, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention set forth in the appended claims is not limited by these examples.
실시예Example
본 개시에 따른 3개의 프로브를 포함하는 타겟 핵산 검출용 조성물을 이용하여 타겟 핵산 검출이 가능한지 확인하였다. 특히, 3개의 프로브 및 타겟 핵산에 의해 형성되는 3개의 혼성화물(즉, 제1 혼성화물, 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물)의 Tm들을 임의로 조절하여 다양한 구현예로 사용할 수 있음을 실시예 1 및 실시예 2를 통해 확인하였다.It was confirmed whether target nucleic acid detection is possible using a composition for detecting target nucleic acids including three probes according to the present disclosure. In particular, it was confirmed through Examples 1 and 2 that the Tms of three hybrids (i.e., a first hybrid, a second hybrid, and a third hybrid) formed by the three probes and the target nucleic acids can be arbitrarily controlled and used in various implementation examples.
실시예 1: 단일 타겟 핵산의 검출 1(Tm1이 Tm2 및 Tm3보다 낮은 경우)Example 1: Detection of a single target nucleic acid 1 (when Tm1 is lower than Tm2 and Tm3)
실시예 1-1. 타겟 핵산 및 올리고뉴클레오타이드의 준비Example 1-1. Preparation of target nucleic acid and oligonucleotide
타겟 핵산의 주형으로 Chlamydia trachomatis(CT) (기탁번호: ATCC VR-1500, ㈜코람데오랩)의 지놈 DNA를 사용하였다. CT 타겟 핵산의 검출 온도를 60℃로 설정하고, 타겟 핵산 주형 상에서 3'에서 5' 방향으로 제1 영역 및 제2 영역을 선택하였다. 그리고, Tm1은 54.8℃, Tm2는 72.5℃ 및 Tm3은 67.3℃가 되도록 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브의 서열 및 길이를 디자인하였다. 구체적으로, 리포터 프로브는 타겟 핵산의 제1 영역에 상보적인 서열을 포함하고 그의 3'-말단에는 리포터 분자(Cal Fluor Red 610)를 연결하였다. 제1 퀀처 프로브는 리포터 프로브의 5'-말단 부위에 상보적인 서열을 포함하고 그의 5'-말단에 제1 퀀처 분자(BHQ-2)를 연결하였다. 제2 퀀처 프로브는 타겟 핵산의 제2 영역에 상보적인 서열을 포함하고 그의 5'-말단에 제2 퀀처 분자(BHQ-2)를 연결하였다. 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브의 3'-말단은 DNA 중합효소에 의한 신장을 막기 위해 Spacer C3로 블로킹하였다.The genomic DNA of Chlamydia trachomatis (CT) (Accession Number: ATCC VR-1500, Coram Deo Lab Co., Ltd.) was used as a template of the target nucleic acid. The detection temperature of the CT target nucleic acid was set to 60°C, and the first region and the second region were selected in the 3' to 5' direction on the target nucleic acid template. Then, the sequences and lengths of the reporter probe, the first quencher probe, and the second quencher probe were designed so that Tm1 was 54.8°C, Tm2 was 72.5°C, and Tm3 was 67.3°C. Specifically, the reporter probe includes a sequence complementary to the first region of the target nucleic acid, and a reporter molecule (Cal Fluor Red 610) was linked to the 3'-terminus thereof. The first quencher probe includes a sequence complementary to the 5'-terminal portion of the reporter probe, and a first quencher molecule (BHQ-2) was linked to the 5'-terminus thereof. The second quencher probe contained a sequence complementary to the second region of the target nucleic acid and was linked to a second quencher molecule (BHQ-2) at its 5'-end. The 3'-ends of the first quencher probe and the second quencher probe were blocked with Spacer C3 to prevent elongation by DNA polymerase.
CT 타겟 핵산의 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 부위를 증폭하기 위한 프라이머 쌍 및 CT 타겟 핵산을 검출하기 위한 3개의 프로브를 표 3과 같이 준비하였다.Primer pairs for amplifying a region including the first region and the second region of the CT target nucleic acid and three probes for detecting the CT target nucleic acid were prepared as shown in Table 3.
번호order
number
타입Upload
Type
(5' -3’)order
(5'-3')
(증폭 산물)CT-target nucleic acid
(amplification product)
프라이머CT-forward
밑줄: 타겟 핵산의 제1 영역;Underline: first region of target nucleic acid;
볼드체: 타겟 핵산의 제2 영역Bold: Second region of target nucleic acid
실시예 1-2. 실시간 중합효소 연쇄 반응Example 1-2. Real-time polymerase chain reaction
상기 올리고뉴클레오타이드를 이용하여 실시간 중합효소 연쇄반응을 실시하였다. 정방향 프라이머 및 역방향 프라이머의 연장을 위하여 Klentaq1 중합효소를 사용하였다.Real-time polymerase chain reaction was performed using the above oligonucleotides. Klentaq1 polymerase was used for extension of the forward and reverse primers.
타겟 핵산(튜브 1: 10 pg의 CT 지놈 DNA) 및 증류수(튜브 2: 음성대조군)각각에 CT-정방향 프라이머 4 pmole(서열 번호: 2), CT-역방향 프라이머 20 pmole (서열 번호: 3), CT-리포터 프로브 1 pmole (서열 번호: 4), CT-제1 퀀처 프로브 5 pmole(서열 번호: 5), CT-제2 퀀처 프로브 5 pmole (서열 번호: 6), 2 ㎕의 10 X NEB Thermal buffer (20 mM Tris-HCl, 10 mM (NH4)2SO4, 10 mM KCl, 0.1% Triton® X-100), 6 mM MgSO4, 1.12 mM dNTP mix 및 10 U Klentaq1 중합 효소를 첨가하여 20 ㎕의 반응 혼합물을 제조하였다. 4 pmoles of CT-forward primer (SEQ ID NO: 2), 20 pmoles of CT-reverse primer (SEQ ID NO: 3), 1 pmole of CT-reporter probe (SEQ ID NO: 4), 5 pmoles of CT-first quencher probe (SEQ ID NO: 5), 5 pmoles of CT-second quencher probe (SEQ ID NO: 6), 2 μl of 10 X NEB Thermal buffer (20 mM Tris-HCl, 10 mM (NH 4 ) 2 SO 4 , 10 mM KCl, 0.1% Triton ® X-100), 6 mM MgSO 4 , 1.12 mM dNTP mix and 10 U Klentaq1 polymerase were added to each of target nucleic acid (Tube 1: 10 pg of CT genomic DNA ) and distilled water (Tube 2: negative control) to prepare a 20 μl reaction mixture.
이어서, 반응 혼합물이 담긴 튜브 1 및 2를 각각 실시간 열순환기(CFX96 Real-time Cycler, Bio-Rad)에 위치시켜 95℃에서 15분간 변성시키고, 60℃에서 60초, 50℃에서 5초, 72℃에서 30초 및 95℃에서 10초의 50 사이클을 수행하였다. Next,
시그널의 측정은 매 사이클마다 (i) 제1 시그널-일정 온도 범위 내의 온도인 50℃, (ii) 시그널-변화 온도 범위 내의 온도인 60, 및 (iii) 제2 시그널-일정 온도 범위 내의 온도인 95℃에서 실시하였다.The signal measurements were performed at (i) 50°C, a temperature within the first signal-constant temperature range, (ii) 60°C, a temperature within the signal-changing temperature range, and (iii) 95°C, a temperature within the second signal-constant temperature range, for each cycle.
그 결과, 도 7에 나타난 바와 같이, 상기 3가지 온도 각각에서 튜브 1 및 튜브 2에 대한 증폭 곡선을 얻었다. As a result, amplification curves for
튜브 1의 경우, 시그널-변화 온도 범위 내의 온도인 60℃에서만 시그널의 변화가 검출되었고, 제1 및 제2 시그널-일정 온도 범위 내의 온도인 50℃ 및 95℃에서는 시그널 변화가 검출되지 않았다. 따라서, 튜브 1은 CT를 포함하는 것으로 결정되었다. For
반면, 음성 대조군인 튜브 2는 3가지 온도 모두에서 시그널 변화가 검출되지 않았다. 따라서, 튜브 2는 CT를 포함하고 있지 않는 것으로 결정되었다. In contrast,
이러한 결과는 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물을 이용하여, 타겟 핵산의 검출이 가능함을 의미한다. 또한, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물은 상술한 바와 같이, InterSC-타입 타겟 핵산 검출용 조성물인 것을 확인하였다.These results imply that detection of target nucleic acids is possible using the composition for detecting target nucleic acids according to the present disclosure. In addition, it was confirmed that the composition for detecting target nucleic acids according to the present disclosure is an InterSC-type composition for detecting target nucleic acids, as described above.
전술한 바와 같이, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출 방법은 음성 대조군 반응으로부터 얻은 기준 시그널 값을 이용하여 타겟 핵산의 존재를 나타내는 시그널(즉, 시그널의 변화)을 검출할 수 있다. 50℃, 60℃ 및 95℃에서의 시그널 값이 음성 대조군 반응의 시그널 값(즉, RFU: 0)을 기준으로 한 역치(Threshold)인 RFU - 200 이하이면 시그널이 변화한 것으로 간주하였다. As described above, the target nucleic acid detection method according to the present disclosure can detect a signal (i.e., a change in signal) indicating the presence of a target nucleic acid using a reference signal value obtained from a negative control reaction. If the signal values at 50°C, 60°C, and 95°C are less than or equal to RFU - 200, which is a threshold based on the signal value of the negative control reaction (i.e., RFU: 0), the signal was considered to have changed.
그 결과, 표 4에 나타난 바와 같이, 튜브 1의 경우, 60℃에서만 Ct 값 26.85로 시그널 변화가 확인되었고, 50℃ 및 95℃에서는 시그널의 변화가 확인되지 않았다. 반면, 음성 대조군인 튜브 2에서는 50℃, 60℃ 및 95℃ 모두에서 시그널의 변화가 확인되지 않았다.As a result, as shown in Table 4, in the case of
튜브 1: 10 pg의 CT 지놈 DNA;Tube 1: 10 pg of CT genomic DNA;
튜브 2: 음성 대조군;Tube 2: Negative control;
N/A: Not ApplicableN/A: Not Applicable
실시예 2: 단일 타겟 핵산의 검출 2(Tm1이 Tm2보다 낮고 Tm3보다 높은 경우)Example 2: Detection of a single target nucleic acid 2 (when Tm1 is lower than Tm2 and higher than Tm3)
실시예 2-1. 타겟 핵산 및 올리고뉴클레오타이드의 준비Example 2-1. Preparation of target nucleic acid and oligonucleotide
타겟 핵산의 주형으로 Neisseria gonorrhoeae (NG) (기탁번호: ATCC 700825, ㈜코람데오랩)의 지놈 DNA를 사용하였다. NG 타겟 핵산의 검출 온도를 74℃로 설정하고, 타겟 핵산 주형 상에서 3'에서 5' 방향으로 제1 영역 및 제2 영역을 선택하였다. 그리고, Tm1은 76.4℃, Tm2는 80.8℃ 및 Tm3은 71.1℃가 되도록 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브의 서열 및 길이를 디자인하였다. 구체적으로, 리포터 프로브는 타겟 핵산의 제1 영역에 상보적인 서열을 포함하고 그의 3'-말단에는 리포터 분자(Cal Fluor Red 610)를 연결하였다. 제1 퀀처 프로브는 리포터 프로브의 5'-말단 부위에 상보적인 서열을 포함하고 그의 5'-말단에 제1 퀀처 분자(BHQ-2)를 연결하였다. 제2 퀀처 프로브는 타겟 핵산의 제2 영역에 상보적인 서열을 포함하고 그의 5'-말단에 제2 퀀처 분자(BHQ-2)를 연결하였다. 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브의 3'-말단은 DNA 중합효소에 의한 신장을 막기 위해 Spacer C3로 블로킹하였다.The genomic DNA of Neisseria gonorrhoeae (NG) (Accession Number: ATCC 700825, Coram Deo Lab Co., Ltd.) was used as a template of the target nucleic acid. The detection temperature of the NG target nucleic acid was set to 74°C, and the first region and the second region were selected in the 3' to 5' direction on the target nucleic acid template. Then, the sequences and lengths of the reporter probe, the first quencher probe, and the second quencher probe were designed so that Tm1 was 76.4°C, Tm2 was 80.8°C, and Tm3 was 71.1°C. Specifically, the reporter probe included a sequence complementary to the first region of the target nucleic acid, and a reporter molecule (Cal Fluor Red 610) was linked to the 3'-end thereof. The first quencher probe contains a sequence complementary to the 5'-terminal portion of the reporter probe and has a first quencher molecule (BHQ-2) linked to its 5'-terminus. The second quencher probe contains a sequence complementary to the second region of the target nucleic acid and has a second quencher molecule (BHQ-2) linked to its 5'-terminus. The 3'-terminus of the first quencher probe and the second quencher probe were blocked with Spacer C3 to prevent elongation by DNA polymerase.
NG 타겟 핵산의 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 부위를 증폭하기 위한 프라이머 쌍 및 NG 타겟 핵산을 검출하기 위한 3개의 프로브를 표 5와 같이 준비하였다.Primer pairs for amplifying a region including the first region and the second region of the NG target nucleic acid and three probes for detecting the NG target nucleic acid were prepared as shown in Table 5.
번호order
number
타입Upload
Type
(5' -3’)order
(5'-3')
프라이머NG-Forward
Primer
[C(BHQ-2)]CGACCCGGCTTGCCGACAACA [Spacer C3]
밑줄: 타겟 핵산의 제1 영역;Underline: first region of target nucleic acid;
볼드체: 타겟 핵산의 제2 영역Bold: Second region of target nucleic acid
실시예 2-2. 실시간 중합효소 연쇄 반응Example 2-2. Real-time polymerase chain reaction
상기 올리고뉴클레오타이드를 이용하여 실시간 중합효소 연쇄반응을 실시하였다. 정방향 프라이머 및 역방향 프라이머의 연장을 위하여 Klentaq1 중합효소를 사용하였다.Real-time polymerase chain reaction was performed using the above oligonucleotides. Klentaq1 polymerase was used for extension of the forward and reverse primers.
타겟 핵산(튜브 1: 7 pg의 NG 지놈 DNA) 및 증류수(튜브 2: 음성대조군)각각에 NG-정방향 프라이머 2 pmole(서열 번호: 8), NG-역방향 프라이머 20 pmole (서열 번호: 9), NG-리포터 프로브 1 pmole(서열 번호: 10), NG-제1 퀀처 프로브 5 pmole(서열 번호: 11), NG-제2 퀀처 프로브 5 pmole(서열 번호: 12), 2 ㎕의 10X NEB Thermal buffer(20 mM Tris-HCl, 10 mM (NH4)2SO4, 10 mM KCl, 0.1% Triton® X-100), 6 mM MgSO4, 1.12 mM dNTP mix 및 10 U Klentaq1 중합 효소를 첨가하여 20 ㎕의 반응 혼합물을 제조하였다.To each of target nucleic acid (Tube 1: 7 pg of NG genomic DNA) and distilled water (Tube 2: negative control), 2 pmole of NG-forward primer (SEQ ID NO: 8), 20 pmole of NG-reverse primer (SEQ ID NO: 9), 1 pmole of NG-reporter probe (SEQ ID NO: 10), 5 pmole of NG-first quencher probe (SEQ ID NO: 11), 5 pmole of NG-second quencher probe (SEQ ID NO: 12), 2 μl of 10X NEB Thermal buffer (20 mM Tris-HCl, 10 mM (NH 4 ) 2 SO 4 , 10 mM KCl, 0.1% Triton ® X-100), 6 mM MgSO 4 , 1.12 mM dNTP mix, and 10 U Klentaq1 polymerase were added, and 20 μl of A reaction mixture was prepared.
이어서, 반응 혼합물이 담긴 튜브 1 및 2를 각각 실시간 열순환기(CFX96 Real-time Cycler, Bio-Rad)에 위치시켜 95℃에서 15분간 변성시키고, 60℃에서 60초, 72℃에서 30초, 74℃에서 5초 및 95℃에서 10초의 50 사이클을 수행하였다. Next,
시그널의 측정은 매 사이클마다 (i) 제1 시그널-일정 온도 범위 내의 온도인 60℃, (ii) 시그널-변화 온도 범위 내의 온도인 74℃ 및 (iii) 제2 시그널-일정 온도 범위 내의 온도인 95℃에서 실시하였다.The signal measurements were performed at (i) 60°C, a temperature within the first signal-constant temperature range, (ii) 74°C, a temperature within the signal-changing temperature range, and (iii) 95°C, a temperature within the second signal-constant temperature range, for each cycle.
그 결과, 도 8에 나타난 바와 같이, 상기 3가지 온도 각각에서 튜브 1 및 튜브 2에 대한 증폭 곡선을 얻었다. As a result, amplification curves for
튜브 1의 경우, 시그널-변화 온도 범위 내의 74℃에서만 시그널의 변화가 검출되었고, 제1 및 제2 시그널-일정 온도 범위 내의 온도인 60℃ 및 95℃에서는 시그널 변화가 검출되지 않았다. 따라서, 튜브 1은 NG를 포함하는 것으로 결정되었다. For
반면, 음성 대조군인 튜브 2는 3가지 온도 모두에서 시그널 변화가 검출되지 않았다. 따라서, 튜브 2는 NG를 포함하고 있지 않는 것으로 결정되었다. In contrast,
이러한 결과는 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물을 이용하여, 타겟 핵산의 검출이 가능함을 의미한다. 또한, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물은 상술한 바와 같이, InterSC-타입 타겟 핵산 검출용 조성물인 것을 확인하였다. 특히, 실시예 1의 결과와 함께 실시예 2의 결과는 3개의 프로브 및 타겟 핵산에 의해 형성되는 3개의 혼성화물(즉, 제1 혼성화물, 제2 혼성화물 및 제3 혼성화물)의 Tm들을 임의로 조절하여 다양한 구현예로 사용할 수 있음을 나타낸다. These results imply that target nucleic acids can be detected using the composition for detecting target nucleic acids according to the present disclosure. In addition, it was confirmed that the composition for detecting target nucleic acids according to the present disclosure is an InterSC-type target nucleic acid detection composition, as described above. In particular, the results of Example 2 together with the results of Example 1 indicate that the Tms of three hybrids (i.e., the first hybrid, the second hybrid, and the third hybrid) formed by three probes and target nucleic acids can be arbitrarily controlled and used in various implementation examples.
전술한 바와 같이, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출 방법은 음성 대조군 반응으로부터 얻은 기준 시그널 값을 이용하여 타겟 핵산의 존재를 나타내는 시그널(즉, 시그널의 변화)을 검출할 수 있다. 60℃, 74℃및 95℃에서의 시그널 값이 음성 대조군 반응의 시그널 값(즉, RFU: 0)을 기준으로 한 역치인 RFU 200 이상이면 시그널이 변화한 것으로 간주하였다. As described above, the target nucleic acid detection method according to the present disclosure can detect a signal (i.e., a change in signal) indicating the presence of a target nucleic acid using a reference signal value obtained from a negative control reaction. If the signal values at 60°C, 74°C, and 95°C are
그 결과, 표 6에 나타난 바와 같이, 튜브 1의 경우, 74℃에서만 Ct 값 28.55로 시그널 변화가 확인되었고, 60℃ 및 95℃에서는 시그널의 변화가 확인되지 않았다. 반면, 음성 대조군인 튜브 2에서는 60℃, 74℃ 및 95℃ 모두에서 시그널의 변화가 확인되지 않았다.As a result, as shown in Table 6, in the case of
튜브 1: 7 pg의 NG 지놈 DNA;Tube 1: 7 pg of NG genomic DNA;
튜브 2: 음성 대조군;Tube 2: Negative control;
N/A: Not ApplicableN/A: Not Applicable
실시예 3. 복수의 타겟 핵산의 검출 Example 3. Detection of multiple target nucleic acids
본 개시에 따르면, 복수의 타겟 핵산 검출용 조성물들의 시그널-변화 온도 범위를 조절함으로써, 하나의 반응 용기에서 단일 유형의 표지를 이용하여 복수의 타겟 핵산을 검출할 수 있다.According to the present disclosure, by controlling the signal-change temperature ranges of a plurality of target nucleic acid detection compositions, a plurality of target nucleic acids can be detected using a single type of label in a single reaction vessel.
본 실시예에서는 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물을 이용하여 하나의 반응 용기에서 단일 유형의 표지로 복수의 타겟 핵산(구체적으로, 2개의 타겟 핵산)을 검출할 수 있는지 확인하였다.In this example, it was confirmed whether a plurality of target nucleic acids (specifically, two target nucleic acids) can be detected with a single type of label in one reaction vessel using a composition for detecting target nucleic acids according to the present disclosure.
실시예 3-1. 타겟 핵산 및 올리고뉴클레오타이드의 준비Example 3-1. Preparation of target nucleic acid and oligonucleotide
제1 타겟 핵산의 주형으로 실시예 1에서 사용한 Chlamydia trachomatis(CT) (기탁번호: ATCC VR-1500, ㈜코람데오랩)의 지놈 DNA를 사용하고 제2 타겟 핵산의 주형으로 실시에 2에서 사용한 Neisseria gonorrhoeae (NG) (기탁번호: ATCC 700825, ㈜코람데오랩)의 지놈 DNA를 사용하였다. The genomic DNA of Chlamydia trachomatis (CT) (Accession No.: ATCC VR-1500, Coram Deo Lab Co., Ltd.) used in Example 1 was used as a template for the first target nucleic acid, and the genomic DNA of Neisseria gonorrhoeae (NG) (Accession No.: ATCC 700825, Coram Deo Lab Co., Ltd.) used in Example 2 was used as a template for the second target nucleic acid .
이어서, 제1 타겟 핵산인 CT의 존재를 나타내는 시그널의 변화를 검출하기 위한 제1 검출 온도는 60℃로 설정하고, 제2 타겟 핵산인 NG의 존재를 나타내는 시그널의 변화를 검출하기 위한 제2 검출 온도는 74℃로 설정한 다음, 각각의 타겟 핵산 주형 상에서 3'에서 5' 방향으로 제1 영역 및 제2 영역을 선택하였다. 그리고, 제1 타겟 핵산 검출용 조성물에 대한 올리고뉴클레오타이드로서, Tm1은 54.8℃, Tm2는 72.5℃ 및 Tm3은 67.3℃가 되도록 CT-리포터 프로브, CT-제1 퀀처 프로브 및 CT-제2 퀀처 프로브의 서열 및 길이를 디자인하였으며, 이는 실시예 1-1의 표 3과 동일한 올리고뉴클레오타이드이다. 제2 타겟 핵산 검출용 조성물에 대한 올리고뉴클레오타이드로서, Tm1은 76.7℃, Tm2는 81.0℃ 및 Tm3은 71.3℃가 되도록 NG-리포터 프로브, NG-제1 퀀처 프로브 및 NG-제2 퀀처 프로브의 서열 및 길이를 디자인하였으며, 이는 실시예 2-1의 표 5와 동일한 올리고뉴클레오타이드이다. Next, the first detection temperature for detecting a change in a signal indicating the presence of the first target nucleic acid, CT, was set to 60°C, and the second detection temperature for detecting a change in a signal indicating the presence of the second target nucleic acid, NG, was set to 74°C, and then the first region and the second region were selected in the 3' to 5' direction on each target nucleic acid template. Then, as an oligonucleotide for the composition for detecting the first target nucleic acid, the sequences and lengths of the CT-reporter probe, the CT-first quencher probe, and the CT-second quencher probe were designed so that Tm1 was 54.8°C, Tm2 was 72.5°C, and Tm3 was 67.3°C, and these are the same oligonucleotides as in Table 3 of Example 1-1. As an oligonucleotide for a composition for detecting a second target nucleic acid, the sequences and lengths of the NG-reporter probe, the NG-first quencher probe and the NG-second quencher probe were designed so that Tm1 was 76.7°C, Tm2 was 81.0°C and Tm3 was 71.3°C, and these are the same oligonucleotides as in Table 5 of Example 2-1.
도 9는 대응하는 타겟 핵산의 존재 여부 및 온도에 따라, 본 실시예에서 사용된 2개의 조성물 각각의 리포터 프로브, 제1 퀀처 프로브 및 제2 퀀처 프로브의 우세한 형태를 보여준다. 구체적으로, 50℃는 2개의 타겟 핵산 검출용 조성물 모두의 제1 시그널-일정 온도 범위 내의 온도이다. 60℃는 제1 검출 온도로서, 제1 타겟 핵산 검출용 조성물의 시그널-변화 온도 범위 내의 온도이면서 제2 타겟 핵산 검출용 조성물의 제1 시그널-일정 온도 범위 내의 온도이다. 74℃는 제2 검출 온도로서, 제1 타겟 핵산 검출용 조성물의 제2 시그널-일정 온도 범위 내의 온도이면서 제2 타겟 핵산 검출용 조성물의 시그널-변화 온도 범위 내의 온도이다. 95℃는 2개의 타겟 핵산 검출용 조성물 모두의 제2 시그널-일정 온도 범위 내의 온도이다.FIG. 9 shows the predominant form of the reporter probe, the first quencher probe and the second quencher probe of each of the two compositions used in the present embodiment, depending on the presence or absence of the corresponding target nucleic acid and the temperature. Specifically, 50°C is a temperature within the first signal-constant temperature range of both target nucleic acid detecting compositions. 60°C is a first detection temperature, which is a temperature within the signal-change temperature range of the first target nucleic acid detecting composition and a temperature within the first signal-constant temperature range of the second target nucleic acid detecting composition. 74°C is a second detection temperature, which is a temperature within the second signal-constant temperature range of the first target nucleic acid detecting composition and a temperature within the signal-change temperature range of the second target nucleic acid detecting composition. 95°C is a temperature within the second signal-constant temperature range of both target nucleic acid detecting compositions.
도 9에 나타난 바와 같이, 제1 타겟 핵산 검출용 조성물에 포함된 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자는 (i) 50℃에서는 제1 타겟 핵산의 존재 여부와 무관하게 제1 퀀처 분자 및/또는 제2 퀀처 분자에 의해 퀀칭되고, (ii) 60℃에서는 제1 타겟 핵산이 부존재하면 언퀀칭되고 제1 타겟 핵산이 존재하는 경우에는 제2 퀀처 분자에 의해 퀀칭되며, (iii) 74℃ 및 95℃에서는 제1 타겟 핵산 존재 여부와 무관하게 언퀀칭된다. 즉, 제1 타겟 핵산 검출용 조성물은 제1 검출 온도인 60℃에서만 제1 타겟 핵산 존재에 의존적인 시그널 변화를 제공하며, 다른 온도에서는 제1 타겟 핵산이 존재하여도 일정한 시그널을 제공한다. As shown in FIG. 9, the reporter molecule linked to the reporter probe included in the first target nucleic acid detection composition is (i) quenched by the first quencher molecule and/or the second quencher molecule at 50°C regardless of the presence of the first target nucleic acid, (ii) unquenched at 60°C when the first target nucleic acid is absent and quenched by the second quencher molecule when the first target nucleic acid is present, and (iii) unquenched at 74°C and 95°C regardless of the presence of the first target nucleic acid. That is, the first target nucleic acid detection composition provides a signal change dependent on the presence of the first target nucleic acid only at the first detection temperature of 60°C, and provides a constant signal at other temperatures even when the first target nucleic acid is present.
도 9에 나타난 바와 같이, 제2 타겟 핵산 검출용 조성물에 포함된 리포터 프로브에 연결된 리포터 분자는 (i) 50℃ 및 60℃에서는 제2 타겟 핵산의 존재 여부와 무관하게 제1 퀀처 분자 및/또는 제2 퀀처 분자에 의해 퀀칭되고, (ii) 74℃에서는 제2 타겟 핵산이 부존재하면 제1 퀀처 분자에 의해 퀀칭되고 제2 타겟 핵산이 존재하는 경우에는 언퀀칭되며, (iii) 95℃에서는 제2 타겟 핵산 존재 여부와 무관하게 언퀀칭된다. 즉, 제2 타겟 핵산 검출용 조성물은 제2 검출 온도인 74℃에서만 제2 타겟 핵산 존재에 의존적인 시그널 변화를 제공하며, 다른 온도에서는 제2 타겟 핵산이 존재하여도 일정한 시그널을 제공한다.As shown in FIG. 9, the reporter molecule linked to the reporter probe included in the composition for detecting the second target nucleic acid is (i) quenched by the first quencher molecule and/or the second quencher molecule regardless of the presence of the second target nucleic acid at 50°C and 60°C, (ii) quenched by the first quencher molecule when the second target nucleic acid is absent at 74°C and unquenched when the second target nucleic acid is present, and (iii) unquenched at 95°C regardless of the presence of the second target nucleic acid. That is, the composition for detecting the second target nucleic acid provides a signal change dependent on the presence of the second target nucleic acid only at the second detection temperature of 74°C, and provides a constant signal at other temperatures even when the second target nucleic acid is present.
실시예 3-2. 멀티플렉스 실시간 중합효소 연쇄 반응Example 3-2. Multiplex real-time polymerase chain reaction
하나의 반응 용기에서 상기 올리고뉴클레오타이드를 이용하여 실시간 중합효소 연쇄 반응을 실시하였다. 정방향 프라이머 및 역방향 프라이머의 연장을 위하여 Klentaq1 중합효소를 사용하였다.Real-time polymerase chain reaction was performed using the above oligonucleotides in a single reaction vessel. Klentaq1 polymerase was used for extension of the forward and reverse primers.
타겟 핵산 튜브 1: 10 pg의 CT 지놈 DNA; 튜브 2: 7 pg의 NG 지놈 DNA; 튜브 3: 10 pg의 CT 지놈 DNA 및 7 pg의 NG 지놈 DNA) 및 증류수(튜브 4: 음성대조군)각각에 CT-정방향 프라이머 4 pmole(서열 번호: 2), CT-역방향 프라이머 20 pmole(서열 번호: 3), CT-리포터 프로브 1 pmole(서열 번호: 4), CT-제1 퀀처 프로브 5 pmole(서열 번호: 5), CT-제2 퀀처 프로브 5 pmole(서열 번호: 6), NG-정방향 프라이머 2 pmole(서열 번호: 8), NG-역방향 프라이머 20 pmole(서열 번호: 9), NG-리포터 프로브 1 pmole(서열 번호: 10), NG-제1 퀀처 프로브 5 pmole(서열 번호: 11), NG-제2 퀀처 프로브 5 pmole(서열 번호: 12), 2 ㎕의 10 X NEB Thermal buffer(20 mM Tris-HCl, 10 mM (NH4)2SO4, 10 mM KCl, 0.1% Triton® X-100), 6 mM MgSO4, 1.12 mM dNTP mix 및 10 U Klentaq1 중합 효소를 첨가하여 20 ㎕의 반응 혼합물을 제조하였다.Target nucleic acid Tube 1: 10 pg of CT genomic DNA; Tube 2: 7 pg of NG genomic DNA; Tube 3: 10 pg of CT genomic DNA and 7 pg of NG genomic DNA) and distilled water (Tube 4: negative control) each contained 4 pmole of CT-forward primer (SEQ ID NO: 2), 20 pmole of CT-reverse primer (SEQ ID NO: 3), 1 pmole of CT-reporter probe (SEQ ID NO: 4), 5 pmole of CT-first quencher probe (SEQ ID NO: 5), 5 pmole of CT-second quencher probe (SEQ ID NO: 6), 2 pmole of NG-forward primer (SEQ ID NO: 8), 20 pmole of NG-reverse primer (SEQ ID NO: 9), 1 pmole of NG-reporter probe (SEQ ID NO: 10), 5 pmole of NG-first quencher probe (SEQ ID NO: 11), 5 pmole of NG-second quencher probe (SEQ ID NO: 12), 2 μl of A 20 μL reaction mixture was prepared by adding 10 X NEB Thermal buffer (20 mM Tris-HCl, 10 mM (NH4)2SO4 , 10 mM KCl, 0.1% Triton ® X-100), 6 mM MgSO4 , 1.12 mM dNTP mix, and 10 U Klentaq1 polymerase.
이어서, 반응 혼합물이 담긴 튜브 1 내 4를 각각 실시간 열순환기(CFX96 Real-time Cycler, Bio-Rad)에 위치시켜 95℃에서 15분간 변성시키고, 60℃에서 60초, 72℃에서 30초, 74℃에서 5초 및 95℃에서 10초의 50 사이클을 수행하였다. Next,
시그널의 측정은 매 사이클마다 (i) 제1 검출 온도인 60℃, (ii) 제2 검출 온도인 74℃에서 실시하였다.Signal measurements were performed at (i) the first detection temperature of 60°C and (ii) the second detection temperature of 74°C for each cycle.
그 결과, 도 10에 나타난 바와 같이, 상기 2가지 온도 각각에서 튜브 1 내지 튜브 4에 대한 증폭 곡선을 얻었다. As a result, as shown in Fig. 10, amplification curves for
튜브 1의 경우, 제1 검출 온도에서만 시그널의 변화가 검출되었고, 제2 검출 온도에서는 시그널 변화가 검출되지 않았다. 따라서, 튜브 1은 CT만을 포함하는 것으로 결정되었다. For
튜브 2의 경우, 제2 검출 온도에서만 시그널의 변화가 검출되었고, 제1 검출 온도에서는 시그널 변화가 검출되지 않았다. 따라서, 튜브 2는 NG만을 포함하는 것으로 결정되었다. For
튜브 3의 경우, 제1 및 제2 검출 온도 모두에서 시그널의 변화가 검출되었다. 따라서, 튜브 3은 CT 및 NG를 모두 포함하는 것으로 결정되었다. For
반면, 음성 대조군인 튜브 4는 제1 및 제2 검출 온도 모두에서 시그널 변화가 검출되지 않았다. 따라서, 튜브 4는 CT 및 NG를 포함하고 있지 않는 것으로 결정되었다. In contrast,
이러한 결과는 InterSC-타입 조성물인, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물을 이용하여 하나의 반응 용기에서 단일 유형의 표지를 이용함에도 불구하고 복수의 타겟 핵산을 실시간으로 검출할 수 있음을 나타낸다. 또한, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출용 조성물은 타겟 핵산 검출을 위해 당해 기술 분야에 알려진 다양한 시그널 생성 방식을 채택하는 UnderSC-타입, InterSC-타입 및 OverSC-타입 조성물과 다양하게 조합하여 사용함으로써, 하나의 반응 용기에서 단일 유형의 표지를 이용하여 복수의 타겟 핵산을 실시간으로 검출할 수 있음을 나타낸다.These results indicate that the composition for detecting target nucleic acids according to the present disclosure, which is an InterSC-type composition, can detect a plurality of target nucleic acids in real time using a single type of label in a single reaction vessel. In addition, the composition for detecting target nucleic acids according to the present disclosure can be used in various combinations with UnderSC-type, InterSC-type, and OverSC-type compositions that adopt various signal generating methods known in the art for detecting target nucleic acids, thereby indicating that the composition can detect a plurality of target nucleic acids in real time using a single type of label in a single reaction vessel.
전술한 바와 같이, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출 방법은 음성 대조군 반응으로부터 얻은 기준 시그널 값을 이용하여 타겟 핵산의 존재를 나타내는 시그널(즉, 시그널의 변화)을 검출할 수 있다. 제1 검출 온도에서의 시그널 값이 음성 대조군 반응의 시그널 값(즉, RFU: 0)을 기준으로 한 역치인 RFU -200 이하이면 시그널이 변화한 것으로 간주하였고, 제2 검출 온도에서의 시그널 값이 음성 대조군 반응의 시그널 값(즉, RFU: 0)을 기준으로 한 역치인 RFU 200 이상이면 시그널이 변화한 것으로 간주하였다.As described above, the target nucleic acid detection method according to the present disclosure can detect a signal (i.e., a change in the signal) indicating the presence of a target nucleic acid by using a reference signal value obtained from a negative control reaction. If the signal value at the first detection temperature is equal to or lower than RFU -200, which is a threshold based on the signal value of the negative control reaction (i.e., RFU: 0), the signal is considered to have changed, and if the signal value at the second detection temperature is equal to or higher than
그 결과, 표 7에 나타난 바와 같이, 튜브 1의 경우, 60℃에서만 Ct 값 26.88로 시그널 변화가 확인되었고, 튜브 2의 경우, 60℃에서만 Ct 값 28.74로 시그널 변화가 확인되었으며, 튜브 3의 경우, 60℃ 및 74℃ 모두에서 각각 Ct 값 26.40 및 28.44로 시그널의 변화가 확인되었다. 반면, 음성 대조군인 튜브 4에서는 60℃ 및 74℃ 모두에서 시그널의 변화가 확인되지 않았다.As a result, as shown in Table 7, in the case of
튜브 1: 10 pg의 CT 지놈 DNATube 1: 10 pg of CT genomic DNA
튜브 2: 7 pg의 NG 지놈 DNATube 2: 7 pg of NG genomic DNA
튜브 3: 10 pg의 CT 지놈 DNA 및 7 pg의 NG 지놈 DNATube 3: 10 pg of CT genomic DNA and 7 pg of NG genomic DNA
튜브 4: 음성 대조군Tube 4: Negative control
N/A: Not ApplicableN/A: Not Applicable
종합컨대, 본 개시에 따른 3개의 프로브를 포함하는 타겟 핵산 검출용 조성물은 타겟 핵산을 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 본 개시에 따른 타겟 핵산 검출 방법 단독 또는 다른 시그널 생성 방식(예컨대, UnerSC, InterSC 및/또는 OverSC 시그널 생성 방식)과 함께 조합하여 사용함으로써, 하나의 반응 용기에서 동일한 유형의 표지를 이용하여 단일 검출기만으로 복수의 타겟 핵산을 검출할 수 있다.In summary, the composition for detecting a target nucleic acid comprising three probes according to the present disclosure can not only detect a target nucleic acid, but also, by using the target nucleic acid detection method according to the present disclosure alone or in combination with other signal generation methods (e.g., UnerSC, InterSC and/or OverSC signal generation methods), a plurality of target nucleic acids can be detected with only a single detector using the same type of label in one reaction vessel.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다. While the specific parts of the present invention have been described in detail above, it is obvious to those skilled in the art that such specific descriptions are merely preferred embodiments and that the scope of the present invention is not limited thereto. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (22)
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2024
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