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JPH0630797A - 遺伝子多型解析方法 - Google Patents

遺伝子多型解析方法

Info

Publication number
JPH0630797A
JPH0630797A JP18658192A JP18658192A JPH0630797A JP H0630797 A JPH0630797 A JP H0630797A JP 18658192 A JP18658192 A JP 18658192A JP 18658192 A JP18658192 A JP 18658192A JP H0630797 A JPH0630797 A JP H0630797A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stranded
polymorphism
sample
nucleic acid
stranded dna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP18658192A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Fujita
毅 藤田
Masaharu Kiyama
政晴 木山
Shinichiro Umemura
晋一郎 梅村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP18658192A priority Critical patent/JPH0630797A/ja
Publication of JPH0630797A publication Critical patent/JPH0630797A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一塩基以上の配列の違いによってできる遺伝
子多型の解析方法の提案。 【構成】 非対称核酸増幅反応によって得られた一本鎖
DNAを適当な条件下で非変性ポリアクリルアミドゲル
電気泳動を行うことにより、ある遺伝子部位の持つ変異
および多型を、簡便、迅速、高感度に検出することを可
能とするものである。また既知の多型配列について、上
記のように非対称核酸増幅を行った一本鎖DNAを混合
したものをマーカとし、該マーカと多数の実サンプルを
同時に泳動することにより、高スループットの多型分類
を可能とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、遺伝子診断もしくは医
療上必要な遺伝子検査上有用な遺伝子多型解析方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】ヒトおよびその他の生物の遺伝子中に蓄
積された多型は、遺伝病や免疫機構などと関連して医学
的情報を多く含み、その迅速かつ正確な解析方法が望ま
れている。
【0003】例えば、免疫機構と非常に関係の深い組織
適合性抗原(HLA)遺伝子中には400種類以上の多
型が蓄積されており、これらの組み合わせにより100
00種類以上の抗原型が存在する。この抗原型の決定
は、臓器移植の場合など特に重要な問題であるほか、多
くの疾病との関係が示唆されており、HLA抗原型の決
定は今後診断や医療検査の分野で非常に重要になってく
る。
【0004】また一塩基レベルの遺伝子多型の検出は、
遺伝子配列中の突然変異の検出を意味し、癌を始めとす
る多くの疾病の診断につながる。発癌や転移のメカニズ
ムに関しては遺伝子変異の寄与が示唆されており、多数
の検体に対して迅速に遺伝子多型および変異の分類決定
が可能となれば、診断や癌種の同定に非常に役立つと考
えられる。
【0005】上記のような一塩基レベルの遺伝子多型を
好感度に検出する手段として、一本鎖DNAがとる高次
構造の違いを利用してDNAの塩基配列多型を解析する
方法(S.S.C.P)が、プロシーディング オブ
ナショナル アカデミイ オブ サイエンス オブ ユ
ーエスエ(Proceeding ofNationa
l Academy of Science ofU.
S.A.)Vol.86,pp2766〜2770(1
989)にあるようにM.Orita等によって提案さ
れた。
【0006】この方法は、適当な方法によって抽出され
たDNA塩基配列上の標的部分を、適当な変性手段によ
って互いに相補的な一組の一本鎖DNAに解離し、それ
らを非変性ポリアクリルアミドゲル中で電気泳動する。
この時にそれぞれの一本鎖DNAの泳動速度は、該一本
鎖DNAがとる高次構造の影響を受けて変化し、しかも
この高次構造は該一本鎖DNAの配列によって特異的に
決まるので、この性質を利用して少なくとも一塩基の違
いによる配列多型を検出するものである。
【0007】この方法は非常に簡便で、しかも一塩基の
違いによる多型も感度良く検出することが可能であるの
で、以前に発明されていた制限酵素切断多型解析法や、
配列特異的DNAプローブによる多型解析法に比べて非
常に有利であると考えられ、最近は、核酸増幅法(以下
PCR法と略称する)と組み合わせて、多型解析や遺伝
子変異の同定にしばしば用いられている。
【0008】しかしこの方法においては、試料を一本鎖
に変性後、非変性ポリアクリルアミドゲル中で電気泳動
を行なっている間に、ゲル中で一本鎖内部での高次構造
化と相補的な一本鎖DNA同志での再会合が競合するた
め、最適条件の選定が煩雑となり、その為に上記方法の
適用範囲が制限を受けていた。
【0009】例えば、泳動時のゲルの温度や泳動に供す
る試料の量が多くなると、一本鎖の高次構造化よりも相
補的な一本鎖DNA同志での再会合が優先的に起こり、
その結果多型の検出が困難となっていた。
【0010】また、互いに相補的な一組の一本鎖DNA
を同時に泳動するので、それぞれの一本鎖のバンドが非
常に接近して検出され、泳動パタンの分離が悪く、加え
てヘテロ接合型の遺伝子の場合4本のバンドが検出され
バンドパタンが複雑化する。
【0011】一方、この短所を解決する手段として、も
ともと一本鎖であるRNAを用いて電気泳動を行い、高
次構造多型を検出する方法がゴビンダ サーカー等(G
obinda Sarkar et. al.)によっ
て示されている(ヌクレック アシド リサーチ(Nu
cleic AcidsResearch))Vol.
20、No.4,pp871〜878(1992)が、
この方法では、核酸増幅時のプライマ配列中にRNA転
写用のプロモータ配列を組み込むことや、増幅反応後に
RNA転写反応を行わなければならないなど、手順が複
雑化することに加えて、RNAが分解しやすいことに注
意を払わなければならないという欠点がある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、一塩
基レベルまでの遺伝子配列の多型を簡便かつ迅速に検出
する方法を提供することである。
【0013】本発明の他の目的は、従来の方法よりも広
い範囲の試料に対して有効な多型解析方法を提供し、か
つ、得られる情報量の最適化を図ることである。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、実質的に解析の対象とする一本鎖D
NAのみを解析試料として用いるようにした。
【0015】また、配列のわかっている多型部位の配列
のうちの少なくとも二種類以上の配列の一本鎖DNAを
混合したものを、多型マーカとして用い、検体試料と同
時に泳動して、泳動パタンのパタン認識により多型分類
が可能となるようにした。
【0016】
【作用】実質的に相補鎖を持たない一本鎖DNAのみを
用いることにより、ゲル電気泳動前の変性過程を取り除
くことが出来る。また、相補鎖との再会合反応が起こら
ないため、泳動条件の違いによって多型検出の可不可が
影響を受けにくい。加えて、再会合反応との競合が起こ
らないため、電気泳動にかける試料の量を多くすること
が可能となり、その結果非放射性の検出系、例えばエチ
ヂウムブロミド染色法で、バンドパタンを検出すること
も可能となる。
【0017】実質的に相補鎖を持たない一本鎖DNAの
みからなる被解析試料を作る一つの方法として、非対称
核酸増幅法(以下非対称PCR法という)は極めて有用
である。非対称PCR法は、PCR増幅のときに使用す
る二つのプライマの一方を過剰、他方を制限量とするこ
とにより増幅産物である相補的な一組の一本鎖DNAの
産物量比をコントロールするもので、通常のPCR(対
称PCR)とほとんど同様な反応操作により安定な目標
一本鎖DNAを十分量得ることが出来る。また非対称P
CRの反応条件を制御することにより、実質的に相補鎖
を持たない一本鎖DNAのみからなる被解析試料を得る
ことができる。この場合、電気泳動後のバンドパタン
は、ホモ接合型の場合一本となり、ヘテロ接合型の場
合、二本となる。
【0018】一方、産物量比をコントロールして、相補
鎖も検出感度程度に増幅するようにすれば、すべての対
立遺伝子の一本鎖のバンドを検出し、多型分類における
パタンマッチングの精度を向上させることができる。こ
のようにすれば、ヘテロ接合型の場合四本のバンドが検
出され、しかも、目標一本鎖DNAとその相補鎖DNA
の産物量の違いによって生ずるバンドの濃淡の情報か
ら、より正確なパタンマッチングが可能になる。
【0019】実質的に相補鎖を持たない一本鎖DNAの
みからなる被解析試料を作る他の方法として、ヒグチ等
(R.G.Higuchi et. al.)によって
紹介されるようなλ法(ヌクレック アシド リサーチ
(Nucleic Acids Research)V
ol.17、No.14,pp5865(1989))
が採用できる。この方法は、通常のPCR(対称PC
R)によって相補的な一本鎖DNAを得た後、目標一本
鎖DNAでない一本鎖DNAをλエキソヌクレアーゼに
より消化してしまう方法であり、実質的に目標一本鎖D
NAのみを十分量得ることが出来る。
【0020】この方法においても、消化の程度をコント
ロールすることによって、上述の非対象PCR法とほと
んど同様に相補的な一本鎖DNAを必要な程度だけ残す
ことが出来、同様な使い方が出来る。
【0021】
【実施例】以下に本発明の実施例を一塩基レベルの突然
変異配列の検出例を用いて説明する。
【0022】検出する目標多型部位としてはヒトのfa
ctorΙΧ遺伝子中から171bpの領域を選んだ。
この遺伝子部位には12種類の点突然変異による多型が
存在することが知られている(Gobinda Sar
kar et.al ;Nucleatic Acid
s Research, Vol. 20,No.
4, p 871―878)。
【0023】解析したヒトのDNAはManiatis
の方法(MoleculerCloning p 28
0―281(1982))に従って検体細胞から抽出し
た。1μgの上記ゲノムDNAを100μlの50mM
KCl,10mMTris―HCl(pH 8.
3),1.5mM MgCl2溶液中に、各200μM
のdATP,dCTP,dGTP,dTTP、100p
mol:1pmolのモル比で非対称に調製したオリゴ
ヌクレオチドプライマとともに溶解し、その中にサーマ
ス・アクアティカスからのポリメラーゼ(Taq―Po
lymerase)を2.5unit加えた。これに4
0μlの鉱油を重層した後、92℃で2分,55℃で2
分,72℃で2分のサイクルを40回繰り返すことによ
り、目標部位の一本鎖DNAを特異的に増幅した。この
反応液から鉱油を取り除いた後、250μlの5M C
3COONH4エタノールを加え0℃,14000×g
で30分間遠心分離を行い、上層部の溶液を取り除いた
(エタノール沈殿)後、沈殿物を10μlの0.3M
NaOH,1mMEDTA,10%グリセロール溶液に
溶解し、該溶液の内10μlについて、10%のグリセ
ロールを含む5%の非変性ポリアクリルアミドゲルによ
って電気泳動を行った。本実施例において、ゲルの大き
さは、20×40×0.1cmである。また泳動用のバ
ッファとしては、90mM Tris―borate
(pH 8.3),4mM EDTAを用い、30Wで
5時間泳動を行った。ゲル及び泳動板の冷却装置として
は、冷却器付き水流循環式恒温槽を用い、ゲル板および
ゲルの温度が20℃となるように温度制御を行なった。
【0024】泳動結果を模式的に図1に示す。バンドの
検出手段として、泳動したゲルをエチヂウム・ブロミド
染色しUV蛍光下で写真撮影を行った。図中レーンNは
ノーマル(N;正常)検体からのサンプルであり、レー
ンS1〜S6が変異を有する検体からのサンプルであ
る。点変異の存在によって泳動距離に差が生じ、正常検
体との違いを良好に検出することが可能となっている。
また、S3およびS8では、バンドが2本検出されてい
るが、これはこれらの検体の遺伝子が、ヘテロ接合型で
あることを表わしており、S3は正常型と変異型のヘテ
ロ接合型、S8は2種類の変異型のヘテロ接合型である
ことを表わしている。バンドが一本のものはホモ接合型
であり、バンドの太さの違いは、ホモ接合型の場合一つ
のバンド当たりにヘテロ接合型の場合の2倍量のDNA
が存在することによる。
【0025】このように本発明によれば、一つの対立遺
伝子に対する少なくとも一塩基以上の変異を明確な一本
の電気泳動バンドの泳動距離の差として検出することが
可能であった。
【0026】加えて本発明によれば、図1に示したよう
なバンドパタンを、RIプローブなどの標識済みプロー
ブを用いずに、エチヂウムブロミド染色という非常に簡
便な検出手段で、十分に良好なバンドパタンを得ること
が出来た。
【0027】次に、パタンマッチング法による多型検出
の一例を図2に示す。図中レーンMは、上記S1〜S6
の試料を適当な濃度で混合したものを泳動しており、他
のレーン(レーンS1〜S6)はそれぞれサンプルS1
〜S6を泳動している。
【0028】図にあるようにレーンMのパタンと実サン
プルのパタンを比較することにより、実サンプルS1〜
S6の変異の種類、すなわち多型を分類することが可能
であった。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、少なくとも一塩基以上
の配列の違いによる遺伝子多型を、従来用いられてきた
二本鎖DNAを試料とするS.S.C.P.法やRNA
を試料とするS.S.C.P.法に比べて、高感度に、
かつより簡便・迅速に検出することが可能となる。また
既知の遺伝子多型に関しては、多数の実サンプルに対し
て、泳動パタンのパタンマッチング法を適用することに
よって、迅速に遺伝子多型の分類が可能となる。この事
により、癌などに対する遺伝子診断の分野や、臓器移植
時に行う遺伝子多型の検査の分野などの発展に寄与でき
る。
【0030】再会合反応との競合が起こらないことは、
検体試料の多型検出を容易にするだけでなく、効率的な
多型マーカを調製することも可能とする。再会合反応が
起こる状況では、電気泳動を行う場合に一つのレーンに
流すDNAの量が多くなると、再会合反応が起こってし
まうので、たくさんの多型マーカを混合して一つのレー
ンに流すことが不可能であるが、再会合反応が起こらな
ければ、幾種類かの多型を含んだ配列を混合して一つの
レーンに流し、現在市販されている分子量マーカのよう
に、多型マーカを使用することが可能となる。このよう
な多型マーカを使うことにより、パタンマッチングによ
る多型分類が可能となり、迅速で高スループットな多型
解析が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法により行った電気泳動パタンの模
式図。
【図2】本発明の方法により行った電気泳動パタンの模
式図。
【符号の説明】
N … 正常検体およびそのサンプルの泳動レーン S1〜S6 … 遺伝子変異による多型を有する実サン
プル検体およびそのサンプルの泳動レーン

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】生物又はウイルスの核酸を含む二本鎖DN
    Aの所定の領域について、この領域を一組みの相補的な
    一本鎖DNAに解離すること、該解離された相補的な一
    本鎖DNAの一方を、結果として、他方に対して非対象
    になるように増幅すること、該増幅された一本鎖DNA
    を非変性ゲル電気泳動に供することを特徴とする一本鎖
    DNAが配列多型に特異的に取る高次構造多型を利用し
    て該DNAの配列多型を解析する方法。
  2. 【請求項2】非対称核酸増幅法により増幅した一本鎖D
    NAを試料として用いることを特徴とする請求項1記載
    の解析方法。
  3. 【請求項3】多型部位中の既知の配列の内の少なくとも
    二種類以上の配列をあらかじめ非対称増幅しておき、そ
    れらの増幅産物を混合したものを多型マーカとして用
    い、実サンプルと同時に泳動することを特徴とする請求
    項1記載の遺伝子多型解析方法。
JP18658192A 1992-07-14 1992-07-14 遺伝子多型解析方法 Pending JPH0630797A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998050581A1 (en) * 1997-05-08 1998-11-12 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Method for detecting target nucleotide sequence
JP2007334140A (ja) * 2006-06-16 2007-12-27 Sekisui Chem Co Ltd 位相差フィルム

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