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WO2002004627A1 - Highly efficient method of constructing rna probes - Google Patents

Highly efficient method of constructing rna probes Download PDF

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WO2002004627A1
WO2002004627A1 PCT/JP2001/005837 JP0105837W WO0204627A1 WO 2002004627 A1 WO2002004627 A1 WO 2002004627A1 JP 0105837 W JP0105837 W JP 0105837W WO 0204627 A1 WO0204627 A1 WO 0204627A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rna
chain reaction
polymerase chain
polymerase
probe
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.)
Ceased
Application number
PCT/JP2001/005837
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
Kaoru Kikuchi
Toru Kimura
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.)
Sumitomo Pharma Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Pharmaceuticals Co 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 Sumitomo Pharmaceuticals Co Ltd filed Critical Sumitomo Pharmaceuticals Co Ltd
Priority to AU2001269451A priority Critical patent/AU2001269451A1/en
Publication of WO2002004627A1 publication Critical patent/WO2002004627A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/26Preparation of nitrogen-containing carbohydrates
    • C12P19/28N-glycosides
    • C12P19/30Nucleotides
    • C12P19/34Polynucleotides, e.g. nucleic acids, oligoribonucleotides

Definitions

  • the present invention relates to a novel method for producing specific RNA probes for a large number of genes simultaneously and in a short time.
  • DNA microarray technology can comprehensively analyze the fluctuation pattern of gene expression between normal and diseased states for thousands to tens of thousands of genes. By this method, a large number of expression-variable genes that can be associated with a disease can be identified at one time. However, among the expression-variable genes identified by the microarray technology, there are genes that cause disease, and genes that have secondary expression fluctuation due to the disease. Therefore, some means is needed to narrow down the “causal gene” of the disease from these expression-variable genes.
  • One of the effective means is to analyze the temporal and spatial expression patterns of expression-variable genes.
  • an in situ hybridization method is often used.
  • a probe (generally, a cRNA probe) is required, and the production of the probe has conventionally been performed by obtaining the cDNA of the target gene and cloning it.
  • the cloning of this cDNA includes (1) incorporation (ligation) of the obtained target gene cDNA into a plasmid having an RNA polymerase recognition sequence (promoter), (2) transformation of E. coli with the plasmid DNA, and (3) transformation of E. coli. Culture of transformed E. coli (recombinant), (4) Extraction and purification of plasmid DNA from E. coli, (5) Confirmation of plasmid DNA incorporating target cDNA (selection of clones) I have. Furthermore, by cutting the plasmid DNA obtained by the above operations (1) to (5) with a restriction enzyme, the plasmid DNA can be used for the first time for the in vitro type II for RNA probe synthesis. Preparation of such RNA probes, including cloning of cDNA, usually required more than one week.
  • An object of the present invention is to provide a novel RNA probe production method capable of producing specific RNA probes for a large number of genes simultaneously and in a short time without going through the DNA cloning step. .
  • a DNA specific to the target gene is obtained by a polymerase chain reaction using a primer having an RNA polymerase recognition sequence (promoter sequence) attached to the 5 ′ end, and the DNA is directly synthesized as an RNA probe.
  • An object of the present invention is to provide a novel method for preparing an RNA probe, which is used as a mirror form of the RNA probe.
  • the DNA containing the sequence of the target gene must have an RNA polymerase recognition sequence (promoter). It was necessary to clone the plasmid DNA downstream (3 'side) of the promoter and clone it.
  • RNA polymerase recognition sequence promoter
  • an oligonucleotide primer having a target sequence of about 20 bp of the target gene was prepared downstream (3 'side) of an RNA polymerase recognition sequence (promoter) such as Pacteriophage T3, ⁇ 7, or SP6.
  • promoter RNA polymerase recognition sequence
  • a promoter sequence derived from a different pacteriophage was added to each of the 5- and 3'-oligonucleotide primers.
  • a polynucleotide (DNA, RNA) derived from a tissue or a cell is used as a material to perform a polymerase chain reaction (reverse transcription-polymerase chain reaction when RNA is a material), and the promoter is used.
  • a DNA having a sequence at the 5 ′ end and containing the target sequence of the target gene was synthesized (referred to as promoter + DNA).
  • the structure of the promoter + DNA synthesized here is the same as the promoter + DNA on the plasmid DNA produced by the conventional method, that is, the component required for in vitro RNA synthesis.
  • FIG. 1 schematically illustrates an example of such an RNA probe production method of the present invention.
  • the novel RNA probe preparation method of the present invention can greatly reduce the time compared to the conventional method including a DNA cloning step, and can handle a large number of genes simultaneously. is there. Specifically, it has the following merits as compared with the conventional method.
  • RNA probes for many genes can be prepared in only 1.5 to 2 days. Can be manufactured.
  • the sequence of the RNA probe must have high specificity to hybridize only to the mRNA of the target gene.
  • a homologous search is performed using a genome sequence database to predict nonspecific binding that hinders the reaction, thereby arbitrarily selecting a highly specific sequence, This can be turned into an RNA probe.
  • the existing cDNA clone contains a region having high homology with other genes, the conventional method may require subcloning of the cDNA omitting this region. With this method, it is possible to select only highly specific sequences as RNA probes without performing subcloning.
  • cDNA clones (EST clones and the like) of many genes are commercially available, but in the method of the present invention, RNA probes can be produced without obtaining such clones.
  • the length of cDNA synthesized by PCR (polymerase chain reaction) or RT-PCR (reverse transcription and polymerase chain reaction) is used to infiltrate the subsequently synthesized RNA probe into the thread. It can be set arbitrarily in consideration of the characteristics and sensitivity. For example, the best results can be obtained with a probe length of 500 b in Honolemount in situ hybridization, but the technique of the present invention can easily produce a probe of a required length.
  • the present invention has been completed based on the above findings.
  • a highly efficient method for producing an RNA probe comprising the following steps (a) and (b):
  • RNA polymerase used for preparing the RNA probe is selected from T3 RNA polymerase, T7 RNA polymerase and SP6 RNA polymerase. High efficiency RNA probe preparation method,
  • RNA probe the method of producing a high-efficiency RNA probe according to any one of (1) to (7), wherein the target gene is a gene whose expression fluctuates between a normal state and a disease state;
  • a reagent kit for producing a high-efficiency RNA probe comprising the oligonucleotide primer or the group thereof according to (11) or (12), or the DNA or the group thereof according to (13);
  • a reagent kit for producing a high-efficiency RNA probe containing the following (i) and (ii):
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of the method for producing an RNA probe of the present invention.
  • FIG. 2 is a photograph showing the results of in situ hybridization (hole mount method) using cRNA probes of 13 types of genes.
  • E Neuropilin-2
  • F Plexin-Al
  • G Plexin-A3
  • H Netrin-1
  • I DCC
  • J unc-5hl
  • Ephrin ⁇ L Eph-Bl
  • M Neurofilament-M
  • the present invention provides a large number of relics without going through the DNA cloning steps conventionally performed.
  • the present invention provides, for the first time, a high-efficiency RNA probe production method capable of simultaneously producing a specific RNA probe for a gene in a short time. Specifically,
  • RNA probe containing two consecutive steps of a polymerase chain reaction or a reverse transcription-polymerase chain reaction step a
  • RNA synthesis of the DNA obtained by the reaction step b
  • the method corresponds to the method for producing a high-efficiency RNA probe of the present invention.
  • any polynucleotide may be used as long as it is a polynucleotide prepared from an individual tissue or cell.
  • a genome (chromosome) DNA, cDNA or RNA is mentioned.
  • the RNA the total RNA and the level of the mRNA and the deviation thereof can also be used.
  • the genomic DNA and cDNA may be in the form of a library, that is, in a form incorporated in a plasmid, or in a form not incorporated in the plasmid.
  • the positive nucleotide can be easily prepared by those skilled in the art according to, for example, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, edited by T Maniatis et al., Second Edition (1989), Cold Spring Harbor Laboratory, and the like.
  • a genomic DNA extraction kit (manufactured by Kuchish Inc .: DNA isolation kit, etc.), a cDNA preparation kit (manufactured by Gibco BRL: Superscript Chiyois System, etc.) And the like are commercially available, and the polynucleotide of the present invention can be easily prepared by using these.
  • genomic DNA, cDNA and RNA prepared from tissues of various animal species are commercially available from, for example, Pyochain or the like, and can be purchased.
  • a polynucleotide derived from an individual tissue or cell is Specific to the target gene by either “polymerase chain reaction (hereinafter sometimes referred to as PCR reaction)” or “reverse transcription and polymerase chain reaction (hereinafter sometimes referred to as RT-PCR reaction)” Synthesize double-stranded DNA.
  • PCR reaction polymerase chain reaction
  • RT-PCR reaction reverse transcription and polymerase chain reaction
  • the starting material is RNA
  • a single-stranded cDNA is synthesized by a reverse transcription reaction, and then a double-stranded DNA specific to the target gene is synthesized by a polymerase chain reaction.
  • ⁇ target gene '' refers to a gene to be analyzed, that is, an object to be subjected to analysis such as in situ hybridization or northern blot hybridization using an RNA probe prepared by the RNA probe preparation method of the present invention.
  • RNA probe preparation method of the present invention refers to the gene Specific examples include the following genes.
  • the target gene as described above can be selected in advance by, for example, DNA microarray technology, differential display, or subtraction.
  • the DNA microarray technology can comprehensively analyze gene expression fluctuation patterns ⁇ between normal and disease states, and gene expression fluctuation patterns between normal and drug administration, for thousands to tens of thousands of genes. You can do it.
  • Those identified as “expression-variable genes” by these techniques are also included in the category of “target genes” in the present invention.
  • the “double-stranded DNA specific to the target gene” synthesized in the step (a) is a double-stranded DNA corresponding to all or a part of the target gene, and a base specific to the target gene. It means a double-stranded DNA consisting of a sequence.
  • the preferred length of the double-stranded DNA is about 100 bp to 5000 bp, more preferably about 500 bp to 2000 bp. The fact that it is “specific” for the target gene will be described later.
  • All of the tide primers contain a nucleotide sequence portion specific to the target gene. That is, in order to prevent the primer from annealing to a gene other than the target gene to synthesize an untargeted DNA, the oligonucleotide primer must contain a nucleotide sequence portion specific to the target gene. .
  • the length of the base sequence portion specific to the target gene in the oligonucleotide primer is preferably about 10 bases to 30 bases, and more preferably about 20 bases.
  • nucleotide sequence “specific” for the target gene means that the nucleotide sequence is not found in the nucleotide sequence of another gene with high homology.
  • a nucleotide sequence specific to a target gene is defined as a sequence of homology between the target gene and another gene, and a homology of at least 80% (preferably at least 95%). It means such a base sequence portion for which no sequence is found.
  • a vast database of human genomic or cDNA sequences has been constructed.
  • Examples of accessible databases include the GenBank database and the EMBL database.
  • the GenBank genome database is effectively used.
  • a homology search using these databases a nucleotide sequence portion specific to the target gene can be specified.
  • the use of a genome sequence database has the advantage that the specificity of a probe can be predicted completely, providing information that is qualitatively different from the past. Therefore, it is preferable to perform a homology search using a registered database of complete genome sequences.
  • NCBI National Center for Generic Analysis
  • BLAST program open the BLAST program. Furthermore, select Human Genome BLAST and enter the sequence of the target gene or the accession number in the database of the target gene and perform homology search. When a similar sequence is found in another gene by homology search, the sequence of the oligonucleotide primer is selected from a sequence portion other than the similar sequence. Verification of specificity by homology search on the database as described above is based on oligonucleotide nucleotide priming. It is preferable to carry out the selection at the time of selection of the primer, but it is also effectively used when verifying that the oligonucleotide primer selected by another means has specificity.
  • the 5'- and 3'-oligonucleotide primers used in the polymerase chain reaction or the reverse transcription and the polymerase chain reaction need to contain a nucleotide sequence specific to the target gene. Stated.
  • RNA polymerase recognition sequence hereinafter sometimes referred to as a promoter
  • RNA polymerase recognition sequence Two strands having the RNA polymerase recognition sequence at the 5 'end by performing polymerase chain reaction or reverse transcription and polymerase chain reaction using an oligonucleotide primer having an RNA polymerase recognition sequence added to the end.
  • Strand DNA is synthesized (hereinafter, the synthesized double-stranded DNA is sometimes referred to as promoter + DNA).
  • the structure of the promoter + DNA synthesized here is equal to the promoter + DNA on the plasmid DNA produced by the conventional method, that is, the component necessary for in vitro RNA synthesis.
  • the obtained promoter + DNA is converted into the in vitro RNA in the step (b) It has the great advantage that it can be used directly for synthesis.
  • the RNA polymerase recognition sequence to be added to the 5 'end of the oligonucleotide primer may be any RNA polymerase recognition sequence available to those skilled in the art. Recognition sequences for phage-derived RNA polymerase are included. Specific examples include a recognition sequence for T3 RNA polymerase, T7 RNA polymerase, or SP6 RNA polymerase. Here, as a specific example of the T3 RNA polymerase recognition sequence, GenBank Acc.
  • RNA polymerase recognition sequence when added to the 5 and 5 ends of an oligonucleotide primer, the RNA polymerase recognition sequence should be added only to the 5 and 5 ends of an oligonucleotide primer according to the purpose. If possible, the RNA polymerase recognition sequence can be added to the 5 'end of both the 5'- and 3'-oligonucleotide primers.
  • the RNA polymerase is used only for the 3′-oligonucleotide primer used in the step (a). You can add a recognition sequence.
  • the RNA probe of the antisense strand is used to detect the expression of the mRNA of the target gene in in situ hybridization or Northern plot hybridization.
  • the 5′- and 3,-used in the step (a) are used. It is necessary to add an RNA polymerase recognition sequence to both oligonucleotide primers.
  • the RNA probe of the antisense strand is used for detecting the expression of the mRNA of the target gene in in situ hybridization and Northern blot hybridization as described above, while the RNA probe of the sense strand is It is used as a control for detecting the expression of knock background.
  • antisense strand means having a sequence complementary to raRNA that defines the amino acid sequence of the protein, and the “sense strand” means having the same sequence as the mRNA.
  • each primer be provided with a recognition sequence for RNA polymerase derived from a different species. That is, since the recognition sequences for different RA polymerases are added to the 5′- and 3, -oligonucleotide primers, the sense strand RNA and the antisense strand RNA are separated in step (b). It has the great advantage that it can be synthesized (independently). Examples of combinations of the RNA polymerase recognition sequence (promoter) added to the 5′- and 3′-oligonucleotide primers are as follows. However, the present invention is not limited to this example, and it is sufficient if the promoters on both the 5 ′ and 3 ′ primers can be recognized by different RNA polymerases.
  • SP6 promoter / T7 promoter Techniques for performing the polymerase chain reaction or the reverse transcription and polymerase chain reactions using the 5,-and 3, -oligonucleotide primers as described above are presently known to those skilled in the art.
  • the method can be performed with reference to Molecular Cloning, A Laboratory Manual, edited by T Maniatis, 2nd edition (1989), Cold Spring Harbor Laboratory, PCR A Practical Approach, IRL Press (1991).
  • kits and the like are commercially available for these reactions. Specifically, a PCR kit (Gibco BRL: PCR supermix, etc.) is used for the polymerase chain reaction, and an RT is used for the reverse transcription and the polymerase chain reaction.
  • -PCR kits (Gibco BRL, Superscript One-Step RT-PCR System, etc.) can be used.
  • the reaction conditions for the reverse transcription reaction and the polymerase chain reaction can be appropriately set based on the protocol attached to the above-mentioned basic manual kit.
  • the RT-PCR reaction for example, reverse rotation at 50 ° C for 30 minutes is performed.
  • the mRNA and single-stranded cDNA were heated at 94 ° C for 2 minutes. Separate, and then perform the PCR reaction at 94 ° C, 15 seconds ⁇ 60 ° C, 30 seconds ⁇ 72 ° C, 1 minute 40 times, and then perform the reaction at 72 ° C, 1 minute.
  • step (b) will be described.
  • the step (b) is a step of performing in vitro RNA synthesis using the DNA synthesized in the step (a) as a type III to prepare a specific RNA probe for the target gene.
  • step (b) can be performed directly using the synthetic DNA.
  • RNA is synthesized by converting the DNA synthesized in step (a) into type I, and reacting the substrate (NTPs) and RNA polymerase at 37 ° C for about 2 to 5 hours. Can be. At that time, it is preferable to carry out the above reaction in the presence of a ribonuclease inhibitor in order to avoid RNA degradation.
  • a hapten or a radiolabeled nucleotide as the substrate.
  • the hapten includes fluorescein (FITC) digoxigenin and the like
  • the radiolabel includes 32 P and the like.
  • RNA polymerase As the RNA polymerase, it is necessary to use an RNA polymerase that recognizes a promoter sequence present at the 5 ′ end of the DNA synthesized in the step (a).
  • the DNA (promoter + DNA) having a promoter sequence in both strands synthesized in step (a) is placed in two separate tubes. The reaction is performed by adding RNA polymerase for the synthesis of sense strand RNA to one side and RNA polymerase for the synthesis of antisense strand to the other side.
  • RNA polymerase used is T7 RNA polymerase, T3 RNA polymerase And SP6 RNA polymerase, all of which can be purchased from Roche.
  • RNA probe thus prepared is used for in situ hybridization, Northern plot hybridization, etc. after degrading type I DNA by adding deoxyribonuclease I. be able to.
  • FIG. 1 schematically shows a specific example of a method for producing a high-efficiency RNA probe through a series of steps (a) and (b).
  • Each setting in Fig. 1 is as follows.
  • 5'-oligonucleotide primer 5'-oligonucleotide primer with T3 RNA recognition sequence (T3 promoter-1) added to 5 'end
  • 3'-oligonucleotide primer 5, 3'-oligonucleotide primer with a T7 RNA recognition sequence (T7 promoter-1) at the end
  • Target gene-specific sequence length about 500 bp
  • Sense strand cRNA synthesized by T3 RNA polymerase
  • Antisense strand cRNA synthesized by T7 RNA polymerase
  • the present invention further encompasses an oligonucleotide primer having an RNA polymerase recognition sequence added to its 5 'end and a DNA synthesized using the oligonucleotide primer used in the step (a). Things. These primers and DNAs have never existed in the past because they are primers and synthetic DNAs with an RNA polymerase recognition sequence added to the end.These are the highly efficient RNA probes of the present invention. It is effectively used as a reagent for the production method.
  • RNA polymer it also includes a group of oligonucleotide primers to which a protease recognition sequence has been added, or a group of DNAs synthesized using the group of oligonucleotide primers.
  • oligonucleotide primers with a separate RNA polymerase recognition sequence at the 5 'end of the 5'- and 3,1 oligonucleotide primers, or a set of these oligonucleotide primers
  • DNA synthesized using the group or a group thereof is preferable.
  • oligonucleotide primers or groups thereof, or DNAs or groups synthesized using the oligonucleotide primers or groups thereof can also be used in the form of a kit for producing a highly efficient RNA probe.
  • the primer can be designed and synthesized, and DNA synthesis (PCR or RT-PCR) using the primer can be performed. It is possible to prepare an RNA probe for the gene or genes to be analyzed.
  • the kit is used very effectively when creating an in situ database.
  • the present invention also provides a reagent kit for producing a high-efficiency RNA probe, capable of performing the series of steps (a) and (b).
  • the kit contains the following reagents (i) and (ii).
  • RNA probes for a large number of target genes can be prepared simultaneously and in a short time by using the kit.
  • the term "enzyme necessary for the polymerase chain reaction” refers to a thermostable DNA polymerase
  • the term “reagent necessary for the polymerase chain reaction” refers to a buffer solution and a substrate solution that are optimal for expressing the activity of the enzyme. Point to. "The relaxation required for the polymerase chain reaction The “impact” includes, specifically, a solution of 10 mM Tris-HCl (pH 8.3), 1.5 mM MgCl 2 , 50 mM KC1, 1 mM dNTP at the time of the reaction.
  • enzyme required for reverse transcription and polymerase chain reaction refers to reverse transcriptase and thermostable DNA polymerase, and “reagents required for reverse transcription and polymerase chain reaction”. It refers to a buffer solution and a substrate solution that are optimal for expressing the activity of the enzyme.
  • the “buffer necessary for reverse transcription and polymerase chain reaction” is, specifically, 50 mM Tris-HCl (pH 8.3), 5 mM MgCl 2 , 50 mM KC1, 1 mM DTT, 20 mM g / ml BSA, 1 mM dNTP solution and the like.
  • RNA polymerase T7, T3, SP6
  • deoxyribonuclease I RNA polymerase
  • buffer buffers optimal for the activity of the enzyme. Liquid, substrate solution (including hapten label).
  • Buffer refers to a solution of 40 raM Tris-HCl ( ⁇ 8.0), 20 mM MgCl 2 , 50 mM NaCl, 5 mM DTT, 1 mM NTP (including hapten label) at the concentration at the time of the reaction. And the like.
  • the target gene-specific RNA probe is prepared by the method of the present invention, the specific cRNA probes for 13 genes described below were prepared, i n situ High Priestess die See Chillon (hole using these Puropu Mounting method).
  • Semaphorin 3A (Genbank Acc.No.X95289), Semaphorin 6B (Genbank Acc.No.AB000776), Semaphorin 6C (Genbank Acc.No.AB000817), Neuropilin-1 (Genbank Acc. AF016296), Neuropilin-2 (Genbank Acc.No.AF016297), Plexin-Al (Genbank Acc.No.D86948), Pleki
  • A3 (Genbank Acc.No.D86950), Netrin-1 (Genbank Acc.No.AF128865), DCC (Genbank Acc.No.U68725), unc-5hl (Genbank Acc.No.U87305), Ephrin-Bl (Genbank Acc.No.U07560), Eph-Bl (Genbank Acc.No.X13411), and We chose Neurol Firament -M (Genbank Acc. No. Z12152).
  • oligonucleotide primers in which the base sequence of the 5'-end 20 base of each of the sense strand and the antisense strand of the 500 bp region specific to the target gene was attached downstream of the promoter sequence derived from pacterio phage was synthesized using a DNA synthesizer.
  • the sequences at the 5 bases and the 20 bases were determined by conducting a homology search using a database of genome sequences.
  • a T3 promoter (SEQ ID NO: 1) on the sense strand side and a T7 promoter (SEQ ID NO: 2) on the antisense strand side were used.
  • the 5′-PCR primer and 3′-PCR primer of semaphorin 3A are shown in SEQ ID NOs: 3 and 4, and the 5, -PCR primer and 3′-PCR primer of semaphorin 6B are shown in SEQ ID NOs: 5 and 6.
  • the 5'-PCR primer and 3'-PCR primer of semaphorin 6C are shown in SEQ ID NOs: 7 and 8, and the 5'-PCR primer and 3, -PCR primer of neuropilin-1 are shown in SEQ ID NOs: 9 and 10.
  • the 5'-PCR primer of neuropilin-2 and the-3 -PCR primer are shown in SEQ ID NOS: 11 and 12
  • the 5'-PCR primer of Plexin-A1 and the 3'-PCR primer are shown in SEQ ID NO:
  • Plexin-A3 5- and -primer 3'-PCR primers are shown in SEQ ID NOs: 15 and 16, Netrin-1 5- and -PCR primers and 3'-PCR primers 13 and 14.
  • 5'-PCR primer and 3'-PCR primer of DCC to SEQ ID NO: 17 and 18, respectively.
  • T3 promoter at the end of sense strand of synthesized cDNA And a T7 promoter is added to the 5 'end of the antisense strand (hereinafter, the cDNA with the promoter added is referred to as promoter + cDNA).
  • the synthesized promoter I ⁇ "hcDNA was recovered by ethanol precipitation after phenol: chlorophonolem treatment, and used for the following in vitro transcription reaction (cRNA probe synthesis) type II.
  • Honole mount in situ hybridization was performed according to the method described in Riddle et al. Cell 75, 1401-1416 (1993).
  • the pretreated embryonic rat embryos were immersed in a hybridization solution containing 100 ng / ml of the synthesized cRNA probe at a temperature of 70 ° C overnight. After washing the excess cRNA probe, the localization of the cRNA probe (mRNA) was visualized using the detection kit for FITC (fluorescein) labeled probe (Dako). The result is shown in figure 2. As a result, all the specific signals of the mRNAs of the 13 targeted genes could be detected. These were consistent with the distributions already reported in the literature, indicating that the RNA probe production method of the present invention functions effectively.
  • RNA probes for a large number of genes can be prepared simultaneously and in a short time.

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Abstract

RNA probes specific to a number of genes can be simultaneously constructed in a short period of time without resort to the step of DNA cloning by a novel method of constructing RNA probes which comprises a series of steps, i.e., (1) the step of effecting a polymerase chain reaction or reverse transcription and a polymerase chain reaction with the use of a polynucleotide originating in an individual tissue or cells to thereby synthesize double-stranded DNAs specific to target genes; and (2) the step of synthesizing RNAs in vitro by using the DNAs synthesized in the above (1) as probes to thereby give RNA probes specific to the target genes.

Description

明 細 書 高効率 R NAプロ一ブ作製法 技術分野  Description High-efficiency RNA probe production method Technical field

本発明は、 同時にかつ短時間に多数の遺伝子に対する特異的 R NAプローブを 作製する新規な方法に関する。  The present invention relates to a novel method for producing specific RNA probes for a large number of genes simultaneously and in a short time.

背景技術 Background art

様々な生命現象、 例えば形態形成や疾患発症の分子メカニズムを解明するため には、 従来では、 これらに関連する遺伝子を何らかの方法 (ディファレンシャル ディスプレイ、 サブトラクシヨン等) で単離することから始まり、 ついでその遺 伝子の詳細な発現分布を調べ、 さらには生物学的機能を解析するという流れに沿 つたストラテジーが一般的であった。 すなわち、 興味の対象となる特定の遺伝子 を標的として単離 ·取得するという手法であり、 多数の遺伝子を同時に取り扱う 機会は少なかった。  In order to elucidate the molecular mechanisms of various life phenomena, for example, morphogenesis and disease onset, conventionally, the isolation of genes related to these by some method (differential display, subtraction, etc.) has been followed. Strategies that followed the trend of examining the detailed expression distribution of the gene and further analyzing its biological function were common. In other words, it is a method of isolating and acquiring a specific gene of interest as a target, and there was little opportunity to handle many genes at the same time.

近年のゲノムプロジェクトによる多種生物のゲノム塩基配列の決定とそれに伴 う種々の遺伝子解析技術の進歩により、 疾患関連遺伝子や薬物標的遺伝子の同定 力 今後ますます加速化するものと予想される。  The identification of disease-related genes and drug target genes is expected to accelerate in the future due to the determination of genomic nucleotide sequences of various organisms by recent genome projects and the development of various genetic analysis technologies.

DNAマイクロアレー技術は、 例えば正常時と疾患時の遺伝子発現の変動パター ンを、 数千〜数万の遺伝子について包括的に解析することができる。 この方法に より、 疾患に関連し得る多数の発現変動遺伝子を一度に同定することができる。 しかしながら、 当該マイクロアレー技術により同定された発現変動遺伝子の中に は、 疾患の原因となる遺伝子もあれば疾患が原因となり 2次的に発現が変動した 遺伝子も含まれている。 従って、 これら発現変動遺伝子の中から疾患の 「原因遺 伝子」 を絞り込むための何らかの手段が必要である。  DNA microarray technology, for example, can comprehensively analyze the fluctuation pattern of gene expression between normal and diseased states for thousands to tens of thousands of genes. By this method, a large number of expression-variable genes that can be associated with a disease can be identified at one time. However, among the expression-variable genes identified by the microarray technology, there are genes that cause disease, and genes that have secondary expression fluctuation due to the disease. Therefore, some means is needed to narrow down the “causal gene” of the disease from these expression-variable genes.

その有力な手段の一つとして、 発現変動遺伝子の時間的、 空間的発現パターン の解析が挙げられる。 当該解析には、 in situハイブリダィゼーシヨン法がよく 用いられる。 当該 in situハイブリダィゼーシヨン法により対象となる遺伝子の 発現を解析するためには、 対象遺伝子の mRNAと特異的にハイブリダイズするプロ ーブ (一般的には cRNAプローブ) が必要となるが、 そのプローブを作製するため には、 従来、 対象遺伝子の cDNAを取得し、 これをクローン化することにより行わ れていた。 One of the effective means is to analyze the temporal and spatial expression patterns of expression-variable genes. For such analysis, an in situ hybridization method is often used. In order to analyze the expression of the target gene by the in situ hybridization method, it is necessary to use a pro- tein that specifically hybridizes to the mRNA of the target gene. A probe (generally, a cRNA probe) is required, and the production of the probe has conventionally been performed by obtaining the cDNA of the target gene and cloning it.

この cDNAのクローン化は、 ( 1 ) 取得した対象遺伝子 cDNAの RNAポリメラーゼ 認識配列 (プロモーター) を有するプラスミ ドへの組み込み (ライゲーシヨン) 、 ( 2 ) プラスミ ド DNAによる大腸菌の形質転換、 (3 ) 形質転換された大腸菌 (組換え体) の培養、 (4 ) 大腸菌からのプラスミド DNAの抽出精製、 ( 5 ) 目 的 cDNAの組込まれたプラスミド DNAの確認 (クローンの選択) 、 のステップから 構成されている。 さらに、 前記 ( 1 ) 〜 (5 ) の操作により得られたプラスミド DNAを制限酵素切断することにより、 初めて試験管内 RNAプローブ合成用の铸型に 用いることができる。 このような、 cDNAのクローン化を含む RNAプローブの作製 には、 通常 1週間以上の時間が必要であった。  The cloning of this cDNA includes (1) incorporation (ligation) of the obtained target gene cDNA into a plasmid having an RNA polymerase recognition sequence (promoter), (2) transformation of E. coli with the plasmid DNA, and (3) transformation of E. coli. Culture of transformed E. coli (recombinant), (4) Extraction and purification of plasmid DNA from E. coli, (5) Confirmation of plasmid DNA incorporating target cDNA (selection of clones) I have. Furthermore, by cutting the plasmid DNA obtained by the above operations (1) to (5) with a restriction enzyme, the plasmid DNA can be used for the first time for the in vitro type II for RNA probe synthesis. Preparation of such RNA probes, including cloning of cDNA, usually required more than one week.

以上のように、 従来法によって対象遺伝子に対する cRNAプローブを取得するに は長時間を要するという欠点があった。 加えて操作が煩雑であるため、 同時に多 数の遺伝子に対する cRNAプローブを取得することは困難であった。 前述のように 今後のゲノム '遺伝子研究においては、 同時に多数の遺伝子についての解析が必 要となるため、 従来法でのアプローチには限界がある。 このような背景から、 効 率的に多数の遺伝子に対する特異的 cRNAプローブを調製する手法が切望されてい る状況にあった。  As described above, there is a disadvantage that it takes a long time to obtain a cRNA probe for a target gene by the conventional method. In addition, since the operation is complicated, it was difficult to obtain cRNA probes for many genes at the same time. As mentioned above, in the future genomics / genetic research, it is necessary to analyze many genes at the same time, so there is a limit to the conventional approach. Against this background, there has been a long-awaited need for a technique for efficiently preparing specific cRNA probes for a large number of genes.

発明の開示 Disclosure of the invention

本発明は、 前記 D N Aクローン化のステップを経ることなく、 同時にかつ短時 間に多数の遺伝子に対する特異的 RNAプローブを作製することのできる、 新規な RNAプローブ作製法を提供することを目的とする。 具体的には、 RNAポリメラーゼ 認識配列 (プロモーター配列) を 5'末端に付カ卩したプライマーを用いたポリメラ ーゼ連鎖反応によって対象遺伝子に特異的な DNAを得、 当該 DNAをそのまま RNAプ ローブ合成の鏡型として用いる、 新規な RNAプローブ作製法を提供することを目 的とする。  An object of the present invention is to provide a novel RNA probe production method capable of producing specific RNA probes for a large number of genes simultaneously and in a short time without going through the DNA cloning step. . Specifically, a DNA specific to the target gene is obtained by a polymerase chain reaction using a primer having an RNA polymerase recognition sequence (promoter sequence) attached to the 5 ′ end, and the DNA is directly synthesized as an RNA probe. An object of the present invention is to provide a novel method for preparing an RNA probe, which is used as a mirror form of the RNA probe.

すでに記載したように、 従来法で RNAプローブを合成するに至るまでには、 対 象遺伝子の配列を含む DNAを、 RNAポリメラーゼ認識配列 (プロモーター) を有す るプラスミ ド DNAの当該プロモーターの下流 (3'側) に組み込み、 クローン化す る必要があった。 As described above, before the RNA probe is synthesized by the conventional method, the DNA containing the sequence of the target gene must have an RNA polymerase recognition sequence (promoter). It was necessary to clone the plasmid DNA downstream (3 'side) of the promoter and clone it.

本発明者らは鋭意検討した結果、 前記従来法とは全く着眼点の異なる新規な手 法を開発するに到った。すなわち、 RNAポリメラーゼ認識配列 (プロモーター) が 予め 5'末端に付加されたプライマーを作製し、 これを用いて対象遺伝子に特異 的な cDNAを合成し、 合成された cDNAをそのまま試験管内 RNA合成の铸型に用いる という、 新たな手法を開発した。  As a result of intensive studies, the present inventors have come to develop a new method that is completely different from the conventional method. That is, a primer having an RNA polymerase recognition sequence (promoter) previously added to the 5 'end is prepared, and a cDNA specific to the target gene is synthesized using the primer. The synthesized cDNA is directly used for in vitro RNA synthesis. We have developed a new method to use for molds.

具体的にはまず、 パクテリオファージ T3、 Τ7あるいは SP6等の RNAポリメラーゼ 認識配列 (プロモーター) の下流 (3'側) に、 約 20bp程度の対象遺伝子の標的配 列を有するオリゴヌクレオチドプライマーを作製した。 その際、 センス鎖、 アン チセンス鎖両方の RNAプローブを作製する場合には、 5,-及ぴ 3' -オリゴヌクレオ チドプライマ一で互レ、に異なるパクテリオファージ由来のプロモータ一配列を付 加した。  Specifically, first, an oligonucleotide primer having a target sequence of about 20 bp of the target gene was prepared downstream (3 'side) of an RNA polymerase recognition sequence (promoter) such as Pacteriophage T3, Τ7, or SP6. . At that time, when preparing RNA probes for both the sense strand and the antisense strand, a promoter sequence derived from a different pacteriophage was added to each of the 5- and 3'-oligonucleotide primers. .

次に、 前記オリゴヌクレオチドプライマ一を用いて組織または細胞由来のポリ ヌクレオチド (DNA、 RNA) を材料にしてポリメラーゼ連鎖反応 (RNAが材料の場 合は逆転写 -ポリメラーゼ連鎖反応) を行い、 前記プロモーター配列を 5'端に有 し、 かつ対象遺伝子の標的配列を含む DNAを合成した (プロモーター + DNAと称す る) 。 ここで合成されたプロモーター + DNAの構造は、 従来法で作製されるプラ スミ ド DNA上のプロモーター + DNA、 すなわち試験管内 RNA合成に必要となる構成 部分に等しいものである。  Next, using the oligonucleotide primer, a polynucleotide (DNA, RNA) derived from a tissue or a cell is used as a material to perform a polymerase chain reaction (reverse transcription-polymerase chain reaction when RNA is a material), and the promoter is used. A DNA having a sequence at the 5 ′ end and containing the target sequence of the target gene was synthesized (referred to as promoter + DNA). The structure of the promoter + DNA synthesized here is the same as the promoter + DNA on the plasmid DNA produced by the conventional method, that is, the component required for in vitro RNA synthesis.

次に本発明者らは、 前記プロモーター +DNAを铸型とし、 FITCでラベルされた ヌクレオチドを基質に用いて試験管内 RNA合成を行い、 対象遺伝子に対する特異 的 cRNAプローブを調製した。 当該 cRNAプローブを用いて、 実際に in situハイプ リダイゼーシヨンを行った結果、 調べた全ての対象遺伝子について文献報告され た通りの mRNAの分布が示され、 本発明の RNAプローブ作製法が目的にかなう優れ た手法であることが明らかとなった。 このような本発明の RNAプローブ作製法の 一例を模式化したものを、図 1に示す。  Next, the present inventors made the promoter + DNA type II and performed in vitro RNA synthesis using a FITC-labeled nucleotide as a substrate to prepare a specific cRNA probe for the target gene. As a result of actually performing in situ hybridization using the cRNA probe, the distribution of mRNA as reported in the literature was shown for all the target genes examined, and the method for producing the RNA probe of the present invention was excellent for the purpose. It became clear that it was a technique. FIG. 1 schematically illustrates an example of such an RNA probe production method of the present invention.

本発明の新規な RNAプローブ作製法は、 DNAクローン化の工程を含む従来法と比 較して大幅に時間短縮ができ、 また多数の遺伝子を同時に取り扱うことが可能で ある。 具体的には、 前記従来法と比較して以下に示すようなメリットを有してい る。 The novel RNA probe preparation method of the present invention can greatly reduce the time compared to the conventional method including a DNA cloning step, and can handle a large number of genes simultaneously. is there. Specifically, it has the following merits as compared with the conventional method.

(1)従来法では数個の遺伝子の RNAプローブを作製するのに 1週間以上の時間を要 するが、 本発明の手法では多数の遺伝子の RNAプローブを、 わずか 1. 5日〜 2日で 作製可能である。  (1) In the conventional method, it takes more than one week to prepare RNA probes for several genes, but in the method of the present invention, RNA probes for many genes can be prepared in only 1.5 to 2 days. Can be manufactured.

(2) RNAプローブの配列は、 対象遺伝子の mRNAのみにハイブリダィズする高い特異 性が要求される。 本発明の手法においては、 ゲノムシークェンスデータベースを 利用してホモロジ一サーチを行うことで、 反応の妨げになる非特異的結合を未然 に予測することによって、 特異性の高い配列を任意に選択し、 これを RNAプロ一 ブにすることが可能である。 また、 仮に手持ちの cDNAクローンの中に他の遺伝子 と相同性の高い領域が含まれている場合、 従来法では、 この領域を省いた cDNAの サブクローニングが必要となる場合もあるが、 本発明の手法ではサブクローニン グを行うことなく、 特異性の高い配列のみを選択して RNAプローブにすることが 可能である。  (2) The sequence of the RNA probe must have high specificity to hybridize only to the mRNA of the target gene. In the method of the present invention, a homologous search is performed using a genome sequence database to predict nonspecific binding that hinders the reaction, thereby arbitrarily selecting a highly specific sequence, This can be turned into an RNA probe. In addition, if the existing cDNA clone contains a region having high homology with other genes, the conventional method may require subcloning of the cDNA omitting this region. With this method, it is possible to select only highly specific sequences as RNA probes without performing subcloning.

(3)現在、 多数の遺伝子の cDNAクローン (ESTクローン等) が市販されているが、 本発明の手法においては、 当該クローンを入手することなく、 RNAプローブを作 製することができる。  (3) At present, cDNA clones (EST clones and the like) of many genes are commercially available, but in the method of the present invention, RNA probes can be produced without obtaining such clones.

(4)本発明の手法においては、 PCR (ポリメラーゼ連鎖反応) あるいは RT- PCR (逆 転写及ぴポリメラーゼ連鎖反応) で合成する cDNAの長さを、 その後合成する RNA プローブの糸且織への浸透性と感度を考慮して、 任意に設定することができる。 例 えば、 ホーノレマウント in situハイブリダィゼーシヨンではプローブ長 5 0 0 b で最良の結果が得られるが、 本発明の手法では容易に必要とする長さのプローブ を作製することができる。  (4) In the method of the present invention, the length of cDNA synthesized by PCR (polymerase chain reaction) or RT-PCR (reverse transcription and polymerase chain reaction) is used to infiltrate the subsequently synthesized RNA probe into the thread. It can be set arbitrarily in consideration of the characteristics and sensitivity. For example, the best results can be obtained with a probe length of 500 b in Honolemount in situ hybridization, but the technique of the present invention can easily produce a probe of a required length.

本発明は、 以上のような知見に基き完成するに至ったものである。  The present invention has been completed based on the above findings.

即ち本発明は、  That is, the present invention

( 1 ) 以下の (a ) 及ぴ (b ) の一連の工程を含む、 高効率 RN Aプローブ作 製法:  (1) A highly efficient method for producing an RNA probe, comprising the following steps (a) and (b):

( a ) 個体組織又は細胞由来のポリヌクレオチドを出発材料とし、 ポリメラーゼ 連鎖反応、 又は逆転写及びポリメラーゼ連鎖反応により、 対象遺伝子に特異的な 2本鎖 DN A合成を行う工程; (a) Using a polynucleotide derived from an individual tissue or cell as a starting material, a polymerase chain reaction, or reverse transcription and polymerase chain reaction, Performing double-stranded DNA synthesis;

(b) 前記 (a) で合成された DNAを鎳型として試験管内 RNA合成を行い、 対象遺伝子に対する特異的 R N Aプローブを作製する工程、  (b) performing in vitro RNA synthesis using the DNA synthesized in (a) as type I to produce a specific RNA probe for the target gene,

(2) ポリメラーゼ連鎖反応、 又は逆転写及ぴポリメラーゼ連鎖反応に用レヽる 5' —及び 3' —オリゴヌクレオチドプライマーが、 対象遺伝子に特異的な配列 を有するものである、 前記 (1) 記載の高効率 RN Aプローブ作製法、  (2) The method according to (1) above, wherein the 5′- and 3′-oligonucleotide primers used for the polymerase chain reaction or the reverse transcription and the polymerase chain reaction have a sequence specific to the target gene. High efficiency RNA probe preparation method,

(3) ポリメラーゼ連鎖反応、 又は逆転写及ぴポリメラーゼ連鎖反応に用いる 3, 一オリゴヌクレオチドプライマーの 5, 末端に、 RNAポリメラーゼ認識配 列が付カ卩されている、 前記 (1) 又は (2) 記載の高効率 RN Aプローブ作製法、 (4) ポリメラーゼ連鎖反応、 又は逆転写及ぴポリメラーゼ連鎖反応に用いる 5, ー及ぴ 3, 一オリゴヌクレオチドプライマーの 5' 末端に、 RNAポリメラ ーゼ認識配列が付加されている、 前記 (3) 記載の高効率 RNAプローブ作製法、 (3) The above (1) or (2), wherein an RNA polymerase recognition sequence is added to the end of 5, one oligonucleotide primer used for polymerase chain reaction or reverse transcription and polymerase chain reaction. (4) For polymerase chain reaction, or reverse transcription and polymerase chain reaction, 5,-and 3, RNA polymerase recognition sequence at the 5 'end of one oligonucleotide primer The method for producing a highly efficient RNA probe according to the above (3), wherein

(5) 前記 5' —及ぴ 3' —オリゴヌクレオチドプライマーの 5, 末端に、 別 別の RNAポリメラーゼに対する認識配列が付カ卩されている、 前記 (4) 記載の 高効率 RN Aプローブ作製法、 (5) The method for preparing a high-efficiency RNA probe according to (4), wherein a recognition sequence for another RNA polymerase is added to the 5 'end of the 5'- and 3'-oligonucleotide primers. ,

(6) RNAプローブの作製に用いられる RNAポリメラーゼが、 T3RNA ポリメラーゼ、 T 7 RNAポリメラーゼ及ぴ S P 6 RNAポリメラーゼのいずれ かより選択されるものである、 前記 (1) 〜 (5) いずれか記載の高効率 RN A プローブ作製法、  (6) The method according to any one of (1) to (5) above, wherein the RNA polymerase used for preparing the RNA probe is selected from T3 RNA polymerase, T7 RNA polymerase and SP6 RNA polymerase. High efficiency RNA probe preparation method,

(7) 個体糸且織又は細胞由来のポリヌクレオチドが、 ゲノム DNA、 c DNA 又は RNAである、 前記 (1) 〜 (6) いずれか記載の高効率 RN Aプローブ作 製法、  (7) The method for producing a high-efficiency RNA probe according to any of (1) to (6) above, wherein the polynucleotide derived from an individual thread or cell is genomic DNA, cDNA or RNA.

(8) 対象遺伝子が、 正常時と疾患時とで発現が変動している遺伝子である、 前記 (1) 〜 (7) いずれか記載の高効率 RN Aプローブ作製法、  (8) the method of producing a high-efficiency RNA probe according to any one of (1) to (7), wherein the target gene is a gene whose expression fluctuates between a normal state and a disease state;

(9) 試験管内 RNA合成において、 ハプテン又は放射性標識されたヌクレオ チドを基質に用いることを特徴とする、 前記 (1) 〜 (8) いずれか記載の高効 率 R N Aプロ一ブ作製法、  (9) The method for producing a high-efficiency RNA probe according to any one of (1) to (8), wherein a hapten or a radiolabeled nucleotide is used as a substrate in in vitro RNA synthesis.

(10) ゲノムデータベース上でのホモロジ一サーチにより対象遺伝子に対す る RNAプローブの特異性を検証する工程をさらに含む、 前記 (1) 〜 (9) い ずれか記載の高効率 RN Aプローブ作製法、 (10) The method according to any of (1) to (9) above, further comprising the step of verifying the specificity of the RNA probe for the target gene by homology search on a genome database. Highly efficient RNA probe preparation method described in

(1 1) 前記 (3) 〜 (10) いずれ力記載の高効率 RN Aプローブ作製法に おけるポリメラーゼ連鎖反応、 又は逆転写及ぴポリメラーゼ連鎖反応において用 いられる、 5, 末端に R N Aポリメラーゼ認識配列の付加されたオリゴヌクレオ チドプライマ一、 又はその群、  (11) (3) to (10) used in the polymerase chain reaction or the reverse transcription and the polymerase chain reaction in the method for producing a high-efficiency RNA probe described in any one of (5) to (5). An oligonucleotide primer or group thereof,

(1 2) 5' 一及び 3, 一オリゴヌクレオチドプライマーの 5, 末端に、 別々 の RNAポリメラーゼに対する認識配列が付加されている、 前記 (1 1) 記載の オリゴヌクレオチドプライマー、 又はその群、  (1 2) The oligonucleotide primer or the group thereof according to (11), wherein a recognition sequence for a separate RNA polymerase is added to the 5 'end of the 5' one and three, one oligonucleotide primers.

(1 3) 前記 (1 1) 又は (12) 記載のオリゴヌクレオチドプライマー又は その群を用いて合成された DNA、 又はその群、  (13) DNA synthesized using the oligonucleotide primer or the group thereof according to the above (11) or (12), or the group thereof,

(14) 前記 (1 1) 又は (12) 記載のオリゴヌクレオチドプライマー又は その群、 あるいは前記 (1 3) 記載の DNA又はその群のいずれかを含有する、 高効率 RNAプローブ作製用の試薬キット、 ならびに  (14) a reagent kit for producing a high-efficiency RNA probe, comprising the oligonucleotide primer or the group thereof according to (11) or (12), or the DNA or the group thereof according to (13); And

(15) 以下の (i) 及び ( i i) を含有する、 高効率 RNAプローブ作製用 の試薬キット :  (15) A reagent kit for producing a high-efficiency RNA probe, containing the following (i) and (ii):

(i) ポリメラーゼ連鎖反応に必要な酵素、 試薬及び緩衝液か、 又は逆転写及び ポリメラーゼ連鎖反応に必要な酵素、 試薬及ぴ緩樓 ί液;  (i) Enzymes, reagents and buffers required for the polymerase chain reaction, or enzymes, reagents and buffers required for reverse transcription and the polymerase chain reaction;

( i i) 試験管内 RNA合成に必要な酵素、 試薬及び緩衝液、  (ii) enzymes, reagents and buffers required for in vitro RNA synthesis,

に関する。 About.

図面の簡単な説明 BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

図 1は、 本発明の RNAプローブ作製法の一例を模式ィ匕した図である。  FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of the method for producing an RNA probe of the present invention.

図 2は、 13種類の遺伝子の cRNAプローブを用いて in situハイブリダィゼーシ ヨン (ホールマウント法) を行った結果を示す写真である。 A:セマフォリン 3A 、 B :セマフォリン 6B、 C :セマフォリン 6C、 D : ニューロピリン— 1、 E : ニューロピリン- 2、 F : プレキシン- Al、 G : プレキシン- A3、 H:ネトリン- 1、 I : DCC、 J : unc - 5hl、 :ェフリン^し L : Eph- Bl、 M: ニューロフィラメ ント- M  FIG. 2 is a photograph showing the results of in situ hybridization (hole mount method) using cRNA probes of 13 types of genes. A: Semaphorin 3A, B: Semaphorin 6B, C: Semaphorin 6C, D: Neuropilin-1, E: Neuropilin-2, F: Plexin-Al, G: Plexin-A3, H: Netrin-1, I: DCC, J: unc-5hl,: Ephrin ^ L: Eph-Bl, M: Neurofilament-M

発明を実施するため最良の形態 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

本発明は、 従来行われていた DNAクローン化の工程を経ることなく、 多数の遺 伝子に対する特異的 RNAプローブを同時にかつ短時間に作製することのできる、 高効率 RNAプローブ作製法を初めて提供するものである。 具体的には、 以下のThe present invention provides a large number of relics without going through the DNA cloning steps conventionally performed. The present invention provides, for the first time, a high-efficiency RNA probe production method capable of simultaneously producing a specific RNA probe for a gene in a short time. Specifically,

( a ) 及び (b ) の一連の工程を含む手法を指す。 It refers to a method that includes a series of steps (a) and (b).

( a ) 個体組織又は細胞由来のポリヌクレオチドを出発材料とし、 ポリメラーゼ 連鎖反応、 又は逆転写及びポリメラーゼ連鎖反応により、 対象遺伝子に特異的な 2本鎖 D N A合成を行う工程。  (a) A step of using a polynucleotide derived from an individual tissue or cell as a starting material, and performing double-stranded DNA synthesis specific to the target gene by polymerase chain reaction or reverse transcription and polymerase chain reaction.

( b ) 前記 (a ) で合成された D N Aを鎵型として試験管内 R NA合成を行い、 対象遺伝子に対する特異的 R N Aプローブを作製する工程。  (b) A step of performing in vitro RNA synthesis using the DNA synthesized in (a) above as a type II to prepare a specific RNA probe for the target gene.

すなわち、 ポリメラーゼ連鎖反応又は逆転写 -ポリメラーゼ連鎖反応 (工程 a ) と、 当該反応によって得られた DNAを鍚型にした RNA合成 (工程 b ) の 2つの 連続したステツプを含む RNAプ口一ブ作製法が、 本発明の高効率 R N Aプローブ 作製法に相当する。  In other words, preparation of an RNA probe containing two consecutive steps of a polymerase chain reaction or a reverse transcription-polymerase chain reaction (step a) and an RNA synthesis of the DNA obtained by the reaction (step b). The method corresponds to the method for producing a high-efficiency RNA probe of the present invention.

前記工程 (a ) における 「個体組織又は細胞由来のポリヌクレオチド」 として は、 個体の組織又は細胞から調製されるポリヌクレオチドであれば如何なるポリ ヌクレオチドであっても良く、 具体的にはゲノム (染色体) DNA、 cDNAあるいは RNAが挙げられる。 ここで RNAとしてはトータル RNA及ぴ mRNAのレ、ずれも用いるこ とができる。 またゲノム DNA及ぴ cDNAは、 ライブラリーの形態、 すなわちプラス ミドに組み込まれた形態であっても、 当該プラスミドに組み込まれていない形態 であっても良い。  As the “polynucleotide derived from an individual tissue or cell” in the step (a), any polynucleotide may be used as long as it is a polynucleotide prepared from an individual tissue or cell. Specifically, a genome (chromosome) DNA, cDNA or RNA is mentioned. Here, as the RNA, the total RNA and the level of the mRNA and the deviation thereof can also be used. The genomic DNA and cDNA may be in the form of a library, that is, in a form incorporated in a plasmid, or in a form not incorporated in the plasmid.

当該ポジヌクレオチドは、 例えば Molecular Cloning, A Laboratory Manual, T Maniatisら編、 第 2版 (1989) , Cold Spring Harbor Laboratory等の基本書 に従い、 当業者であれば容易に調製することができる。 また、 ゲノム DNA抽出キ ッ ト (口ッシュ社製: DNAアイソレーションキット等) 、 cDNA調製キット (ギブ コ BRL社製:スーパースクリプトチヨイスシステム等) 、 あるいは RNA抽出キット (二ツボンジーン社製:アイソジヱン等) なども巿販されており、 これらを用い ることにより容易に本発明のポリヌクレオチドを調製することができる。 さらに、 種々の動物種組織から調製されたゲノム DNA、 cDNAおよぴ RNAが、 例えばパイォチ エーン社などから市販されており、 これらを購入することもできる。  The positive nucleotide can be easily prepared by those skilled in the art according to, for example, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, edited by T Maniatis et al., Second Edition (1989), Cold Spring Harbor Laboratory, and the like. In addition, a genomic DNA extraction kit (manufactured by Kuchish Inc .: DNA isolation kit, etc.), a cDNA preparation kit (manufactured by Gibco BRL: Superscript Chiyois System, etc.) And the like are commercially available, and the polynucleotide of the present invention can be easily prepared by using these. Furthermore, genomic DNA, cDNA and RNA prepared from tissues of various animal species are commercially available from, for example, Pyochain or the like, and can be purchased.

前記工程 ( a ) においては、 個体組織又は細胞由来のポリヌクレオチドを铸型 として、 「ポリメラーゼ連鎖反応 (以下、 PCR反応と称する場合がある) 」 又は 「逆転写及ぴポリメラーゼ連鎖反応 (以下、 RT - PCR反応と称する場合がある) 」 のいずれかにより、 対象遺伝子に特異的な 2本鎖 DNAを合成する。 ここで、 出発材 料が cDNA又はゲノム DNAの場合は、 前記ポリメラーゼ連鎖反応のみを行うことに より、 対象遺伝子に特異的な 2本鎖 DNAを合成することができる。 一方、 出発材 料が RNAの場合は、 まず逆転写反応により 1本鎖 cDNAを合成し、 その後ポリメラー ゼ連鎖反応を行うことにより対象遺伝子に特異的な 2本鎖 DNAを合成する。 In the step (a), a polynucleotide derived from an individual tissue or cell is Specific to the target gene by either "polymerase chain reaction (hereinafter sometimes referred to as PCR reaction)" or "reverse transcription and polymerase chain reaction (hereinafter sometimes referred to as RT-PCR reaction)" Synthesize double-stranded DNA. Here, when the starting material is cDNA or genomic DNA, double-stranded DNA specific to the target gene can be synthesized by performing only the polymerase chain reaction. On the other hand, when the starting material is RNA, first, a single-stranded cDNA is synthesized by a reverse transcription reaction, and then a double-stranded DNA specific to the target gene is synthesized by a polymerase chain reaction.

前記において 「対象遺伝子」 とは、 解析の対象となる遺伝子、 すなわち、 本発 明の RNAプローブ作製法により作製した RNAプローブを用いて in situハイブリダ ィゼーシヨンやノーザンブロットハイプリダイゼーションなどの解析を行う対象 となる遺伝子を指す。 具体的には、 例えば以下の遺伝子が挙げられる。  In the above, the term `` target gene '' refers to a gene to be analyzed, that is, an object to be subjected to analysis such as in situ hybridization or northern blot hybridization using an RNA probe prepared by the RNA probe preparation method of the present invention. Refers to the gene Specific examples include the following genes.

①正常時と疾患時とで発現が変動している遺伝子。  (1) A gene whose expression fluctuates between normal and disease states.

②正常時と薬剤投与時とで発現が変動している遺伝子。  (2) Genes whose expression fluctuates between normal and drug administration.

③発生時期に依存して発現が変動する遺伝子。  (3) Genes whose expression varies depending on the time of occurrence.

④組織特異的に発現する遺伝子。 遺 伝 子 Tissue-specifically expressed genes.

以上のような対象遺伝子は、 例えば、 DNAマイクロアレー技術やディファレン シャルディスプレイ、 あるいはサブトラクシヨン等により予め選定することがで きる。 特に DNAマイクロアレー技術は、 正常時と疾患時の遺伝子発現変動パター ンゃ、 正常時と薬剤投与時の遺伝子発現変動パターンなどを、 数千〜数万の遺伝 子について包括的に解析することができるものである。 これらの技術により 「発 現変動遺伝子」 として同定されたものも、 本発明における 「対象遺伝子」 の範疇 に含まれる。  The target gene as described above can be selected in advance by, for example, DNA microarray technology, differential display, or subtraction. In particular, the DNA microarray technology can comprehensively analyze gene expression fluctuation patterns ゃ between normal and disease states, and gene expression fluctuation patterns between normal and drug administration, for thousands to tens of thousands of genes. You can do it. Those identified as “expression-variable genes” by these techniques are also included in the category of “target genes” in the present invention.

前記工程 (a ) において合成される 「対象遺伝子に特異的な 2本鎖 DNA」 とは、 対象遺伝子の全部又は一部分に相当する 2本鎖 DNAであって、 かつ対象遺伝子に特 異的な塩基配列よりなる 2本鎖 DNAを意味する。 当該 2本鎖 DNAの好ましい長さとし ては、 100bp〜5000bp程度が挙げられ、 より好ましくは 500bp〜2000bp程度が挙げ られる。 なお、 対象遺伝子に 「特異的」 であることについては後述する。  The “double-stranded DNA specific to the target gene” synthesized in the step (a) is a double-stranded DNA corresponding to all or a part of the target gene, and a base specific to the target gene. It means a double-stranded DNA consisting of a sequence. The preferred length of the double-stranded DNA is about 100 bp to 5000 bp, more preferably about 500 bp to 2000 bp. The fact that it is “specific” for the target gene will be described later.

前記工程 (a ) のポリメラーゼ連鎖反応、 又は逆転写及ぴポリメラーゼ連鎖反 応において用いられる 5' -オリゴヌクレオチドプライマ一及び 3' -オリゴヌクレオ チドプライマ一は、 いずれも対象遺伝子に特異的な塩基配列部分を含有するもの である。 すなわち、 当該プライマーが対象遺伝子以外の遺伝子にァニールして対 象外の DNAが合成されることを避けるために、 前記オリゴヌクレオチドプライマ 一は、 対象遺伝子特異的な塩基配列部分を含有する必要がある。 ここで、 オリゴ ヌクレオチドプライマ一における対象遺伝子特異的な塩基配列部分の長さとして は、 10ベース〜 30ベース程度が好ましく、 より好ましくは約 20ベース程度の長さ が挙げられる。 これらのオリゴヌクレオチドプライマーは、 DNA合成機により容 易に作製することができる。 5'-oligonucleotide primers and 3'-oligonucleotides used in the polymerase chain reaction or the reverse transcription and polymerase chain reaction of the step (a). All of the tide primers contain a nucleotide sequence portion specific to the target gene. That is, in order to prevent the primer from annealing to a gene other than the target gene to synthesize an untargeted DNA, the oligonucleotide primer must contain a nucleotide sequence portion specific to the target gene. . Here, the length of the base sequence portion specific to the target gene in the oligonucleotide primer is preferably about 10 bases to 30 bases, and more preferably about 20 bases. These oligonucleotide primers can be easily prepared using a DNA synthesizer.

前記において対象遺伝子に 「特異的」 な塩基配列とは、 当該塩基配列が他の遺 伝子の塩基配列中に高い相同性で見出されないことを意味する。 具体的には、 対 象遺伝子に特異的な塩基配列とは、 対象遺伝子と他の遺伝子とのホモ口ジーサ一 チを行い、 ホモロジ一 80%以上 (好ましくは 95%以上) を有する他の塩基配列が 見出されない、 そのような塩基配列部分を意味する。  In the above description, the nucleotide sequence “specific” for the target gene means that the nucleotide sequence is not found in the nucleotide sequence of another gene with high homology. Specifically, a nucleotide sequence specific to a target gene is defined as a sequence of homology between the target gene and another gene, and a homology of at least 80% (preferably at least 95%). It means such a base sequence portion for which no sequence is found.

ところで近年、 ゲノム解析の急速な進展により、 ヒ トのゲノム配列あるいは cDNA配列に対する膨大なデータベースが構築された。 アクセス可能なデータべ一 スとしては、 GenBankデータベース、 EMBLデータベースなどが挙げられ、 特に GenBankゲノムデータベースが有効に用いられる。 これらのデータベースを用い てホモロジ一検索を行うことにより、 対象遺伝子に特異的な塩基配列部分を特定 することができる。 さらに、 ゲノム配列のデータベースを用いるとプローブの特 異性を完全に予測することができるという利点があり、 これまでとは質的に異な る情報が提供されている。 従って、 完全なゲノム配列の登録されたデータベース を用いてホモロジ一検索を行うことが好ましい。  In recent years, with the rapid progress of genomic analysis, a vast database of human genomic or cDNA sequences has been constructed. Examples of accessible databases include the GenBank database and the EMBL database. In particular, the GenBank genome database is effectively used. By performing a homology search using these databases, a nucleotide sequence portion specific to the target gene can be specified. Furthermore, the use of a genome sequence database has the advantage that the specificity of a probe can be predicted completely, providing information that is qualitatively different from the past. Therefore, it is preferable to perform a homology search using a registered database of complete genome sequences.

具体的には、 例えばインターネット経由で NCBI (National Center for  Specifically, NCBI (National Center for

Biotechnology Information)にアクセスし BLASTプログラムを開く。 さらに Human Genome BLASTを選択し、 対象遺伝子の配列あるいは対象遺伝子のデータベース 上のァクセション番号を入力しホモロジ一サーチを行う。 ホモロジ一サーチによ り他の遺伝子中に類似配列が見出された場合は、 この類似配列以外の配列部分か ら、 前記オリゴヌクレオチドプライマーの配列を選定する。 このような、 データ ベース上でのホモロジ一検索による特異性の検証は、 オリ'ゴヌクレオチドプライ マーの選定時に行うのが好ましいが、 別の手段により選定したオリゴヌクレオチ ドプライマ一が特異性を有するものであること検証する際にも、 有効に用いられ る。 Access Biotechnology Information) and open the BLAST program. Furthermore, select Human Genome BLAST and enter the sequence of the target gene or the accession number in the database of the target gene and perform homology search. When a similar sequence is found in another gene by homology search, the sequence of the oligonucleotide primer is selected from a sequence portion other than the similar sequence. Verification of specificity by homology search on the database as described above is based on oligonucleotide nucleotide priming. It is preferable to carry out the selection at the time of selection of the primer, but it is also effectively used when verifying that the oligonucleotide primer selected by another means has specificity.

以上、 ポリメラーゼ連鎖反応、 又は逆転写及ぴポリメラーゼ連鎖反応に用いる 5' -及ぴ 3' -オリゴヌクレオチドプライマ一においては、 対象遺伝子に特異的な塩 基配列を含有することが必要である点について述べた。  As mentioned above, the 5'- and 3'-oligonucleotide primers used in the polymerase chain reaction or the reverse transcription and the polymerase chain reaction need to contain a nucleotide sequence specific to the target gene. Stated.

さらに、 当該ォリゴヌクレオチドプライマ一の 5,末端に RNAポリメラーゼ認識 配列 (以下、 プロモーターと称することもある) が付加されることにより、 本発 明の目的である、 同時にかつ短時間に多数の遺伝子に対する特異的 RNAプロ一ブ を作製することが可能となる。 以下、 この点につき詳細に記載する。  In addition, the addition of an RNA polymerase recognition sequence (hereinafter sometimes referred to as a promoter) to the 5 'end of the oligo nucleotide primer enables the simultaneous and short-time preparation of a large number of genes, which is the object of the present invention. It is possible to prepare a specific RNA probe for Hereinafter, this point will be described in detail.

5,末端に RNAポリメラーゼ認識配列を付加したォリゴヌクレオチドプライマ一 を用いてポリメラーゼ連鎖反応、 又は逆転写及ぴポリメラーゼ連鎖反応を行うこ とにより、 当該 RNAポリメラーゼ認識配列を 5'末端に有する 2本鎖 DNAが合成され る (以下、 合成された 2本鎖 DNAをプロモーター +DNAと称することもある) 。 ここ で合成されたプロモータ一 +DNAの構造は、 従来法で作製されるプラスミド DNA上 のプロモーター +DNA、 すなわち試験管内 RNA合成に必要な構成部分に等しい。 す なわち、 5'末端に RNAポリメラーゼ認識配列を付加したォリゴヌクレオチドプラ イマ一を用いて前記工程 (a ) を行うことにより、 得られたプロモーター +DNAは、 工程 ( b )の試験管内 RNA合成に直接用いることができるという大きな利点を有す る。  5. Two strands having the RNA polymerase recognition sequence at the 5 'end by performing polymerase chain reaction or reverse transcription and polymerase chain reaction using an oligonucleotide primer having an RNA polymerase recognition sequence added to the end. Strand DNA is synthesized (hereinafter, the synthesized double-stranded DNA is sometimes referred to as promoter + DNA). The structure of the promoter + DNA synthesized here is equal to the promoter + DNA on the plasmid DNA produced by the conventional method, that is, the component necessary for in vitro RNA synthesis. That is, by performing the above step (a) using an oligonucleotide primer having an RNA polymerase recognition sequence added to the 5 ′ end, the obtained promoter + DNA is converted into the in vitro RNA in the step (b) It has the great advantage that it can be used directly for synthesis.

ここで、 オリゴヌクレオチドプライマーの 5'末端に付加される RNAポリメラー ゼ認識配列としては、 当業者にとって入手可能な如何なる RNAポリメラーゼに対 する認識配列であってもよいが、 一般的には、 バタテリオファージ由来の RNAポ リメラーゼに対する認識配列が挙げられる。 具体的には、 T3 RNAポリメラーゼ、 T7 RNAポリメラーゼ、 あるいは SP6 RNAポリメラーゼに対する認識配列が挙げら れる。 ここで T3 RNAポリメラーゼ認識配列の具体例としては、 GenBank Acc.  Here, the RNA polymerase recognition sequence to be added to the 5 'end of the oligonucleotide primer may be any RNA polymerase recognition sequence available to those skilled in the art. Recognition sequences for phage-derived RNA polymerase are included. Specific examples include a recognition sequence for T3 RNA polymerase, T7 RNA polymerase, or SP6 RNA polymerase. Here, as a specific example of the T3 RNA polymerase recognition sequence, GenBank Acc.

No. U13871、 pT7T3Dベクターの塩基番号 172〜191に記載の塩基配列などが挙げら れ、 一例として、 配列番号: 1に記載の塩基配列が挙げられる。 また T7 RNAポリ メラーゼ認識配列の具体例としては、 GenBank Acc. No. U13871、 PT7T3Dベクタ 一の塩基番号 275〜294 (相補鎖) に記載の塩基配列などが挙げられ、 一例として、 配列番号: 2に記載の塩基配列が挙げられる。 また SP6 RNAポリメラーゼ認識配 列の具体例としては、 GenBank Acc. No. X65328、 pSP64ベクターの塩基番号 3014〜3に記載の塩基配列などが挙げられる。 これらの RNAポリメラーゼ認識配列 の 3,側に対象遺伝子に特異的な塩基配列を結合させたオリゴヌクレオチドプライ マーは、 DNA合成機を用いて容易に合成することができる。 No. U13871, base sequences described in base numbers 172 to 191 of the pT7T3D vector, and the like. As an example, the base sequence described in SEQ ID NO: 1 can be mentioned. As specific examples of the T7 RNA polymerase recognition sequence, GenBank Acc. No. U13871, P T7T3D vector The base sequence described in one base number 275 to 294 (complementary strand) and the like are exemplified. As an example, the base sequence described in SEQ ID NO: 2 is exemplified. Specific examples of the SP6 RNA polymerase recognition sequence include GenBank Acc. No. X65328, the base sequence described in base numbers 3014 to 3 of the pSP64 vector, and the like. Oligonucleotide primers in which a nucleotide sequence specific to the target gene is linked to the third side of these RNA polymerase recognition sequences can be easily synthesized using a DNA synthesizer.

以上のように、 オリゴヌクレオチドプライマ一の 5,末端に RNAポリメラーゼ認 識配列を付加する場合、 目的に応じて、 3, _オリゴヌクレオチドプライマーの 5, 末端のみに前記 RNAポリメラーゼ認識配列を付加することもできれば、 5' -及ぴ 3' -ォリゴヌクレオチドプライマ一の両者の 5'末端に前記 RNAポリメラーゼ認識配 列を付加することもできる。  As described above, when an RNA polymerase recognition sequence is added to the 5 and 5 ends of an oligonucleotide primer, the RNA polymerase recognition sequence should be added only to the 5 and 5 ends of an oligonucleotide primer according to the purpose. If possible, the RNA polymerase recognition sequence can be added to the 5 'end of both the 5'- and 3'-oligonucleotide primers.

すなわち、 工程 (b ) の試験管内 RNA合成において、 対象遺伝子に対するアン チセンス鎖の RNAプローブのみを合成する場合には、 工程 (a ) で使用する 3' -ォ リゴヌクレオチドプライマ一にのみ、 RNAポリメラーゼ認識配列を付カ卩すればよ レ、。 当該アンチセンス鎖の RNAプローブは、 in situ ハイブリダィゼーシヨンや ノーザンプロットハイプリダイゼーシヨンにおいて、 対象遺伝子の mRNAの発現を 検出するために使用される。  That is, in the in vitro RNA synthesis in the step (b), when only the RNA probe of the antisense strand for the target gene is synthesized, the RNA polymerase is used only for the 3′-oligonucleotide primer used in the step (a). You can add a recognition sequence. The RNA probe of the antisense strand is used to detect the expression of the mRNA of the target gene in in situ hybridization or Northern plot hybridization.

一方、 工程 (b ) の試験管内 RNA合成において、 対象遺伝子に対するアンチセ ンス鎖及びセンス鎖のいずれの RNAプローブをも合成する場合には、 工程 (a ) で使用する 5' -及ぴ 3,-オリゴヌクレオチドプライマーの両方に、 RNAポリメラー ゼ認識配列を付加する必要がある。 当該アンチセンス鎖の RNAプロープは、 前記 したように in situハイブリダイゼーションゃノ一ザンブロットハイブリダイゼ ーシヨンにおいて、 対象遺伝子の mRNAの発現を検出するために使用され、 一方、 センス鎖の RNAプローブは、 ノ ックグラウンドの発現を検出するためのコント口 ールとして使用される。  On the other hand, in the in vitro RNA synthesis in the step (b), when synthesizing both the antisense strand and the sense strand RNA probes for the target gene, the 5′- and 3,-used in the step (a) are used. It is necessary to add an RNA polymerase recognition sequence to both oligonucleotide primers. The RNA probe of the antisense strand is used for detecting the expression of the mRNA of the target gene in in situ hybridization and Northern blot hybridization as described above, while the RNA probe of the sense strand is It is used as a control for detecting the expression of knock background.

なお、 前記 「アンチセンス鎖」 とは、 蛋白質のアミノ酸配列を規定する raRNAの 相補的な配列を有することを意味し、 また 「センス鎖」 とは前記 mRNAと同配列で あることを意味する。  The “antisense strand” means having a sequence complementary to raRNA that defines the amino acid sequence of the protein, and the “sense strand” means having the same sequence as the mRNA.

前述のような工程 ( a ) で使用する 5, -及ぴ 3, -オリゴヌクレオチドプライマー の双方の 5'末端に RNAポリメラーゼ認識配列を付加する場合には、 各々のプライ マーにおいて、 異なる種由来の RNAポリメラーゼに対する認識配列が付カ卩されて いることが好ましい。 すなわち、 5' -及ぴ 3,-オリゴヌクレオチドプライマーにお いて別々の R Aポリメラーゼに対する認識配列が付カ卩されていることにより、 ェ 程 (b ) において、 センス鎖 RNA及びアンチセンス鎖 RNAを別個に (独立して) 合 成することができるという大きな利点を有する。 5' -及び 3' -オリゴヌクレオチド プライマーに付加される RNAポリメラーゼ認識配列 (プロモーター) の組み合わ せとしては、 以下のものが例示される。 ただしこの例に限られることなく、 5'お ょぴ 3'両プライマー上のプロモーターを別々の RNAポリメラーゼが認識できる組 み合わせであれば十分である。 5,-and 3,-oligonucleotide primers used in step (a) as described above When an RNA polymerase recognition sequence is added to both 5′-ends, it is preferable that each primer be provided with a recognition sequence for RNA polymerase derived from a different species. That is, since the recognition sequences for different RA polymerases are added to the 5′- and 3, -oligonucleotide primers, the sense strand RNA and the antisense strand RNA are separated in step (b). It has the great advantage that it can be synthesized (independently). Examples of combinations of the RNA polymerase recognition sequence (promoter) added to the 5′- and 3′-oligonucleotide primers are as follows. However, the present invention is not limited to this example, and it is sufficient if the promoters on both the 5 ′ and 3 ′ primers can be recognized by different RNA polymerases.

5, -ォリゴヌクレオチドプライマ一側 Z3, -ォリゴヌクレオチドプライマ一側  5, one side of oligo nucleotide primer Z3, one side of oligonucleotide primer

T3プロモーター / T7プロモーター T3 promoter / T7 promoter

T7プロモーター / T3プロモーターT7 promoter / T3 promoter

T3プロモーター / SP6プロモーター SP6プロモーター / T3プロモーターT3 promoter / SP6 promoter SP6 promoter / T3 promoter

T7プロモーター Z SP6プロモーターT7 promoter Z SP6 promoter

SP6プロモーター / T7プロモーター 以上述べたような 5,-及ぴ 3,-オリゴヌクレオチドプライマーを用いて、 ポリメ ラーゼ連鎖反応、 又は逆転写及びポリメラーゼ連鎖反応を行う手法自体は、 現在 では当業者にとって慣用手段であり、 例えば Molecular Cloning, A Laboratory Manual, T Maniatisり編、 2版 (1989) , Cold Spring Harbor Laboratoryや、 PCR A Practical Approach, IRL Press (1991)などを参考にして行うことができ る。 さらに、 これらの反応に関してはキット等も市販されており、 具体的には、 ポリメラーゼ連鎖反応については PCRキット (ギブコ BRL: PCRスーパーミックス など) を、 また逆転写及びポリメラ一ゼ連鎖反応については RT-PCRキット (ギブ コ BRL、 Superscript One-Step RT - PCR Systemなど) を、 各々用いることができ る。 なお逆転写反応及ぴポリメラーゼ連鎖反応の反応条件は、 前記基本書ゃキッ トに添付のプロトコールに基き適宜設定することができるが、 RT-PCR反応の場合、 例えば 50°C, 30分の逆転写反応の後、 94°C, 2分の加熱により mRNAと 1本鎖 cDNAを 分離し、 その後 94°C, 15秒→60°C, 30秒→72°C, 1分の PCR反応を 40回行った後、 72°C, 1分の反応を行うといった条件が挙げられる。 SP6 promoter / T7 promoter Techniques for performing the polymerase chain reaction or the reverse transcription and polymerase chain reactions using the 5,-and 3, -oligonucleotide primers as described above are presently known to those skilled in the art. For example, the method can be performed with reference to Molecular Cloning, A Laboratory Manual, edited by T Maniatis, 2nd edition (1989), Cold Spring Harbor Laboratory, PCR A Practical Approach, IRL Press (1991). In addition, kits and the like are commercially available for these reactions. Specifically, a PCR kit (Gibco BRL: PCR supermix, etc.) is used for the polymerase chain reaction, and an RT is used for the reverse transcription and the polymerase chain reaction. -PCR kits (Gibco BRL, Superscript One-Step RT-PCR System, etc.) can be used. The reaction conditions for the reverse transcription reaction and the polymerase chain reaction can be appropriately set based on the protocol attached to the above-mentioned basic manual kit. In the case of the RT-PCR reaction, for example, reverse rotation at 50 ° C for 30 minutes is performed. After the transcription reaction, the mRNA and single-stranded cDNA were heated at 94 ° C for 2 minutes. Separate, and then perform the PCR reaction at 94 ° C, 15 seconds → 60 ° C, 30 seconds → 72 ° C, 1 minute 40 times, and then perform the reaction at 72 ° C, 1 minute.

次に工程 (b ) について説明する。  Next, the step (b) will be described.

工程 (b ) は、 前記工程 (a ) で合成された DNAを錶型として試験管内 RNA合成 を行い、 対象遺伝子に対する特異的 RNAプローブを作製する工程である。 前記し たように、 工程 (a ) において RNAポリメラーゼ認識配列が 5'末端に付加された DNAを合成した場合には、 当該合成 DNAを直接用いて工程 (b ) を行うことが可能 である。  The step (b) is a step of performing in vitro RNA synthesis using the DNA synthesized in the step (a) as a type III to prepare a specific RNA probe for the target gene. As described above, when a DNA having an RNA polymerase recognition sequence added to the 5 'end is synthesized in step (a), step (b) can be performed directly using the synthetic DNA.

試験管内 RNA合成の手法自体は、 現在では当業者にとって慣用手段であり、 前 記 Molecular Cloningなどを参考にして行うことができる。 具体的には、 工程 ( a ) で合成された DNAを鎳型とし、 基質 (NTPs) 及ぴ RNAポリメラーゼを 37°Cで 2〜5時間程度反応させることにより、 RNA (cRNA) を合成することができる。 そ の際、 RNAの分解を避けるためにリボヌクレアーゼインヒビターの存在下で前記 反応を行うことが好ましい。  The technique of in vitro RNA synthesis itself is currently a common means for those skilled in the art, and can be performed with reference to the aforementioned Molecular Cloning and the like. Specifically, RNA (cRNA) is synthesized by converting the DNA synthesized in step (a) into type I, and reacting the substrate (NTPs) and RNA polymerase at 37 ° C for about 2 to 5 hours. Can be. At that time, it is preferable to carry out the above reaction in the presence of a ribonuclease inhibitor in order to avoid RNA degradation.

前記基質としては、 ハプテン又は放射標識されたヌクレオチドを用いることが 好ましい。 その場合、 ヌクレオチド 4種の全てが標識されている必要は無く、 少 なくとも 1種が標識されていれば良い。 ここでハプテンとは、 フルォロセイン (FITC)ゃジゴキシゲニンなどが挙げられ、 また放射標識としては、 32Pなどが挙 げられる。 このように、 ハプテンまたは放射性標識されたヌクレオチドを基質に 用いることで、 合成される RNAはハプテンまたは放射性標識されるため、 当該 RNA は in situハイブリダィゼーシヨン、 ノ一ザンプロットハイブリダイゼーシヨン 法などの mRNA検出 (遺伝子発現検出) に有効に用いられる。 It is preferable to use a hapten or a radiolabeled nucleotide as the substrate. In that case, it is not necessary that all four nucleotides are labeled, and it is sufficient that at least one nucleotide is labeled. Here, the hapten includes fluorescein (FITC) digoxigenin and the like, and the radiolabel includes 32 P and the like. Thus, by using hapten or radiolabeled nucleotide as a substrate, the synthesized RNA is hapten or radiolabeled, so that the RNA is in situ hybridization, Northern plot hybridization. It is used effectively for mRNA detection (gene expression detection) of the method.

前記 RNAポリメラーゼとしては、 工程 (a ) で合成した DNAの 5'末端に存在する プロモーター配列を認識するような、 RNAポリメラーゼを用いる必要がある。 ま た、 センス鎖及びアンチセンス鎖両方の RNAを合成する場合には、 前記工程 ( a ) で合成された両鎖にプロモーター配列を有する DNA (プロモーター +DNA) を、 別々の 2本のチューブに分け、 一方にセンス鎖 RNA合成用の RNAポリメラーゼ を、 またもう一方にアンチセンス鎖合成用の RNAポリメラーゼを添加して反応を 行う。 用いる RNAポリメラーゼとしては、 T7RNAポリメラーゼ、 T3RNAポリメラー ゼ、 あるいは SP6RNAポリメラーゼなどが挙げられ、 これらはいずれもロッシュ社 などから購入することができる。 As the RNA polymerase, it is necessary to use an RNA polymerase that recognizes a promoter sequence present at the 5 ′ end of the DNA synthesized in the step (a). When synthesizing both sense strand and antisense strand RNA, the DNA (promoter + DNA) having a promoter sequence in both strands synthesized in step (a) is placed in two separate tubes. The reaction is performed by adding RNA polymerase for the synthesis of sense strand RNA to one side and RNA polymerase for the synthesis of antisense strand to the other side. RNA polymerase used is T7 RNA polymerase, T3 RNA polymerase And SP6 RNA polymerase, all of which can be purchased from Roche.

このようにして作製された RNAプローブは、 デォキシリボヌクレアーゼ Iを添 加することで铸型 DNAを分解した後に、 in situハイブリダィゼーシヨンやノーザ ンプロットハイブリダィゼーシヨン反応等に用いることができる。  The RNA probe thus prepared is used for in situ hybridization, Northern plot hybridization, etc. after degrading type I DNA by adding deoxyribonuclease I. be able to.

このような、 一連の工程 (a ) 及ぴ (b ) による高効率 RNAプローブ作製法の 具体例を模式ィ匕したものを、 図 1に示す。 図 1における各設定は以下の通りであ る。  FIG. 1 schematically shows a specific example of a method for producing a high-efficiency RNA probe through a series of steps (a) and (b). Each setting in Fig. 1 is as follows.

工程 ( a ) :逆転写及びポリメラーゼ連鎖反応 (RT - PCR) による cDNA合成 铸型:匪 Step (a): cDNA synthesis by reverse transcription and polymerase chain reaction (RT-PCR)

5' -オリゴヌクレオチドプライマ一 : 5'末端に T3 RNA認識配列 (T3プロモータ 一) が付加された 5' -オリゴヌクレオチドプライマー  5'-oligonucleotide primer: 5'-oligonucleotide primer with T3 RNA recognition sequence (T3 promoter-1) added to 5 'end

3' -オリゴヌクレオチドプライマ一 : 5,末端に T7 RNA認識配列 (T7プロモータ 一) が付カ卩された 3' -オリゴヌクレオチドプライマー  3'-oligonucleotide primer: 5, 3'-oligonucleotide primer with a T7 RNA recognition sequence (T7 promoter-1) at the end

対象遺伝子特異的な配列の長さ :約 500bp Target gene-specific sequence length: about 500 bp

工程 ( b ) :試験管内 RNA合成による cRNAプロ一ブ合成 Step (b): cRNA probe synthesis by in vitro RNA synthesis

基質:フルォロセイン(FITC)標識ヌクレオチド Substrate: Fluorosein (FITC) labeled nucleotide

センス鎖 cRNA: T3 RNAポリメラーゼにより合成 Sense strand cRNA: synthesized by T3 RNA polymerase

アンチセンス鎖 cRNA: T7 RNAポリメラーゼにより合成 Antisense strand cRNA: synthesized by T7 RNA polymerase

本発明はさらに、 前記工程 (a ) において用いられる、 5'末端に RNAポリメラ ーゼ認識配列の付加されたォリゴヌクレオチドプライマ一や、 当該ォリゴヌタレ ォチドプライマ一を用いて合成された DNAをも包含するものである。これらのプラ ィマーや DNAは、 末端に RNAポリメラーゼ認識配列が付カ卩されたプライマー及び合 成 DNAであるという観点から、 従来存在していなかつたものあり、 これらは本発 明の高効率 RNAプローブ作製法のための試薬として、 有効に用いられる。 さらに、 例えば正常時と疾患時とで発現が変動している遺伝子や、 正常時と薬剤投与時と で発現が変動している遺伝子などに対する特異的 RNAプローブを作製する際には、 多数の発現変動遺伝子に対する前記オリゴヌクレオチドプライマ一や前記 D NA を準備する必要がある。 本発明においては、 このような、 5'末端に RNAポリメラ ーゼ認識配列の付加されたオリゴヌクレオチドプライマーの群、 又は、 当該オリ ゴヌクレオチドプライマーの群を用いて合成された DNA群をも包含するものであ る。 The present invention further encompasses an oligonucleotide primer having an RNA polymerase recognition sequence added to its 5 'end and a DNA synthesized using the oligonucleotide primer used in the step (a). Things. These primers and DNAs have never existed in the past because they are primers and synthetic DNAs with an RNA polymerase recognition sequence added to the end.These are the highly efficient RNA probes of the present invention. It is effectively used as a reagent for the production method. Furthermore, when producing a specific RNA probe for a gene whose expression fluctuates between a normal state and a disease state and a gene whose expression fluctuates between a normal state and a drug administration, a large number of expression It is necessary to prepare the oligonucleotide primer and the DNA for the variable gene. In the present invention, such a 5′-terminal RNA polymer It also includes a group of oligonucleotide primers to which a protease recognition sequence has been added, or a group of DNAs synthesized using the group of oligonucleotide primers.

特に、 5 ' —及ぴ 3, 一オリゴヌクレオチドプライマーの 5 ' 末端に、別々の R NAポリメラーゼ認識配列が付カ卩されたオリゴヌクレオチドプライマ一のセッ ト又はその群、 あるいはこれらオリゴヌクレオチドプライマーのセット又はその 群を用いて合成された D N A又はその群が好ましい。  In particular, a set or group of oligonucleotide primers with a separate RNA polymerase recognition sequence at the 5 'end of the 5'- and 3,1 oligonucleotide primers, or a set of these oligonucleotide primers Alternatively, DNA synthesized using the group or a group thereof is preferable.

これらのオリゴヌクレオチドプライマー又はその群、 あるいは当該オリゴヌク レオチドプライマ一又はその群を用いて合成された DNA又はその群はまた、 高効 率 RNAプローブ作製用のキットの形態においても使用することができる。 例えば、 データベース上の Accession番号と、 当該オリゴヌクレオチドプライマーとの対 応をつけておけば、 プライマーデザインやその合成、 さらにはそのプライマーを 用レヽた DNA合成 (PCRあるいは RT - PCR) を行うことなく、 解析対象となる遺伝子ま たは遺伝子群に対する RNAプローブの調製が可能である。 当該キットは、 in situデータベースを作製する際に非常に有効に用いられる。  These oligonucleotide primers or groups thereof, or DNAs or groups synthesized using the oligonucleotide primers or groups thereof can also be used in the form of a kit for producing a highly efficient RNA probe. For example, by associating the Accession number on the database with the oligonucleotide primer, the primer can be designed and synthesized, and DNA synthesis (PCR or RT-PCR) using the primer can be performed. It is possible to prepare an RNA probe for the gene or genes to be analyzed. The kit is used very effectively when creating an in situ database.

また本発明は、 前記 ( a ) 及び (b ) の一連の工程を実行することの可能な、 高効率 RNAプローブ作製用の試薬キットをも提供するものである。 当該キットは、 以下の (i ) 及び (i i ) の試薬を含むものである。  The present invention also provides a reagent kit for producing a high-efficiency RNA probe, capable of performing the series of steps (a) and (b). The kit contains the following reagents (i) and (ii).

( i ) ポリメラーゼ連鎖反応に必要な酵素、 試薬及び緩衝液か、 又は逆転写及び ポリメラーゼ連鎖反応に必要な酵素、 試薬及び緩衝液。  (i) Enzymes, reagents and buffers required for the polymerase chain reaction, or enzymes, reagents and buffers required for reverse transcription and the polymerase chain reaction.

( i i ) 試験管内 R NA合成に必要な酵素、 試薬及び緩衝液。  (ii) Enzymes, reagents and buffers required for in vitro RNA synthesis.

当該キットを使用する際には、 予め、 個体組織又は細胞由来のポリヌクレオチ ド、 および対象遺伝子に対する特異的プライマー (5'末端に RNAポリメラーゼ認 識配列を有する) を準備する必要がある。 しかしながら、 これらポリヌクレオチ ド及ぴプライマーさえ準備すれば、 当該キットを用いることにより、 同時にかつ 短時間で多数の対象遺伝子に対する RNAプローブを作製することができる。  When using the kit, it is necessary to prepare in advance a polynucleotide derived from an individual tissue or cell and a specific primer for the target gene (having an RNA polymerase recognition sequence at the 5 'end). However, as long as these polynucleotides and primers are prepared, RNA probes for a large number of target genes can be prepared simultaneously and in a short time by using the kit.

前記 ( i ) において 「ポリメラーゼ連鎖反応に必要な酵素」 とは耐熱性 DNAポ リメラーゼを指し、 また 「ポリメラーゼ連鎖反応に必要な試薬」 とは前記酵素の 活性発現に至適な緩衝液、 基質溶液を指す。 「ポリメラーゼ連鎖反応に必要な緩 衝液」 とは、 具体的には反応時の濃度で 10 mM Tris-HCl (pH8. 3) , 1. 5 mM MgCl2, 50 mM KC1, 1 mM dNTPの溶液などが挙げられる。 In the above (i), the term "enzyme necessary for the polymerase chain reaction" refers to a thermostable DNA polymerase, and the term "reagent necessary for the polymerase chain reaction" refers to a buffer solution and a substrate solution that are optimal for expressing the activity of the enzyme. Point to. "The relaxation required for the polymerase chain reaction The “impact” includes, specifically, a solution of 10 mM Tris-HCl (pH 8.3), 1.5 mM MgCl 2 , 50 mM KC1, 1 mM dNTP at the time of the reaction.

また、 前記 ( i ) において 「逆転写及びポリメラーゼ連鎖反応に必要な酵素」 とは逆転写酵素及び耐熱性 DNAポリメラーゼを指し、 また 「逆転写及ぴポリメラ ーゼ連鎖反応に必要な試薬」 とは前記酵素の活性発現に至適な緩衝液、 基質溶液 を指す。 「逆転写及びポリメラーゼ連鎖反応に必要な緩衝液」 とは、 具体的には 反応時の濃度で 50 mM Tris-HCl (pH8. 3) , 5 mM MgCl2, 50 mM KC1, 1 mM DTT, 20 g/ml BSA, 1 mM dNTPの溶液などが挙げられる。 In the above (i), “enzymes required for reverse transcription and polymerase chain reaction” refer to reverse transcriptase and thermostable DNA polymerase, and “reagents required for reverse transcription and polymerase chain reaction”. It refers to a buffer solution and a substrate solution that are optimal for expressing the activity of the enzyme. The “buffer necessary for reverse transcription and polymerase chain reaction” is, specifically, 50 mM Tris-HCl (pH 8.3), 5 mM MgCl 2 , 50 mM KC1, 1 mM DTT, 20 mM g / ml BSA, 1 mM dNTP solution and the like.

前記 (i i ) において 「試験管内 RNA合成に必要な酵素」 とは RNAポリメラーゼ (T7, T3, SP6) 、 デォキシリボヌクレアーゼ Iを指し、 「試薬」 とは前記酵素 の活性発現に至適な緩衝液、 基質溶液 (ハプテン標識含む) を指す。 「緩衝液」 とは、 具体的には反応時の濃度で 40 raM Tris-HCl (ρΗ8. 0) , 20 mM MgCl2, 50 mM NaCl, 5 mM DTT, 1 mM NTP (ハプテン標識含む) の溶液などが挙げられる。 In the above (ii), “enzymes required for in vitro RNA synthesis” refers to RNA polymerase (T7, T3, SP6) and deoxyribonuclease I, and “reagents” are buffers optimal for the activity of the enzyme. Liquid, substrate solution (including hapten label). "Buffer" refers to a solution of 40 raM Tris-HCl (ρΗ8.0), 20 mM MgCl 2 , 50 mM NaCl, 5 mM DTT, 1 mM NTP (including hapten label) at the concentration at the time of the reaction. And the like.

以下、 実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、 本発明はこれらの実施 例により何ら限定されるものではなく、 本発明の技術分野における通常の変更が できることは言うまでもない。 なお、 実施例中の各操作は、 特に断りのない限り、 「 Molecular Cloning, A Laboratory Manual, T Maniatisら編、 2版 (1989) ,Cold Spring Harbor Laboratory] に記載の方法に準じて行った。  Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the present invention is not limited to these examples, and it goes without saying that ordinary changes in the technical field of the present invention can be made. Unless otherwise specified, each operation in the examples was performed according to the method described in “Molecular Cloning, A Laboratory Manual, edited by T Maniatis et al., 2nd edition (1989), Cold Spring Harbor Laboratory].

実施例 1 Example 1

RNAプローブの作製 Preparation of RNA probe

本発明方法により標的遺伝子特異的な RNAプローブが作製されることを調べる ために、 以下に記載する 13遺伝子に対する特異的 cRNAプローブを調製し、 これら プロープを用いて in situハイプリダイゼーシヨン (ホールマウント法) を行 つた。 To investigate that the target gene-specific RNA probe is prepared by the method of the present invention, the specific cRNA probes for 13 genes described below were prepared, i n situ High Priestess die See Chillon (hole using these Puropu Mounting method).

標的遺伝子として、 セマフォリン 3A (Genbank Acc. No. X95289) 、 セマフォリ ン 6B (Genbank Acc. No. AB000776) 、 セマフォリン 6C (Genbank Acc. No. AB000817)、 ニューロピリン- 1 (Genbank Acc. No. AF016296) 、 ニューロピリン- 2 (Genbank Acc. No. AF016297 ) 、 プレキシン- Al (Genbank Acc. No. D86948)、 プレキ  Semaphorin 3A (Genbank Acc.No.X95289), Semaphorin 6B (Genbank Acc.No.AB000776), Semaphorin 6C (Genbank Acc.No.AB000817), Neuropilin-1 (Genbank Acc. AF016296), Neuropilin-2 (Genbank Acc.No.AF016297), Plexin-Al (Genbank Acc.No.D86948), Pleki

A3 (Genbank Acc. No. D86950)、 ネトリン -1 (Genbank Acc. No. AF128865)、 DCC (Genbank Acc. No. U68725)、 unc - 5hl (Genbank Acc. No. U87305)、 エフ リ ン- Bl (Genbank Acc. No. U07560)、 Eph-Bl (Genbank Acc. No. X13411)、 及ぴニューロフ イラメント -M (Genbank Acc. No. Z12152)を選んだ。 A3 (Genbank Acc.No.D86950), Netrin-1 (Genbank Acc.No.AF128865), DCC (Genbank Acc.No.U68725), unc-5hl (Genbank Acc.No.U87305), Ephrin-Bl (Genbank Acc.No.U07560), Eph-Bl (Genbank Acc.No.X13411), and We chose Neurol Firament -M (Genbank Acc. No. Z12152).

まず、 前記標的遺伝子特異的な 500 bp領域のセンス鎖及ぴアンチセンス鎖そ れぞれの 5'端 20 baseの配列をパクテリオファージ由来プロモーター配列の下流 に付したオリゴヌクレオチドプライマー(PCRプライマー) を、 DNA合成機により 合成した。 ここで前記 5,端 20baseの配列は、 ゲノム配列のデータベースを用い てホモロジ一サーチを行った上で決定した。 またプロモーターとしては、 センス 鎖側に T3プロモーター (配列番号: 1) 、 アンチセンス鎖側に T7プロモーター (配列番号: 2) を用いた。  First, oligonucleotide primers (PCR primers) in which the base sequence of the 5'-end 20 base of each of the sense strand and the antisense strand of the 500 bp region specific to the target gene was attached downstream of the promoter sequence derived from pacterio phage Was synthesized using a DNA synthesizer. Here, the sequences at the 5 bases and the 20 bases were determined by conducting a homology search using a database of genome sequences. As the promoter, a T3 promoter (SEQ ID NO: 1) on the sense strand side and a T7 promoter (SEQ ID NO: 2) on the antisense strand side were used.

セマフォリン 3Aの 5' - PCRプライマー及び 3' - PCRプライマーを配列番号: 3及ぴ 4 に、 セマフォリン 6Bの 5,- PCRプライマー及び 3' - PCRプライマーを配列番号: 5及 ぴ 6に、 セマフォリン 6Cの 5' -PCRプライマー及び 3' -PCRプライマーを配列番号: 7 及ぴ 8に、 ニューロピリン- 1の 5' - PCRプライマー及ぴ 3,- PCRプライマーを配列番 号: 9及び 10に、 ニューロピリン- 2の 5' -PCRプライマー及ぴ 3,- PCRプライマーを 配列番号: 11及ぴ 12に、 プレキシン- A1の 5' - PCRプライマー及ぴ 3' - PCRプライマ 一を配列番号: 13及ぴ 14に、 プレキシン- A3の 5,- PCRプライマー及ぴ 3' - PCRプラ イマ一を配列番号: 15及ぴ 16に、 ネトリン- 1の 5,- PCRプライマー及び 3' - PCRプラ イマ一を配列番号: 17及ぴ 18に、 DCCの 5' - PCRプライマー及び 3' - PCRプライマー を配列番号: 19及び 20に、 unc - 5hlの 5' - PCRプライマー及び 3' - PCRプライマーを 配列番号: 21及ぴ 22に、 エフリン- B1の 5' - PCRプライマー及び 3' _PCRプライマー を配列番号: 23及び 24に、 Eph- B1の 5' - PCRプライマー及び 3' - PCRプライマーを配 列番号: 25及び 26に、 ニューロフィラメント- Mの 5' - PCRプライマー及び 3' - PCRプ ライマーを配列番号: 27及ぴ 28に、 それぞれ示す。  The 5′-PCR primer and 3′-PCR primer of semaphorin 3A are shown in SEQ ID NOs: 3 and 4, and the 5, -PCR primer and 3′-PCR primer of semaphorin 6B are shown in SEQ ID NOs: 5 and 6. The 5'-PCR primer and 3'-PCR primer of semaphorin 6C are shown in SEQ ID NOs: 7 and 8, and the 5'-PCR primer and 3, -PCR primer of neuropilin-1 are shown in SEQ ID NOs: 9 and 10. In addition, the 5'-PCR primer of neuropilin-2 and the-3 -PCR primer are shown in SEQ ID NOS: 11 and 12, and the 5'-PCR primer of Plexin-A1 and the 3'-PCR primer are shown in SEQ ID NO: Plexin-A3 5- and -primer 3'-PCR primers are shown in SEQ ID NOs: 15 and 16, Netrin-1 5- and -PCR primers and 3'-PCR primers 13 and 14. And 5'-PCR primer and 3'-PCR primer of DCC to SEQ ID NO: 17 and 18, respectively. 9 and 20, 5'-PCR primer and 3'-PCR primer of unc-5hl to SEQ ID NO: 21 and 22, and 5'-PCR primer and 3'_PCR primer of Ephrin-B1 to SEQ ID NO: 23 and 24, the 5'-PCR primer and 3'-PCR primer of Eph-B1 are shown in SEQ ID NOS: 25 and 26, and the 5'-PCR primer and 3'-PCR primer of Neurofilament-M are shown in SEQ ID NO: 27. See page 28 for details.

前記 5'及ぴ 3,- PCRプライマーを 1セットとして、 アイソジェン (ニッボンジー ン) により調製した新生ラッ ト脳由来トータル RNA 1 μ §を出発材料に用い、 Superscript One-Step RT-PCR System (ギブコ BRL) を用いて各遺伝子の cDNAを 合成した (反応条件: 50°C, 30分→94°C, 2分→[94°C, 15秒→60°C, 30秒→72°C, 1分] x40回→72°C, 1分) 。 合成された cDNAのセンス鎖の 5,端には T3プロモータ 一が付加され、 アンチセンス鎖 5'端には T7プロモーターが付加されている (以下、 このプロモーターの付加された cDNAをプロモーター + cDNAと称す) 。 合成された プロモータ■ ~" hcDNAをフエノール:クロロフオノレム処理後にエタノール沈殿で回 収し、 以下の in vitro転写反応 (cRNAプローブ合成) の錶型に用いた。 The 5 '及Pi 3, - PCR primers as one set, using Aisojen the newborn rat brain-derived total RNA 1 mu § prepared by (Nibbonji down) in the starting material, Superscript One-Step RT-PCR System ( GIBCO BRL ) Was used to synthesize cDNA for each gene (reaction conditions: 50 ° C, 30 minutes → 94 ° C, 2 minutes → [94 ° C, 15 seconds → 60 ° C, 30 seconds → 72 ° C, 1 minute) ] x 40 times → 72 ° C, 1 minute). T3 promoter at the end of sense strand of synthesized cDNA And a T7 promoter is added to the 5 'end of the antisense strand (hereinafter, the cDNA with the promoter added is referred to as promoter + cDNA). The synthesized promoter I ~ "hcDNA was recovered by ethanol precipitation after phenol: chlorophonolem treatment, and used for the following in vitro transcription reaction (cRNA probe synthesis) type II.

各遺伝子のプロモーター+じ0 0. 2〜1. 0 ^ §を鎵型にして、 lx転写バッファー (ロッシュ) 、 lxフルォロセイン RNAラベリングミックス (ロッシュ) 、 10ュニ ット リポヌクレアーゼインヒビター (日本ジーン) 、 20ユニット RNAポリメラ ーゼ (ロッシュ) を含む 20 μ ΐの溶液中で in vitro転写反応を 37°C、 2〜5時間 行い、 フルォロセイン標識 cRNAプローブを合成した。 各遺伝子につき T3 RNAポリ メラーゼと T7 RNAポリメラーゼでそれぞれ独立に反応させ、 前者においてセンス cRNAプローブ、 後者においてアンチセンス cRNAプローブを合成した。 反応後、 1 μ 1の DNase I (ロッシュ) を添加することで铸型 cDNAを分解し、 ェタノール沈殿 で合成された cRNAプローブを回収し、 TEバッファーに再溶解したものを、 以下の in situハイブリダィゼーシヨン (ホーノレマウント法) に用いた。 Promoter + 0.2 to 1.0 ^ § for each gene, lx transcription buffer (Roche), lx fluorescein RNA labeling mix (Roche), 10-unit liponuclease inhibitor (Nippon Gene) An in vitro transcription reaction was performed at 37 ° C for 2 to 5 hours in a 20 μ μ solution containing 20 units of RNA polymerase (Roche) to synthesize a fluorescein-labeled cRNA probe. Each gene was reacted independently with T3 RNA polymerase and T7 RNA polymerase to synthesize a sense cRNA probe in the former and an antisense cRNA probe in the latter. After the reaction, 1 μl of DNase I (Roche) was added to decompose type I cDNA, and the cRNA probe synthesized by ethanol precipitation was recovered and re-dissolved in TE buffer. It was used for the dimensioning (Honoremount method).

実施例 2 Example 2

in situ ハイプリダイゼーション in situ hybridization

ホーノレマウント in situハイブリダィゼーシヨンは、 Riddle et al. Cell 75, 1401-1416 (1993)に記載の手法に準じて行った。  Honole mount in situ hybridization was performed according to the method described in Riddle et al. Cell 75, 1401-1416 (1993).

合成された cRNAプローブ 100ng/mlを含むハイブリダィゼーション溶液中に前処 理された胎生 12. 5日ラット胚を浸し、 70°Cで一夜保温した。 過剰量の cRNAプロ一 ブを洗浄した後、 FITC (フルォロセイン)標識プローブ用検出キット (ダコ) を用 いて cRNAプローブ (mRNA) の局在を視覚化した。 結果を図 2に示す。 その結果、 標的とした 13種の遺伝子の mRNAの全ての特異的シグナルを検出することができた。 これらは、 既に文献報告されている分布に一致するものであったことから、 本発 明の RNAプローブ作製法が有効に機能することが示された。  The pretreated embryonic rat embryos were immersed in a hybridization solution containing 100 ng / ml of the synthesized cRNA probe at a temperature of 70 ° C overnight. After washing the excess cRNA probe, the localization of the cRNA probe (mRNA) was visualized using the detection kit for FITC (fluorescein) labeled probe (Dako). The result is shown in figure 2. As a result, all the specific signals of the mRNAs of the 13 targeted genes could be detected. These were consistent with the distributions already reported in the literature, indicating that the RNA probe production method of the present invention functions effectively.

産業上の利用の可能性 Industrial applicability

本発明により、 従来法と異なり同時にかつ短時間に多数の遺伝子に対する特異 的 R N Aプローブを作製することができる。  According to the present invention, unlike the conventional method, specific RNA probes for a large number of genes can be prepared simultaneously and in a short time.

Claims

請 求 の 範 囲 1. 以下の (a) 及び (b) の一連の工程を含む、 高効率 RN Aプロープ作 (a) 個体組織又は細胞由来のポリヌクレオチドを出発材料とし、 ポリメラーゼ 連鎖反応、 又は逆転写及びポリメラーゼ連鎖反応により、 対象遺伝子に特異的な 2本鎖 DN A合成を行う工程;  Scope of the claim 1. Highly efficient RNA probe production including a series of the following steps (a) and (b) (a) Starting from a polynucleotide derived from an individual tissue or cell, using the polymerase chain reaction, or Performing double-stranded DNA synthesis specific for the gene of interest by reverse transcription and polymerase chain reaction; (b) 前記 (a) で合成された DNAを鎵型として試験管内 RNA合成を行い、 対象遺伝子に対する特異的 R N Aプローブを作製する工程。  (b) a step of performing in vitro RNA synthesis using the DNA synthesized in the above (a) as type I to prepare a specific RNA probe for the target gene. 2. ポリメラーゼ連鎖反応、 又は逆転写及びポリメラーゼ連鎖反応に用いる 5, ー及ぴ 3 ' —オリゴヌクレオチドプライマ一が、 対象遺伝子に特異的な配列 を有するものである、 請求項 1記載の高効率 R N Aプローブ作製法。  2. The high-efficiency RNA according to claim 1, wherein the 5,-and 3'-oligonucleotide primers used in the polymerase chain reaction or the reverse transcription and the polymerase chain reaction have a sequence specific to the gene of interest. Probe preparation method. 3. ポリメラーゼ連鎖反応、 又は逆転写及びポリメラーゼ連鎖反応に用いる 3, 一オリゴヌクレオチドプライマーの 5, 末端に、 RNAポリメラーゼ認識配 列が付カ卩されている、 請求項 1又は 2記載の高効率 RN Aプローブ作製法。  3. The high-efficiency RN according to claim 1 or 2, wherein an RNA polymerase recognition sequence is added to the 5, terminal of the 3, one oligonucleotide primer used for the polymerase chain reaction or the reverse transcription and the polymerase chain reaction. A probe preparation method. 4. ポリメラーゼ連鎖反応、 又は逆転写及びポリメラーゼ連鎖反応に用いる 5, 一及び 3 ' —オリゴヌクレオチドプライマーの 5, 末端に、 RNAポリメラ ーゼ認識配列が付加されている、 請求項 3記載の高効率 R N Aプロープ作製法。  4. The high efficiency according to claim 3, wherein an RNA polymerase recognition sequence is added to the 5, terminal of the 5, 1 and 3'-oligonucleotide primer used for the polymerase chain reaction or the reverse transcription and the polymerase chain reaction. RNA probe preparation method. 5. 前記 5, ー及ぴ 3' —オリゴヌクレオチドプライマーの 5, 末端に、 別 別の RNAポリメラーゼに対する認識配列が付加されている、 請求項 4記載の高 効率 RNAプロ一ブ作製法。  5. The method for producing a highly efficient RNA probe according to claim 4, wherein a recognition sequence for another RNA polymerase is added to the 5, terminal of the 5,-and 3'-oligonucleotide primers. 6. RNAプローブの作製に用いられる RNAポリメラーゼが、 T 3 RNA ポリメラーゼ、 T 7 RNAポリメラーゼ及ぴ S P 6 RNAポリメラーゼのいずれ かより選択されるものである、 請求項 1〜 5いずれ力記載の高効率 RN Aプロ一 ブ作製法。  6. The high efficiency according to any one of claims 1 to 5, wherein the RNA polymerase used for preparing the RNA probe is selected from T3 RNA polymerase, T7 RNA polymerase, and SP6 RNA polymerase. Method for preparing RNA probe. 7. 個体組織又は細胞由来のポリヌクレオチドが、 ゲノム DNA、 c DNA 又は R N Aである、 請求項 1〜 6レ、ずれか記載の高効率 R N Aプロ一ブ作製法。  7. The method for producing a highly efficient RNA probe according to any one of claims 1 to 6, wherein the polynucleotide derived from an individual tissue or cell is genomic DNA, cDNA or RNA. 8. 対象遺伝子が、 正常時と疾患時とで発現が変動している遺伝子である、 請求項 1〜 7いずれか記載の高効率 RN Aプローブ作製法。 8. The method for producing a highly efficient RNA probe according to any one of claims 1 to 7, wherein the target gene is a gene whose expression fluctuates between a normal state and a disease state. 9. 試験管内 RN A合成において、 ハプテン又は放射性標識されたヌクレオ チドを基質に用いることを特徴とする、 請求項 1〜 8レ、ずれか記載の高効率 R N Aプローブ作製法。 9. The method for producing a high-efficiency RNA probe according to any one of claims 1 to 8, wherein a hapten or a radiolabeled nucleotide is used as a substrate in in vitro RNA synthesis. 10. ゲノムデータベース上でのホモロジ一サーチにより対象遺伝子に対す る RN Aプローブの特異性を検証する工程をさらに含む、 請求項 1〜 9いずれか 記載の高効率 R N Aプローブ作製法。  10. The method for producing a highly efficient RNA probe according to any one of claims 1 to 9, further comprising the step of verifying the specificity of the RNA probe for the target gene by homology search on a genome database. 1 1. 請求項 3〜 10いずれ力記載の高効率 RNAプローブ作製法における ポリメラーゼ連鎖反応、 又は逆転写及ぴポリメラーゼ連鎖反応において用いられ る、 5, 末端に RNAポリメラーゼ認識配列の付力卩されたオリゴヌクレオチドプ ライマー、 又はその群。  1 1. Used in the polymerase chain reaction or reverse transcription and the polymerase chain reaction in the method for producing a high-efficiency RNA probe according to any one of claims 3 to 10. An oligonucleotide primer or a group thereof. 12. 5, 一及び 3' —オリゴヌクレオチドプライマーの 5, 末端に、 別々 の RNAポリメラーゼに対する認識配列が付加されている、 請求項 1 1記載のォ リゴヌクレオチドプライマー、 又はその群。  12. The oligonucleotide primer according to claim 11, wherein a recognition sequence for a separate RNA polymerase is added to the 5, terminal of the 5, 1 and 3'-oligonucleotide primer. 13. 請求項 1 1又は 12記載のオリゴヌクレオチドプライマー又はその群 を用いて合成された DNA、 又はその群。  13. A DNA synthesized using the oligonucleotide primer or the group thereof according to claim 11 or 12, or a group thereof. 14. 請求項 1 1又は 1 2記載のオリゴヌクレオチドプライマー又はその群、 あるいは請求項 1 3記載の DN A又はその群のいずれかを含有する、 高効率 RN Aプローブ作製用の試薬キット。  14. A reagent kit for producing a highly efficient RNA probe, comprising the oligonucleotide primer or the group thereof according to claim 11 or 12, or the DNA primer or the group thereof according to claim 13. 1 5. 以下の (i) 及び (i i) を含有する、 高効率 RNAプローブ作製用 の試薬キット :  1 5. Reagent kit for producing high-efficiency RNA probes, containing the following (i) and (ii): (i) ポリメラーゼ連鎖反応に必要な酵素、 試薬及び緩衝液か、 又は逆転写及び ポリメラーゼ連鎖反応に必要な酵素、 試薬及び緩衝液;  (i) enzymes, reagents and buffers required for the polymerase chain reaction, or enzymes, reagents and buffers required for reverse transcription and the polymerase chain reaction; (i i) 試験管内 RNA合成に必要な酵素、 試薬及び緩衝液。  (ii) Enzymes, reagents and buffers required for in vitro RNA synthesis.
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