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公開番号2024059627
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-01
出願番号2024010827,2021507595
出願日2024-01-29,2019-08-16
発明の名称核酸の増幅のための試薬、混合物、キット、および方法
出願人ライフ テクノロジーズ コーポレーション
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類C12N 15/11 20060101AFI20240423BHJP(生化学;ビール;酒精;ぶどう酒;酢;微生物学;酵素学;突然変異または遺伝子工学)
要約【課題】低存在量の標的ポリヌクレオチドを検出する際の使用のための単純化された入手可能な手段を提供する。
【解決手段】本開示は、レア対立遺伝子バリアントなどの低頻度標的ポリヌクレオチドを検出する際の使用のための試薬、混合物、キット、および方法に関する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
a)第1の標的ポリヌクレオチド鎖における第1の配列にハイブリダイズするように構成された第1のオリゴヌクレオチドであって、前記第1の配列が、標的バリアントヌクレオチドを含み、前記第1のオリゴヌクレオチドが、前記標的バリアントヌクレオチドにハイブリダイズするように配置されているその3’末端のヌクレオチド残基をさらに有する、第1のオリゴヌクレオチドと、
b)前記第1の標的ポリヌクレオチド鎖内の第2の配列に相補的な配列にハイブリダイズするように構成された配列を有する第2のオリゴヌクレオチドであって、前記第1の標的ポリヌクレオチド鎖の前記第2の配列が、前記第1の標的ポリヌクレオチド鎖の前記第1の配列から5’上流に位置している、第2のオリゴヌクレオチドと、を含む、混合物。
続きを表示(約 1,200 文字)【請求項2】
c)前記第1の標的ポリヌクレオチド鎖内の第3の配列に相補的な配列にハイブリダイズするように構成された配列を有する第3のオリゴヌクレオチドであって、前記第1の標的ポリヌクレオチド鎖の前記第3の配列が、前記第1の標的ポリヌクレオチド鎖の前記第1の配列と少なくとも部分的に重複し、前記第3の配列が、前記標的バリアントヌクレオチドを含む、第3のオリゴヌクレオチドをさらに含む、請求項1に記載の混合物。
【請求項3】
a)第1の標的ポリヌクレオチド鎖内に存在する第1の配列(A)にハイブリダイズするように構成された第1のオリゴヌクレオチドであって、前記第1の配列が、標的バリアントヌクレオチド(「第1のバリアントヌクレオチド」)を含み、前記第1のオリゴヌクレオチドが、前記第1のバリアントヌクレオチドにハイブリダイズするように配置されているその3’末端のヌクレオチド残基をさらに有する、第1のオリゴヌクレオチドと、
b)第2の配列(B)にハイブリダイズするように構成された第2のオリゴヌクレオチドであって、前記第2の配列が、第3の配列(C)に相補的であり、前記第3の配列が、前記第1の標的ポリヌクレオチド鎖内に存在し、前記第3の配列(C)が、前記第1の標的ポリヌクレオチド鎖の前記第1の配列(A)から5’上流に位置している、第2のオリゴヌクレオチドと、を含む、混合物。
【請求項4】
c)第5の配列(E)に相補的な第4の配列(D)にハイブリダイズするように構成された第3のオリゴヌクレオチドであって、前記第5の配列が、前記第1の標的ポリヌクレオチド鎖に存在し、前記第5の配列(E)が、前記第1の標的ポリヌクレオチド鎖における前記第1の配列(A)と少なくとも部分的に重複し、前記第1の標的バリアントヌクレオチドを含む、第3のオリゴヌクレオチドをさらに含む、請求項2に記載の混合物。
【請求項5】
前記第3のオリゴヌクレオチドにおける前記標的バリアントヌクレオチドが、前記第3のオリゴヌクレオチドの3’末端または5’末端からの少なくとも2つのヌクレオチドである、請求項2または4に記載の混合物。
【請求項6】
前記第3のオリゴヌクレオチドが、検出可能な標識を含む、請求項2、4、および5のいずれか一項に記載の混合物。
【請求項7】
前記検出可能な標識が、蛍光標識である、請求項6に記載の混合物。
【請求項8】
前記検出可能な標識が、第1の末端ヌクレオチド上にある、請求項6または7に記載の混合物。
【請求項9】
前記第3のオリゴヌクレオチドが、消光部分をさらに含む、請求項6~8のいずれか一項に記載の混合物。
【請求項10】
前記消光部分が、前記第3のオリゴヌクレオチドの第2の末端ヌクレオチド上にある、請求項9に記載の混合物。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、2018年8月16日に出願された、米国仮特許出願第62/719,074号の優先権を主張し、その開示は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
続きを表示(約 16,000 文字)【0002】
本開示は、標的ポリヌクレオチド、特に突然変異体または低存在量の標的ポリヌクレオチドを検出する際の使用のための試薬、混合物、キット、および方法に関する。
【背景技術】
【0003】
近年、癌の検出および治療は進歩している。この進歩の大部分は、我々が、癌の分子基盤および免疫系を回避するために癌細胞によって使用される詳細な分子メカニズムの理解を深めていることによるものである。よって、特定の癌治療に応答するであろう患者を特定するのに役立つバイオマーカーが特定されている。例えば、プログラム死リガンド1(PD-L1)などの腫瘍細胞に見られるバイオマーカーは、抗PD-1抗体などの免疫療法に応答するであろう患者を特定する。さらに、バイオマーカーには、特定の遺伝子における特異的な突然変異が含まれる。例えば、特定のキナーゼにおける突然変異の検出は、キナーゼ阻害剤の癌治療剤に応答する可能性がはるかに高い患者を特定するのに役立ち得る。次いで、癌がさらに突然変異して第1のキナーゼの遮断を克服すると、癌にこの第1のキナーゼを克服する能力を与える新しい突然変異の検出が、このタイプの癌に有効であり得る次の選択療法を特定するために、ここで使用され得る。
【0004】
癌における突然変異を検出する能力は、低存在量の対立遺伝子を検出するための改善された方法を必要とする。腫瘍を構成する癌性細胞における不均一性のために、腫瘍の根底にある遺伝的欠陥を特定する場合、低存在量の対立遺伝子の検出が重要である。さらに、正常細胞からの循環DNAと比較して相対的に少量の循環腫瘍DNAの存在のために、癌患者の循環DNAの分析では低存在量の対立遺伝子の検出が重要である。両方の文脈において、そのような低存在量の対立遺伝子をより良好に検出する能力は、癌患者の改善された検出および改善された標的治療につながるはずである。現在利用可能なシステムは、非常に少ないコピー数(例えば、30ngの試験核酸試料において10コピー未満および/または0.1%未満)で標的ポリヌクレオチド(例えば、突然変異体核酸配列を含む)を検出することができないか、または非常に費用がかかり、かつ/もしくは時間がかかり、複雑であるかのいずれかである。よって、当該技術分野では、低存在量の標的ポリヌクレオチドを検出する際の使用のための単純化された入手可能な試薬、混合物、キット、および方法が必要とされている。
【発明の概要】
【0005】
低存在量の標的ポリヌクレオチドを検出する際の使用のための試薬、混合物、キット、および方法が本明細書で提供される。いくつかの実施形態では、本開示は、a)第1の標的ポリヌクレオチド鎖(二本鎖ポリヌクレオチドにおける第1の鎖など)における第1の配列にハイブリダイズするように構成された第1のオリゴヌクレオチドであって、第1の標的ポリヌクレオチド鎖における第1の配列が、標的バリアントヌクレオチドを有し、第1のオリゴヌクレオチドが、標的バリアントヌクレオチドにハイブリダイズするように配置されているその3’末端のヌクレオチド残基をさらに有する、第1のオリゴヌクレオチドと、b)第1の標的ポリヌクレオチド鎖の第2の配列に相補的な配列に(例えば、第1の鎖に相補的である第2の鎖の一部分に)ハイブリダイズするように構成された配列を有する第2のオリゴヌクレオチドであって、第1の標的ポリヌクレオチド鎖の第2の配列が、第1の標的ポリヌクレオチド鎖の第1の配列から5’上流に位置している、第2のオリゴヌクレオチドと、c)第1の標的ポリヌクレオチド鎖の第3の配列に相補的な配列にハイブリダイズするように構成された配列を有する第3のオリゴヌクレオチドであって、第1の標的ポリヌクレオチド鎖の第3の配列が、第1の標的ポリヌクレオチド鎖および標的バリアントヌクレオチドの第1の配列と少なくとも部分的に重複する、第3のオリゴヌクレオチドと、を含む、混合物に関する。いくつかの実施形態では、追加のオリゴヌクレオチドおよび/またはオリゴヌクレオチドのセットも提供される。いくつかの実施形態では、第3のオリゴヌクレオチドは、検出可能である。そのような混合物を提供するために組み合わされる試薬もまた、それを含む、および/またはそれを使用するキットおよび方法と同様に、本明細書で企図される。本開示の態様および実施形態に関するさらなる詳細は、この特許出願全体を通して提供される。セクションおよびセクションヘッダーは、方法、組成物、およびキットまたはその中の機能要素の組み合わせを限定することを意図しない。
【図面の簡単な説明】
【0006】
例示的な標的ポリヌクレオチドと整列させた例示的な第1のオリゴヌクレオチド(例えば、標的配列特異的プライマー(「TSP」))、第2のオリゴヌクレオチド(例えば、遺伝子座特異的プライマー(「LSP」))、および第3のオリゴヌクレオチド(例えば、標的部位特異的プローブ)。
富化サイクルあり(図2A、2B、および2C)およびなし(図2D、2E、および2F)での、KRAS G12R(34G>C)標的ポリヌクレオチドの検出のための、例示的な標的配列特異的プライマー(TSP)、および遺伝子座特異的プライマー(LSP)を使用した標的ポリヌクレオチドの例示的な増幅。野生型DNAの試料(10ng)またはスパイク試料(0.1%の対立遺伝子バリアントDNA(例えば、突然変異体DNA)がスパイクされた10ngの野生型DNA(CEPH個体1347-02からの対照DNA、Thermo Fisher Scientific Cat.No.403062、以下で「CEPH」と呼ばれる))は、300nMの各プライマー、250nMのプローブ、1mMのdNTP、39mMのTris pH8、2.55mMのMgCl
2
、30mMのKCl、16mMの(NH
4

2
SO
4
、0.1mg/mlのBSA、7%グリセロール、および0.085U/μLのPlatinum Taqと組み合わせ、反応混合物を形成した。次に、混合物の10μlアリコートを96ウェルプレートの4つの複製ウェルに播種した。QuantStudio 5 F96(Thermo Fisher Scientific,Waltham,MA)上の各ウェルにおいてqPCR反応を行った。PCR反応は、富化フェーズあり(図2A、2B、および2C)または富化フェーズなし(図2D、2E、および2F)で行った。
富化サイクルあり(図3A、3B、および3C)およびなし(図3D、3E、および3F)での、KRAS G12A(35G>C)標的ポリヌクレオチドについての、例示的な標的配列特異的プライマー(TSP)、および遺伝子座特異的プライマー(LSP)を使用した標的ポリヌクレオチドの例示的な増幅。野生型DNAの試料(10ng)またはスパイク試料(0.1%の対立遺伝子バリアントDNA(例えば、突然変異体DNA)がスパイクされた10ngの野生型(CEPH)DNA)は、300nMの各プライマー、250nMのプローブ、1mMのdNTP、39mMのTris pH8、2.55mMのMgCl
2
、30mMのKCl、16mMの(NH
4

2
SO
4
、0.1mg/mlのBSA、7%グリセロール、および0.085U/μLのPlatinum Taqと組み合わせ、反応混合物を形成した。次に、混合物の10μlアリコートを96ウェルプレートの4つの複製ウェルに播種した。QuantStudio 5 F96(Thermo Fisher Scientific,Waltham,MA)上の各ウェルにおいてqPCR反応を行った。PCR反応は、富化フェーズあり(図3A、3B、および3C)または富化フェーズなし(図3D、3E、および3F)で行った。
野生型(CEPH)DNAおよび0.1%の以下の対立遺伝子バリアント(例えば、突然変異体)KRAS DNA:KRAS G12R(34G>C、Horizon Discovery Ltd.Cat.No.HD287)(図4A)、KRAS G12A(35G>C、Horizon Discovery Ltd.Cat.No.HD265)(図4B)、KRAS G12S(34G>A、Horizon Discovery Ltd.Cat.No.HD288)(図4C)、KRAS G12C(34G>T、Horizon Discovery Ltd.Cat.No.HD269)(図4D)、KRAS G12D(35G>A、Horizon Discovery Ltd.Cat.No.HD272)(図4E)、またはKRAS G12V(35G>T、Horizon Discovery Ltd.Cat.No.HD289)(図4F)で個別にスパイクされた野生型(CEPH)DNAの区別。PCR条件は、富化ありで、図2および3について上記の通りであった。
図5Aでは、突然変異体KRAS G13D(「G13D」)標的ポリヌクレオチドと野生型(CEPH)核酸との間の区別は、最大60mMのKCl(塩化カリウム)および最大30mMの(NH
4

2
SO
4
(硫酸アンモニウム)を含むqPCR反応において観察された。図5Bでは、突然変異体KRAS G13D標的ポリヌクレオチドと野生型(CEPH)核酸との間の区別は、KClおよび(NH
4

2
SO
4
(硫酸アンモニウム)を欠くqPCR反応において観察されなかった。野生型DNAは、両方の反応において0.2%の突然変異体KRAS G13D標的ポリヌクレオチドでスパイクした。
標的ポリヌクレオチドの増幅および検出に対する塩化カリウムおよび硫酸アンモニウムの効果。10ngの野生型(CEPH)DNA、300nMの各プライマー(TSPおよびLSP)、250nMのプローブ、1mmのdNTP、0.085U/uLのPlatinum Taq、2.55mMのMgCl
2
、45nMのROX受動的参照、39mMのTris、pH8、および7%グリセロールを含有する20uLの反応混合物を調製した。塩化カリウムおよび硫酸アンモニウムは、以下に記載されるように反応混合物に滴定した。図6A:KClまたは硫酸アンモニウムなし(区別なし)、図6B:30mMの硫酸アンモニウム、塩化カリウムなし(いくらか区別)、図6C:30mMのKClおよび30mMの硫酸アンモニウム(十分な区別)、ならびに図6D:60mMのKClおよび30mMの硫酸アンモニウム(抑制された反応)。G13D突然変異体スパイクとの反応は、野生型(CEPH)DNAに0.2%でスパイクされた20pgのKRAS G13D参照標準DNA(Horizon Discovery Ltd.、Cat.No.HD290)を含有した。以下の熱サイクリングプロトコル:95℃(3分)、95℃(3秒)/64℃(20秒)19サイクル(富化フェーズ)、次いで95℃(3秒)/60℃(20秒)40サイクル(増幅および検出フェーズ)を使用して、QuantStudio 7装置で反応を増幅した。
図6において上記の通りのqPCR条件(野生型DNAにスパイクされた0.15%の突然変異体DNAを含む)を使用するが、示された濃度のKClおよび硫酸アンモニウムを含む中間濃度の試験。図7Aは、45mMのKClおよび30mMの硫酸アンモニウムを含んだ。図7Bは、45mMのKClおよび22mMの硫酸アンモニウムを含んだ。
第3のオリゴヌクレオチド(例えば、標的部位特異的プローブ)の末端からの標的可変ヌクレオチドの距離の効果。実験は、1mMのdNTP、45mMのKCl、22mMの硫酸アンモニウム、0.085U/μLのPlatinum Taq、2.55mMのMgCl
2
、45nMのROX受動的参照、39mMのTris pH8、および7%グリセロール、300nMの各プライマー(TSPおよびLSP)、250nMのプローブ1、2、または3のうちの1つ、10ngの野生型(CEPH)DNA、および10pgのEGFR L858R参照標準DNA(Horizon Discovery Ltd.、Cat.No.HD254)を含有する20μLの反応において実施した。示されるデータは、プローブの3’末端から3(プローブ1)、4(プローブ2)、または5(プローブ3)ヌクレオチドに位置している標的バリアントヌクレオチドで効果的な増幅およびリアルタイム検出が達成されたことを示す。
野生型DNAにスパイクされた突然変異体標的DNAの滴定およびその区別。これらの実験は、10ngの野生型(CEPH)DNA、1mMのdNTP、45mMのKCl、22mMの硫酸アンモニウム、0.085U/μLのPlatinum Taq、2.55mMのMgCl
2
、45nMのROX受動的参照、39mMのTris pH8、および7%グリセロールを含有する20μLの反応において行った。示された点突然変異を含有する人工突然変異体テンプレートの50fM溶液を、まず3000コピー/uLに、次いで250コピー/uLに希釈し、次いで2倍希釈を2コピー/uLまで行った。以下の熱サイクリングプロトコル:95℃(3分)、95℃(3秒)/64℃(20秒)19サイクル(富化フェーズ)、次いで95℃(3秒)/60℃(20秒)40サイクルを使用して、QuantStudio 7装置で反応を増幅した。実験は、以下の量およびコピーのプライマーおよび標的ポリヌクレオチドを使用して行った。図9Aは、300nMの各プライマーおよび250コピーの標的ポリヌクレオチドを含み、図9Bは、300nMの各プライマーおよび16コピーの標的ポリヌクレオチドを含み、図9Cは、300nMの各プライマーおよび2コピーの標的ポリヌクレオチドを含み、図9Dは、450nMの各プライマーおよび250コピーの標的ポリヌクレオチドを含み、図9Eは、450nMの各プライマーおよび16コピーの標的ポリヌクレオチドを含み、図9Fは、450nMの各プライマーおよび2コピーの標的ポリヌクレオチドを含んだ。
突然変異体DNAの野生型DNAへの滴定。これらの実験は、図9A~9Fについて記載される通り、10ngの野生型(CEPH)DNA、1mMのdNTP、45mMのKCl、22mMの硫酸アンモニウム、0.085U/μLのPlatinum Taq、2.55mMのMgCl
2
、45nMのROX受動的参照、39mMのTris pH8、および7%グリセロールを含有する20μLの反応を使用して行った。人工突然変異体テンプレートの50fM溶液は、まず3000コピー/uLに、次いで250コピー/uLに希釈し、次いで2倍希釈を2コピー/uLまで行った。以下の熱サイクリングプロトコル:95℃(3分)、95℃(3秒)/64℃(20秒)19サイクル(富化フェーズ)、次いで95℃(3秒)/60℃(20秒)40サイクルを使用して、QuantStudio 7装置で反応を増幅した。反応にスパイクされた各プライマーの量およびバリアント対立遺伝子(例えば、突然変異体)ポリヌクレオチドのコピーは、示される通りであった。左側y軸は、FAMのCqを示す。右側軸は、FAM-VICのデルタCqを示す。
3000、300、30、および3コピーの標的ポリヌクレオチド(NRAS Q61R)の示された数の希釈を野生型DNAにスパイクした。これらの実験では、300nMの各プライマー(TSPおよびLSP)、250nMのプローブ、10ngの野生型(CEPH)DNA、および示された量の突然変異体DNA(Horizon Discovery Ltd.、Cat.No.HD574)、1コピー未満、3コピー、30コピー、300コピー、または3000コピー、1mMのdNTP、45mMのKCl、22mMの硫酸アンモニウム、0.085U/uLのPlatinum Taq、2.55mMのMgCl
2
、45nMのROX受動的参照、39mMのTris、pH8、および7%のグリセロールを含有する20uLの反応混合物を調製した。データはExcel形式でエクスポートし、複製反応についてのCq値は平均化し、各条件における標的のデルタ平均Cqは決定、プロットした(データは図示しない)。デルタCqは、定量化方法として使用した。QuantStudio 7の熱サイクリング条件は、95℃(3分)、富化フェーズ-95℃(3秒)/64℃(20秒)の19サイクル、増幅-95℃(3秒)/60℃(20秒)の40サイクルであった。「ntc」=テンプレートコントロールなし。
標的ポリヌクレオチド(NRAS Q61K)の示されたコピー数(2、4、8、16、31、62、125、または250コピー)の希釈を野生型DNAにスパイクした。これらの実験では、300nMの各プライマー(TSPおよびLSP)、250nMのプローブ、10ngの野生型(CEPH)DNA、および示された量の突然変異体(Horizon Discovery Ltd.、Cat.No.HD351)、2、4、8、16、31、62.5、125、または250コピー、1mMのdNTP、45mMのKCl、22mMの硫酸アンモニウム、0.085U/uLのPlatinum Taq、2.55mMのMgCl
2
、45nMのROX受動的参照、39mMのTris、pH8、および7%のグリセロールを含有する20uLの反応混合物を調製した。データはExcel形式でエクスポートし、複製反応についてのCq値は平均化し、各条件における標的のデルタ平均Cqは決定、プロットした(データは図示しない)。デルタCqは、定量化方法として使用した。Quant Studio 7の熱サイクリング条件は、95℃(3分)、95℃(3秒)/64℃(20秒)の19サイクル、95℃(3秒)/60℃(20秒)の40サイクルであった。
標的ポリヌクレオチド(KRAS G12R)の3コピーの、20ng(0.05%スパイクイン、図13A)、10ng(0.1%スパイクイン、図13B)、および5ng(0.2%スパイクイン、図13C)野生型DNAへの希釈。これらの実験は、300nMのKRAS順方向および逆方向プライマー、100nMのRPPH1順方向および逆方向プライマー、250nMのKRAS-FAMプローブ、150nMのRPPH1-VICプローブ、1mMのdNTP、45mMのKCl、22mMの硫酸アンモニウム、0.085U/uLのPlatinum Taq、2.55mMのMgCl
2
、45nMのROX受動的参照、39mMのTris pH8、7%グリセロールを含有する反応混合物において実施した。10pgのKRAS G12R参照標準DNA(Horizon Discovery Ltd.、Cat.No.HD287)、示された量の野生型(CEPH)DNAを調製した。以下の熱サイクリングプロトコル:95℃(2分)、95℃(1秒)/64℃(20秒)19サイクル(富化)、次いで95℃(1秒)/60℃(20秒)40サイクルを使用して、QuantStudio 5で反応を実行した。
標的ポリヌクレオチドの増幅における逆方向KRAS G12D(35G>A)プライマーの使用。これらの実験は、10ngの野生型(CEPH)DNA、300nMの示されたKRAS順方向および逆方向プライマー、250nMのKRASプローブを含有する20uLの反応混合物において実施し、突然変異体KRAS(示されるように、G12DまたはG12S)参照標準DNAの10pgのスパイク(Horizon Discovery Ltd.、それぞれ、Cat.No.HD272またはHD288)を利用し、1mMのdNTP、45mMのKCl、22mMの硫酸アンモニウム、0.085U/uLのPlatinum Taq、2.55mMのMgCl
2
、45nMのROX受動的参照、39mMのTris、pH8、および7%のグリセロールを調製した。熱サイクリング条件は、95℃(3分)、95℃(3秒)、64℃(20秒)(富化)の19サイクル、続いて95℃(3秒)/60℃(20秒)の40サイクルであった。
図14について記載されるように実施されるが、代わりにKRAS G12S(34G>A)の逆方向プライマーを使用する、標的ポリヌクレオチドの増幅における逆方向KRAS G12S(34G>A)プライマーの使用。
野生型DNAの存在下での標的ポリヌクレオチド(0.1%突然変異体標的ポリヌクレオチド)の増幅。図16A.EGFR20 T790M(2369C>T、Horizon Discovery Ltd.、Cat.No.HD258)標的ポリヌクレオチド。図16B.EGFR19(del746-750、Horizon Discovery Ltd.、Cat.No.HD251)標的ポリヌクレオチド。図16C.NRAS G12D(35G>A、Horizon Discovery Ltd.、Cat.No.HD745)標的ポリヌクレオチド。図16D.BRAF V600E(1799T>A、Horizon Discovery Ltd.、Cat.No.HD238)標的ポリヌクレオチド。図16E.NRAS G13D(38G>A、Horizon Discovery Ltd.、Cat.No.HD745)標的ポリヌクレオチド。図16F.EGFR L861Q(2582T>A、Horizon Discovery Ltd.、Cat.No.HD257)標的ポリヌクレオチド。実験の各々は、10ngの野生型(CEPH)DNA、各々300nMの第1および第2のオリゴヌクレオチド(例えば、標的配列特異的プライマー(TSP)および遺伝子座特異的プライマー(LSP))、250nMのプローブを含有する20uLの反応混合物において実施し、上記で列挙される対応する突然変異体DNAの10pgのスパイクを利用し(Horizon Discovery Ltd.、Reference Standards)、1mMのdNTP、45mMのKCl、22mMの硫酸アンモニウム、0.085U/uLのPlatinum Taq、2.55mMのMgCl
2
、45nMのROX受動的参照、39mMのTris、pH8、および7%のグリセロールを調製した。データはExcel形式でエクスポートし、複製反応についてのCq値は平均化し、各条件における標的のデルタ平均Cqは決定、プロットした(データは図示しない)。デルタCqは、定量化方法として使用した。使用された熱サイクリング条件は、95℃(3分)、95℃(3秒)/64℃(20秒)の19サイクル(富化)、続いて95℃(3秒)/60℃(20秒)の40サイクルであった。
異なる長さのプローブを使用した標的ポリヌクレオチドの増幅。図17A.NRAS Q61L(182A>T)、16および21ヌクレオチドプローブ。図17B.NRAS Q61H(183A>T)、15および20ヌクレオチドプローブ。これらの実験は、300nMの各プライマー、250nMの対応するプローブ、10ngの野生型(CEPH)DNAを含有する20uLの反応混合物において実施し、20pg NRAS Q61LまたはQ61H参照標準DNAの突然変異体スパイク(Horizon Discovery Ltd.、それぞれ、Cat.No.HD412またはHD303)が含まれ、1mMのdNTP、45mMのKCl、22mMの硫酸アンモニウム、0.085U/uLのPlatinum Taq、2.55mMのMgCl
2
、45nMのROX受動的参照、39mMのTris、pH8、および7%のグリセロールを調製した。以下の熱プロトコルを使用して、QuantStudio 5上で反応を実行した:95℃(2分)、95℃(1秒)/64℃(20秒)で19サイクル(富化)、次いで95℃(1秒)/60℃(20秒)で40サイクル。
野生型(CEPH)DNAの存在下での標的ポリヌクレオチド(0.1%突然変異体標的ポリヌクレオチド)の増幅。図18A.ESR1 E380Q(1138G>C)標的ポリヌクレオチド。図18B.PIK3CA H1047R(3140A>G)標的ポリヌクレオチド。図18C.TP53 H179Q(537T>A)標的ポリヌクレオチド。実験の各々は、10ngの野生型(CEPH)DNA、各々300nMの第1および第2のオリゴヌクレオチド(例えば、示された突然変異体標的およびRPPH1対照標的の各々についての標的配列特異的プライマー(TSP)および遺伝子座特異的プライマー(LSP))、示された突然変異体標的およびRPPH1対照標的の各々についての250nMのプローブを含有する20uLの反応混合物において実施し、上記で列挙される対応する突然変異体DNAの10pgのスパイクを利用し、1mMのdNTP、45mMのKCl、22mMの硫酸アンモニウム、0.085U/uLのPlatinum Taq、2.55mMのMgCl
2
、45nMのROX受動的参照、39mMのTris、pH8、および7%のグリセロールを調製した。データはExcel形式でエクスポートし、複製反応についてのCq値は平均化し、各反応条件における標的のデルタ平均Cqは決定、プロットした(データは図示しない)。RPPH1対照標的と各個々の突然変異体標的との間のデルタCqは、定量化方法として使用した。使用された熱サイクリング条件は、95℃(3分)、95℃(3秒)/64℃(20秒)の19サイクル(富化)、続いて95℃(3秒)/60℃(20秒)の40サイクルであった。
野生型(CEPH)DNAの存在下での標的ポリヌクレオチド(0.1%突然変異体標的ポリヌクレオチド)の増幅。図19A.TP53 Y220C(659A>G)標的ポリヌクレオチド。図19B.TP53 R249M(746G>T)標的ポリヌクレオチド。実験の各々は、10ngの野生型(CEPH)DNA、各々300nMの第1および第2のオリゴヌクレオチド(例えば、示された突然変異体標的およびRPPH1対照標的の各々についての標的配列特異的プライマー(TSP)および遺伝子座特異的プライマー(LSP))、示された突然変異体標的およびRPPH1対照標的の各々についての250nMのプローブを含有する20uLの反応混合物において実施し、上記で列挙される対応する突然変異体DNAの10pgのスパイクを利用し、1mMのdNTP、45mMのKCl、22mMの硫酸アンモニウム、0.085U/uLのPlatinum Taq、2.55mMのMgCl
2
、45nMのROX受動的参照、39mMのTris、pH8、および7%のグリセロールを調製した。データはExcel形式でエクスポートし、複製反応についてのCq値は平均化し、各反応条件における標的のデルタ平均Cqは決定、プロットした(データは図示しない)。RPPH1対照標的と各個々の突然変異体標的との間のデルタCqは、定量化方法として使用した。使用された熱サイクリング条件は、95℃(3分)、95℃(3秒)/64℃(20秒)の19サイクル(富化)、続いて95℃(3秒)/60℃(20秒)の40サイクルであった。
例示的な野生型EGFRおよびBRAF配列。太字のヌクレオチドは、本明細書の他の場所に記載される突然変異体ポリヌクレオチドにおいて突然変異している塩基を表す。
例示的な野生型KRASおよびNRAS配列。太字のヌクレオチドは、本明細書の他の場所に記載される突然変異体ポリヌクレオチド(例えば、KRAS c.34G、c.35G、c.38G)において突然変異している塩基を表す。
【0007】
定義
本明細書で使用される場合、「マイナー対立遺伝子」または「マイナー対立遺伝子バリアント」という用語は、代替対立遺伝子バリアント(例えば、「メジャー対立遺伝子」および/または「野生型対立遺伝子」などの「豊富な対立遺伝子」)と比較して、試料中により低レベルで存在する標的ポリヌクレオチドを指す。例えば、マイナー対立遺伝子バリアントは、所与の一塩基多型(SNP)または遺伝子についての別の対立遺伝子バリアントと比較して、1/10、1/100、1/1,000、1/10,000、1/100,000、1/1,000,000、1/10,000,000、1/100,000,000、または1/1,000,000,000未満の頻度で見られ得る(例えば、そのマイナー対立遺伝子頻度(「MAF」)を有する)。あるいは、レア対立遺伝子バリアントは、例えば、試料または反応体積の1、10、100、1,000マイクロリットルあたり2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、50、75、100、250、500、750、1,000、2,500、5,000、7,500、10,000、25,000、50,000、75,000、100,000、250,000、500,000、750,000、または1,000,000コピー未満であり得る。いくつかの実施形態では、所与のSNPまたは遺伝子の別の対立遺伝子バリアントと比較して1,000コピーにおいて1以下の頻度で存在する対立遺伝子は、本明細書において「レア対立遺伝子」、「レア対立遺伝子バリアント」、「低存在量の対立遺伝子」、または「低存在量の対立遺伝子バリアント」を指すことができる。当業者は、本明細書で明示的に定義されるもの以外のマイナー対立遺伝子またはマイナー対立遺伝子バリアントが本開示に適用可能であることを理解するであろう。
【0008】
本明細書で使用される場合、「豊富な対立遺伝子」という用語は、代替対立遺伝子バリアントと比較して、試料中により高レベルで存在する標的ポリヌクレオチドを指す。豊富な対立遺伝子は、「メジャー対立遺伝子」および/または「野生型対立遺伝子」とも呼ばれ得る。例えば、豊富な対立遺伝子は、所与のSNPもしくは遺伝子についての対立遺伝子バリアント、および/またはメジャー対立遺伝子(もしくは野生型対立遺伝子)と比較して、10x、100x、1,000x、10,000x、100,000x、1,000,000x、10,000,000x、100,000,000x、または1,000,000,000xを超える頻度で見られ得る。あるいは、豊富な対立遺伝子バリアントは、例えば、試料または反応体積の1、10、100、1,000マイクロリットルあたり2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、50、75、100、250、500、750、1,000、2,500、5,000、7,500、10,000、25,000、50,000、75,000、100,000、250,000、500,000、750,000、1,000,000コピー超で存在し得る。当業者は、本明細書で明示的に定義されるもの以外の豊富な対立遺伝子が本開示に適用可能であることを理解するであろう。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本開示は、低存在量(または「レア」)標的ポリヌクレオチドなどの1つ以上の標的ポリヌクレオチド(あるいは、本明細書では標的ポリヌクレオチドおよび/または標的ポリヌクレオチド配列と呼ばれ得る)を検出する際の使用のための試薬、混合物、キット、および方法に関し、少なくとも1つの標的バリアントヌクレオチドについての特異性を有する標的配列特異的プライマー(「TSP」と略されることもある)として機能する少なくとも第1のオリゴヌクレオチド、標的バリアントヌクレオチドではなく、標的ポリヌクレオチドについての特異性を有するプライマーとして機能する少なくとも1つの第2のオリゴヌクレオチド(遺伝子座特異的プライマー(「LSP」)と呼ばれることもある)、および少なくとも1つの標的バリアントヌクレオチドを含む標的ポリヌクレオチド配列についての結合特異性を有する標的部位特異的プローブとして機能し、検出可能な特性(例えば、検出可能な標識)を含むことができる、少なくとも第3のオリゴヌクレオチドを使用する、少なくとも1つの標的バリアントヌクレオチド(例えば、突然変異された遺伝子バリアントおよび/またはマイナー/特定の対立遺伝子バリアント)を含む。いくつかの例示的な実施形態では、本開示は、豊富な代替核酸配列(例えば、非突然変異、「野生型」、またはメジャー対立遺伝子バリアント)を含む試料(例えば、混合物)内からの低存在量の標的ポリヌクレオチドを増幅する増幅反応において第1、第2、および第3のオリゴヌクレオチドを使用する試薬、キット、および方法に関する。いくつかの実施形態では、低存在量の標的ポリヌクレオチドは、検出可能なオリゴヌクレオチド(例えば、第3のオリゴヌクレオチドなどの標的部位特異的プローブ)の検出可能な特性における変化を検出することによって特定され得る。第1、第2、および第3のオリゴヌクレオチドを含む各混合物は、典型的には、特定の標的バリアントヌクレオチドを含む(またはそれに相補的である)特定の標的ポリヌクレオチド配列を含むか、またはそれに相補的である、核酸配列についての結合特異性を有する1つのタイプの第3のオリゴヌクレオチド(例えば、標的部位特異的プローブ)のみを含むことができる。しかしながら、いくつかの実施形態では、混合物は、異なる標的配列特異的プライマー、遺伝子座特異的プライマー、および/または標的部位特異的プローブ(例えば、マルチプレックス反応など)を含むことができる。いくつかの実施形態では、オリゴヌクレオチド(すなわち、プライマーおよびプローブ)、および/またはその混合物を使用して、より豊富な「野生型」核酸(例えば、非突然変異核酸、またはメジャー対立遺伝子を表す核酸(例えば、「メジャー対立遺伝子」または「メジャー対立遺伝子バリアント」)の存在下で、少量の、例えば、3コピー以下の1つ以上の低存在量の標的ポリヌクレオチド(複数可)(例えば、レア標的ポリヌクレオチド)を検出することができる。例示的な例では、混合物は、例えば、約10pgの低存在量(または「レア」)標的ポリヌクレオチドおよび約10ngのゲノムDNA、または約0.1%の低存在量(もしくは「レア」)標的ポリヌクレオチドを含み得る。他の実施形態、変形などは、本明細書で企図され、本開示から当業者によって理解されるであろう。
【0010】
標的バリアントヌクレオチド
標的バリアントヌクレオチドは、核酸配列の異なるバージョン間で変化する標的ポリヌクレオチド配列内のヌクレオチド残基である(例えば、特定の突然変異体および/または対立遺伝子に対応する遺伝子および/またはコード配列)。いくつかの実施形態では、標的バリアントヌクレオチドは、対立遺伝子(すなわち、対立遺伝子バリアント)に「対応する」、関連する、および/またはその内に見られると言われ、それは、本開示の目的のために、遺伝子のコード配列、または遺伝子の非コード配列内に見られるか、またはそれらに関連し得る、特定の遺伝子の2つ以上のバリアント間のDNA配列の相違を表す。標的バリアントヌクレオチドは、メジャー対立遺伝子またはマイナー対立遺伝子に対応することができ、そのようなマイナー対立遺伝子は、それを低存在量の対立遺伝子またはレア対立遺伝子として認める頻度で見られ得る。いくつかの実施形態では、標的バリアントヌクレオチドは、より大きな対立遺伝子配列の相違の一部である。ヒトでは、個体のゲノム内の特定の対立遺伝子の存在は、例えば、目の色などの変化をもたらし得るが、特定の疾患状態にも関連または相関し得る。植物などの非哺乳動物では、ゲノムにおける特定の対立遺伝子の存在を使用して、例えば、特定の植物種、サブタイプ、および/または遺伝子型を特定することができる。標的バリアントヌクレオチドはまた、遺伝的、確率的(すなわち、ランダム)、または他の突然変異の結果として、標的ポリヌクレオチド内に存在し得る。標的バリアントヌクレオチドを含む例示的な突然変異は、例えば、異常な状態(例えば、疾患)をもたらす別のものについての「正常な」ヌクレオチドの置換、挿入、または欠失から生じる、点または他の突然変異を含む核酸配列を含み得る。いくつかの実施形態では、標的バリアントヌクレオチドは、核酸配列の集団において、1/10、1/100、1/1,000、1/10,000、1/100,000、1/1,000,000、1/10,000,000、1/100,000,000、または1/1,000,000,000、およびその間の任意の分画範囲未満の頻度で存在する対立遺伝子バリアントに対応し得る。例えば、いくつかの実施形態では、標的バリアントヌクレオチドは、試料核酸集団の約1%、0.1%、0.01%、0.001%、または0.0001%のいずれか未満の集団頻度を有するマイナー対立遺伝子配列の同一性に対応する(すなわち、「集団頻度」は、試料がマイナー対立遺伝子を含む場合、ヘテロ接合型個体では50%優勢であり得るため、ここでは「試料集団」を優先して参照される)。特定の実施形態では、標的対立遺伝子は、レア対立遺伝子または低存在量の対立遺伝子である。
(【0011】以降は省略されています)

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