タイトル: | 公開特許公報(A)_RNAの抽出方法 |
出願番号: | 2012182085 |
年次: | 2014 |
IPC分類: | C12N 15/09 |
斉藤 祐司 ▲高▼城 富美男 JP 2014039481 公開特許公報(A) 20140306 2012182085 20120821 RNAの抽出方法 セイコーエプソン株式会社 000002369 上柳 雅誉 100095728 宮坂 一彦 100127661 渡辺 和昭 100116665 斉藤 祐司 ▲高▼城 富美男 C12N 15/09 20060101AFI20140207BHJP JPC12N15/00 A 10 1 OL 10 4B024 4B024AA20 4B024CA11 4B024GA30 4B024HA20 本発明は、RNAの抽出方法に関する。 シリカ粒子等の核酸結合性固相担体とカオトロピック剤を用いて、生体材料からより簡便に核酸を抽出する方法が、Boomらにより報告された(非特許文献1参照)。このBoomらの方法を含め、シリカ等の核酸結合性固相担体とカオトロピック剤を用いて核酸を担体に吸着させ、抽出する方法は、主に、(1)カオトロピック剤存在下、核酸結合性固相担体に核酸を吸着させる工程(吸着工程)、(2)非特異的に結合した夾雑物及びカオトロピック剤を除くため、洗浄液にて核酸の吸着した担体を洗浄する工程(洗浄工程)、および(3)水または低塩濃度緩衝液にて核酸を担体から溶出させる工程(溶出工程)の3工程からなる。ここで(2)の洗浄液としては、カオトロピック剤を溶かし込み、さらに、核酸の担体からの溶出を防ぐため、従来から、水溶性有機溶媒、特にエタノールを50〜80%程度の割合で含有する水または低塩濃度緩衝液が用いられている。 しかしながら、この水溶性有機溶媒が(3)の工程に残留した場合、抽出液を酵素処理する際に酵素反応が阻害されるため、通常、エタノールを含む水溶液での洗浄後は、必要に応じて100%エタノール、あるいは、さらに揮発性の高いアセトン等で洗浄し、その後、乾燥させて有機溶媒を系から完全に取り除く操作が行われている。この乾燥は時間を要するのみでなく、乾燥時間が不十分であればエタノールの残留につながり、過度の場合には、核酸が乾燥しすぎて固化するため、溶出が困難になり、結果的に核酸回収量の低下や再現性の低下に繋がることが知られている。このように有機溶媒の使用は、その乾燥の程度を見極めにくいのみならず、エタノールやアセトンといった有機溶媒は引火性及び揮発性を有するため、特に操作の自動化を考えた場合には、出火等の危険性も考えられる。 そこで、核酸を担体に吸着させた後、(2)の洗浄工程で、エタノール等の有機溶媒を全く含まない水または低塩濃度緩衝液で担体を洗浄し、(3)の溶出工程で、50〜70℃で、水または低塩濃度緩衝液で核酸を溶出することによって、リボ核酸(RNA)を抽出する方法が開発された(特許文献1参照)。特開平11−146783号公開公報J.Clin.Microbiol.,vol.28 No.3, p.495-503 (1990) 本発明は、効率よく利用可能なRNAの抽出方法を提供することを目的とする。 これまで、Boom法において、核酸を担体に吸着させ、(2)の洗浄工程で、エタノール等の有機溶媒を事実上含まない水または低塩濃度緩衝液で担体を洗浄した後、(3)の溶出工程では、50〜70℃で、水または低塩濃度水溶液で核酸を溶出することによって、リボ核酸(RNA)が単離されていた(特開平11−146783号公開公報)。しかしながら、本発明者は、(3)の溶出工程で、逆転写酵素反応溶液などで核酸を溶出することにより、効率よくその後の逆転写酵素反応ができることを見出し、本発明の完成に至った。 本発明の一実施態様は、RNAを含む試料に、カオトロピック物質を含有する溶解液および核酸結合性固相担体を混合して、RNAを前記担体上に吸着させる工程と、前記RNAを吸着させた前記担体を、有機溶媒を含まない洗浄液で洗浄する工程と、前記担体に吸着したRNAを溶出液中に溶出させる工程と、を含むRNAの抽出方法であって、前記溶出液が逆転写酵素、dNTP、及び逆転写用プライマーを含むことを特徴とする抽出方法である。前記洗浄液が、水または低塩濃度水溶液であってもよい。前記低塩濃度水溶液の塩濃度が100mM以下であってもよい。前記溶出液が、ポリメラーゼ、及びDNA増幅用プライマーを含んでも良い。前記溶出液が、BSAを含むことが好ましい。前記担体に吸着したRNAを40℃以上70℃以下で溶出させてもよい。前記溶解液が、3〜7Mのグアニジン塩、0〜5%の非イオン性界面活性剤、0〜0.2mMのEDTA、0〜0.2Mの還元剤を含有する中性溶解液であってもよい。前記担体が、磁性粒子であってもよい。 本発明のさらなる実施態様は、3〜7Mのグアニジン塩、0〜5%の非イオン性界面活性剤、0〜0.2mMのEDTA、0〜0.2Mの還元剤を含有する中性溶解液と、有機溶媒を含まない水または低塩濃度水溶液からなる洗浄液と、逆転写酵素、及びdNTP、を含む溶出液と、を含むRNA抽出キットである。前記溶出液が、さらに、ポリメラーゼを含有してもよい。 本発明によって、効率よく利用可能なRNAの抽出方法を提供することが可能になった。本発明の一実施例において、異なるRNA溶出/RT−PCT法によって得られた増幅産物を調べた時の、PCRサイクル数とDNA増幅量の関係を示すグラフである。 実施の形態及び実施例に特に説明がない場合には、M. R. Green & J. Sambrook (Ed.), Molecular cloning, a laboratory manual (4th edition), Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, New York (2012); F. M. Ausubel, R. Brent, R. E. Kingston, D. D. Moore, J.G. Seidman, J. A. Smith, K. Struhl (Ed.), Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons Ltd.などの標準的なプロトコール集に記載の方法、あるいはそれを修飾したり、改変した方法を用いる。また、市販の試薬キットや測定装置を用いる場合には、特に説明が無い場合、それらに添付のプロトコールを用いる。 なお、本発明の目的、特徴、利点、及びそのアイデアは、本明細書の記載により、当業者には明らかであり、本明細書の記載から、当業者であれば、容易に本発明を再現できる。以下に記載された発明の実施の形態及び具体的に実施例などは、本発明の好ましい実施態様を示すものであり、例示又は説明のために示されているのであって、本発明をそれらに限定するものではない。本明細書で開示されている本発明の意図並びに範囲内で、本明細書の記載に基づき、様々な改変並びに修飾ができることは、当業者にとって明らかである。==RNA抽出用試薬== 本発明にかかるリボ核酸(RNA)の抽出方法は、RNAを含む試料に、カオトロピック物質を含有する溶解液および核酸結合性固相担体を混合して、RNAを担体上に吸着させる工程(吸着工程)と、RNAを吸着させた担体を有機溶媒を含まない洗浄液で洗浄する工程(洗浄工程)と、担体に吸着したRNAを逆転写酵素、dNTP、及びプライマー用オリゴヌクレオチドを含む溶出液中に溶出させる工程(溶出工程)と、を含む。 RNAを抽出する試料は、RNAを含んでいれば特に限定されず、細胞や、組織などの細胞塊などの生体試料、ウイルス、合成RNA、一旦単離したRNAに不純物や夾雑物が混入した試料などであってもよい。 カオトロピック物質は、水溶液中でカオトロピックイオン(イオン半径の大きな1価の陰イオン)を生じ、疎水性分子の水溶性を増加させる作用を有しており、RNAの固相担体への吸着に寄与するものであれば、特に限定されない。具体的には、グアニジンチオシアン酸塩、グアニジン塩酸塩、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、過塩素酸ナトリウム等が挙げられるが、これらのうち、タンパク質変成作用の強いグアニジンチオシアン酸塩またはグアニジン塩酸塩が好ましい。これらのカオトロピック物質の使用濃度は、各物質により異なり、例えば、グアニジンチオシアン酸塩を使用する場合には、3〜5.5Mの範囲で、グアニジン塩酸塩を使用する場合は、5M以上で使用するのが好ましい。 溶解液は、このようなカオトロピック物質を含有すれば特に限定されないが、細胞膜の破壊あるいは細胞中に含まれるタンパク質を変性させる目的で界面活性剤を含有させてもよい。この界面活性剤としては、一般に細胞等からの核酸抽出に使用されるものであれば特に限定されないが、具体的には、Triton−Xなどのトリトン系界面活性剤やTween20などのツイーン系界面活性剤のような非イオン性界面活性剤、N‐ラウロイルサルコシンナトリウム(SDS)等の陰イオン性界面活性剤が挙げられるが、特に非イオン性界面活性剤を、0.1〜2%の範囲となるように使用するのが好ましい。さらに、溶解液には、2−メルカプトエタノールあるいはジチオスレイトール等の還元剤を含有させることが好ましい。溶解液は、緩衝液であっても良いが、pH6〜8の中性であることが好ましい。これらのことを考慮し、具体的には、3〜7Mのグアニジン塩、0〜5%の非イオン性界面活性剤、0〜0.2mMのEDTA、0〜0.2Mの還元剤などを含有することが好ましい。 核酸結合性固相担体は、カオトロピックイオンの存在下で、核酸を吸着すなわち可逆的な物理的結合により保持することができる親水性表面を有する固体であれば、特に限定されない。具体的には、二酸化珪素を含有する物質、例えば、シリカ、ガラス、珪藻土、あるいはこれらを化学的修飾により表面処理を施したものが好ましく、磁性体や超常磁性金属酸化物等との複合体がより好ましい。化学的修飾により表面処理を施す場合は、核酸との可逆的な結合を妨げない程度に、適度な陽性電荷を帯びさせてもよい。 また、これらの核酸結合性固相の形態としては、粒子、フィルター、バッグ、ディッシュ、反応容器等が具体的に挙げられるが、特に限定されない。これらのうち、吸着と溶出の効率を考慮すると粒子の形態がより好ましい。その場合の粒径は特に限定されないが、0.05〜500μmであってもよく、好ましくは1〜100μmであり、特に好ましくは1〜10μmである。 洗浄液は、エタノールやイソプロピルアルコール等の有機溶媒およびカオトロピック物質を事実上含まないものが用いられ、水または低塩濃度水溶液であることが好ましく、低塩濃度水溶液の場合、緩衝液であることが好ましい。低塩濃度水溶液の塩濃度は、100mM以下が好ましく、50mM以下がより好ましく、15mM以下が最も好ましい。また、低塩濃度水溶液の下限は特に無いが、0.1mM以上であることが好ましく、1mM以上であることがさらに好ましく、10mM以上であることが最も好ましい。また、この溶液はTriton、Tween、SDSなどの界面活性剤を含有しても良く、pHは特に限定されない。緩衝液にするための塩は特に限定されないが、トリス、ヘペス、ピペス、リン酸などの塩が好ましく用いられる。 溶出液も、逆転写酵素、dNTP、及び逆転写酵素用プライマー(オリゴヌクレオチド)を含んでいれば、特に限定されない。さらに、DNAポリメラーゼ及びDNAポリメラーゼ用プライマー(オリゴヌクレオチド)を含んでいても良く、TaqManプローブや、Molecular Beacon、サイクリングプローブなどのリアルタイムPCR用プローブやSYBRグリーンなどのインターカレーター用蛍光色素を含んでいても良い。さらに、反応阻害防止剤として、BSA(ウシ血清アルブミン)またはゼラチンを含有することが好ましい。溶媒は、水であることが好ましく、エタノールやイソプロピルアルコール等の有機溶媒およびカオトロピック物質を事実上含まないものがより好ましい。また、逆転写酵素用緩衝液及び/又はDNAポリメラーゼ用緩衝液となるように、塩を含有することが好ましい。緩衝液にするための塩は、酵素反応を阻害しない限り、特に限定されないが、トリス、ヘペス、ピペス、リン酸などの塩が好ましく用いられる。逆転写酵素は特に限定されず、例えば、アビアンミエロブラストウイルス(Avian Myeloblast Virus)、ラスアソシエーテッドウイルス2型(Ras Associated Virus2型)、マウスモロニーミュリーンリューケミアウイルス(Mouse Molony Murine Leukemia Virus)、ヒト免疫不全ウイルス1型(Human Immunodefficiency Virus1型)由来の逆転写酵素などが使用できるが、耐熱性の酵素が好ましい。DNAポリメラーゼも特に限定されないが、耐熱性の酵素やPCR用酵素が好ましく、例えば、Taqポリメラーゼ、Tfiポリメラーゼ、Tthポリメラーゼ、あるいはそれらの改良型など、非常に多数の市販品がある。 溶出液に含まれるdNTPや塩の濃度は、用いる酵素について適した濃度にすれば良いが、通常、dNTPを10〜1000μM、好ましくは100〜500μM、Mg2+を1〜100mM、好ましくは5〜10mM、Cl−を1〜2000mM、好ましくは200〜700mM、とすれば良く、総イオン濃度は、特に限定されないが、50mMより高い濃度であってもよく、100mMより高い濃度が好ましく、120mMより高い濃度がより好ましく、150mMより高い濃度がさらに好ましく、200mMより高い濃度がさらに好ましい。上限は、500mM以下が好ましく、300mM以下がより好ましく、200mM以下がさらに好ましい。プライマー用オリゴヌクレオチドは、それぞれ0.1〜10μM、好ましくは0.1〜1μMが用いられる。BSAまたはゼラチンの濃度は、1mg/mL以下では、反応阻害防止効果が少なく、10mg/mL以上だと、逆転写反応やその後の酵素反応を阻害する可能性があるため、1〜10mg/mLが好ましい。ゼラチンを用いる場合、その由来は、牛皮、豚皮、牛骨が例示できるが、特に限定されない。ゼラチンが溶解にしくいときは、加温して溶解させても良い。==RNA抽出方法== 具体的には、以下の様にしてRNAを抽出すれば良い。 まず、溶解工程として、適量の溶解液に、RNAを抽出する試料及び核酸結合性固相担体を混合し、ホモジェナイザーやボルテックス・ミキサーなどによって試料を破砕し、RNAを担体に吸着させる。 次に、非特異的に担体に吸着した夾雑物を除去するため、RNAが吸着した担体を、適量の溶解液で洗浄することが好ましい。洗浄回数は特に限定されないが、1回〜数回洗浄すればよい。 ここでいう洗浄とは、RNAの結合した担体を洗浄液と接触させ、再び分離することにより、担体から、RNA以外の非特異的に結合した物質を除去する操作である。具体的な分離方法は、使用する担体の形態により異なるが、担体がビーズなどの粒子形態である場合には、遠心分離、ろ過分離及びカラム操作等を用いることができる。担体が磁性体を含む場合は、磁石等を用いて、簡便に担体を洗浄することができる。 そして、溶出工程として、RNAが吸着した担体に、適量の溶出液を加え、ボルテックス・ミキサーなどによって混合し、RNAを担体から溶出させる。この際、溶出液を加熱することにより、RNA抽出を促進する。加熱温度は特に限定されないが、40℃より高ければ良く、50℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましい。加熱温度の上限は特に限定されないが、70℃以下であることが好ましく、65℃以下であることがより好ましく、60℃以下であることがさらに好ましく、60℃であることが最も好ましい。加熱方法として、予め加熱した溶出液に担体を加えても良く、溶出液に担体を加えた後で加熱しても良い。加熱時間は特に限定されないが、30秒〜10分間程度が好ましい。 溶出液には、逆転写酵素、dNTP、及び逆転写酵素用プライマーが含まれているので、溶出液を、そのまま逆転写反応に用いることができる。この際、溶出に用いたチューブをそのまま用いてもよく、新しいチューブに移しても良いが、反応効率の点で、溶出に用いたチューブをそのまま用いるのが好ましい。また、逆転写反応には、溶出液の一部または全部を用いてもよく、一部を用いる場合は、逆転写酵素用に調節したバッファーで希釈するのが好ましい。逆転写酵素用に調節したバッファーは、溶出液と同じ成分の溶液を用いても良いが、塩濃度が適正に調節されていることが好ましく、逆転写酵素、dNTP、及び逆転写酵素用プライマーは、それぞれ添加されていてもいなくても構わない。このとき、担体は、除去してもしなくても構わないが、除去することが好ましい。 逆転写反応は、逆転写酵素に適した条件で行えば良い。そして、逆転写反応の後、増幅したcDNAは、PCRを含むポリメラーゼ反応など、様々な用途に用いることができる。実施例では、溶出工程の間に逆転写反応を行うようにした。それによって、逆転写反応のための時間を設けることなく、全体の反応時間短縮の効果が生じる。その場合、核酸の溶出と逆転写反応を同時に進行させるため、反応温度は、60℃以上70℃以下であることが好ましく、60℃以上65℃以下であることがより好ましく、60℃であることが最も好ましい。 溶出液が、DNAポリメラーゼ及びDNAポリメラーゼ用プライマーを含んでいる場合は、逆転写反応後の反応液を、直接DNAポリメラーゼ反応に用いることができる。この際、逆転写反応に用いたチューブをそのまま用いてもよく、新しいチューブに移しても良いが、反応効率の点で、逆転写反応に用いたチューブをそのまま用いるのが好ましい。また、DNAポリメラーゼ反応には、反応液の一部または全部を用いてもよく、一部を用いる場合は、DNAポリメラーゼ用に調節したバッファーで希釈するのが好ましい。DNAポリメラーゼ用に調節したバッファーは、溶出液と同じ成分の溶液を用いても良いが、塩濃度が適正に調節されていることが好ましく、DNAポリメラーゼ、dNTP、及びDNAポリメラーゼ用プライマーは、それぞれ添加されていてもいなくても構わない。 DNAポリメラーゼ反応は、用いるDNAポリメラーゼに適した条件で行えば良い。そして、DNAポリメラーゼ反応の後、増幅したcDNAは、ライブラリー作製など様々な用途に用いることができる。==RNA抽出キット== 本発明のRNA抽出キットは、3〜7Mのグアニジン塩、0〜5%の非イオン性界面活性剤、0〜0.2mMのEDTA、0〜0.2Mの還元剤を含有する中性溶解液と、有機溶媒を含まない水または低塩濃度水溶液からなる洗浄液と、逆転写酵素、及びdNTPを含む溶出液と、を含む。本キットによって、溶出液に、目的の遺伝子に対応する逆転写用プライマーを添加するだけで、容易に、本発明にかかるRNA抽出及び逆転写を行うことができる。 また、このキットは、さらにポリメラーゼを含有してもよい。これによって、溶出液に、目的の遺伝子に対応するDNA増幅用プライマーを添加するだけで、容易に、本発明にかかるRNA抽出、逆転写、及びDNA増幅を行うことができる。 なお、本キットの溶解液、洗浄液、溶出液などの構成要素は、RNA抽出用試薬に記載のものに準ずる。(1)溶解工程と洗浄工程 1.5mLエッペンドルフ・マイクロチューブ(Eppendorf microcentrifuge tube)に入った血清サンプル(インフルエンザA型に罹患した患者から採取)150μLに、350μLの溶解液(7Mグアニジン塩酸塩、0.15mM エチレンジアミン四酢酸二水素二水和物(EDTA・2H2O)、2%Triton−X100、0.15M 2ーメルカプトエタノール]を加えて溶解した。この溶解液に、磁性シリカ粒子(NPK−401、東洋紡績社)を20μL添加し、室温で5分間、ボルテックス・ミキサー(Vortex mixer)で撹拌した。その後、マイクロチューブを磁気スタンド(MGS−101、東洋紡績社)に設置して磁気シリカ粒子を集め、上清を除去した。 次に、マイクロチューブを磁気スタンドから外し、350μLの洗浄液I(7Mグアニジン塩酸塩)を加えて、十分混合した後、再度磁気スタンドに設置して、上清を除去することにより、磁気ビーズを洗浄した。次に、同様にして450μLの洗浄液II(5mMトリス塩酸緩衝液)で粒子を洗浄した。(2)逆転写反応溶液への溶出工程(逆転写)(サンプル1) 洗浄工程にて集めた粒子に20μLの溶出液Iを添加し、粒子を懸濁し、5分間、60℃に加熱した後、マイクロチューブを磁気スタンドに設置して、上清を回収した。この加熱期間中に、粒子からRNAが溶出されるとともに、逆転写反応も起きる。 上清2μLを、PCR反応容器中の18μLのPCR反応液IIに添加し、下記プライマーを用いてリアルタイムPCRを行い、サイクルごとに輝度を測定した。(3)PCR反応液への溶出(サンプル2) 洗浄工程にて集めた粒子に20μLの溶出液IIIを添加し、粒子を懸濁し、5分間、60℃に加熱した後、マイクロチューブを磁気スタンドに設置して、上清を回収した。 この上清を、そのままPCR反応容器に移し、下記プライマーを用いてリアルタイムPCRを行い、サイクルごとに輝度を測定した。(4)水への溶出(従来法)(サンプル3) 洗浄工程にて集めた粒子に20μLのDEPCで処理した純水を添加し、粒子を懸濁し、5分間、60℃に加熱した後、マイクロチューブを磁気スタンドに設置して、上清を回収した。 上清2μLを、8μLの逆転写反応液IVに添加し、5分間、50℃に加熱して、逆転写反応を行った。 さらに、反応液2μLを、PCR反応容器中の18μLのPCR反応液Vに添加し、下記プライマーを用いてリアルタイムPCRを行い、サイクルごとに輝度を測定した。プライマーPrimer F:GAC CAA TCC TGT CAC CTC TGA CPrimer R:AGG GCA TTT TGG ACA AAG CGT CTAプローブTaqMan probe: FAM- TGC AGT CCT CGC TCA CTG GGC ACG -TAMRA 図1に示すように、サンプル1の場合の増幅曲線の立ち上がりサイクル数(Ct値)は、サンプル3の場合の増幅曲線より、1.0サイクル早かった。サンプル2の場合のCt値は、サンプル3の場合の増幅曲線より、4.0サイクル早かった。 このように、本発明によるRNAの抽出方法によって、従来より効率よくRNAを検出することができる。 リボ核酸(RNA)を含む試料に、カオトロピック物質を含有する溶解液および核酸結合性固相担体を混合して、RNAを前記担体上に吸着させる工程と、 前記RNAを吸着させた前記担体を、有機溶媒を含まない洗浄液で洗浄する工程と、 前記担体に吸着したRNAを溶出液中に溶出させる工程と、 を含むRNAの抽出方法であって、 前記溶出液が逆転写酵素、dNTP、及び逆転写用プライマーを含むことを特徴とする抽出方法。 前記洗浄液が、水または低塩濃度水溶液であることを特徴とする、請求項1に記載の抽出方法。 前記低塩濃度水溶液の塩濃度が100mM以下であることを特徴とする、請求項2に記載の抽出方法。 前記溶出液が、ポリメラーゼ、及びDNA増幅用プライマーを含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の抽出方法。 前記溶出液が、BSAを含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の抽出方法。 前記担体に吸着したRNAを40℃以上70℃以下で溶出させることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。 前記溶解液が、3〜7Mのグアニジン塩、0〜5%の非イオン性界面活性剤、0〜0.2mMのEDTA、0〜0.2Mの還元剤を含有する中性溶解液であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。 前記担体が、磁性粒子であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。 3〜7Mのグアニジン塩、0〜5%の非イオン性界面活性剤、0〜0.2mMのEDTA、0〜0.2Mの還元剤を含有する中性溶解液と、 有機溶媒を含まない水または低塩濃度水溶液からなる洗浄液と、 逆転写酵素、及びdNTPを含む溶出液と、 を含むRNA抽出キット。 前記溶出液が、さらに、ポリメラーゼを含有することを特徴とする、請求項9に記載のRNA抽出キット。 【課題】効率よく利用可能なRNAの抽出方法を提供すること。【解決手段】 リボ核酸(RNA)を含む試料に、カオトロピック物質を含有する溶解液および核酸結合性固相担体を混合して、RNAを担体上に吸着させる工程と、RNAを吸着させた担体を、有機溶媒を含まない洗浄液で洗浄する工程と、担体に吸着したRNAを、逆転写酵素、dNTP、及びプライマー用オリゴヌクレオチドを含む溶出液中に溶出させる工程と、を含むRNAの抽出方法とする。【選択図】 図1配列表