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DE69028402T2 - Verfahren zur markierung und zum nachweis von stoffen mit nukleinsäuren - Google Patents

Verfahren zur markierung und zum nachweis von stoffen mit nukleinsäuren

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Publication number
DE69028402T2
DE69028402T2 DE69028402T DE69028402T DE69028402T2 DE 69028402 T2 DE69028402 T2 DE 69028402T2 DE 69028402 T DE69028402 T DE 69028402T DE 69028402 T DE69028402 T DE 69028402T DE 69028402 T2 DE69028402 T2 DE 69028402T2
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DE
Germany
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substance
nucleic acid
label
oligodeoxynucleotides
nucleic acids
Prior art date
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DE69028402T
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Gavin Dollinger
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F Hoffmann La Roche AG
Original Assignee
F Hoffmann La Roche AG
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Publication date
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Description

  • Verfahren zur Markierung und zum Nachweis von Stoffen mit Nucleinsäuren
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Markierung und zum Nachweis von Stoffen unter Verwendung von Nucleinsäuren als Markierungen. Das Markierungsverfahren umfaßt das Verändern einer Substanz in einer Weise, die die nachfolgende Identifizierung der Substanz durch Nachweis der Veränderung erlaubt. Die hier offenbarte Veränderung umfaßt Nucleinsäuren.
  • Die Gesellschaft versucht gegenwärtig die Herstellung und Verteilung einer großen Anzahl von verschiedenartigen Substanzen zu verfolgen, umfassend (1) natürliche Rohstoffquellen, wie Tiere, Pflanzen, Öl, Mineralien und Wasser; (2) Chemikalien, wie Arzneimittel, Lösungsmittel, Erdölprodukte und Sprengstoffe; (3) industrielle Abfallprodukte, einschließlich Schadstoffen, wie radioaktive oder andere gefährliche Abfälle; und (4) Industriewaren, wie Gewehre, Schreibmaschinen, Autos und Autoteile. Die Markierung hilft bei der Feststellung der Produktidentität und liefert so für Hersteller und Verbraucher nützliche Informationen.
  • Einige der verschiedenartigen Anwendtingen von Markierungsverfahren und -reagentien umfassen die Identifizierung des Herstellers eines Sprengstoffs, auch nach der Detonation, und die Ermittlung von Fließdiagrammen, um die Ausbreitung von Schadstoffen zu bestimmen. Die vorliegende Erfindung stellt auf diesem Gebiet einen bedeutenden Vorteil bereit, da die Markierungen beträchtliche Informationsmengen codieren können, um die nachfolgende Identifizierung zu fördern. Außerdem kann man unter Anwendung der seit kurzem verfügbaren Amplifikationstechnik weit weniger Mengen der Markierung nachweisen, als je zuvor. In der Tat arbeiten die gegenwärtigen Markierungsverfahren mit solch verschwindend kleinen Markierungsmengen, daß durch das vorliegende Verfahren markierte Arzneimittel noch die FDA-Standards (10 pg/Dosis) für die DNA-Menge, in diesem Fall Markierungs-DNA, in einem Produkt erfüllt.
  • Die Anwendung der Markierung von Substanzen mit Polypeptiden ist bekannt. Vgl. US-Patente Nrn. 4,359,353 und 4,441,943. Wie bei den Nucleinsäure-Markierungen der vorliegenden Erfindung, nutzen die Polypeptid-Markierungen die Reihenfolge der Aminosäuren, um Informationen zu codieren.
  • Die Europäische Patentveröffentlichung Nr.231 608 beschreibt ein Verfahren zur Markierung eines Mikroorganismus durch die Integration einer spezifischen DNA-Sequenz mit mindestens 15 Nucleotiden in dessen Genom. Die PCT-Patentveröffentlichung Nr. 87/06383 beschreibt ein Verfahren zur Markierung von Artikeln, deren Echtheit bescheinigt werden soll, durch eine Signalsequenz einer Nucleinsäure mit 1.000 bis 10.000 Nucleotiden.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Markierung eines Stoffs (einer Substanz) durch das Behandeln des Stoffs mit einer Nucleinsäure-Markierung bereit, so daß die Nucleinsäure an den Stoff in einer für den nachfolgenden Nachweis ausreichenden Menge angelagert wird. Die Nucleinsäure-Markierung umfaßt eine spezifische Nucleotidsequenz oder weist eine bestimmte Zusammensetzung aus spezifischen Nucleotiden auf, um den Nachweis zu erleichtern. Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Nachweis eines mit einer Nucleinsäure-Markierung markierten Stoffs bereit, das den Nachweis der Gegenwart einer für diese Markierung in dem Stoff spezifischen Nucleinsäuresequenz umfaßt. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Nachweisverfahren auch das Behandeln des Stoffs unter Bedingungen, die zur Amplifikation einer Nucleinsäuresequenz einer Markierung, falls vorhanden, führen, um nachzuweisen, ob die spezifische Nucleinsäuresequenz vorhanden ist.
  • Insbesondere betrifft diese Erfindung ein Verfahren zur Überwachung der Gegenwart einer Substanz, die in die Umgebung oder den Handelsstrom freigesetzt wird, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert. Eine zusätzliche Stufe der Amplifikation der Nucleinsäure wird hier ebenfalls beschrieben. Diese Amplifikation wird üblicherweise vor dem Nachweis durchgeführt und wird vorzugsweise unter Anwendung der Polymerase- Kettenreaktionstechnik durchgeführt. Die Nucleinsäuren können entweder natürlich vorkommende oder synthetisch abgeleitete Nucleinsäuren sein. Bevorzugte synthetische Nucleinsäuren sind aus Inosinbasen oder 7-Deazo-2'-desoxyguanosinnucleotiden aufgebaut.
  • Die erfindungsgemäßen Stoffe oder Substanzen umfassen diejenigen, die aus der Gruppe bestehend aus luftverschmutzenden Substanzen, Ölen, aromatischen Verbindungen, explosiven Zusammensetzungen, Nahrungsmitteln, Arzneimitteln, Tinten, Papierwaren und Farbenprodukten ausgewählt sind. Die Nucleinsäuren können wahlweise an eine Komponente der markierten Substanz über eine kovalente Bindung gebunden sein. Der Begriff "kovalent an eine Komponente der Substanz gebunden" bedeutet, daß die Nucleinsäuren kovalent an den markierten Stoff oder eine Komponente davon gebunden sind. Ist der Stoff aus verschiedenen Komponenten aufgebaut, z.B. aus verschiedenen chemischen Verbindungen, kann die Nucleinsäure kovalent an eine beliebige oder an alle Komponente(n) gebunden sein.
  • Die als Markierungen verwendeten Nucleinsäuren können frei sein oder sie können kovalent an einen festen Träger (wie Latexkügelchen, Dextran oder magnetische Kügelchen) gebunden sein, der dann mit dem zu markierenden Stoff gemischt wird. Alternativ können die Nucleinsäuren von polymeren Substanzen (wie Proteine) oder lipophilen Zusammensetzungen (wie Liposome) eingekapselt sein.
  • Diese Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Markierung von Substanzen bereit, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert. Die bevorzugten Markierungen und Substanzen entsprechen den vorstehend beschriebenen.
  • Die folgenden Definitionen werden angegeben, um die Erfindung verständlicher zu machen.
  • Substanz:
  • Ein Stoff, der entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren markiert und nachgewiesen werden kann.
  • Nucleinsäure:
  • Ein Desoxyribonucleotid- oder Ribonucleotidpolymer in entweder einzel- oder doppelsträngiger Form; die Nucleinsäure kann vollständig oder zum Teil aus modifizierten Nucleotiden bestehen.
  • Markierung:
  • Eine Nucleinsäure, die eine spezifische Nucleotidsequenz umfaßt oder eine spezifische Nucleotidzusammensetzung aufweist, wobei die Spezifität der Sequenz oder Zusammensetzung ein Verfahren zur Informationsspeicherung bereitstellt. Die Markierungen haben üblicherweise keine biologische Funktion, da sie nicht Teil einer funktionellen Nucleinsäuresequenz sind, die in einer lebenden Zelle wirksam ist. Dem Fachmann ist bekannt, daß lebende Organismen einzigartige Nucleinsäuresequenzen enthalten, die entweder natürlich sind oder künstlich eingeführt wurden. Diese Erfindung soll diese natürlich vorkommenden und biologisch funktionellen Formen der Markierungen nicht umfassen. Die Markierungen werden im allgemeinen zu den Substanzen hinzugefügt. Sie sind kein funktioneller Teil der Substanz.
  • Markierung:
  • Verfahren zur Behandlung eines Stoffs mit einer Zusammensetzung, der Markierung, für die nachfolgende Identifizierung des Stoffs durch Nachweis der Markierung.
  • Nachweis:
  • Verfahren zur Bestimmung der Herkunft oder des Ursprungs eines Stoffs.
  • Die Erfindung betrifft die Verwendung von Nucleinsäuren zur Überwachung, zum Nachweis und zur Verfolgung von Substanzen, die in die Umgebung oder den Handelsstrom freigesetzt werden. Die Nucleinsäuren werden als Zusatz verwendet, um solche Substanzen zu markieren. Die spezifischen Eigenschaften der Zusammensetzung der Nucleinsäure als Markierung und ihre nachfolgende Gewinnung für die Analyse ist abhängig von der spezifischen Substanz, zu der die Nucleinsäure zugegeben wird. Die folgenden Richtlinien werden angeboten.
  • Nucleinsäuren
  • Die in dieser Erfindung verwendeten Nucleinsäuren können eine unbegrenzte Informationsmenge bereitstellen. Durch die Verwendung von Kombinationen der allgemein verwendeten Sequenzen (als Industriestandards anerkannt) und die Variation der Mengen der spezifischen Sequenzen kann man den Typ der Produktgruppe, die Herkunft des Produkts (firmenspezifische Sequenzen), die Charge oder Füllung kennzeichnen und auch einen Nachweis für eine Handelseinheit bereitstellen.
  • Die für die Verwendung in dieser Erfindung geeignete Nucleinsäuren umfassen sowohl natürliche als auch nicht-natürliche Nucleinsäuren. Sie können einzel- oder doppelsträngig sein. Natürliche Nucleinsäuren beziehen sich auf Polymere aus entweder DNA oder RNA, die die 5 natürlich vorkommenden Basen Adenin, Thymin, Guanin, Cytosin und Uracil umfassen.
  • Nicht-natürliche oder synthetische Nucleinsäuren können in dieser Erfindung ebenfalls verwendet werden. Synthetische Nucleinsäuren weisen in einigen Fällen gegenüber natürlichen Nucleinsäuren Vorteile auf, z.B. in bezug auf Stabilität, Löslichkeit, etc. Der Abbau einiger synthetischer Nucleotide durch Nucleaseaktivität, chemisch aktive Stoffe oder Umweltbedingungen, wie Hitze und Ultraviolettstrahlung, ist weniger wahrscheinlich. Die Verwendung nicht-natürlicher Nucleotide wird nur durch ihre Fähigkeit begrenzt, durch ausgewählte Nachweisverfahren wirksam nachgewiesen zu werden. Für Markierungsverfahren unter Anwendung der bevorzugten PCR-Technik muß die synthetische Nucleinsäure mit dem Primern Doppelstränge bilden und als Matrize für die in dem Verfahren verwendeten Polymerasen dienen. Nicht-natürliche Nucleinsäuren für die erfindungsgemäße Verwendung schließen diejenigen ein, die Inosinbasen und derivatisierte Nucleotide, wie 7-Deazo-2'-desoxyguanosin, Methyl- (oder längere Alkyl-) phosphonat-Oligodesoxynucleotide, Phosphorothioat-Oligodesoxynucleotide und α-anomere Oligodesoxynucleotide, umfassen.
  • Die erfindungsgemäß verwendeten Nucleinsäuren können eine unbegrenzte Informationsmenge bereitstellen. Durch die Verwendung von Kombinationen der allgemein verwendeten Sequenzen (als Industriestandards anerkannt) Lind die Variation der Mengen der spezifischen Sequenzen kann man den Typ der Produktgruppe, die Herkunft des Produkts (firmenspezifische Sequenzen) und die Charge oder Füllung identifizieren oder deren Echtheit bescheinigen.
  • Markierte Substanzen
  • Die folgenden Substanzen begrenzen die Erfindung nicht, sie sollen dem Fachmann jedoch die Vielseitigkeit dieser Erfindung verständlich machen. Zum Beispiel wird erwartet, daß diese Erfindung Anwendung findet bei Sprengstoffen (wie Plastiksprengstoffe und Schießpulver), Aerosolen (wie Auto- und Industrieschadstoffe aus Schornsteinen), organischen Lösungsmitteln (z.B. von Chemischen Reinigungen, chemischen Fabriken, Flugplätzen und Tankstellen), Papierwaren (wie Zeitungen, Geld und Gerichtsdokumente), Tinten, Duftstoffen und pharmazeutischen Produkten (wie Arzneimittel).
  • Die Herstellung der Nucleinsäuren variiert entsprechend der Beschaffenheit der Substanz und je nach dein erwarteten Einfluß der Umgebung, in die die Substanz gebracht werden soll. Die Substanzen können als Feststoffe, Flüssigkeiten oder Gase klassifiziert werden. Die Substanzen können entweder inert oder aktiv sein, wobei Flüssigkeiten und Aerosole weiterhin entweder als polar oder unpolar unterteilt werden.
  • Inerte Feststoffe, wie Papier, viele pharmazeutische Produkte, Holz, einige Nahrungsmittel oder polymere Verbindungen (z.B. Kunststoffe), können mit der Markierung verarbeitet werden, oder die Markierung kann auf die Oberfläche des Feststoffs gesprüht werden. Die Markierungen können mit inerten Flüssigkeiten oder Gasen physikalisch gemischt werden.
  • Chemisch aktive Substanzen, wie Nahrungsmittel mit enzymatischer Aktivität, Polymere mit geladenen Gruppen oder säurebildende Arzneimittel, können den Zusatz eines Schutzstoffs zu den Nucleinsäure-Markierungen erforderlich machen. Schutzstoffe umfassen Substanzen, die die Nucleinsäuren einkapseln und sie vor dem enzymatischen oder chemischen Abbau schützen. Liposome stellen eine gegenwärtig verfügbare Technik für die Verwendung als Schutzkapsel für Nucleinsäuren dar. Typische Liposome umfassen durch Detergentien erzeugte Micellenkörper. Andere polymere Substanzen können zur elektrostatischen Bindung an oder zur Einkapselung der Nucleinsäure verwendet werden. Polymere Substanzen schließen Proteine ein, wie Virushüllproteine.
  • Das gleiche Verfahren wird für die Zugabe von Markierungen zu chemisch aktiven Flüssigkeiten angewendet, außer daß der Schutzstoff für eine Flüssigkeit vorzugsweise mit der Polarität der Flüssigkeit vereinbar ist. Die Vereinbarkeit der Markierung mit einer flüssigen Substanz wird sowohl für inerte als auch für chemisch aktive Flüssigkeiten bevorzugt. Zum Beispiel können Öle und andere unpolare Flüssigkeiten durch die Verwendung von Detergentien wirksam markiert werden, die der Markierung vor der Zugabe der Markierung zu der Flüssigkeit zugesetzt werden. Die gleichmäßige Verteilung in der Flüssigkeit wird durch die Brownsche Bewegung gewährleistet.
  • Für Gase werden die Markierungen einfach mit dem Gas gemischt. Der Grund dafür ist, daß die Markierung viel kleiner ist als das, was üblicherweise als Staubteilchen (0,2 µm) angesehen wird. Bei in Behältern abgefüllten Gasen werden die Markierungen in den Behälter eingebracht. Für Gase, die in die Atmosphäre freigesetzt werden, können die Markierungen vor der Freisetzung oder zum Zeitpunkt der Freisetzung beigemischt werden. Um den Verlauf der Ausbreitung von durch die Industrie freigesetzten Gasen zu verfolgen, kann zum Beispiel eine Aerosol-Verteilungsvorrichtung an einer Abgasaustrittsstelle angebracht und eine bestimmte Menge der Markierung eingeleitet werden, wenn das Gas freigesetzt wird.
  • Die Verwendung von Nucleinsäure-Markierungen zum Nachweis radioaktiver Produkte, einschließlich Abfällen, wird erwartet. Das Nachweisverfahren würde bei geeignetem Schutz den hier für nicht radioaktive Stoffe beschriebenen entsprechen. Es wird darauf hingewiesen, daß kurze Oligonucleotide von weniger als 1.000 Basen wegen ihrer größeren Stabilität gegenüber einem Abbau durch Strahlung bevorzugt werden.
  • Gewinnung und Nachweis der Markierungen
  • Die einer Substanz zugesetzte Menge und das bevorzugte Verfahren zur Gewinnung und zum Nachweis der Nucleinsäure-Markierung ist abhängig von der zu überwachenden Substanz. Das Nachweisverfahren und die Menge der verfügbaren Probe, die gewonnen wird, bestimmt die für jede Anwendung dieser Erfindung erforderliche Markierungsmenge. Deshalb ist die zugesetzte Menge der Markierung ohne ein Verfahren zur Amplifizierung der Markierung von der Logistik für das Sammeln einer ausreichenden Menge der Substanz, um eine nachweisbare Menge der Markierung zu gewinnen, abhängig.
  • Die bevorzugte Molekülstruktur der Nucleinsäure-Markierung variiert mit dem zum Nachweis der Nucleinsäure angewendeten Verfahren. Üblicherweise sind mindestens 20 Basen erforderlich, um eine hinreichende Spezifität für jede Markierung zu gewährleisten, so daß eine zufällige Kontamination keine falschen Ergebnisse zur Folge hat. Vorzugsweise sollte die Sequenz eine Vielzahl von Spezifitätsbereichen umfassen. Je länger die Sequenz ist, um so mehr Information kann übertragen werden. Jedoch ist bekannt, daß, je größer der Informationsgehalt der Markierung ist, es um so wahrscheinlicher ist, daß der Abbau zu einem Problem wird. Üblicherweise werden Fragmente mit einer Größe von unter 1 Kilobase bevorzugt.
  • Die Gewinnung der Markierung kann durch die Anwendung von Standardverfahren erreicht werden. Üblicherweise wird die Probe entweder mit destilliertem Wasser oder einer Pufferlösung gewaschen oder extrahiert. Der physiologische pH-Wert wird bevorzugt, da extreme pH-Werte die Nucleinsäure zersetzen können. Geladene Substanzen können einen Waschschritt in Salzpuffern mit hoher Molarität erforderlich machen, die als Ionenaustauscher mit den elektrostatisch gebundenen Nucleinsäuren wirken. Detergentien, entweder ionische oder nicht-ionische, sind zur Entfernung der Nucleinsäuren von Oberflächen oder aus Komplexen nützlich. Unter Anwendung von Extraktionsverfahren auf Phenol-Basis oder Phenol/Chloroform- Extraktionsverfahren kann man Nucleinsäure aus komplexen biologischen Substanzen oder aus Substanzen auf Öl-Basis gewinnen.
  • Die gewonnene Nucleinsäure kann mit Standardverfahren, wie Fällen mit Alkohol, Eindampfen oder Mikrofiltration, konzentriert werden.
  • Wegen den Empfindlichkeitsgrenzen für den Nachweis der Nucleinsäure, weist die Anwendung von Verfahren zur Amplifizierung der gewonnenen Markierung einen klar erkennbaren Vorteil auf. Zum Beispiel kann man das Nucleinsäuremolekül unter Anwendung des Polymerase-Kettenreaktionsverfahrens (PCR), offenbart in den US-Patenten Nr.4,683,202 und 4,683,195 und in den Europäischen Patentanmeldungen Nrn. 258,017 und 237,362, amplifizieren und nachweisen. Das PCR-Verfahren kann ohne Modifikation zur Amplifizierung einzelsträngiger Markierungen, doppelsträngiger Markierungen und DNA- oder RNA-Markierungen angewendet werden.
  • Dem Fachmann ist bekannt, daß die PCR-Amplifikation auf vielerlei Arten ausgeführt kann. Beispielsweise sind die inverse PCR und asymmetrische PCR bekannte Variationen dieses Verfahrens. Bei einer anderen Variation können Promotoren für die RNA-Transkription in Primer eingebaut werden, die dann bei der Vermehrung und Replikation durch PCR zur Erzeugung von RNA-Kopien der Zielsequenz verwendet werden können. Diese RNA-Kopien können wiederum mehrmals umgekehrt in DNA transkribiert werden, die dann durch PCR amplifiziert werden kann. Wie bei allen PCR- Verfahren können die Reaktionscyclen so oft wiederholt werden, wie gewünscht.
  • Für die PCR, das bevorzugte Verfahren zur Amplifikation, wird eine doppelsträngige Markierung bevorzugt, obwohl eine einzelsträngige Markierung nach dem ersten Amplifikationscyclus in eine doppelsträngige Form umgewandelt wird. Die Markierung ist vorzugsweise mindestens 60 Basen lang. Dies ermöglicht die Hybridisierung von zwei Primern, die vorzugsweise jeweils 20 Basen lang sind und die bei der Hybridisierung mit der Markierung durch einen internen Bereich zwischen den Primerspezifischen Bereichen der Markierung von etwa 20 zusätzlichen Basen getrennt sind.
  • Beim Nachweis der Nucleinsäure durch PCR muß die Zielsequenz vorher bekannt sein, um geeignete Primer bereitzustellen. Dieses erforderliche Wissen bietet eine wertvollen Grad an Sicherheit für jene, die ihn wünschen. Ohne die Primer, die geschützt bleiben können, kann die Markierung praktisch nicht nachweisbar sein.
  • Zum Nachweis der Markierungen kann man Standard- Nucleinsäurehybridisierungstests und die Nucleinsäuresequenzierung anwenden. Die Standard-Nucleinsäurehybridisierungstests umfassen Einphasen- und Mehrphasentests, wie Sandwich-Tests.
  • Das spezifische Nachweisverfahren ist für diese Erfindung nicht entscheidend. Die Nucleinsäurehybridisierungstechnik ist kein ruhendes Fachgebiet. Neue Entwicklungen sind vorauszusehen und diese Erfindung ist auf jede der neuen Verbesserungen anwendbar. Einen Überblick über den Stand des Fachgebiets findet man in Nucleic Acid Hybridization, A Practical Approach, Hrsg. Hanes B.D. und Higgins S.J., IRL-Press, Wash. D.C. (1987).
  • Die Anwendung der Nucleinsäurehybridisierungstests macht das vorherige Wissen der nachzuweisenden Sequenz erforderlich. Das Wissen der Sequenz der Markierung erlaubt die Verwendung geeigneter komplementärer Oligonucleotide für Einfang- oder Signalzwecke.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform können die aus den Proben gewonnenen Nucleinsäuren unter Anwendung der herkömmlichen Sequenzierungstechnik sequenziert werden. Für diesen Zweck sind im Handel erhältliche Kits geeignet. Die grundsätzliche Sequenzierungstechnik leitet sich von grundlegenden Literaturstellen ab, wie dem Verfahren von Maxam und Gilbert zur DNA-Sequenzierung, beschrieben in Methods in Enzymology 65 (Teil 1), 497-559. Das Sequenzieren ist ein schwierigeres Verfahren, aber es bietet eine größere Zuverlässigkeit als Nucleinsäurehybridisierungstests. Der Grund dafür ist die mögliche Kontamination durch eine fremde Nucleinsäure mit einer ausreichenden Komplementarität, so daß sie mit den ausgewählten Sonden hybridisiert und falsch positive Ergebnisse liefert.
  • Kits
  • Diese Erfindung stellt auch ein Industrieprodukt bereit, wie einen zur Markierung und Überwachung von Substanzen entwickelten Kit. Ein solcher Kit umfaßt Nucleinsäure- Markierungen und zu den Markierungen komplementäre Polynucleotide. Die komplementären Polynucleotide können für die Verwendung als Signalsonden, Einfangsonden oder als Primer im PCR-Verfahren bestimmt sein. Die Kits können auch Signal-erzeugene Mittel enthalten, wie Enzyme, Radioisotope, fluoreszierende Marker und ähnliches.
  • Alle angeführten Literaturstellen dienen dazu, die Erfindung für den Leser verständlicher zu machen. Das darin enthaltene Wissen ist dem Fachmann gut bekannt.
  • Die folgenden Beispiele dienen nur der Veranschaulichung und begrenzen die Erfindung nicht.
  • Beispiele
  • In allen folgenden Beispielen wurde eine doppelsträngige Markierung einer zu dem DQα-Allel 1.3 komplementären Sequenz verwendet. Diese Sequenz leitet sich von einem seltenen DQα-Typ ab und es besteht eine geringe Wahrscheinlichkeit, daß sie zufällig als Kontamination in den nachstehend beschriebenen Stoffen vorliegt. Die Markierung wurde auch mit ³²P markiert, um die Markierung während des gesamten Verfahrens experimentell zu verfolgen. Die einzigartige Sequenz eines Strangs dieser Markierung wurde in Tabelle 1 angegeben.
  • Die Markierung wurde gewonnen, wie nachstehend beschrieben. Alle Amplifikationen wurden mit 40 Cyclen in einem Perkins-Elmer Cetus Instruments Thermocyclisierer unter Verwendung der vom Hersteller bereitgestellten Protokolle und Reagentien durchgeführt. Die biotinylierten Primer GH26 und GH27 mit der in Tabelle 1 angegebenen Sequenz wurden zur Initiierung des PCR-Verfahrens verwendet. Tabelle 1: Nucleinsäuresequenzen für DQα, verwandte Primer und Sonden
  • PCR-Standardverfahren:
  • Das folgende PCR-Verfahren wurde zur Amplifizierung von DQα in jeder der nachstehend veranschaulichten verschiedenen Substanzen angewendet.
  • Das PCR-Grundgemisch besteht aus:
  • 10x TAQ-Puffer 10 µl
  • 100mM Tris-HCl pH 8.3
  • 500mM KCl
  • 15.0mM MgCl&sub2;
  • 10µM GH26 1.5 µl
  • 10µM GH27 1.5 µl
  • 100mM dNTPs 0.75 µl
  • 5U/µl TAQ 0.5 µl
  • destilliertes Wasser 35 µl
  • 50 µ1 des PCR-Grundgemischs wurden mit einer gleichen Menge der Probe gemischt. Jeder Cyclus umfaßte Inkubationen von 30 Sekunden bei 94ºC, gefolgt von 30 Sekunden bei 55ºC und 30 Sekunden bei 72ºC. Nach dem letzten (dem vierzigsten) Cyclus wurde das Probengemisch 10 Minuten bei 72ºC inkubiert.
  • Der Nachweis der durch PCR amplifizierten Markierung wird mit Nucleinsäurehybridisierungsstandardtests unter Verwendung der in Tabelle 1 angegebenen Einfangsonde erreicht. Das Protokoll für den Hybridisierungstest ist nicht entscheidend. Das angewendete Verfahren wurde in der PCT-Veröffentlichung Nr. 89/11548, veröffentlicht am 30. November 1989, ausführlich beschrieben. Kurz zusammengefaßt, wurde die Markierung durch die Hybridisierung an eine immobilisierte Sonde, GH89 (Tabelle 1), eingefangen. Die Sonde wurde unter Verwendung von Ultraviolettstrahlung auf einer positiv geladenen Nylonmembran immobilisiert.
  • A. Schießpulver Präparation:
  • (a) Gebe 16 ng der Markierung zu 1 ml destilliertem Wasser zu; (b) mische die Lösung mit 1 g Schießpulver auf Nitrocellulose-Basis; und (c) trockne an der Luft oder unter vermindertem Druck bei 85 ºC.
  • Gewinnung:
  • (a) Wasche das Schießpulver mit destilliertem Wasser (1 ml); (b) gebe 50 µl dieser Lösung dem PCR-Reaktionsgemisch zu oder bringe Schießpulverflocken direkt in 100 µl PCR-Reaktionsgemisch ein; und (c) amplifiziere.
  • B. Öl Präparation:
  • (a) Mische 40 µg der Markierung, 10 µl "Tween 80" (Detergens), 10 µl "Span 80" (Detergens) und 100 µl destilliertes Wasser miteinander; und (b) gebe das Gemisch zu 1,7 ml Öl zu. Die vereinigten Stoffe werden dann gründlich gemischt.
  • Gewinnung:
  • (a) Gebe das Öl direkt dem PCR-Gemisch zu, mische mit einem Vortexgerät und amplifiziere; oder wende eine Phenol-Chloroform-Standardextraktion an. Nach der Behandlung mit Phenol wird die Markierung in der Grenzschicht zwischen der Öl- und Wasserphase nachgewiesen.
  • C. Arzneimittel (wasserlösliche Tabletten) Präparation:
  • (a) Gebe 48 µg der Markierung zu 325 µl destilliertem Wasser zu; (b) füge 50 µl dieses Gemisches zu einer Tablette zusammen; und (c) lasse sie trocknen.
  • Gewinnung:
  • (a) Löse die Tablette in 5 ml H&sub2;O auf; (b) gebe 50 µl dieser Lösung dem PCR-Gemisch zu; und (c) amplifiziere.
  • D. Tinte Präparation:
  • (a) Falls wasserunlöslich, vermische sie, wie bei der Markierung von Öl, mit Detergentien. Falls wasserlöslich, gebe eine verdünnte Lösung der Markierung direkt zu der Tinte zu.
  • Gewinnung:
  • Wie vorstehend für Öle und Arzneimittel beschrieben.
  • E. Papierwaren Präparation:
  • (a) Gebe eine verdünnte Lösung der Markierung in einer Konzentration von 2-3 ng/cm² zu dem Papier zu; und (b) lasse es an der Luft trocknen oder trockne unter vermindertem Druck.
  • Gewinnung:
  • (a) Weiche das Papier in destilliertem Wasser mit oder ohne Detergentien ein, um die Solubilisierung zu unterstützen; (b) konzentriere gegebenenfalls die Markierung; und (c) amplifiziere mit dem PCR-Standardverfahren.
  • F. Nahrungsmittel Präparation:
  • (a) Gebe 20 ng Markierung je Gramm Nahrungsmittel durch physikalisches Mischen oder Sprühauftragung zu.
  • Gewinnung:
  • (a) Das Nahrungsmittel wird mit destilliertem Wasser gewaschen; (b) die Spüllösung wird gegebenenfalls konzentriert; und (c) das gespülte Material wird einem PCR-Standardverfahren unterzogen.

Claims (11)

1. Verfahren zur Überwachung der Gegenwart einer Substanz, die in die Umgebung oder den Handelsstrom freigesetzt wird, das umfaßt, daß man die Substanz für die nachfolgende Identifizierung durch Nachweis der Markierung mit einer Nucleinsäure mit mindestens 20 und weniger als 1.000 Nucleotiden, die kein funktioneller Teil der Substanz ist, markiert, die Substanz sammelt, die Nucleinsäure amplifiziert und die Nucleinsäure nachweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Stufe der Amplifikation unter Verwendung der Polymerase-Kettenreaktion erreicht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin die Nucleinsäure eine synthetische Nucleinsäure ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, worin die synthetische Nucleinsäure Inosinbasen oder derivatisierte Nucleotide ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 7-Deazo-2'- deoxyguanosin, Alkylphosphonat-Oligodeoxynucleotiden, Phosphorothioat-Oligodeoxynucleotiden and α-anomeren Oligodeoxynucleotiden umfaßt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Substanz ausgewählt ist aus luftverschmutzenden Substanzen, Ölen, aromatischen Verbindungen, explosiven Zusammensetzungen, Nahrungsmitteln, Arzneimitteln, Tinten, Papierwaren und Farbenprodukten.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die Nucleinsäure kovalent an eine Komponente der Substanz oder an einen festen Träger, der mit der Substanz gemischt ist, gebunden ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die Nucleinsäure in eine polymere Substanz oder eine lipophile Zusammensetzung eingekapselt ist.
8. Verfahren zum Markieren einer Substanz die in die Umgebung oder den Handelsstrom freigesetzt werden soll für die nachfolgende Identifizierung durch Nachweis der Markierung, das die Stufen umfaßt, daß man in oder auf die Substanz eine Nucleinsäure bringt mit einer spezifischen Sequenz von mindestens 20 und weniger als 1.000 Nucleotidbasen, die kein funktioneller Teil der Substanz ist, wobei die Nucleinsäure eine synthetische Nucleinsäure ist, die Inosinbasen oder derivatisierte Nucleotide ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 7- Deazo-2'-deoxyguanosin, Alkylphosphonat-Oligodeoxynucleotiden, Phosphorothioat-Oligodeoxynucleotiden and α-anomeren Oligodeoxynucleotiden umfaßt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, worin die Substanz ausgewählt ist aus luftverschmutzenden Substanzen, Ölen, aromatischen Verbindungen, explosiven Zusammensetzungen, Nahrungsmitteln, Arzneimitteln, Tinten, Papierwaren und Farbenprodukten.
10. Verfahren nach einen der Ansprüche 8 oder 9, worin die Nucleinsäure kovalent an eine Komponente der Substanz oder einen festen Träger, der mit der Substanz gemischt ist, gebunden ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, worin die Nucleinsäure in eine polymere Substanz oder eine lipophile Zusammensetzung eingekapselt ist.
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