KR101887742B1 - LAMP based method for detecting miRNA - Google Patents
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Abstract
본원은 LAMP 기반의 시료 중의 miRNA 존재를 신속하게 검출할 수 있는 방법, 키트 및 조성물을 개시한다. 본원에 따른 방법은 검출대상 miRNA를 플라미스미드에 클로닝하여 이를 시료와 함께 LAMP 반응에 사용하고, 시료 중에 존재하는 잠재적인 miRNA를 가속 프라이머 중의 하나로 대체 사용하여, miRNA가 존재하는 경우, 그렇지 않은 시료보다 반응이 신속히 진행되어 특정 miRNA의 존재를 신속하고 간편하게 검출할 수 있다. This disclosure discloses methods, kits, and compositions that are capable of rapidly detecting the presence of miRNAs in LAMP-based samples. The method according to the present invention comprises cloning the miRNA to be detected into plasmid and using it in a LAMP reaction with the sample, substituting one of the potential miRNAs present in the sample with one of the acceleration primers, The reaction proceeds more rapidly and the presence of a specific miRNA can be detected quickly and easily.
Description
본원은 LAMP 방식을 이용하여 시료 중의 특정 miRNA의 존재를 신속하게 분석할 수 있는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a technique for rapidly analyzing the presence of a specific miRNA in a sample using the LAMP method.
마이크로RNA (microRNA; miRNA)는 세포에 존재하는 noncoding RNA로 20-25개의 뉴클레오타이드로 이루어진 짧은 단일 가닥염기(single-strand nucleotide)이며 인간의 경우 약 1500개의 마이크로RNA 유전자가 있는 것으로 알려져 있다. MicroRNAs (miRNAs) are noncoding RNAs in cells that are short single-stranded nucleotides of 20-25 nucleotides and are known to contain about 1,500 microRNA genes in humans.
마이크로RNA의 생성은 RNA 중합효소 II (RNA polymerase II)에 의해 전사되는 전구물질인 pri-miRNA로부터 유래된다. pri-miRNA는 5' 말단에 cap과 3‘말단에 poly A tail을 가지고 있으며 pri-miRNA는 Drosha라는 리보핵산분해효소 III (ribonuclease III)에 의해 절단되고 이중나선 DNA의 결합단백인 DGCR8(DiGeorge critical region 8)에 의해 머리핀 모양의 pre-miRNA로 가공된다. 중간물인 pre-miRNA는 nuclear export factor인 exportin5 Ran-GTP에 의해 세포질로 이동되어 두 번째 절단효소인 Dicer와 TRBP (transactivating response RNA binding protein)에 의해서 20-25개의 뉴클레오타이드로 구성된 이중가닥의 마이크로RNA로 처리된다. 이중가닥 중, 한가닥은 분해되고 Ago(Argonaute)와 결합하여 RISC (RNA-induced silencing complex)를 구성한다. TRBP는 Ago와 microRNA의 결합을 유도하여 마이크로RNA가 표적유전자의 발현을 조절할 수 있도록 한다. 일반적으로 마이크로RNA는 단백질로 번역되지 않는 3' 말단(3' untranslated region, 3'UTR)에 결합하여 mRNA의 안정성을 낮추거나 번역율을 낮추어 표적 유전자의 발현을 억제한다. 마이크로RNA는 전체 유전자의 30% 이상을 조절함으로써, 발달, 분화, 세포증식 세포사멸과 같은 기본적인 생명현상에서 중요한 역할을 하고 있다.The production of microRNAs is derived from pri-miRNA, a precursor that is transcribed by RNA polymerase II (II). The pri-miRNA has a cap at the 5 'end and a poly A tail at the 3' end. The pri-miRNA is cleaved by ribonuclease III (Drosha) and the binding protein DGCR8 (DiGeorge critical region 8) into hairpin-like pre-miRNA. The intermediate, pre-miRNA, is transported to the cytoplasm by exportin5 Ran-GTP, a nuclear export factor, and double-stranded microRNAs composed of 20-25 nucleotides by the second cleavage enzymes Dicer and TRBP (transactivating response RNA binding protein) . Among the double strands, one strand is disassembled and combined with Ago (Argonaute) to form a RNA-induced silencing complex (RISC). TRBP induces the binding of Ago to microRNA, allowing the microRNA to regulate the expression of the target gene. In general, microRNAs bind to the 3 'untranslated region (3' UTR), which is not translated into a protein, to lower the stability of the mRNA or lower the translation rate to inhibit the expression of the target gene. MicroRNAs play an important role in basic life phenomena such as development, differentiation and cell proliferation by controlling more than 30% of total genes.
따라서 기존에 암에 대한 연구는 단백질을 코딩하는 유전자에 초점을 맞추었으나 최근 단백질을 코딩하지 않는 유전자도 암 형성에 중요한 역할을 한다는 것이 발견되었다. 일반적으로 마이크로RNA는 최소 증폭영역, 이형접합성의 상실 (loss of heterozygocity), 취약부위 (fragile site), 그리고 종양유전자나 종양억제유전자의 내부나 그 근방의 절단점 부위 등 암과 관련된 유전체 영역에 위치하고 있다. 인간의 종양에서 암 발생 혹은 종양 억제 기능과 연관된 마이크로RNA의 발현이 비정상적으로 증가한다는 증거가 많아지고 있다. 종양에서 마이크로RNA는 종양억제 유전자의 기능 저해, 종양유전자의 발현 증가, 세포 주기 및 사멸 조절 등 다양한 기전을 통하여 종양을 발생하는 쪽으로 작용할 수 있고(예: miR-17-92) 반대로 oncogene을 억제하는 종양억제 효과를 나타내기도 한다(예: let-7). 마이크로RNA로 암의 예후 및 예측에 대한 생물학적 표지자로서 마이크로RNA의 잠재적 가치는 Schetter 등의 최근 연구에서 나타난다. 그 연구에서는 대장샘암종과 그 주변의 정상 조직에서 마이크로RNA 표현의 양상을 비교하여 일부 마이크로RNA는 예후적 가치를 나타냄이 증명되었다(Schetter AJ, et al. 2008. MicroRNA expression profile associated with prognosis and therapeutic outcome in colon adenocarcinoma. JAMA 299:425-36).Thus, studies on cancer have focused on genes encoding proteins, but recently it has been found that genes that do not code for proteins also play an important role in cancer formation. In general, microRNAs are located in the genomic region associated with cancer, such as the minimal amplification region, the loss of heterozygocity, the fragile site, and the truncation site within or near the tumor gene or tumor suppressor gene have. There is increasing evidence that the expression of microRNAs associated with cancer or tumor suppressor function in human tumors is abnormally increased. In tumors, microRNAs can act as tumors (eg, miR-17-92) through a variety of mechanisms, including inhibition of tumor suppressor genes, increased expression of tumor genes, cell cycle and death control (eg, miR-17-92) It may also show a tumor suppressive effect (eg let-7). The potential value of microRNAs as biological markers of cancer prognosis and prediction by microRNAs appears in recent research by Schetter et al. In this study, we compared the patterns of microRNA expression in the colon adenocarcinoma and surrounding normal tissues, and some microRNAs showed prognostic value (Schetter AJ, et al. 2008. MicroRNA expression profile associated with prognosis and therapeutic outcome in colon adenocarcinoma, JAMA 299: 425-36).
따라서 마이크로RNA를 정확하고 신속하게 검출하는 기술이 필요하다. 과거에는 Nothern blotting, microarray, beadbased platform 등으로 분석이 시행되었다. 그러나 길이가 짧아 비슷한 nucleotide sequence가 존재하며 낮은 마이크로RNA 발현양 때문에 민감함과 선별도 면에서 만족스럽지 않다 (Waldman SA and Terzic A. 2008. MicroRNA signatures as diagnostic and therapeutic targets. Clin Chem 54:943-4). Therefore, there is a need for techniques to accurately and rapidly detect microRNAs. In the past, analysis was performed using nothern blotting, microarray, and beadbased platform. However, due to its short length, similar nucleotide sequences exist and are not satisfactory in terms of sensitivity and selectivity due to low microRNA expression levels (Waldman SA and Terzic A. 2008. MicroRNA signatures as diagnostic and therapeutic targets. Clin Chem 54: 943-4 ).
최근에 마이크로RNA를 검출하기 위한 방법이 다양하게 제시되고 있다. nanoparticle-labeling 방식, modified invader assay, ribozyme-based methods, conjugated polymer-based methods, bioluminescence detection 그리고 electrochemical detection과 같은 기존의 방식은 마이크로RNA를 검출하는데 민감도가 향상되었으나 대부분의 방식이 프로브 개질, 고가의 표지와 같은 복잡한 과정을 필요로 한다. 최근에 효소 기반의 정량적 RT-PCR, RCA (branched rolling circle amplification), 및 LCR (ligase chain reaction) 방법이 보고되고 있으나 다수 효소가 필요한 방식으로 고가의 비용은 물론 단계가 복잡한 단점이 있다 (Li CP et al. 2011. One-step ultrasensitive detection of microRNAs with loop-mediated isothermal amplification (LAMP). Chem Commun 47:2595-2597).Recently, various methods for detecting microRNAs have been proposed. Conventional methods such as nanoparticle-labeling, modified invader assay, ribozyme-based methods, conjugated polymer-based methods, bioluminescence detection and electrochemical detection have improved sensitivity to detect microRNAs, but most approaches are based on probe modification, And the like. Recently, enzyme-based quantitative RT-PCR, RCA (branched rolling circle amplification), and LCR (ligase chain reaction) methods have been reported, but there are disadvantages such as high cost and complicated steps et al. 2011. One-step ultrasensitive detection of microRNAs with loop-mediated isothermal amplification (LAMP). Chem Commun 47: 2595-2597).
이에 새로운 기술에 기반한 신속하고 편리한 검출 방법의 개발이 필요하다. Therefore, it is necessary to develop a quick and convenient detection method based on new technology.
본원은 LAMP 기반의 신속하고 정확하게 miRNA 검출 방법을 제공하고자 한다. The present invention seeks to provide a rapid and accurate miRNA detection method based on LAMP.
한 양태에서 본원은 LAMP (Loop-mediated isothermal amplification) 기반의 miRNA 검출 방법을 제공하며, 시료 중에 존재하는 miRNA가 가속 프라이머로서 기능하여, miRNA를 포함하지 않는 시료와 비교하여 증폭의 속도가 증가하여 소정의 시간 내에 miRNA를 포함하는 시료의 변별을 가능하게 하는 원리이다. In one embodiment, the present invention provides a miRNA detection method based on LAMP (Loop-mediated isothermal amplification), wherein the miRNA present in the sample functions as an acceleration primer and the amplification rate is increased compared to a sample not containing miRNA, Of the miRNA-containing sample.
일 구현예에서 본원에 따른 방법은 a) miRNA 검출이 필요한 대상 시료를 제공하는 단계; b) 상기 miRNA에 상응하는 DNA 서열의 폴리뉴클레오타이드를 플라스미드에 클로닝하는 단계: 또는 상기 폴리뉴클레오타이드가 클로닝된 플라스미드를 제공하는 단계; c) 상기 플라스미드에 결합하는, 가속 프라이머 LB 및 LF를 제외한 4종류의 F3, B3, FIP 및 BIP의 LAMP 프라이머를 제공하는 단계로, 상기 4종류의 프라이머는 상기 클로닝된 폴리뉴클레오타이드를 기준으로 이의 업스트림 또는 다운스트림에 F3, FIP, 검출대상 microRNA, BIP 및 B3의 순서대로 결합하며, 상기 클로닝된 폴리뉴클레오타이드에는 결합하지 않으며; d) 상기 대상 시료, 상기 플라스미드 및 상기 4종류의 프라이머의 존재 중에서 소정의 시간 동안 LAMP 반응을 수행하는 단계로, 상기 LAMP 반응은 선택적으로 양성 및/또는 음성대조군 시료에 대하여도 동일하게 수행되고, 그리고 e) 상기 LAMP 반응 결과를 분석하여 상기 대상 시료가 상기 miRNA를 포함하는지 여부를 판단하는 단계를 포함하며, 상기 소정의 시간 동안 상기 플라스미드가 증폭된 경우, 상기 대상 시료는 소정의 miRNA를 포함하는 것으로 판별하게 된다. In one embodiment, a method according to the present invention comprises the steps of: a) providing a sample of interest that requires miRNA detection; b) cloning a polynucleotide of the DNA sequence corresponding to said miRNA into a plasmid; or providing said plasmid in which said polynucleotide has been cloned; c) providing LAMP primers of four F3, B3, FIP and BIP except for the acceleration primers LB and LF, which bind to said plasmid, wherein said four primers are upstream of said cloned polynucleotide Or F3, FIP, microRNA to be detected, BIP and B3 in the downstream sequence, and does not bind to the cloned polynucleotide; d) performing a LAMP reaction for a predetermined period of time in the presence of the target sample, the plasmid and the four kinds of primers, the LAMP reaction is carried out in the same manner for the positive and / or negative control samples, And e) analyzing the result of the LAMP reaction to determine whether the target sample contains the miRNA. When the plasmid is amplified for the predetermined time, the target sample contains a predetermined miRNA .
본원에 따른 일 구현예에서 상기 LAMP 반응 결과 분석은 상기 반응물의 색변화 측정 또는 탁도(turbidity) 중 하나 이상을 이용하여 측정을 통해 결정될 수 있으나, 이로 제한하는 것은 아니다. In one embodiment according to the present disclosure, the analysis of the LAMP reaction results can be determined through measurements using one or more of colorimetric measurements or turbidity of the reactants, but is not limited thereto.
본원에 따른 방법에서 LAMP 반응은 miRNA를 포함하는 시료와 그렇지 않은 시료의 증폭의 속도의 차이를 변별할 수 있는 시간으로 수행되며, 일 구현예에서 상기 소정의 시간은 30분 내지 35분 동안 수행된다. In the method according to the present invention, the LAMP reaction is performed with a time to distinguish the difference in the rate of amplification of the sample containing the miRNA and the sample not containing it, and in the embodiment, the predetermined time is performed for 30 minutes to 35 minutes .
다른 양태에서 본원은 또한 검출대상 miRNA에 상응하는 DNA 서열의 폴리뉴클레오타이드가 클로닝된 플라스미드; 및 상기 플라스미드에 결합하나, 상기 폴리뉴클레오타이드에는 결합하지 않는 F3, B3, FIP 및 BIP를 포함하는 LAMP 기반의 miRNA 검출용 키트를 제공한다. In another embodiment, the invention also provides a plasmid in which the polynucleotide of the DNA sequence corresponding to the miRNA to be detected is cloned; And a LAMP-based miRNA detection kit comprising F3, B3, FIP, and BIP bound to the plasmid but not to the polynucleotide.
또 다른 양태에서 본원은 또한 검출대상 miRNA에 상응하는 DNA 서열의 폴리뉴클레오타이드가 클로닝된 플라스미드; 및 상기 플라스미드에 결합하나, 상기 폴리뉴클레오타이드에는 결합하지 않는 F3, B3, FIP 및 BIP를 포함하는 LAMP 기반의 miRNA 검출용 조성물을 제공한다. In another embodiment, the invention also provides a plasmid in which the polynucleotide of the DNA sequence corresponding to the miRNA to be detected is cloned; And a composition for detecting LAMP-based miRNA comprising F3, B3, FIP, and BIP that bind to the plasmid but do not bind to the polynucleotide.
본원은 LAMP 기반의 시료 중의 miRNA 존재를 신속하게 검출할 수 있는 방법, 키트 및 조성물을 개시한다. 본원에 따른 방법은 검출대상 miRNA 서열을 플라스미드에 클로닝하여 이를 시료와 함께 LAMP 반응에 사용하고, 시료 중에 존재하는 잠재적인 miRNA를 가속 프라이머 중의 하나로 대체 사용하여, miRNA가 존재하는 경우, 그렇지 않은 시료보다 반응이 신속히 진행되어 특정 miRNA의 존재를 신속하고 간편하게 검출할 수 있다. This disclosure discloses methods, kits, and compositions that are capable of rapidly detecting the presence of miRNAs in LAMP-based samples. The method according to the present invention uses a clone of the miRNA to be detected in a plasmid, which is used in a LAMP reaction together with a sample, and replaces potential miRNAs present in the sample with one of the acceleration primers, The reaction proceeds rapidly and the presence of specific miRNAs can be detected quickly and easily.
도 1a는 LAMP 프라이머가 디자인되는 표적 핵산의 각 가닥의 영역의 위치를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 1b는 microRNA에 해당하는 DNA가 삽입된 플라스미드에서 각 프라이머의 위치 및 클로닝된 microRNA 염기서열이 LB 프라이머를 대체하는 것을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2a는 LAMP 반응에 사용되는 가속 프라이머 LB 및 LF의 존재여부에 따른 LAMP 반응속도의 차이를 분석하기 위하여, LAMP 반응실험에 사용된 프라이머의 조합을 표로 나타낸 것이다.
도 2b는 상이한 농도의 주형을 사용하여 도 2a의 프라이머 세트를 사용하여 LAMP 반응을 수행한 결과로, 위는 색분석 결과이고, 아래표는 색분석 결과를 정리한 것이다.
도 3a는 2 종류의 프라이머 세트 FIP 및 BIP를 기본으로 F3, B3 프라이머 첨가 여부에 따른 LB 프라이머의 가속 프라이머의 추가에 따른 LAMP 반응 속도 차이를 분석하기 위해, LAMP 반응실험에 사용된 프라이머의 조합을 표로 나타낸 것이다.
도 3b는 도 3a의 프라이머 세트를 사용하여 반응시간을 달리하여 LAMP 반응을 수행한 결과로, 위는 색분석 결과이고, 각 결과 아래에 증폭여부를 표기하였다.
도 4a는 본원의 일 실시예에 따라 검출 대상 표적 miRNA에 해당하는 DNA를 합성한 후 이를 플라스미드에 클로닝하는 과정을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 4b는 도 4a에 따른 플라스미드에서 표적 miRNA를 중심으로 디자인된 프라이머의 위치 및 서열을 나타내고, LB는 microRNA로 대체되었음을 나타낸다.
도 5는 도 4a의 플라스미드를 사용하여 시료 중의 microRNA를 LAMP 반응으로 검출한 결과를 나타낸다. miR-135 염기서열을 포함하는 플라스미드 DNA를 1fg, 0.5fg, 0.1fg 첨가시 63℃에서 30분 반응 완료 후 miR-135 양성대조군에서는 microRNA가 가속 프라이머로 작용하여, 이의 영향으로 빠른 속도 증폭이 일어나 보라색에서 파란색으로 반응이 일어났으나 동일 농도의 음성대조군에서는 가속 프라이머로 작용할 수 있는 microRNA가 존재하지 않기 때문에, 증폭 속도가 느리므로 30분에서 발색 반응이 나타나지 않았다. 이러한 결과는 LAMP 반응의 증폭 속도 차이로 마이크로RNA 존재 여부를 판단할 수 있음을 나타내는 것이다. Figure 1 (a) is a schematic representation of the location of each strand region of a target nucleic acid for which a LAMP primer is designed.
FIG. 1B schematically shows the position of each primer and the position of the cloned microRNA sequence in the plasmid into which the DNA corresponding to the microRNA has been inserted to replace the LB primer.
FIG. 2A is a table showing the combination of primers used in the LAMP reaction experiment in order to analyze the difference in the LAMP reaction rate depending on the presence or absence of the acceleration primers LB and LF used in the LAMP reaction.
FIG. 2B is a result of performing the LAMP reaction using the primer set of FIG. 2A using different concentrations of template, and FIG. 2B is a color analysis result and FIG. 2B is a table summarizing the color analysis results.
FIG. 3A shows the combination of the primers used in the LAMP reaction experiment in order to analyze the difference in the LAMP reaction speed due to the addition of the acceleration primer of the LB primer depending on whether the F3 and B3 primers were added or not based on the two kinds of primer sets FIP and BIP Respectively.
FIG. 3B is a result of performing LAMP reaction using the primer set of FIG. 3A at different reaction times. The color analysis results are shown in the upper part of FIG.
FIG. 4A is a schematic diagram illustrating a process of synthesizing a DNA corresponding to a target miRNA to be detected and cloning it into a plasmid according to an embodiment of the present invention.
Figure 4b shows the location and sequence of the primers designed around the target miRNA in the plasmid according to Figure 4a, indicating that LB was replaced by microRNA.
FIG. 5 shows the result of detection of microRNA in a sample by the LAMP reaction using the plasmid of FIG. 4A. After addition of 1 fg, 0.5 fg, and 0.1 fg of plasmid DNA containing the miR-135 base sequence, the microRNAs acted as acceleration primers in the miR-135 positive control after completion of the reaction at 63 ° C for 30 minutes, resulting in rapid rate amplification Purple to blue response occurred, but no negative reaction was observed at 30 minutes because the amplification rate was slow because no microRNA could act as an acceleration primer in the same negative control. These results indicate that the difference in the amplification rate of the LAMP reaction can determine the presence or absence of the microRNA.
본원은 miRNA를 LAMP (Loop Mediated Isothermal Amplification, 루프 매개 등온 증폭방법)에서 일종의 가속 프라이머로 사용하여, 특정 miRNA를 신속하고 간단하게 검출할 수 있다는 발견에 근거한 것이다. The present invention is based on the discovery that miRNAs can be used to detect specific miRNAs quickly and simply using LAMP (Loop Mediated Isothermal Amplification) as a kind of acceleration primer.
LAMP는 등온조건에서 높은 민감도와 특이성으로 표적 핵산을 증폭할 수 있는 핵산 증폭 방법 (Notomi, T. et al. 2000. Loop-Mediated Isothermal Amplification of DNA. Nucleic Acids Res 28, E63)으로 가닥교체 (strand displacement) 활성을 갖는 DNA 폴리머라제 및 표적 핵산의 여러 부위에서 특이적으로 고안된 최소 4개 내지 6개의 프라이머 세트가 사용된다 (한국 특허 제612551호; Nagamine, K. et al. 2002. Accelerated reaction by Loop mediated isothermal amplification using loop primers. Mol Cell Probes 16, 223-9 등 참고). 표준 LAMP 반응에는 4종류의 다음과 같은 프라이머가 사용된다: FIP (forward inner primer), BIP (backward inner primer), F3 (forward outer primer) 및 B3 (backward outer primer). 그리고 신속한 반응 (Accelerated LAMP)을 위해서는 가속프라이머로 LF (Loop F) 및 LB (Loop B)를 추가로 포함하여 총 6개의 프라이머가 사용될 수 있다. LAMP was amplified by strand amplification using a nucleic acid amplification method (Notomi, T. et al., 2000. Loop-Mediated Isothermal Amplification of DNA, Nucleic Acids Res 28, E63) capable of amplifying a target nucleic acid with high sensitivity and specificity under isothermal conditions Displacement activity and a set of at least 4 to 6 primers specifically designed at various sites of the target nucleic acid are used (Korean Patent No. 612551; Nagamine, K. et al., 2002. Accelerated reaction by Loop mediated isothermal amplification using loop primers, see Mol Cell Probes 16, 223-9). Four types of primers are used in the standard LAMP reaction: FIP (forward inner primer), BIP (backward inner primer), F3 (forward outer primer) and B3 (backward outer primer). A total of six primers can be used for accelerated LAMP, including LF (Loop F) and LB (Loop B) as acceleration primers.
도 1a에 기재된 바와 같이, 상술한 바와 같은 LAMP에 사용되는 프라이머 세트는 표적 핵산상의 6개의 구분되는 영역 (F3, F2, F1, B1c, B2c 및 B3)에 대하여 디자인되며, F3 및 B3는 두 개의 바깥쪽 프라이머로 증폭되는 산물의 크기를 결정하며, FIP 및 BIP는 두 개의 안쪽 프라이머로 FIP는 F1c 서열 및 F2 서열로 구성되고, BIP는 B1c 및 B2 서열로 구성되는 하이브리드 프라이머이다. As shown in Figure 1A, the set of primers used in the LAMP as described above is designed for six distinct regions (F3, F2, F1, B1c, B2c and B3) on the target nucleic acid, and F3 and B3 are designed for two The FIP and BIP are hybrid primers consisting of two inner primers, the FIP consists of the F1c sequence and the F2 sequence, and the BIP consists of the B1c and B2 sequences.
LAMP 반응은 크게 개시 구조 생산단계 및 사이클링 증폭단계를 포함하며, PCR과 달리 단일가닥으로 변성시키는 단계를 포함하지 않는다. 개시 구조 생산단계에서 FIP의 F2가 F2c 영역에 결합하여 신장을 개시한다. BIP도 이와 마찬가지로 진행된다. F3 프라이머는 F3c 영역에 결합하여 가닥교체 방식을 DNA 합성을 시작하여, FIP에서 신장된 DNA 가닥이 교체되면서 방출된다. 이렇게 방출된 단일가닥은 F1/F1c 결합을 통해 그 5‘ 말단에 고리를 형성하게 되고, BIP 및 B3 프라이머도 동일한 방식으로 합성 반응이 진행되어, 덤벨 모양의 양 말단에 고리가 형성된 단일가닥 핵산 분자가 형성된다. 이어 F1 영역의 3’ 말단으로부터 DNA 합성이 시작되며, 사이클링 단계가 진행된다.The LAMP reaction largely involves an initiation structure production step and a cycling amplification step, and does not include a step of denaturing with a single strand unlike PCR. Initiation structure In the production phase, F2 of FIP binds to the F2c region and initiates elongation. The BIP also goes on. The F3 primer binds to the F3c region and initiates DNA synthesis by the strand displacement method, releasing the DNA strands elongated in FIP as they are exchanged. The single strand thus released forms a loop at its 5 'end through F1 / F1c binding, and the synthesis reaction proceeds also in the same manner as the BIP and B3 primers, and a single-stranded nucleic acid molecule . DNA synthesis starts from the 3 'end of the F1 region, and the cycling step proceeds.
가속 프라이머인 LB 또는 LF 프라이머는 상술한 덤벨 구조의 단일 가닥 부위에 결합하며 B1 및 B2 사이의 고리 또는 F1 및 F2 사이의 고리에 결합한다. LB 또는 LF 프라이머를 사용하며 DNA 합성이 시작되는 origin이 증가하여 결국 반응 속도가 빨라지는 효과를 가져온다. LAMP 반응에서는 그 과정에서 통상 6개의 고리가 형성되며, 두 개의 고리만이 합성 기원으로 사용되나, LB 및 LF 프라이머를 사용하는 경우에는 6개의 모든 고리가 합성 기원으로 사용되어, 소정의 시간 동안 합성되는 DNA 양이 증가하게 된다.The LB or LF primer, which is an acceleration primer, binds to the single-stranded site of the dumbbell structure described above and binds the loop between B1 and B2 or the loop between F1 and F2. LB or LF primers are used and the origin of DNA synthesis is increased, which results in faster reaction rate. In the LAMP reaction, six rings are usually formed in the process, and only two rings are used as the starting materials for synthesis. When LB and LF primers are used, all six rings are used as the starting materials for synthesis, The amount of DNA is increased.
추가의 원리 및 각 F3 프라이머, B3 프라이머, FIP 프라이머, BIP 프라이머, Loop F 프라이머 (LF), 및 Loop B (LB)프라이머의 특징 및 기능에 대하여 앞서 언급한 문헌 Notomi et al., 2000 and Nagamine et al., 2002을 참고할 수 있다. The principles and principles of the present invention are described in the above-cited notations of the features and functions of each F3 primer, B3 primer, FIP primer, BIP primer, Loop F primer (LF), and Loop B (LB) al., < / RTI > 2002.
본원에 따른 마이크로 RNA 검출 방식은 도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 검출하고자 하는 마이크로 RNA에 상응하는 DNA 서열의 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 벡터 또는 플라스미드를 검사대상 시료와 함께, 가속 프라이머를 제외한 4종류의 기본 프라이머 LAMP 반응에서 사용하고, 검사대상 시료 중에 마이크로 RNA가 존재하는 경우, 이것이 일종의 가속 프라이머 (LB 또는 LF)로 작용하여, 합성 반응이 그렇지 않은 경우보다 신속하게 진행되고, 이러한 차이를 이용하여 목적하는 마이크로 RNA를 검출할 수 있다는 원리이다. As shown in FIGS. 1 and 2, a microRNA detection system according to the present invention comprises a vector or plasmid containing a polynucleotide of a DNA sequence corresponding to a microRNA to be detected, together with a sample to be tested, (LB or LF). When the microRNA is present in the sample to be examined, it acts as a kind of acceleration primer (LB or LF), and the synthesis reaction proceeds more rapidly than the case where it is not. It is the principle that the target microRNA can be detected.
따라서 한 양태에서 본원은 LAMP 기반의 miRNA 검출 방법으로, a) miRNA 검출이 필요한 대상 시료를 제공하는 단계; b) 상기 miRNA에 상응하는 DNA 서열의 폴리뉴클레오타이드를 플라스미드에 클로닝하는 단계: 또는 상기 폴리뉴클레오타이드가 클로닝된 플라스미드를 제공하는 단계; c) 상기 플라스미드에 결합하는, 가속 프라이머 LB 및 LF를 제외한, 4종류의 F3, B3, FIP 및 BIP의 LAMP 프라이머를 제공하는 단계로, 상기 4종류의 프라이머는 상기 클로닝된 폴리뉴클레오타이드를 기준으로 이의 업스트림 또는 다운스트림에 F3, FIP, 검출대상 microRNA, BIP 및 B3의 순서대로 결합하며, 상기 클로닝된 폴리뉴클레오타이드에는 결합하지 않으며; 그리고 d) 상기 대상 시료, 상기 플라스미드 및 상기 4종류의 프라이머의 존재 중에서 소정의 시간 동안 LAMP 반응을 수행하는 단계로, 상기 LAMP 반응은 선택적으로 양성 및/또는 음성대조군 시료에 대하여도 동일하게 수행되고, e) 상기 LAMP 반응 결과를 분석하여 상기 대상 시료가 상기 miRNA를 포함하는지 여부를 판단하는 단계로, 상기 소정의 시간 동안 상기 플라스미드가 증폭된 경우, 상기 대상 시료는 소정의 miRNA를 포함하는 것으로 판단한다. Thus, in one aspect, the invention provides a method of detecting LAMP-based miRNAs, comprising: a) providing a sample of interest that requires miRNA detection; b) cloning a polynucleotide of the DNA sequence corresponding to said miRNA into a plasmid; or providing said plasmid in which said polynucleotide has been cloned; c) providing LAMP primers of four F3, B3, FIP and BIP, except for the acceleration primers LB and LF, which bind to said plasmid, wherein said four primers are selected from the group consisting of F3, FIP, detection target microRNA, BIP and B3 in sequence upstream or downstream, but not in the cloned polynucleotide; And d) performing a LAMP reaction for a predetermined period of time in the presence of the target sample, the plasmid, and the four kinds of primers, and the LAMP reaction is performed in the same manner for the positive and / or negative control samples e) analyzing the result of the LAMP reaction to determine whether the target sample contains the miRNA, wherein when the plasmid is amplified for the predetermined time, the target sample is judged to contain a predetermined miRNA do.
본원에 따른 방법에서 검출 대상 “miRNA”또는 "miR" 또는 "마이크로 RNA" 또는 “마이크로알엔에이”는 세포에 존재하는 noncoding RNA로 길이 20-25개의 뉴클레오타이드로 이루어진 짧은 단일 가닥염기(single-strand nucleotide)이며 인간의 경우 약 1500개의 마이크로RNA 유전자가 있는 것으로 알려져 있다. 일반적으로 마이크로RNA는 단백질로 번역되지 않는 3' 말단(3' untranslated region, 3'UTR)에 결합하여 mRNA의 안정성을 낮추거나 번역율을 낮추어 표적 유전자의 발현을 억제한다. 마이크로RNA는 전체 유전자의 30% 이상을 조절함으로써, 발달, 분화, 세포증식 세포사멸과 같은 기본적인 생명현상에서 중요한 역할을 하고 있다. 따라서 miRNA 검출은 다양한 분야에서 유용하게 이용될 수 있다. In the method according to the present invention, the "miRNA" or "miR" or "microRNA" or "microRNA" to be detected is a noncoding RNA present in a cell, which is a single strand of 20-25 nucleotides in length nucleotide) and about 1500 microRNA genes are known to be present in humans. In general, microRNAs bind to the 3 'untranslated region (3' UTR), which is not translated into a protein, to lower the stability of the mRNA or lower the translation rate to inhibit the expression of the target gene. MicroRNAs play an important role in basic life phenomena such as development, differentiation and cell proliferation by controlling more than 30% of total genes. Thus, miRNA detection can be useful in a variety of applications.
본원에 따른 방법이 사용되는 miRNA는 특별히 제한되는 것은 아니며, 길이 약 20 내지 25nt로 가속 프라이머로서의 기능을 하는 한 제한되지 않는다. 따라서 특정한 목적을 위해 검출이 필요한 다양한 miRNA가 본원의 방법에 따라 검출이 될 수 있다.The miRNA in which the method according to the present invention is used is not particularly limited and is not limited as long as it functions as an acceleration primer at a length of about 20 to 25 nt. Thus, various miRNAs that require detection for a particular purpose can be detected according to the methods herein.
본원에서 사용된 용어 "프라이머"는 LAMP 반응에 사용되는 단일가닥의 올리고뉴클레오타이드로 폴리머라제를 이용한 핵산 증폭 또는 합성 반응에서 그 3' 말단에 뉴클레오타이드가 공유결합에 의해 추가되어 연장되는 핵산 분자를 일컫는 것이다. As used herein, the term "primer" refers to a single-stranded oligonucleotide used in a LAMP reaction in which a nucleotide is extended by addition of a covalent bond at its 3 'end in a nucleic acid amplification or synthesis reaction using a polymerase .
본원에 따른 방법에 사용되는 LAMP 프라이머는 기본 4종류의 F3, FIP, B3 및 BIP 프라이머가 사용되며, 상술한 원리에 따라서, 검출 대상 miRNA에 상응하는 폴리뉴클레오타이드가 클로닝된 부위를 기준으로 본원에 따른 방법에 채용되는 플라스미드에 결합할 수 있도록 디자인된다.The LAMP primers used in the method according to the present invention are basically four kinds of F3, FIP, B3 and BIP primers, and according to the above-mentioned principle, the polynucleotides corresponding to the target miRNAs are cloned according to the present invention 0.0 > plasmid < / RTI > employed in the method.
구체적으로 본원에 따른 프라이머는 검출 대상 miRNA에 상응하는 폴리뉴클레오타이드가 클로닝된 부위를 기준으로 도 1b에 나타난 바와 같이 이의 업스트림 또는 다운스트림 영역의 F3, F2, LF, F1c, B1c, B2, B3의 순서로 위치하는 영역에 대하여 디자인되며, F3, FIP, BIP 및 B3의 순서대로 결합을 하며, 검출 대상 miRNA에 상응하는 폴리뉴클레오타이드가 LB 결합부위로 작용하며, 여기에는 대상 시료 중의 miRNA가 결합을 하여 LB 프라이머의 기능을 하게 된다. Specifically, the primer according to the present invention is characterized in that the sequence of F3, F2, LF, F1c, B1c, B2, B3 in the upstream or downstream region thereof as shown in Fig. 1b is determined on the basis of the site where the polynucleotide corresponding to the miRNA to be detected is cloned, And F3, FIP, BIP, and B3 in this order, and the polynucleotide corresponding to the miRNA to be detected acts as an LB binding site, in which miRNAs in the target sample bind to LB And functions as a primer.
본원에 따른 방법에서 가속 프라이머는 LB 및 LF 모두가 제외되는 것이 바람직하다. 하나만 제외되는 경우, 마이크로 RNA가 첨가된 샘플과 첨가되어 있지 않은 샘플의 반응속도 차이가 두 개를 모두 제외한 것과 비교하여, 5분 내외로 짧아지게되어 구별이 어려울 수 있다. 본원 도 2a에서 lane 1과 2를 보면 LF가 첨가되어 있는 상태에서 LB 의 +/- 차이는 마이크로 RNA 샘플의 여부에 따른 차이로 볼 수 있으므로 LF만 있는 경우도 35분에서 검출된다. 그러므로 LF, LB 둘 다 제외를 시킨 후 마이크로 RNA의 유무에 따른 반응 속도 차로 결과를 보는 것이 보다 정확하다. In the method according to the present invention, it is preferable that the acceleration primer exclude both LB and LF. When only one sample is excluded, the difference in the reaction rate between the sample to which the microRNA is added and the sample to which the microRNA has not been added is shorter than about 5 minutes, so that the distinction may be difficult. In Fig. 2a,
하지만 가속 프라이머 중 하나를 사용하는 것은 제외하는 것은 아니며, 조건의 조절 예를 들면 사용되는 플라스미드의 농도를 가속프라이머 두 개를 모두 제외하는 것과 비교하여 낮은 농도 예를 들면 95% 이하, 예를 들면 90% 이하, 예를 들면 80% 이하, 예를 들면 70% 이하, 예를 들면 60% 이하, 예를 들면 50% 이하의 농도로 플라스미드를 사용하여, miRNA의 존재 유무를 증폭속도로 변별할 수 있는 한 가속 프라이머 두 개 중 하나만 제외하고 사용하는 것도 가능하다. However, the use of one of the accelerating primers is not excluded, and it is possible to control the condition, for example, by adjusting the concentration of the used plasmid to a low concentration, for example, 95% or less, for example, 90 The presence or absence of miRNA can be discriminated at the amplification rate by using the plasmid at a concentration of not more than 80%, for example, not more than 80%, for example, not more than 70%, for example, not more than 60%, for example, not more than 50% It is also possible to use only one of the two acceleration primers.
따라서 상술한 바와 같은 조건을 만족하는 한 프라이머 디자인은 일반적 LAMP 방법에 채용되는 사항을 고려하여 디자인될 수 있다. 일반적으로 프라이머 디자인에 Tm 값, 이중구조, 각 프라이머 말단의 안정성 및 GC 함량을 고려하여 디자인 될 수 있다. Tm 값은 F1c 및 B1c 영역에 대하여는 60℃ 내지 68℃, 또는 64℃ 내지 66℃, F2, B2, F3 및 B3 영역에 대하여는 55℃ 내지 63℃, 또는 59℃ 내지 61℃, 루프 프라이머 영역에 대하여는 일반적인 miRNA의 크기가 20-24nt이고, 등온증폭의 특징상 프라이머 디자인시 40-60% 범위가 적당하며, 이를 초과하는 비정상적으로 높은 GC의 비율이 아닌 한 64℃ 내지 66℃ 일 수 있다. Therefore, a primer design as long as the above-mentioned conditions are satisfied can be designed in consideration of the matters to be adopted in the general LAMP method. Generally, the primer design can be designed in consideration of Tm value, double structure, stability of each primer end, and GC content. The Tm values are in the range of 60 占 to 68 占 폚 or 64 占 폚 to 66 占 폚 for the F1c and B1c regions and 55 占 폚 to 63 占 폚 or 59 占 폚 to 61 占 폚 for the F2, B2, F3 and B3 regions, Typical miRNA sizes range from 20-24 nt. Isothermal amplification features are suitable in the range of 40-60% for primer design and may range from 64-66 ° C, unless the proportion of abnormally high GC is exceeded.
본원에 따른 방법에서 사용되는 프라이머 간의 간격은 증폭 산물의 크기가 약 200 내지 300 뉴클레오타이드가 되도록, 검출대상 miRNA에 상응하는 DNA 서열을 갖는 폴리뉴클레오타이드를 사이에 두고, 바깥쪽 두 개의 프라이머 F3 및 B3를 위치시키며, 길이를 증가시키는 경우, 다른 프라이머 디자인을 고려하여 증가시킬 수 있다. F2 영역의 5’말단부터 B2 영역의 5’말단까지의 거리는 약 120 내지 180 뉴클레오타이드가 되도록 디자인하고, 루프를 형성하는 부위인 F2 영역의 5’말단부터 F1 영역의 5’말단까지의 거리는 약 40 내지 60 뉴클레오타이드가 되도록 디자인하고, 반대쪽 B2 및 B1 간격도 동일하게 되도록 디자인 된다. F3 및 F2, F2 및 F1 사이의 간격은 0 내지 60 뉴클레오타이드 반대쪽 B3 및 B2 간격도 동일하게 되도록 디자인 된다.The interval between the primers used in the method according to the present invention is such that the size of the amplification product is about 200 to 300 nucleotides, the polynucleotide having the DNA sequence corresponding to the miRNA to be detected is sandwiched, and the two outer primers F3 and B3 And if the length is increased, it can be increased considering other primer designs. The distance from the 5 'end of the F2 region to the 5' end of the B2 region is designed to be about 120 to 180 nucleotides, and the distance from the 5 'end of the F2 region that forms the loop to the 5' To 60 nucleotides, and the opposite B2 and B1 intervals are designed to be the same. The spacing between F3 and F2, F2 and F1 is designed so that the B3 and B2 spacings opposite 0 to 60 nucleotides are the same.
본원의 방법에 채용되는 프라이머는 본원에 개시된 반응의 특징 및 프라이머의 특징을 고려하여, 시중의 프라이머 디자인 소프트웨어 예를 들면 Primer Explorer 4 (Fujitsu, Japan), LAVA (LAMP Assay Versatile Analysis) 및 LAMP Designer (PREMIER Biosoft)와 같은 것을 사용할 수 있다. The primers employed in the method of the present invention can be selected from commercially available primer design software such as Primer Explorer 4 (Fujitsu, Japan), LAMP Assay Versatile Analysis (LAVA) and LAMP Designer PREMIER Biosoft) can be used.
본원에 따른 프라이머의 길이는 최종 증폭 산물의 길이 등을 고려하여 적절하게 정할 수 있으며, 예를 들면 최소 10 뉴클레오타이드이며, F3와 B3의 경우 최소 15 뉴클레오타이드이며, FIP와 BIP의 경우 최소 30 뉴클레오타이드이며, LF와 LB의 경우 최소 15 뉴클레오타이드이나, 이로 제한하는 것은 아니다. The length of the primer according to the present invention can be appropriately determined in consideration of the length of the final amplification product, for example, a minimum of 10 nucleotides, a minimum of 15 nucleotides for F3 and B3, a minimum of 30 nucleotides for FIP and BIP, At least 15 nucleotides for LF and LB, but not limited thereto.
본원에서 특이적 결합 또는 교잡은 특정 핵산 분자 또는 프라이머가 표적이 아닌 다른 핵산 이외의 핵산에는 실질적으로 결합하지 않고 표적 핵산에만 결합하는 것을 의미한다. 본원에 따른 프라이머 제작방법은 높은 엄격도 조건에서 표적인 단일염기다형성이 포함된 핵산 또는 그 상보서열에 특이적으로 결합할 수 있으며, 주형 기반의 DNA 합성에서 프라이머 서열 길이, 완충액, 핵산 종류, pH, 마그네슘 농도 및 반응온도 등을 고려하여 결정할 수 있을 것이다. Specific binding or hybridization herein means that a particular nucleic acid molecule or primer binds only to the target nucleic acid without substantial binding to a nucleic acid other than the non-target nucleic acid. The method for preparing a primer according to the present invention can specifically bind to a nucleic acid containing a target single nucleotide polymorphism or a complementary sequence thereof under high stringency conditions, and is capable of specifically identifying a primer sequence length, a buffer, , Magnesium concentration, and reaction temperature.
상술한 바와 같이 검사 대상 시료 중의 마이크로 RNA는 통상 19-25개의 뉴클레오타이드로 이루어진 짧은 단일 가닥으로 기존의 가속 프라이머인 LB 또는 LF와 동일한 역할을 수행하게 되므로 검사 대상 시료가 마이크로 RNA를 포함한 경우 LAMP 반응이 신속하게 진행되어, 마이크로RNA가 포함되지 않은 경우와 비교하여 소정의 시간 동안 합성되는 핵산의 양에 차이가 나게 되는 원리로 마이크로 RNA를 검출할 수 있게 된다. 따라서 가속프라이머로 작용하는 마이크로 RNA를 포함하는 시료와 포함하지 않는 시료에서 증폭된 핵산의 양을 구분할 수 있을 정도로 증폭이 가능한 시간 동안 반응을 수행하는 것이 중요하다. As described above, the microRNA in the sample to be tested generally has a short single strand consisting of 19-25 nucleotides and plays the same role as LB or LF, which is a conventional accelerating primer. Therefore, when the sample to be examined contains microRNA, The microRNA can be detected by the principle that the amount of the nucleic acid synthesized for a predetermined time is different as compared with the case where the microRNA is not contained. It is therefore important to perform the reaction for a time sufficient to amplify the amount of amplified nucleic acid in a sample containing and not containing a microRNA acting as an acceleration primer.
일 구현예에서는 검출대상 마이크로RNA를 포함하는 플라스미드 DNA 농도를 조절하여 63℃에서 30분내지 35분에 증폭여부의 검출이 가능하도록 반응조건을 설정한다. In one embodiment, the reaction conditions are set so that amplification can be detected at 63 ° C for 30 minutes to 35 minutes by adjusting the concentration of the plasmid DNA containing the microRNA to be detected.
다른 양태에서 본원은 본원에 따른 방법에 사용되는 프라이머 세트를 포함하는 마이크로 RNA 검출용 조성물 또는 키트에 관한 것이다. In another aspect, the present disclosure is directed to a composition or kit for detecting microRNA comprising a set of primers used in the method according to the present invention.
본원에 따른 방법, 조성물 또는 키트는 다양한 시료에서 miRNA 검출을 위해 사용될 수 있다. 시료는 예를 들면, 혈액, 소변, 분변 또는 체액과 같은 가검물, 또는 분리된 조직, 세포 또는 이로부터 유래된 추출물과 같은 생물학적 시료를 포함한다. 시료를 처리하는 방법은 당업계에 공지되어 있다. 예를 들면 시료를 채취한 후, 이를 프로테나제 K(Proteinase K)를 처리하여 열수추출하여 LAMP 반응을 수행할 수 있다. 또한 이러한 생물학적 시료는 검사 직전에 통상의 시료 수득방법에 의해 직접 수득한 것이거나 또는 미리 분리되어 보관된 것일 수 있다. The methods, compositions or kits according to the present invention can be used for miRNA detection in various samples. The sample includes biological samples such as, for example, blood, urine, feces or body fluids, or isolated tissues, cells or extracts derived therefrom. Methods for treating samples are known in the art. For example, a sample can be collected, treated with Proteinase K, and subjected to LAMP reaction by hot water extraction. These biological samples may also be those obtained directly by the usual method of obtaining the samples immediately before the test or stored separately in advance.
또 다른 구현예에서 본원에 따른 시료는 상술한 시료로부터 분리된 핵산이 시료로서 사용될 수 있다. 분리란 핵산이 포함되어 있던 시료로부터의 분리된 것으로, 다양한 순도로 분리된 것을 포함하는 것이다. In another embodiment, the sample according to the present invention can be used as a sample in which a nucleic acid separated from the above-mentioned sample is used. Separation is separation from the sample containing the nucleic acid, including separation into various purity.
본원에 따른 프라이머 세트를 사용한 LAMP 반응을 위한 조성물 또는 키트는 dNTPs, 완충액, 마그네슘 및 DNA 폴리머라제를 추가로 포함할 수 있다. 또한 반응을 향상시키기 위한 베타인 또는 DMSO와 같은 물질을 추가로 포함할 수 있다.Compositions or kits for LAMP reactions using primer sets according to the present invention may further comprise dNTPs, buffers, magnesium and DNA polymerases. It may further comprise a substance such as betaine or DMSO to enhance the reaction.
마그네슘은 마그네슘 아세테이트, 마그네슘 클로라이드 또는 마그네슘 설페이트와 같은 염의 형태로 사용된다. Magnesium is used in the form of a salt such as magnesium acetate, magnesium chloride or magnesium sulfate.
완충액은 예를 들면 소디움포스페이트 완충액, 포타슘포스페이트 완충액, Tris-HCl 완충액 또는 Tricine 완충액 같은 것이 사용될 수 있다.The buffer may be, for example, sodium phosphate buffer, potassium phosphate buffer, Tris-HCl buffer or Tricine buffer.
본원에 따른 LAMP반응에 사용될 수 있는 DNA 폴리머라제는 호열성 미생물 유래의 폴리머라제로서, 특히 5'->3' 엑소뉴클리아제 기능이 결여된 폴리머라제를 포함한다. 비제한적 예로는 Bacillus stearothermophilus, Bst, DNA 폴리머라제; Thermus, thermophilus, Tth, DNA 폴리머라제; Thermus aquaticus, Taq, DNA 폴리머라제; Thermococcus litoralis DNA 폴리머라제; Pyrococcus furiosus, Pfu, DNA 폴리머라제; 및 Bacillus caldotenax DNA 폴리머라제를 포함한다. The DNA polymerase that can be used in the LAMP reaction according to the present invention is a polymerase derived from a thermophilic microorganism, in particular, a polymerase lacking 5 '->3' exonuclease function. Non-limiting examples include Bacillus stearothermophilus , Bst, DNA polymerase; Thermus, thermophilus , Tth, DNA polymerase; Thermus aquaticus , Taq, DNA polymerase; Thermococcus litoralis DNA polymerase; Pyrococcus furiosus , Pfu, DNA polymerase; And Bacillus caldotenax DNA polymerase.
또한 반응물에는 dNTP 대신에 뉴클레오타이드 유사체 (analog)도 사용될 수 있다. 뉴클레오타이드 유사체는 변형되거나 또는 자연에서 발견되지 않는 것으로 주형 유도된 DNA 합성 과정에서 천연의 뉴클레오타이드와 함께 또는 단독으로 중합될 수 있는 것이다. 이러한 와슨 크릭 베이스 페어링을 통해 중합될 수 있는 유사체로 뉴클레오타이드 베이스의 유사를 포함하는 것은 예를 들면 치환된 퓨린 또는 피리미딘, 데아자퓨린, 메틸퓨린, 메틸피리미딘, 아미노퓨린, 아미노피리미딘, 티오퓨린, 티오피리미딘, 인돌, 피롤, 7-데아자구아닌, 7-메틸구아닌, 하이포잔틴, 쉐도사이토신, 쉐도아이소사이토신, 아이소사이토신, 아이소구아닌, 2-티오피리미딘, 4-티오티민, 6-티오구아닌, 니트로피롤, 니트로인돌 및 4-메틸인돌을 포함하나 이로 제한하는 것은 아니다. 치환된 데옥시리보스 유사체를 포함하는 뉴클레오타이드는 치환 또는 비치환된 아라비노스, 치환 또는 비치환된 자일로스 및 치환 또는 비치환된 피라노스를 포함한다. 포스페이트 에스테르 유사체를 포함하는 뉴클레오타이드는 포스포로티오에이트, 포스포로디티오에이트, 포스포로아미데이트, 포스포로셀로노에이트, 포스포로아닐로티오에이트, 포스포로아닐리데이트, 포스포로아미데이트, 보론포스페이트, 포스포트리에스테르 및 메틸포스포네이트와 같은 알킬포스포네이트를 포함한다. Also, instead of dNTP, a nucleotide analog may be used as the reactant. Nucleotide analogues can be modified or co-polymerized with natural nucleotides in a template-induced DNA synthesis process that is not altered or found in nature. Examples of nucleotide-based analogues that can be polymerized through such Wasson Creek-based pairing include, for example, substituted purines or pyrimidines, deazapurines, methylpurines, methylpyrimidines, aminopurines, aminopyrimidines, But are not limited to, purine, thiopyrimidine, indole, pyrrole, 7-deazaguanine, 7-methylguanine, hypoxanthine, shodocytosine, shido isocytosine, isocytosine, isoguanine, , 6-thioguanine, nitropyrrol, nitroindole, and 4-methylindole. Nucleotides comprising a substituted deoxyribose analog include substituted or unsubstituted arabinose, substituted or unsubstituted xylose, and substituted or unsubstituted pyranose. Nucleotides containing phosphate ester analogs include, but are not limited to, phosphorothioate, phosphorodithioate, phosphoroamidate, phosphorocellinoate, phosphoroanilothioate, phosphoroanilide, phosphoroamidate, boron Phosphate, phosphotriester, and alkylphosphonates such as methylphosphonate.
LAMP 반응은 DNA 폴리머라제 활성에 적합한 온도에서 반응된다. 반응온도는 반응에 사용되는 효소, 표적의 핵산 서열을 고려하여 어려움 없이 결정될 수 있다. 이어 반응물은 상술한 바와 같은 miRNA의 검출에 적합한 소정의 시간으로 반응된다. 당업자라면 반응조건을 고려하여 반응시간을 결정할 수 있을 것이며, 예를 들면 20분-50분의 시간에서 결정할 수 있으나, 시료에 포함된 표적 핵산의 양에 따라 달라질 수 있으며, 결정될 수 있다. 예를 들면 민감도를 높이기 위해 반응시간을 증가시킬 수 있다. The LAMP reaction is carried out at a temperature suitable for DNA polymerase activity. The reaction temperature can be determined without difficulty in view of the nucleotide sequence of the target enzyme and the enzyme used in the reaction. The reactants are then reacted for a predetermined time suitable for detection of miRNA as described above. Those skilled in the art will be able to determine the reaction time in consideration of the reaction conditions, and can be determined, for example, at a time of 20 minutes to 50 minutes, but the time may vary depending on the amount of the target nucleic acid contained in the sample. For example, the reaction time can be increased to increase the sensitivity.
본원에 따른 LAMP 분석은 다양한 분석 포맷으로 분석될 수 있으며, 예를 들면 액상반응 또는 일부 성분이 고상기질에 흡착된 상태로 수행될 수도 있다. LAMP assays according to the present invention can be analyzed in a variety of analytical formats, for example, in a liquid phase reaction or in a state where some components are adsorbed to a solid substrate.
본원에 따른 방법, 프라이머 세트를 포함하는 조성물 또는 키트는 단일염기다형성을 판별하고자 하는 임의의 생물학적 시료를 사용한 LAMP 방식으로 분석에 사용되며, 증폭된 산물은 주형으로 사용한 분자와 상응하는 서열을 가지며, 당업계에 공지된 다양한 방법으로 분석될 수 있다. A method or kit according to the present invention, comprising a primer set, is used for LAMP analysis using any biological sample to discriminate single nucleotide polymorphisms, the amplified product having a sequence corresponding to the molecule used as the template, Can be analyzed by a variety of methods known in the art.
증폭 후 증폭반응 산물은 다양한 방법으로 검출될 수 있으며, 예를 들면 DNA 합성에 따른 반응액의 색변화, 탁도변화, 형광 및/또는 전기영동으로 검출될 수 있으며, 검출된 산물은 양성 및/또는 음성 대조군 시료의 산물과 비교되어 정량 또는 정성분석에 사용된다. The amplification reaction product after amplification can be detected in various ways, for example, by color change of reaction solution, turbidity change due to DNA synthesis, fluorescence and / or electrophoresis, and the detected product is positive and / or Is compared with the product of the negative control sample and used for quantitative or qualitative analysis.
일 구현예에서 본원에 따른 증폭산물은 DNA 합성에 따른 반응액의 색변화로 검출될 수 있다. 이 경우, 반응액은 적절한 지시 시약 (indicator)를 포함할 수 있으며, 반응액 중 마그네슘 이온 농도에 반응하여 색이 변하는 염료로서 HNB (hydroxy naphthol blue)를 사용하여 양성 및/또는 음성 대조군 시료의 산물과 비교되어 클로스트리디움 퍼프린젠스를 정량 또는 정성분석 할 수 있으며, 특히 나안으로 검출이 가능하여 그 편리성이 증대된다. In one embodiment, the amplification product according to the present invention can be detected by color change of the reaction solution according to DNA synthesis. In this case, the reaction solution may contain an appropriate indicator, and HNB (hydroxy naphthol blue) may be used as a dye whose color changes in response to the magnesium ion concentration in the reaction solution to produce a product of the positive and / or negative control sample , Clostridium perfringens can be quantitatively or qualitatively analyzed. Especially, detection is possible in the inside, and convenience is enhanced.
다른 구현예에서 증폭 산물은 직접적 또는 간접적 방법에 의해 검출될 수 있다. 직접적 방법에서는 검출가능하게 표지된 프라이머가 사용될 수 있으며, 핵산에 특이적 결합 후 표지된 프라이머를 통해 방출되는 신호를 통해 핵산의 증폭여부가 검출되며, 실시간 검출이 가능하다. 간접적 검출방법에서는 증폭된 핵산에 결합할 수 있는 표지된 프로브가 사용될 수 있다. 본원에서 검출가능하게 표지된 것의 의미는 분광학적, 광학적, 광화학적, 생화학적, 효소적, 전기적 및/또는 면역화학적 방법과 같은 임의의 적절한 방법을 이용하여 검출가능한 신호를 방출할 수 있는 물질로 표지된 물질을 의미한다. 이러한 물질은 예를 들면 형광모이어티, 화학발광 모이어티, 생발광모이어티, 자성입자, 효소, 기질, 방사능 및 발색단 물질을 포함한다. In other embodiments, the amplification product can be detected by a direct or indirect method. In a direct method, a detectably labeled primer can be used, and the nucleic acid amplification is detected through a signal emitted through a primer labeled with a specific binding to a nucleic acid, and real-time detection is possible. In indirect detection methods, labeled probes capable of binding to amplified nucleic acids can be used. Means a substance capable of emitting a detectable signal using any suitable method such as spectroscopic, optical, photochemical, biochemical, enzymatic, electrical and / or immunochemical methods. Means a labeled substance. Such materials include, for example, fluorescent moieties, chemiluminescent moieties, bioluminescent moieties, magnetic particles, enzymes, substrates, radioactivity and chromophore materials.
일 구현예에서 검출을 위한 표지자 (label)는 이로 제한하는 것은 아니나, 광방출, 광산란, 광흡수 물질과 같은 검출가능한 형광, 화학발광 또는 생발광 신호를 생성 또는 소거할 수 있는 화합물을 포함하며, 예를 들면 Garman A., Non-Radioactive Labeling, Academic Press 1997을 참조할 수 있다. 형광 물질은 예를 들면 이로 제한하는 것은 아니다 플루오레신 (예를 들면 미국특허 6,020,481), 로다민 (예를 들면 미국 특허 6,191,278), 벤조페녹사진 (예를 들면 미국특허 6,140,500), 공여체와 수용체를 포함하는 에너지 전이 형광 염료 (예를 들면 미국특허 5,945,526) 및 사이아나인 (예를 들면 WO1997-45539), 리사민, 파이코에리쓰린, Cy2, Cy3, Cy3.5, Cy5, Cy5.5, Cy7, FluorX (Amersham), Alexa 350, Alexa 430, AMCA, BODIPY 630/650, BODIPY 650/665, BODIPY-FL, BODIPY-R6G, BODIPY-TMR, BODIPY-TRX, Cascade Blue, 6-FAM, Fluorescein Isothiocyanate, HEX, 6-JOE, Oregon Green 488, Oregon Green 500, Oregon Green 514, Pacific Blue, REG, Rhodamine Green, Rhodamine Red, Renographin, ROX, SYPRO, TAMRA, Tetramethylrhodamine, 및/또는 Texas Red는 물론 기타 검출가능한 신호를 생성할 수 있는 임의의 형광 모이어티를 포함한다. 형광염료는 6-carboxyfluorescein; 2′,4′,1,4,-tetrachlorofluorescein; 및 2′,4′,5′,7′,1,4-hexachlorofluorescein를 포함하나 이로 제한하는 것은 아니다. 일 구현예에서는 형광 표지로 SYBR-Green, 6-carboxyfluorescein ("FAM"), TET, ROX, VIC 또는 JOE가 사용된다. 일 구현예에서는 리포터 형광물질과 소거형광물질의 두 개의 형광물질로 표지된 프로브가 사용되며, 이 경우 형광물질은 구분이 가능한 파장이 스펙트럼을 방출하는 형광물질이 사용된다. 또한 표지자는 핵산의 결합을 향상, 안정화 또는 핵산의 결합에 영향을 미칠 수 있는 화합물 예를 들면 에씨디움 브로마이드 및 SYBR-Green을 포함하는 인터칼레이터, 마이너그루브 결합체 및 가교가능한 작용기가 사용될 수 있으나, 이로 제한하는 것은 아니며, Blackburn et al., eds. " DNA and RNA Structure" in Nucleic Acids in Chemistry and Biology (1996)을 참조할 수 있다. In one embodiment, the label for detection includes, but is not limited to, a compound capable of generating or erasing a detectable fluorescence, chemiluminescent, or bioluminescent signal such as light emission, light scattering, light absorbing material, For example, Garman A., Non-Radioactive Labeling, Academic Press 1997. Fluorescent materials include, but are not limited to, fluorescein (e.g., U.S. Patent 6,020,481), rhodamine (e.g., U.S. Patent 6,191,278), benzophenoxaphone (e.g., U.S. Patent 6,140,500), donors and receptors Cy2, Cy3, Cy3.5, Cy5, Cy5.5, Cy7 (for example, US Pat. No. 5,945,526) and cyanine (for example, WO1997-45539) , FluorX (Amersham), Alexa 350, Alexa 430, AMCA, BODIPY 630/650, BODIPY 650/665, BODIPY-FL, BODIPY-R6G, BODIPY-TMR, BODIPY- TRX, Cascade Blue, 6-FAM, Fluorescein Isothiocyanate, HEX, 6-JOE, Oregon Green 488, Oregon Green 500, Oregon Green 514, Pacific Blue, REG, Rhodamine Green, Rhodamine Red, Renographin, ROX, SYPRO, TAMRA, Tetramethylrhodamine, and / Lt; RTI ID = 0.0 > fluorescence < / RTI > The fluorescent dye is 6-carboxyfluorescein; 2 ', 4', 1,4, -tetrachlorofluorescein; And 2 ', 4', 5 ', 7', 1, 4-hexachlorofluorescein. In one embodiment, SYBR-Green, 6-carboxyfluorescein ("FAM"), TET, ROX, VIC or JOE are used as fluorescent labels. In one embodiment, a probe labeled with two fluorescent materials, a reporter fluorescent substance and an erasing fluorescent substance, is used. In this case, a fluorescent substance is used in which a fluorescent substance emits a spectrum having a distinguishable wavelength. Also, markers may include compounds capable of enhancing, stabilizing, or affecting the binding of nucleic acids, such as intercalators, minor groove associations and crosslinkable functional groups, including epidymium bromide and SYBR-Green, , But are not limited to, Blackburn et al., Eds. "DNA and RNA Structure" in Nucleic Acids in Chemistry and Biology (1996).
또한 프라이머의 비 특이적 프라이밍 발생에 의한 비특이적 증폭여부의 검출이 필요한 경우, 비특이적 핵산 결합제인 에씨디움 브로마이드 또는 피코그린과 같은 물질을 주형을 포함하지 않는 대조군 반응에 사용하여 비특이적으로 합성된 총 증폭산물의 양을 결정할 수 있다. In addition, when it is necessary to detect non-specific amplification by non-specific priming of a primer, a non-specific nucleic acid binding agent such as acidium bromide or picogreen is used in a control reaction not containing a template to generate nonspecific total amplification The amount of product can be determined.
본원에 따른 키트는 주형을 제외한 상술한 바와 같은 LAMP 반응에 사용되는 성분 및 상술한 4개의 프라이머 세트를 별도로 또는 하나의 튜브에 제공할 수 있다. 본원에 따른 키트는 양성대조군, 음성대조군 및 사용설명서를 추가로 포함한다. 음성대조군으로는 검출대상 miRNA를 포함하지 않는 시료, 양성대조군은 검출대상 miRNA를 포함하는 시료일 수 있다. The kit according to the present invention can provide the components used in the LAMP reaction as described above except for the template and the above-described four primer sets separately or in one tube. The kit according to the present invention further comprises a positive control, a negative control, and instructions for use. As a negative control, a sample containing no miRNA to be detected, and a positive control group may be a sample containing miRNA to be detected.
이하 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명하나, 본 실시예는 예시적인 것일 뿐 어떤 식으로든 본원의 범위를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples, which are intended to be illustrative and not limit the scope of the present invention in any way.
본 발명은 달리 언급이 없는 한 세포생물학, 세포배양, 분자생물학, 유전자 형질전환 기술, 미생물학, DNA 재조합기술에 관한 당업자의 기술수준 내인 통상의 기술을 사용하여 실시될 수 있다. 또한, 일반적인 기술에 관한 보다 자세한 설명은 Molecular Biotechnology: (Bernard et al., ASM press 2014); Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 4th Ed. (Sambrook et al., Cold Spring Harbor Laboratory Press 2012); Short Protocols in Molecular Biology, 5th Ed. (Ausubel F. et al. eds., John Wiley & Sons 2002) 등을 참고할 수 있다.The present invention may be practiced using conventional techniques within the skill of those skilled in the art of cell biology, cell culture, molecular biology, gene transformation techniques, microbiology, DNA recombinant techniques, unless otherwise indicated. Further, a more detailed description of common techniques can be found in Molecular Biotechnology: (Bernard et al., ASM press 2014); Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 4th Ed. (Sambrook et al., Cold Spring Harbor Laboratory Press 2012); Short Protocols in Molecular Biology, 5th Ed. (Ausubel F. et al. Eds., John Wiley & Sons 2002).
실시예Example 1: One: 마이크로RNAMicroRNA 시료 준비 Sample Preparation
본원에 따른 방법을 검증하기 위한 일 예로서 miR-135를 사용하였다. MiR-135 was used as an example to verify the method according to the present invention.
폐암 세포주로부터 수득한 조직으로부터 Trizol® (Life Technology, USA) 및 Qiagen RNA extraction Kit를 제조자의 방법대로 사용하여 총 RNA를 분리하였다.Total RNA was isolated from tissues obtained from lung cancer cell lines using Trizol® (Life Technology, USA) and Qiagen RNA extraction kit according to the manufacturer's instructions.
실시예Example 2: 목적하는 마이크로 RNA 2: The desired microRNA 시퀀스의Sequence of 플라스미드 Plasmid 클로닝Cloning
플라스미드로는 TOP blunt vector (Enzynomics, Korea)를 사용하였으며 miR-135 시퀀스 정보를 miRBase(http://www.mirbase.org)에서 수득하였다. 도 4에 기재된 바와 같이 miR-135 염기서열 포함 및 앞쪽과 뒤쪽에 vector와 동일 제한효소 처리 부위 염기서열을 첨가하여 폴리뉴클레오타이드를 외부에 의뢰하여 합성하였다 ((주)제노텍). 구체적으로 BamH1(New England Biolabs)과 XhoI(New England Biolabs) 제한효소를 플라스미드와 삽입되는 폴리뉴클레오타이드에 동일하게 처리하였다. 이어 제한효소를 처리하여 양쪽 말단을 동일하게 절단한 벡터에, 말단에 역시 동일한 제한효소 부위를 갖는 miR-135 유전자를 삽입하고 서열분석을 통해 확인하였다. As a plasmid, TOP blunt vector (Enzynomics, Korea) was used and miR-135 sequence information was obtained from miRBase (http://www.mirbase.org). As shown in Fig. 4, polynucleotides were synthesized by adding a miR-135 base sequence and the same restriction endonuclease site sequences as the vector at the anterior and posterior sides, respectively, and synthesizing them with the outside (Genentech Co., Ltd.). Specifically, BamH1 (New England Biolabs) and XhoI (New England Biolabs) restriction enzymes were treated in the same manner with the polynucleotide inserted with the plasmid. Then, miR-135 gene having the same restriction enzyme site was inserted into a vector obtained by digesting both ends with the restriction enzyme, and confirmed by sequence analysis.
실시예Example 3: LAMP 3: LAMP 프라이머primer 디자인 design
상기 벡터에 대하여 총 6개 세트 ( FIP, BIP, LF, LB, F3, B3 )를 디자인하였으며, 그 서열은 표 1 및 위치는 도 4b에 기재되어 있다. A total of six sets (FIP, BIP, LF, LB, F3, B3) were designed for the vector, the sequence of which is shown in Table 1 and in Figure 4b.
구체적으로 ClustalX multiple sequence alignment program을 이용하여 벡터서열과 miR-135 유전자를 삽입하고 Solgent에 의뢰한 서열 분석 결과를 정렬(align) 하였다. mir-135 유전자가 삽입된 부위를 먼저 LB 프라이머 위치로 선정을 하여 LB 프라이머를 중심으로 나머지 프라이머를 디자인 하였다.Specifically, the vector sequence and miR-135 gene were inserted using the ClustalX multiple sequence alignment program and the results of the sequence analysis commissioned by Solgent were aligned. The site where the mir-135 gene was inserted was first selected as the LB primer site, and the remaining primer was designed around the LB primer.
[표 1][Table 1]
실시예Example 4 가속 4 Acceleration 프라이머의Primer 존재 여부에 따른 반응속도 차이 분석 Analysis of reaction rate difference according to presence
본원은 가속 프라이머( LF, LB )와 동일 역할을 하게 되는 마이크로RNA 존재 여부에 따른 차이를 확인하기 위하여 4개 기본 Primer 세트( F3, B3, FIP, BIP )외에 가속 프라이머( LF, LB )의 첨가에 따른 증폭 속도 차이를 확인하는 실험을 수행하였다. In order to confirm the difference according to the presence or absence of microRNAs which play the same role as the accelerating primers (LF, LB), the present inventors used four primer sets (F3, B3, FIP, BIP) In order to confirm the amplification speed difference.
LAMP 반응 total volume은 25μl이며, LF 프라이머 및 LB 프라이머의 첨가 여부에 따른 4개 프라이머( F3, B3, FIP, BIP ), 5개 프라이머( F3, B3, FIP, BIP, LF/ F3, B3, FIP, BIP, LB ) 또는 6개 프라이머( F3, B3, FIP, BIP, LF, LB )를 사용하여 수행하였다. 반응에 사용된 조성 및 성분은 프라이머의 갯수를 제외하고는 동일하였으며, 다음과 같다. 총 25μl에 0.2μM 의 각 F3 및 B3 프라이머, 1.6μM의 각 FIP 및 BIP 프라이머, 0.8μM의 각 LF 및 LB 프라이머, 0.4M betaine, 10 mM MgSO4, 1.4 mM dNTPs, 1× ThermoPol reaction buffer (New England Biolabs), 8 U Bst DNA polymerase (New England Biolabs), 120μM HNB (Sigma) 및 mir-135 서열을 삽입한 Plasmid DNA를 농도별로 첨가 하였다. 도 2, 도 3은 mir-135 RNA 샘플 대신 제노텍에서 합성한 LB 프라이머를 첨가하여 수행하였다. The total volume of the LAMP reaction was 25 μl. Four primers (F3, B3, FIP, BIP) and five primers (F3, B3, FIP, BIP, LF / F3, B3 and FIP , BIP, LB) or 6 primers (F3, B3, FIP, BIP, LF, LB). The composition and components used in the reaction were the same except for the number of primers. To a total of 25 μl was added 0.2 μM of each F3 and B3 primer, 1.6 μM of each FIP and BIP primer, 0.8 μM of each LF and LB primer, 0.4 M betaine, 10 mM MgSO4, 1.4 mM dNTPs, 1 × ThermoPol reaction buffer Biolabs), 8 U Bst DNA polymerase (New England Biolabs), 120 μM HNB (Sigma) and plasmid DNA inserted with mir-135 sequence. FIGS. 2 and 3 were carried out by adding LB primer synthesized in Genotech instead of mir-135 RNA sample.
LAMP 반응은 63℃에서 45분간 진행하였으며 Bst DNA polymerse는 80℃ 이상의 온도에서 불활성을 나타내므로 80℃에서 5분간 반응시켜 반응을 종료하였다. The LAMP reaction was carried out at 63 ° C for 45 minutes, and the Bst DNA polymers were inactivated at a temperature of 80 ° C or higher. Therefore, the reaction was terminated at 80 ° C for 5 minutes.
결과는 도 2에 기재되어 있다. 이에 나타난 바와 같이 기본 4개 프라이머만을 사용한 경우(Lane 4)와 가속 프라이머를 첨가한 경우 LF, LB 모두 첨가(Lane 1), LF만 첨가(Lane 2), LB만 첨가(Lane 3)를 비교하였을 때 최소 10분~15분 이상의 증폭 속도 차이를 나타내는 것을 확인하였다. The results are shown in FIG. As shown in this figure, LF and LB additions (Lane 1), LF only (Lane 2), and LB only addition (Lane 3) were compared when four primers were used alone (Lane 4) The difference in amplification speed between 10 min and 15 min was observed.
이어 5개 프라이머세트 (F3, B3, FIP, BIP, LF or LB)의 LAMP 반응 결과와 6개 프라이머 세트(F3, B3, FIP, BIP, LF, LB)의 결과는 증폭 속도 차이가 5분 내외로 짧다. 그러나 4개 프라이머 세트 (F3, B3, FIP, BIP)의 LAMP 반응 결과와 5개 프라이머 세트 (F3, B3, FIP, BIP, LF or LB)의 결과는 증폭 속도 차이가 10분~15분으로 커지기 때문에 마이크로RNA검출에 적합한 것으로 나타났다. The result of LAMP reaction of 5 primer sets (F3, B3, FIP, BIP, LF or LB) and results of 6 primer sets (F3, B3, FIP, BIP, LF and LB) Is short. However, the results of the LAMP reaction of the four primer sets (F3, B3, FIP, BIP) and the results of the five primer sets (F3, B3, FIP, BIP, LF or LB) Therefore, it was found to be suitable for microRNA detection.
또한 2개 세트 FIP, BIP를 기본으로 F3, B3 프라이머 첨가 여부에 따른 LB 프라이머의 가속 프라이머 LAMP 반응 속도 차이를 분석하였다. 결과는 도 3에 기재되어 있으며, F3, B3의 첨가 여부는 반응속도에 크게 영향을 미치지 않는 것으로 판단되며 LB 프라이머를 첨가한 경우(Lane 2, Lane 4)와 포함하지 않은 경우(Lane 1, Lane 3)는 15분의 LAMP 반응 속도 차이를 보인다. 따라서 LAMP 반응 시간 30분~40분 사이에 결과 확인시 LB 프라이머와 동일 역할을 하는 마이크로RNA가 포함된 시료의 경우 검출이 되며 목적하는 마이크로RNA가 아닌 다른 마이크로RNA 혹은 마이크로RNA가 포함되지 않은 시료의 경우는 검출이 되지 않는다. In addition, based on the two sets of FIP and BIP, the difference in the LAMP reaction rate of the primer of the LB primer according to whether the F3 or B3 primer was added was analyzed. The results are shown in FIG. 3. Whether or not the addition of F3 and B3 does not significantly affect the reaction rate, and when the LB primer is added (
실시예Example 5: LAMP 반응을 통한 5: through LAMP reaction miRNAmiRNA 검출 detection
LAMP 반응은 총 25㎕로 반응하였으며, LF 및 LB를 제외한 4개의 프라이머를 사용하여 수행하였다. 반응에 사용된 조성 및 성분 다음과 같다. 총 25㎕에 0.2μM 의 각 F3 및 B3 프라이머, 1.6μM의 각 FIP 및 BIP 프라이머, 0.4M betaine, 10 mM MgSO4, 1.4 mM dNTPs, 1× ThermoPol reaction buffer (New England Biolabs), 8 U Bst DNA polymerase (New England Biolabs), 120μM HNB (Sigma) 및 실시예 2에서 준비한 miR-135 유전자가 삽입된 plasmid DNA를 1fg, 0.5fg, 0.1fg 첨가하였다. 그리고 실시예 1에서 준비한 miR-135 positive sample과 miR-135 negative sample을 각 50ng으로 동일한 양을 첨가하여 실험을 수행하였다. LAMP 반응은 63℃에서 30분 Bst DNA polymerse는 80℃ 이상의 온도에서 불활성을 나타내므로 80℃에서 5분간 반응시켜 반응을 종료하였다. The LAMP reaction was performed in a total volume of 25 μl and was performed using four primers except LF and LB. The composition and components used in the reaction are as follows. A total of 25 μl was added with 0.2 μM of each F3 and B3 primer, 1.6 μM of each FIP and BIP primer, 0.4 M betaine, 10 mM MgSO4, 1.4 mM dNTPs, 1 × ThermoPol reaction buffer (New England Biolabs) (New England Biolabs), 120 μM HNB (Sigma) and 1 μg, 0.5 μg, and 0.1 μg of the plasmid DNA inserted with miR-135 gene prepared in Example 2 were added. The same amount of miR-135 positive sample and miR-135 negative sample prepared in Example 1 were added in the same amount of 50 ng each. The LAMP reaction was inhibited at 63 ° C for 30 minutes, and the Bst DNA polymerase was inactivated at 80 ° C or higher. Therefore, the reaction was terminated at 80 ° C for 5 minutes.
증폭여부는 색분석으로 다음과 같이 수행하였다. 색분석은 HNB (hydroxy naphthol blue) 염료를 반응액에 넣어 수행하였다. HNB는 Mg2 + 이온 농도의 지시자(indicator)로서 작용한다. Mg2 + 이온이 없을 경우, 하늘색으로 보이며, Mg2 + 이온이 있을 경우, 보라색을 띤다. 따라서 반응 전에는 보라색으로 존재하다가, DNA 합성 반응이 일어나면서 Mg2 + 이온의 농도가 줄어들고 이에 따라서 보라색에서 푸른색으로 색의 변화 일어난다. 색의 변화는 핵산이 증폭되었음을 나타내는 양성 반응으로, 나안 또는 약 650nm 파장에서 흡광도를 측정하여 정성 및 정량 분석이 가능하다. 본원에 따른 방법은 신속하고 편리하게 결과를 눈으로 보고 정성 분석을 할 수 있으며, 또한 분광광도계를 이용하여 650nm 파장에서 흡광도를 측정할 경우 정성 및 정량 분석이 가능한 장점이 있다. Amplification was performed by color analysis as follows. Color analysis was performed by adding HNB (hydroxy naphthol blue) dye to the reaction solution. HNB acts as an indicator (indicator) of Mg 2 + ion concentration. Mg 2 + ion is not the case, looks light blue, Mg 2 + ions, ttinda purple if. Therefore, it is present in purple before the reaction, and as the DNA synthesis reaction occurs, the concentration of Mg 2 + ion decreases and the color changes from purple to blue. The change in color is a positive reaction indicating that the nucleic acid has been amplified and qualitative and quantitative analysis is possible by measuring the absorbance at a wavelength of about 650 nm. The method according to the present invention is advantageous in qualitative and quantitative analysis when absorbance is measured at a wavelength of 650 nm using a spectrophotometer.
결과는 도 5에 기재되어 있다. 이에 나타난 바와 같이 miR-135 plasmid DNA를 1fg, 0.5fg, 0.1fg 첨가시 58℃에서 30분 반응 완료 후 miR-135 positive sample을 첨가한 경우 가속 프라이머의 영향으로 빠른 속도 증폭이 일어나 보라색에서 파란색으로 반응이 일어났으나 동일 농도의 negative sample 첨가시 증폭 속도가 느리므로 30분에서 발색 반응이 나타나지 않은 것을 확인할 수 있었다. 이는 LAMP 반응의 증폭 속도 차이로 마이크로RNA 존재 여부를 판단할 수 있음을 나타내는 것이다. The results are shown in FIG. When miR-135 plasmid DNA was added at 1, 0.5, and 0.1 fg, miR-135 positive sample was added at 58 ℃ for 30 min. Reaction occurred but the amplification rate was slow when the negative sample was added at the same concentration. This indicates that the difference in the amplification rate of the LAMP reaction can determine the presence or absence of the microRNA.
Claims (5)
a) 특정 miRNA 검출이 필요한 대상 시료를 제공하는 단계;
b) 상기 miRNA에 상응하는 DNA 서열의 폴리뉴클레오타이드를 플라스미드에 클로닝하는 단계: 또는 상기 폴리뉴클레오타이드가 클로닝된 플라스미드를 제공하는 단계;
c) 가속 프라이머인 LB 및 LF를 제외한, 상기 플라스미드에 결합하나 상기 클로닝된 폴리뉴클레오타이드에는 결합하지 않는 4종류의 F3, B3, FIP 및 BIP의 LAMP 프라이머를 제공하는 단계로, 상기 4종류의 프라이머는 상기 플라스미드에 클로닝된 폴리뉴클레오타이드를 기준으로 이의 업스트림 또는 다운스트림에 F3, FIP, 검출대상 특정 miRNA, BIP 및 B3의 순서대로 결합하며,
d) 상기 대상 시료, 상기 플라스미드 및 상기 4종류의 프라이머의 존재 중에서 소정의 시간 동안 LAMP 반응을 수행하는 단계로, 상기 특정 miRNA가 상기 시료에 존재하는 경우, 상기 특정 miRNA는 LB 프라이머로 작용하며, 상기 LAMP 반응은 선택적으로 양성 및/또는 음성대조군 시료에 대하여도 동일하게 수행되고,
e) 상기 LAMP 반응 결과를 분석하여 상기 대상 시료가 상기 특정 miRNA를 포함하는지 여부를 판단하는 단계로, 상기 소정의 시간 동안 상기 플라스미드가 증폭된 경우, 상기 시료에 포함된 상기 특정 miRNA가 LB 프라이머로 작용한 것으로, 이는 상기 대상 시료는 상기 특정 miRNA를 포함하는 것으로 판단하는 것인, 방법.
A particular miRNA detection method based on Loop-mediated isothermal amplification (LAMP)
a) providing a sample of interest that requires specific miRNA detection;
b) cloning a polynucleotide of the DNA sequence corresponding to said miRNA into a plasmid; or providing said plasmid in which said polynucleotide has been cloned;
c) Providing LAMP primers of F3, B3, FIP and BIP with four kinds of primers that bind to the plasmid but do not bind to the cloned polynucleotide except LB and LF which are acceleration primers, Binding F3, FIP, specific miRNA to be detected, BIP and B3 in the upstream or downstream thereof on the basis of the polynucleotide cloned into the plasmid,
d) performing a LAMP reaction in the presence of the target sample, the plasmid and the four kinds of primers for a predetermined time, wherein when the specific miRNA is present in the sample, the specific miRNA acts as an LB primer, The LAMP reaction is optionally performed in the same manner for the positive and / or negative control samples,
e) analyzing the result of the LAMP reaction to determine whether the target sample contains the specific miRNA, wherein when the plasmid is amplified for the predetermined time, the specific miRNA contained in the sample is an LB primer Wherein the subject sample is determined to comprise the specific miRNA.
상기 LAMP 반응 결과 분석은 상기 반응물의 색변화 측정 또는 탁도(turbidity) 중 하나 이상을 이용하여 측정을 통해 결정되는 것인, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the analysis of the LAMP reaction results is determined by measurement using at least one of a color change measurement of the reactants or turbidity.
상기 소정의 시간은 30분 내지 35분인, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the predetermined time is from 30 minutes to 35 minutes.
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Title |
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Chem. Commu. 2011, Vol.47, pp.2595-2597. |
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