DE19956203A1 - Verfahren zur kontrollierbaren Durchführung komplexer PCR-Amplifikationen - Google Patents
Verfahren zur kontrollierbaren Durchführung komplexer PCR-AmplifikationenInfo
- Publication number
- DE19956203A1 DE19956203A1 DE19956203A DE19956203A DE19956203A1 DE 19956203 A1 DE19956203 A1 DE 19956203A1 DE 19956203 A DE19956203 A DE 19956203A DE 19956203 A DE19956203 A DE 19956203A DE 19956203 A1 DE19956203 A1 DE 19956203A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- type
- primers
- primer
- strand
- complementary
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
- C12Q1/6844—Nucleic acid amplification reactions
- C12Q1/686—Polymerase chain reaction [PCR]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
- C12Q1/6813—Hybridisation assays
- C12Q1/6827—Hybridisation assays for detection of mutation or polymorphism
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
- C12Q1/6813—Hybridisation assays
- C12Q1/6834—Enzymatic or biochemical coupling of nucleic acids to a solid phase
- C12Q1/6837—Enzymatic or biochemical coupling of nucleic acids to a solid phase using probe arrays or probe chips
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Beschrieben ist ein Verfahren zur kontrollierbaren Durchführung komplexer PCR-Amplifikationen, wobei man mindestens die folgenden Schritte ausführt: DOLLAR A a) PCR-Amplifikation mit mindestens 50 Primern eines ersten Typs (Typ 1) unterschiedlicher Sequenz, die komplementär zu dem einen Strang einer beliebigen DNA-Probe sind, und die zudem einen Primer oder eine Bibliothek von Primern eines zweiten Typs (Typ 2) enthält, der komplementär zu dem anderen Strang der verwendeten DNA-Probe ist, wobei die Primer des Typs 2 eine erste Markierung (Markierung 1) enthalten DOLLAR A b) Hybridisierung der Amplifikate an einen Oligomer-Array, der zu den in der PCR Reaktion eingesetzten Primern komplementäre Oligomere enthält; DOLLAR A c) Längenbestimmung der an den Array gebundenen Amplifikate durch eine mit der Länge des jeweiligen DNA-Fragments korrelierbare zweite Markierung (Markierung 2), die von der ersten Markierung (Markierung 1) im Schritt DOLLAR A a) verschieden ist und DOLLAR A d) Quantifizierung der von Markierung 1 und Markierung 2 stammenden Signale an jedem für die Analyse relevanten Ort des Oligonukleotid-Arrays.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontrollierbaren
Durchführung komplexer PCR-Amplifikationen.
Komplexe PCR-Amplifikationen, z. B. "whole genome ampli
fikations", werden zur simultanen Vervielfältigung einer
Vielzahl von Fragmenten aus DNA-Proben genutzt. Die er
haltenen, hochdiversen Fragmente können unter anderem für
Genotypisierungen, Mutationsanalyse und verwandte Themen
bereiche genutzt werden.
Die Verfahren sind allerdings nur schwer validierbar und
kalibrierbar, eben aufgrund der Komplexität und der Tat
sache, daß ein großer Teil der amplifizierten Sequenz
meist unbekannt ist. Die vorliegende Erfindung befaßt
sich mit komplexen PCR Amplifikationen, die mittels eines
angepaßten Oligomer-Arrays einer vollständigen Analyse
zugänglich sind.
PCR Reaktionen (Polymerase Kettenreaktionen) werden nor
malerweise mit zwei spezifisch bindenden Primern durchge
führt, wobei einer komplementär zum (+)-Strang, der ande
re komplementär zum (-)-Strang des zu amplifizierenden
Templates ist. Das Ziel einer solchen Amplifikation ist
es, ein bestimmtes Fragment der Templat DNA zu verviel
fältigen, das in der Regel genau definiert und in seiner
Basensequenz zum großen Teil oder vollständig bekannt
ist.
Es sind auch PCR Reaktionen bekannt, die mehr als zwei
verschiedene Primer einsetzen. Meist dienen sie zur
Amplifikation mehrerer, ebenfalls wenigstens zum großen
Teil in ihrer Basensequenz bekannter Fragmente gleichzei
tig in einem Gefäß. Auch in diesem Fall binden die einge
setzten Primer spezifisch an bestimmte Abschnitte der
Templat DNA. Man spricht in solchen Fällen von
"Multiplex-PCR", meist hat sie nur zum Ziel, mehrere
Fragmente gleichzeitig amplifizieren zu können und so Ma
terial und experimentellen Aufwand einzusparen.
PCR-Reaktionen, die nicht zuvor bekannte Fragmente ampli
fizieren, können mit nicht spezifisch an bestimmte Regio
nen bindenden Primern durchgeführt werden. Diese sind
dann so konzipiert, daß komplementäre Bindungsstellen in
der Templat DNA statistisch betrachtet mehrmals auftreten
sollten. Wir sprechen in diesem Fall von komplexen PCR
Amplifikationen. Solche Amplifikationen können genutzt
werden, um einen bestimmten Anteil beispielsweise eines
Genoms statistisch verteilt zu amplifizieren. Je nach der
Anzahl der möglichen Bindungsstellen eines Primers im Ge
nom kann die Komplexität der Amplifikate reguliert wer
den. Die Primer können entweder sehr kurz sein, über uni
versell paarende Basen verfügen oder aber als kombinato
rische Bibliothek von Sequenzen synthetisiert worden
sein. "Whole genome amplifications" werden beispielsweise
in den folgenden Publikationen beschrieben: L. Zhang, et
al.; Whole genome amplification from a single cell: Im
plications for genetic analysis; Proc. Natl. Acad. Sci.
USA (1992), 89, 5847-51; K. Kristjansson, et al.; Preim
plantation single cell analyses of dytrophin gene deleti
on using whole genome amplification; Nature Genetics
(1994), 6, 19-23; P. 0. Brown; Genome scanning methods,
Current Opinion in Genetics and Development (1994), 4,
366-73; M. T. Barrett, et al.; Genotypic analysis of mul
tiple loci in somatic cells by whole genome amplificati
on; Nucl. Acids. Res. (1995), 23, 3488-92; D. Grothues,
et al. PCR amplification of megabase DNA with tagged ran
dom primers (T-PCR); Nucl. Acids. Res. (1993), 21, 1321-2;
J. Welsh et al.; Fingerprinting genomes using PCR with
arbitrary primers; Nucl. Acids. Res. (1990), 18, 7213-8;
V. G. Cheung et al.; Whole genome amplification using a
degenerate oligonucleotide primer allows hundreds of ge
notypes to be performed an less than one nanogram of ge
nomic DNA; Proc. Natl, Acad. Sci. USA (1996), 93, 14676-9.
Im Bereich der DNA-Chips ist ein Prinzip von allen Ent
wicklungen am weitesten fortgeschritten, wie dies bei
spielsweise in den US-A 5,593,839, US-A 5,999,695 oder
US-A 5,631,734 beschrieben ist. Aber es sind auch eine
Anzahl anderer DNA-Chips mit verschiedenen Eigenschaften
für spezielle Anwendungen bekannt (z. B. US-A 5,667,667,
US-A 5,525,464 oder US-A 5,492,806 oder z. B. Goffeau, A.,
Nature 385, 202-203; Weiler, J. and Hoheisel, J., Anal.
Biochem. 243,218-227; Chee, M, et al., Science 274, 610-614).
Jüngere Publikationen berichten schon über einen
kommerziell verfügbaren HIV-Chip, der die Untersuchung
des kompletten HIV-Genoms gestattet. Gegen bis zu 400.000
Oligonukleotide werden fluoreszenzmarkierte PCR-Produkte
der zu untersuchenden Probe hybridisiert. Die Auswertung
der Signale erfolgt mit Hilfe von CCD-Kameras oder spezi
ellen Fluoreszenzscannern. Es wird die seit langem be
kannte Fähigkeit solcher Systeme zur allelspezifischen
Hybridisierung genutzt. Das bedeutet: Nur dort, wo die
Probe absolut komplementär zu einem fixierten Oligonu
kleotid ist, bleibt am Ende der Hybridisierungs- und
Waschprozeduren ein Signal erhalten. Die Untersuchung ei
ner bekannten Gensequenz auf Mutationen gelingt, weil
sich nicht nur jeder Teilbereich der gesamten Sequenz in
Form von Oligonukleotidsequenzen auf der Matrix befindet,
sondern weil dies auch für jede mögliche Abweichung von
der Normalsequenz zutrifft. Die Effizienz der Chip-
Prozedur rührt zu einem Teil daher, daß mit zwei einfa
chen Arbeitsschritten, nämlich der Hybridisierung und dem
Waschen, die Sequenzinformation einer Vielzahl von Genen
oder Genorten erhalten wird.
Die Detektion von verschiedenen in einer Amplifikation
eingebauten markierten Nukleotid-Analoga oder am 5'Ende
markierter DNA auf einem (wie auch immer gearteten) DNA-
Chip läßt sich auf verschiedenste Art bewerkstelligen.
Eine Möglichkeit ist die Detektion mit einer CCD-Camera,
welche Fluoreszenzsignale registriert, welche auf dem
Chip die erfolgte Bindung einer fluoreszenz-markierten
beliebigen Sequenz anzeigen.
5-Methylcytosin ist die häufigste kovalent modifizierte
Base in der DNA eukaryotischer Zellen. Sie spielt bei
spielsweise eine Rolle in der Regulation der Transkripti
on, genomischem Imprinting und in der Tumorgenese. Die
Identifizierung von 5-Methylcytosin als Bestandteil gene
tischer Information ist daher von erheblichem Interesse.
5-Methylcytosin-Positionen können jedoch nicht durch Se
quenzierung identifiziert werden, da 5-Methylcytosin das
gleiche Basenpaarungsverhalten aufweist wie Cytosin. Dar
überhinaus geht bei einer PCR-Amplifikation die epigene
tische Information, die die 5-Methylcytosine tragen,
vollständig verloren.
Es sind mehrere Verfahren bekannt, die diese Probleme lö
sen. Meist wird eine chemische Reaktion oder enzymatische
Behandlung der genomischen DNA durchgeführt, infolge de
rer sich die Cytosin von den Methylcytosin Basen unter
scheiden lassen. Eine gängige Methode ist die Umsetzung
von genomischer DNA mit Bisulfit, die nach alkalischer
Hydrolyse in zwei Schritten zu einer Umwandlung der Cyto
sin Basen in Uracil führt (Shapiro, R., Cohen, B., Ser
vis, R. Nature 227, 1047 (1970)). 5-Methylcytosin bleibt
unter diesen Bedingungen unverändert. Die Umwandlung von
C in U führt zu einer Veränderung der Basensequenz, aus
der sich durch Sequenzierung nun die ursprünglichen 5-
Methylcytosine ermitteln lassen (nur diese liefern noch
eine Bande in der C-Spur).
Matrix-assistierte Laser Desorptions/Ionisations Massen
spektrometrie (MALDI) ist eine neue, sehr leistungsfähige
Entwicklung für die Analyse von Biomolekülen (Karas, M.
and Hillenkamp, F. 1988. Laser desorption ionization of
proteins with molecular masses exceeding 10.000 daltons.
Anal. Chem. 60 : 2299-2301). Ein Analytmolekül wird in ei
ne im UV absorbierende Matrix eingebettet. Durch einen
kurzen Laserpuls wird die Matrix ins Vakuum verdampft und
das Analyt so unfragmentiert in die Gasphase befördert.
Eine angelegte Spannung beschleunigt die Ionen in ein
feldfreies Flugrohr. Auf Grund ihrer verschiedenen Massen
werden Ionen unterschiedlich stark beschleunigt. Kleinere
Ionen erreichen den Detektor früher als größere. Die
Flugzeit wird in die Masse der Ionen umgerechnet.
Technische Neuerungen der Hardware haben die Methode si
gnifikant verbessert. Erwähnenswert ist delayed extracti
on (DE). Für DE wird die Beschleunigungsspannung mit ei
ner Verzögerung zum Laserpuls eingeschaltet und dadurch
eine verbesserte Auflösung der Signale erreicht, weil die
Zahl der Stöße verringert wird.
Für die Abtastung eines immobilisierten DNA-Arrays sind
vielfach fluoreszent markierte Sonden verwendet worden.
Besonders geeignet sind für die Fluoreszenzmarkierung ist
das einfache Anbringen von Cy3 und Cy5 Farbstoffen am
5'OH der jeweiligen Sonde. Die Detektion der Fluoreszenz
der hybridisierten Sonden erfolgt beispielsweise über ein
Konfokalmikroskop. Die Farbstoffe Cy3 und Cy5 sind, neben
vielen anderen, kommerziell erhältlich. Es sind auch Nu
kleotide kommerziell erhältlich (Amersham Pharmacia), die
beispielsweise eine Cy5-Markierung tragen und die in ei
ner PCR-Reaktion eingebaut werden können.
Die komplexen Amplifikationen, die im Stand der Technik
beschrieben werden, sind in ihrem Ergebnis gesamthaft al
lenfalls statistisch kontrollierbar. Nach einer Amplifi
kation, durchgeführt mit zwei unspezifisch bindenden Pri
mern, ist es praktisch unmöglich Anzahl und Länge der
verschiedenen produzierten Fragmente zu bestimmen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die
Nachteile der im Stand der Technik bekannten Verfahren zu
überwinden.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur kontrollierbaren
Durchführung komplexer PCR-Amplifikationen gelöst, wobei
man mindestens die folgenden Schritte ausführt:
- a) PCR-Amplifikation mit mindestens 50 Primern eines ersten Typs (Typ 1) unterschiedlicher Sequenz, die kom plementär zu dem einen Strang einer beliebigen DNA-Probe sind, und die zudem einen Primer oder eine Bibliothek von Primern eines zweiten Typs (Typ 2) enthält, der komple mentär zu dem anderen Strang der verwendeten DNA-Probe ist, wobei die Primer des Typs 2 eine erste Markierung (Markierung 1) enthalten
- b) Hybridisierung der Amplifikate an einen Oligomer- Array, der zu den in der PCR Reaktion eingesetzten Pri mern komplementäre Oligomere enthält;
- c) Längenbestimmung der an den Array gebundenen Ampli fikate durch eine mit der Länge des jeweiligen DNA- Fragments korrelierbare zweite Markierung (Markierung 2), die von der ersten Markierung (Markierung 1) im Schritt a) verschieden ist und
- d) Quantifizierung der von Markierung 1 und Markierung 2 stammenden Signale an jedem für die Analyse relevanten Ort des Oligonukleotid-Arrays.
Dabei ist vorteilhafterweise erfindungsgemäß bevorzugt,
daß man eine PCR-Amplifikation mit mindestens 50 Primern
des Typs 1 unterschiedlicher Sequenz, die komplementär zu
dem (+)-Strang einer beliebigen DNA-Probe sind, durch
führt und die zudem einen Primer oder eine Bibliothek von
Primern des Typs 2 enthält, der komplementär zum (-)-
Strang ist, wobei die Primer des Typs 2 eine Markierung 1
enthalten.
Gleichermaßen erfindungsgemäß bevorzugt ist es, daß man
eine PCR-Amplifikation mit mindestens 50 Primern des Typs
1 unterschiedlicher Sequenz, die komplementär zu dem (-)-
Strang sind, durchführt und die zudem einen Primer oder
eine Bibliothek von Primern des Typs 2 enthält, der kom
plementär zum (+)-Strang ist, wobei die Primer des Typs 2
eine Markierung 1 enthalten.
Besonders bevorzugt ist es, daß man die mindestens 50
eingesetzten Primer des Typs 1 derart auswählt, daß diese
an die zu amplifizierende DNA spezifisch hybridisieren,
während man den zum Gegenstrang komplementären Primer des
Typs 2 derart auswählt, daß dieser nicht spezifisch hy
bridisiert.
Dabei ist es erfindungsgemäß bevorzugt, daß der Primer
des Gegenstrangs weniger als 15 Basen umfaßt. Ganz beson
ders bevorzugt ist hierbei, daß der Primer des Ge
genstrangs weniger als 12 Basen umfaßt.
Ferner ist erfindungsgemäß bevorzugt, daß der Primer des
Gegenstrangs Positionen mit universellen Basen oder dege
nerierte Positionen umfaßt.
Es ist weiterhin erfindungsgemäß bevorzugt, daß man die
Primer des Gegenstrangs durch kombinatorische Synthese
herstellt.
Bevorzugt ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, daß
Markierung 1 und Markierung 2 Fluoreszenzmarkierungen
sind.
Es ist insbesondere bevorzugt, daß Markierung 1 und Mar
kierung 2 Fluoreszenzmarkierungen und/oder ablösbare, in
einem Massenspektrometer nachweisbare Massenlabel sind.
Dabei ist besonders bevorzugt, daß man das Verhältnis
zwischen den von Markierung 1 und Markierung 2 ausgehen
den Signalen an jedem für die Analyse relevanten Ort des
Arrays bestimmt.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist auch, daß die verwendeten
Primer des Typs 1 entweder nur die Basen T, A und C oder
aber die Basen T, A, und G enthalten.
Außerdem ist erfindungsgemäß bevorzugt, daß man die DNA
vor der Amplifikation chemisch derart behandelt, daß 5-
Methylcytosin und Cytosin unterschiedlich reagieren und
sich durch die Behandlung eine Veränderung im Basenpaa
rungsverhalten einer dieser Basen ergibt.
Dabei ist ganz besonders bevorzugt, daß man die Behand
lung der DNA vor der Amplifikation mittels einer Bisul
fitlösung ( = Disulfit, Hydrogensulfit) durchführt.
In dieser Erfindung wird somit eine komplexe Amplifikati
on beschrieben, welche so geartet ist, daß die Nachteile
des Standes der Technik umgangen werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zur kontrollierbaren Durchführung komplexer PCR-
Amplifikationen. Dazu wird zuerst eine PCR Amplifikation
mit mindestens 50 Primern des Typs 1 und einem Primer
oder einer Primerbibliothek des Typs 2 durchgeführt, wo
bei die mindestens 50 Primer des Typs 1 alle hinsichtlich
ihrer Sequenz unterschiedlich sind und alle zudem kom
plementär zu dem (+)-Strang einer beliebigen, unter Ver
wendung dieses Verfahrens untersuchten DNA-Probe sind.
Zudem sind die Primer des Typs oder die Bibliothek von
Primern des Typs 2 komplementär zum (-)-Strang der unter
Verwendung dieses Verfahrens untersuchten DNA-Probe. Al
ternativ sind die Primer des Typs 1 komplementär zum (-)-
Strang und die des Typs 2 komplementär zum (+)-Strang.
Die Primer des Typs 2 enthalten eine Markierung des Typs
1.
In einer besonders bevorzugten Variante des Verfahrens
hybridisieren die mindestens 50 eingesetzten Primer des
Typs 1 an die zu amplifizierende DNA spezifisch, während
der zum Gegenstrang komplementäre Primer des Typs 2 nicht
spezifisch hybridisiert, d. h. er kann unter den gewähl
ten Reaktionsbedingungen mehreren Orten der zu untersu
chenden DNA-Probe binden. In einer besonders bevorzugten
Variante des Verfahrens enthält des Primer des Typs 2 we
niger als 15 Basen. In einer bevorzugten Variante des
Verfahrens enthält der Primer des Typs 2 weniger als 12
Basen.
Der Primer des Typs 2 kann bevorzugt auch degenerierte
Basenpositionen enthalten, d. h. Positionen, die in ver
gleichbarer Weise an verschiedene Basen des Gegenstrangs
binden können, z. B. an A, G oder T. Es können dabei auch
bevorzugt sogenannte universelle Basen zum Einsatz kom
men, die sowohl an komplementäre T, C, G, und A-
Nukleobasen binden können. In einer besonders bevorzugten
Variante des Verfahrens wird der Primer des Typs 2 durch
kombinatorische Synthese hergestellt, so daß eine Biblio
thek von Primern gleicher Länge erhalten wird. Demzufolge
werden Bibliotheken von Primer verwendet, die an bestimm
ten Positionen in einer gegebenen Sequenz unterschiedli
che Basen beinhaltet.
In einer bevorzugten Variante des Verfahrens ist die Mar
kierung 1 der Primer des Typs 2 eine Fluoreszenzmarkie
rung. In einer weiteren besonders bevorzugten Variante
des Verfahrens ist die Markierung der Primer des Typs 2
eine Massenmarkierung, die zum Nachweis dieses Primers in
einem Massenspektrometer verwendet werden kann. In einer
besonders bevorzugten Ausführung erfolgt der Nachweis in
einem MALDI-Massenspektrometer, wobei die Ablösung der
Massenmarkierung entweder durch Belichtung mit dem Laser
des Massenspektrometers oder aber durch den Kontakt mit
der MALDI-Matrix durchgeführt wird.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Variante des
Verfahrens enthalten die verwendeten Primer des Typs 1
entweder nur die Basen T, A und C oder aber die Basen T,
A, und G.
Im zweiten Schritt des Verfahrens wird eine Hybridisie
rung der Amplifikate an einen Oligomer-Array, der zu den
in der PCR Reaktion eingesetzten Primern komplementäre
Oligomere enthält, durchgeführt.
Im dritten Schritt des Verfahrens wird nun eine Längenbe
stimmung der an jeden für die Analyse relevanten Ort des
Arrays gebundenen Amplifikate durch eine mit der Länge
des jeweiligen DNA-Fragments korrelierbare Markierung 2,
die von der Markierung 1 des ersten Verfahrensschrittes
verschieden ist, durchgeführt. In einer bevorzugten Vari
ante des Verfahrens ist die Markierung 2 eine Fluores
zenzmarkierung. In einer weiteren besonders bevorzugten
Variante des Verfahrens ist die Markierung der Primer des
Typs 2 eine Massenmarkierung, die zum Nachweis dieses
Primers in einem Massenspektrometer verwendet werden
kann. In einer besonders bevorzugten Ausführung erfolgt
der Nachweis in einem MALDI-MAssenspektrometer, wobei die
Ablösung der Massenmarkierung entweder durch Belichtung
mit dem Laser des Massenspektrometers oder aber durch den
Kontakt mit der MALDI-Matrix durchgeführt wird. Die Mar
kierung 2 wird in Abhängigkeit von der Länge des jeweili
gen Amplifikates entweder an dieses gebunden oder bei der
Amplifikation in dieses integriert. Dies kann bevorzugt
durch die Verwendung von fluoreszenz- oder massenmarkier
ten Triphosphaten in der Amplifikation erfolgen. In einer
weiteren, besonders bevorzugten Variante des Verfahrens
erfolgt die Längenbestimmung durch Hybridisierung nicht
spezifisch bindender Oligonukleotide oder Peptide Nucleic
Acids, welche wiederum eine Fluoreszenzmarkierung
und/oder Massenmarkierung tragen. Die Fluoreszenzmarkie
rungen und Massenmarkierungen müssen von denen der Primer
des Typs 2 verschieden sein.
Im vierten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens er
folgt die Quantifizierung der von Markierung 1 und Mar
kierung 2 stammenden Signale an jedem für die Analyse re
levanten Ort des Oligonukleotid-Arrays. In einer beson
ders bevorzugten Variante des Verfahrens wird das Ver
hältnis der Intensitäten von der Markierung 1 und der
Markierung 2 jeweils ausgehenden Signale an jedem für die
Analyse relevanten Ort des Arrays bestimmt. In einer be
vorzugten Variante des Verfahrens wird damit ermittelt,
welche Primer des Typs 1 tatsächlich zu einer Amplifika
tion beigetragen haben und außerdem wird ermittelt, wie
die durchschnittliche Länge der von einem der Primer aus
gehenden Amplifikate ist.
In einer besonders bevorzugten Variante des Verfahrens
wird die DNA-Probe vor der Amplifikation chemisch derart
behandelt, daß 5-Methylcytosin und Cytosin unterschied
lich reagieren und sich durch die Behandlung eine Verän
derung im Basenpaarungsverhalten einer dieser Basen er
gibt. In einer besonders bevorzugten Variante des Verfah
rens wird dies durch eine Behandlung der DNA vor der
Amplifikation mit einer Bisulfitlösung ( = Disulfit, Hydro
gensulfit) erreicht. Bei Verwendung dieser Varianten
dient das Verfahren zur kontrollierbaren Herstellung kom
plexer DNA-Amplifikate, die für die Untersuchung von
Cytosin-Methylierungsmustern in der jeweiligen DNA-Probe
verwendet werden.
Claims (14)
1. Verfahren zur kontrollierbaren Durchführung komplexer
PCR-Amplifikationen, wobei man mindestens die folgen
den Schritte ausführt:
- a) PCR-Amplifikation mit mindestens 50 Primern ei nes ersten Typs (Typ 1) unterschiedlicher Sequenz, die komplementär zu dem einen Strang einer beliebigen DNA-Probe sind, und die zudem einen Primer oder eine Bibliothek von Primern eines zweiten Typs (Typ 2) enthält, der komplementär zu dem anderen Strang der verwendeten DNA-Probe ist, wobei die Primer des Typs 2 eine erste Markierung (Markierung 1) enthalten
- b) Hybridisierung der Amplifikate an einen Oligo mer-Array, der zu den in der PCR Reaktion eingesetz ten Primern komplementäre Oligomere enthält;
- c) Längenbestimmung der an den Array gebundenen Amplifikate durch eine mit der Länge des jeweiligen DNA-Fragments korrelierbare zweite Markierung (Markierung 2), die von der ersten Markierung (Markierung 1) im Schritt a) verschieden ist und
- d) Quantifizierung der von Markierung 1 und Mar kierung 2 stammenden Signale an jedem für die Analyse relevanten Ort des Oligonukleotid-Arrays.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man eine PCR-Amplifikation mit mindestens 50 Pri
mern des Typs 1 unterschiedlicher Sequenz, die kom
plementär zu dem (+)-Strang einer beliebigen DNA-
Probe sind, durchführt und die zudem einen Primer
oder eine Bibliothek von Primern des Typs 2 enthält,
der komplementär zum (-)-Strang ist, wobei die Primer
des Typs 2 eine Markierung 1 enthalten.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man eine PCR-Amplifikation mit mindestens 50 Pri
mern des Typs 1 unterschiedlicher Sequenz, die kom
plementär zu dem (-)-Strang sind, durchführt und die
zudem einen Primer oder eine Bibliothek von Primern
des Typs 2 enthält, der komplementär zum (+)-Strang
ist, wobei die Primer des Typs 2 eine Markierung 1
enthalten.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß man die mindestens 50
eingesetzten Primer des Typs 1 derart auswählt, daß
diese an die zu amplifizierende DNA spezifisch hybri
disieren, während man den zum Gegenstrang komplemen
tären Primer des Typs 2 derart auswählt, daß dieser
nicht spezifisch hybridisiert.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Primer des Gegenstrangs weniger als 15 Basen
umfaßt.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Primer des Gegenstrangs weniger als 12 Basen
umfaßt.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Primer des Gegenstrangs Positionen mit uni
versellen Basen oder degenerierte Positionen umfaßt.
8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Primer des Gegenstrangs durch kombinato
rische Synthese herstellt.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß Markierung 1 und Markierung
2 Fluoreszenzmarkierungen sind.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß Markierung 1 und Markierung
2 Fluoreszenzmarkierungen und/oder ablösbare, in ei
nem Massenspektrometer nachweisbare Massenlabel sind.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß man das Verhältnis zwischen den von
Markierung 1 und Markierung 2 ausgehenden Signalen an
jedem für die Analyse relevanten Ort des Arrays be
stimmt.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die verwendeten Primer des
Typs 1 entweder nur die Basen T, A und C oder aber
die Basen T, A, und G enthalten.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß man die DNA vor der Ampli
fikation chemisch derart behandelt, daß 5-Methylcyto
sin und Cytosin unterschiedlich reagieren und sich
durch die Behandlung eine Veränderung im Basenpaa
rungsverhalten einer dieser Basen ergibt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Behandlung der DNA vor der Amplifikation
mittels einer Bisulfitlösung ( = Disulfit, Hydrogensul
fit) durchführt.
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19956203A DE19956203A1 (de) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | Verfahren zur kontrollierbaren Durchführung komplexer PCR-Amplifikationen |
AT00987122T ATE272722T1 (de) | 1999-11-12 | 2000-11-12 | Verfahren zur kontrollierbaren durchführung komplexer pcr-amplifikationen |
JP2001538547A JP2003517303A (ja) | 1999-11-12 | 2000-11-12 | 複合pcr増幅の制御可能な実施方法 |
PCT/DE2000/003973 WO2001036669A2 (de) | 1999-11-12 | 2000-11-12 | Verfahren zur kontrollierbaren durchführung komplexer pcr-amplifikationen |
AU23495/01A AU776421B2 (en) | 1999-11-12 | 2000-11-12 | Method for the controlled implementation of complex PCR amplifications |
US10/130,094 US7008770B1 (en) | 1999-11-12 | 2000-11-12 | Method for the controlled implementation of complex PCR amplifications |
DE50007314T DE50007314D1 (de) | 1999-11-12 | 2000-11-12 | Verfahren zur kontrollierbaren durchführung komplexer pcr-amplifikationen |
EP00987122A EP1228247B1 (de) | 1999-11-12 | 2000-11-12 | Verfahren zur kontrollierbaren durchführung komplexer pcr-amplifikationen |
CA002388561A CA2388561A1 (en) | 1999-11-12 | 2000-11-12 | Method for the controlled implementation of complex pcr amplifications |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19956203A DE19956203A1 (de) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | Verfahren zur kontrollierbaren Durchführung komplexer PCR-Amplifikationen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19956203A1 true DE19956203A1 (de) | 2001-06-28 |
Family
ID=7929967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19956203A Withdrawn DE19956203A1 (de) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | Verfahren zur kontrollierbaren Durchführung komplexer PCR-Amplifikationen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19956203A1 (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19543065A1 (de) * | 1995-11-09 | 1997-05-15 | Alexander Olek | Verfahren zur Genomanalyse und Mittel zur Durchführung des Verfahrens |
DE19801661A1 (de) * | 1998-01-17 | 1999-07-22 | Artus Ges Fuer Molekularbiolog | Schnell-Detektionsverfahren für Organismen durch Längenbestimmung ausgewählter Nukleinsäurebereiche |
-
1999
- 1999-11-12 DE DE19956203A patent/DE19956203A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19543065A1 (de) * | 1995-11-09 | 1997-05-15 | Alexander Olek | Verfahren zur Genomanalyse und Mittel zur Durchführung des Verfahrens |
DE19801661A1 (de) * | 1998-01-17 | 1999-07-22 | Artus Ges Fuer Molekularbiolog | Schnell-Detektionsverfahren für Organismen durch Längenbestimmung ausgewählter Nukleinsäurebereiche |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1232287B1 (de) | Oligomer-array mit pna- und/oder dna-oligomeren auf einer oberfläche | |
EP1228247B1 (de) | Verfahren zur kontrollierbaren durchführung komplexer pcr-amplifikationen | |
DE10010280B4 (de) | Verfahren zur Detektion von Cytosin-Methylierung in DNA Proben | |
DE69633974T2 (de) | Nachweis von nukleinsäure-variationen | |
DE69830395T2 (de) | Iterative resequenzierung | |
DE10010281A1 (de) | Ligase/Polymerase-Verfahren zur Detektion von Cytosin-Methylierung in DNA Proben | |
EP1204765B1 (de) | Verfahren zur relativen quantifizierung der methylierung von cytosin basen in dna-proben | |
EP1238112A2 (de) | Verfahren zur parallelen detektion des methylierungszustandes von genomischer dna | |
DE19853398C1 (de) | Verfahren zur Identifikation von Cytosin-Methylierungsmustern in genomischer DNA | |
DE10010282B4 (de) | Verfahren zur Detektion von Cytosin-Methylierung in DNA Proben | |
DE10119468A1 (de) | Mikroarray-Verfahren zur Anreicherung von DNA-Fragmenten aus komplexen Mischungen | |
DE10112387B4 (de) | Massenspektrometrische Genotypisierung | |
DE60122899T2 (de) | Verfahren zur detektion von haplotypen mittels massenspektrometrie | |
DE19951189C2 (de) | Verfahren zur Unterscheidung von 5-Position-Methylierungsänderungen von Cytosin-Basen und Cytosin-zu-Thymin-Mutationen und zum Nachweis von single nucleotide polymorphisms (SNPs) oder Punktmutation in genomischer DNA | |
DE19956203A1 (de) | Verfahren zur kontrollierbaren Durchführung komplexer PCR-Amplifikationen | |
DE10013847A1 (de) | Oligonukleotide oder PNA-Oligomere und Verfahren zur parallelen Detektion des Methylierungszustandes genomischer DNA | |
DE10051714A1 (de) | Verfahren zur kontrollierbaren Durchführung komplexer PCR-Amplifikationen | |
DE10021204A1 (de) | Verfahren zur hochparallelen Analyse von Polymorphismen | |
EP1451359A2 (de) | Verfahren und integrierte vorrichtung zum nachweis von cytosinmethylierungen | |
DE10044543C2 (de) | Verfahren zur Bestimmung des Methylierungsgrades von bestimmten Cytosinen in genomischer DNA im Sequenzkontext 5'-CpG-3' | |
DE10065814B4 (de) | Verfahren für die simultane Amplifikation vieler Sequenzen in einer PCR-Reaktion und deren Markierung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8143 | Withdrawn due to claiming internal priority | ||
8170 | Reinstatement of the former position | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |