JP2001221721A - 乾燥濾紙便による遺伝子診断 - Google Patents

乾燥濾紙便による遺伝子診断

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dry filter
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Kokichi Kikuchi
浩吉 菊地
Akihiro Yamaguchi
昭弘 山口
Kenji Nakamura
健治 中村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 糞便試料の遺伝子検査を目的とした取扱いが
容易でDNAの安定化を確保した乾燥濾紙便キットの開
発,および多数検体のDNA抽出を可能とする簡便で実用
的なDNA抽出法の開発。 【解決手段】 スタンプ押しの要領で少量の便試料を濾
紙に塗布し,乾燥剤入りのプラスチック袋に封入するこ
とによりDNAの安定化を図るとともに,検体の取扱いお
よび輸送・保管を簡便かつ衛生的とする乾燥濾紙便採取
キット;並びに,乾燥濾紙便をDNA抽出溶液中で直接ボ
イル後,クロロホルムの添加により,糞便残渣および濾
紙からDNAを含む水層を得るステップを特徴とする乾燥
濾紙便DNA抽出法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はDNA材料としての乾燥便
を担持する濾紙からなる遺伝子診断用濾紙、乾燥濾紙便
採取キットおよび該遺伝子診断用濾紙の糞便試料からの
DNA精製抽出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】糞便試料は非侵襲のDNA材料として,ま
た腸粘膜細胞,血液細胞,腸内細菌叢,あるいは病原微
生物(細菌,ウィルス)など,血液に代表される一般的
な生体試料にはない特有の情報を有することが注目さ
れ,病原微生物の検出や大腸癌の癌関連遺伝子の検出を
中心に数多くの報告がなされている。しかしこれらの報
告はいずれも便をそのまま使用しており,DNAの分解を
防ぐために採便直後に液体窒素による凍結保存を要する
こと,また便試料からのDNA抽出も通常の除蛋白操作に
加えて,現在最も広く用いられている高感度検出法:ポ
リメラーゼ連鎖反応(PCR)の妨害となる共存陰イオン多
塘体の除去のためのステップをさらに要することなど,
非常に煩雑で実用性には乏しい研究レベルに留まった方
法である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、糞便試料の
遺伝子検査のための,取扱いが容易で衛生的であり長期
保存,郵便送付が可能な,かつDNAの安定化を確保した
乾燥濾紙便採取キットの開発,および多数検体のDNA抽
出を可能とする簡便で実用的なDNA抽出法の開発を目的
とする。本発明は特有の生体情報を有するDNA材料とし
て糞便に注目し,その取扱いが容易な乾燥濾紙便を用い
て種々の遺伝子病の迅速かつ正確な診断さらには予防を
可能とするものであり,乾燥によりDNAの安定化が計れ
ること,検体の操作過程で検体間の汚染の危険性を小さ
くできることを特徴とする。糞便中には大量の腸粘膜細
胞,また血液細胞や腸内細菌叢,時には病原微生物(細
菌,ウィルス),腸内新生組織(大腸癌,ポリープなど
を含む)などが存在する。これらのDNAを解析すること
により,個人の身体構成分はもとより腸管内を主とする
体内環境も含めた包括的な遺伝子情報の収集が可能とな
る。具体例として大腸癌の早期診断に関わるK-ras遺伝
子変異についての検出法(別途出願中の国際特許出願)
を示したが,本発明はこの実施例に特定するものではな
く,その他,体細胞,腫瘍細胞,病原微生物など広くDN
A診断が有用と考えられる一般的な応用範囲を含むもの
である。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、DNA材料とし
ての乾燥便を担持する濾紙からなる遺伝子診断用濾紙;
DNA検査用乾燥濾紙便採取キットであって、糞便からス
タンプ押しの要領で一定量の便試料を採取し4スポット
の乾燥濾紙便を調製するための成型濾紙と,乾燥剤入り
チャック付きプラスチック袋とからなる乾燥濾紙便採取
キット;上記遺伝子診断用濾紙の糞便試料を、陽イオン
界面活性剤の存在下に煮沸処理することからなる、糞便
試料からのDNA精製抽出方法に関する。糞便試料の中に
はDNA分解酵素が存在しDNAの分解が徐々に進行するた
め,従来は採取後速やかに液体窒素による凍結保存を要
した。本発明においてはDNA分解酵素の活性が乾燥状態
では極めて低下することに着目し,スタンプ押しの要領
で少量の便試料を濾紙に塗布し水分の除去を促し,その
まま乾燥剤入りのプラスチック袋に封入することにより
DNAの安定化を図るとともに,検体の取扱いおよび輸送
・保管を簡便かつ衛生的とする乾燥濾紙便採取キットを
開発した。
【0005】便試料からの簡便なDNA抽出法に関して
は,乾燥便を濾紙と共にマイクロチューブに取り,DNA
分解酵素の阻害剤としてEDTAを,また陰イオン多塘体の
イオン対除去のための陽イオン性界面活性剤;セチルト
リメチルアンモニウムブロミド(以下CTAB)を含む高塩濃
度の抽出用溶液を加え煮沸(ボイル)処理を行った。次
にクロロホルムを加え混合後,遠心分離を行うことによ
り,陰イオン多糖体-CTAB対,過剰のCTAB,便残渣成分
と濾紙は下層のクロロホルム層に,目的のDNA溶液は上
層の水層へと分離できた。水層を新たなチューブに分取
し,再度,クロロホルムによる抽出操作を繰返して得ら
れた水層に2-プロパノールを加えて遠心後,DNAの沈澱
を得た。70%のエタノールで沈澱を洗浄後,トリス緩衝
液-EDTA溶液を加えて最終的なDNA溶液を得た。以下,こ
の発明の実施形態について詳細に説明する。
【0006】
【発明の実施の形態】濾紙への便採取は採便から保管ま
で,簡便かつ効率的な一体成型の紙製組立てスタンプを
用いている。図1、2および3にその詳細を示したが,
便試料の塗布部を含めスタンプの素材には物理的強度と
保水性を考慮してアドバンテック製濾紙PKU-S型を使用
し,糞便に直接接する表面部分には表面撥水コート紙を
用いた(図1および図2参照)。試料塗布部には直径3m
m,深さ0.5mmの円形打抜き型4個を有し,糞便表面に押
付けて回転させることにより,その下に置かれた直径5m
mの円形濾紙上に円形打抜き型の空洞部分に対応するほ
ぼ均一な便試料を採取できるように設計されている(図
3参照)。便採取後,スタンプ部分を反対に折返し水分
の吸収を促すとともに採便部位を保護した状態で,乾燥
剤入りチャック付きポリ袋に入れることにより,DNAの
安定化を確保したまま検体の輸送・保管の利便性が高め
られている(図4参照)。検査時の試料採取に際して
は,試料塗布部を取除き,円形濾紙(乾燥濾紙便ディス
ク)の縁をピンセットでつまむ取ることにより,簡便か
つ衛生的に行なうことが可能となっている。
【0007】次にDNA抽出操作について述べる。抽出溶
液として,0.5M Tris, 16mM EDTA, 1.4M NaCl, 0.5% CT
AB (pH9.0)の組成の溶液を調製する。乾燥濾紙便ディス
ク1枚を0.5ml遠心チューブに取り,抽出溶液0.2mlを加
え,キャップをして95℃-15分間ボイル処理を行なう。1
5,000rpm-1分間遠心分離後,クロロホルム0.2mlを加え5
秒間-2回ボルテックスにより強く混合する。15,000rpm-
5分間,遠心分離を行ない上層の水層約0.1mlを別の0.5m
l遠心チューブに分取する。再度,クロロホルム0.2mlを
加え5秒間-2回ボルテックス後,15,000rpm-5分間の遠心
分離を行ない得られた水層を別の0.5ml遠心チューブに
分取する。次に2-プロパノール0.1mlを加え-20℃で30分
間静置する。15,000rpm-10分間-4℃で遠心を行ない,上
清を捨て70%エタノール0.2mlを加え,15,000rpm-5分間-
4℃遠心を行なう。上清を捨て10mMTris-1mM EDTA緩衝
液,pH8.0(以下TE溶液] 0.05mlを加えボルテックスに
よりDNAを溶解し最終的なDNA試料溶液を得る。なおこの
抽出法は便鮮血検査用の市販採便濾紙(三光純薬サンオ
ートヘモキット)に対しても同様に利用可能であること
を確認している。
【0008】
【実施例】本発明による乾燥濾紙便採取キットと簡易DN
A抽出法により得られたDNA試料を用いて,大腸癌K-ras
遺伝子変異の検出を行なった実施例について述べる。乾
燥便試料中に含まれる大腸腫瘍剥離細胞由来のDNA中に
含まれるK-ras遺伝子変異をアレル特異的ネスティドPCR
法(以下Nested ASP)により検出するもので,高感度かつ
特異性の高い結果が要求される便試料への応用を目的に
本発明の出願者らにより開発された方法であり別途出願
中の国際特許出願の明細書に詳述した。上述の方法によ
り得られた便試料DNA抽出液2μLに,K-ras遺伝子コドン
12,13を挟んで増幅するプライマーペアー(K-rasF-1st:
5'-agg cct gct gaa aat gac tga ata, K-ras-R: 5'-ct
c atg aaa atg gtc aga gaa acc)を含む第一段階のPCR
反応混合溶液18μLを加え,アニーリング温度60℃-38サ
イクルのPCRを行なう。この第一段階PCR産物10μLをア
ガロースミニゲル電気泳動によりDNA量を確認し,残り
の10μLにはTE溶液90μLを加えて希釈する。この希釈液
2μLにK-ras遺伝子の3種類の共通変異(コドン12: ggt→
gat, gttおよびコドン13: ggc→gac,それぞれ12A, 12T
および13Aと略)を検出するプライマーペアー(K-ras12A-
3g: 5'-ctt gtg gta gtt gga ggt ga, K-ras12T-3g: 5'
-ctt gtg gta gtt gga ggt gt, K-ras13A-1a:5'-gtg gt
a gtt gga gct ggt aaおよび前述のK-ras-R)を含む第二
段階のPCR反応混合溶液18μLを加え,アニーリング温度
60℃-15サイクルのPCRを行なう。この第二段階PCR産物1
0μLをアガロースミニゲル電気泳動により増幅バンドの
有無を確認する。このようにして得られた第二段階およ
び第一段階PCR産物のバンド強度比からK-ras 遺伝子変
異の有無を判定した。1st PCRにより変異部分を挟んだe
xon1領域を増幅し,2nd PCRでは,3種類の共通変異のい
づれかが存在すれば増幅バンドを与えるプライマーセッ
トを用いた(別途出願中の国際特許出願)結果,大腸癌
患者2例に変異を認めた(図5)。
【0009】
【発明の効果】本発明の乾燥濾紙便採取キットを用いる
ことにより糞便試料の採取からDNA抽出に至る操作の簡
便化とより衛生的な取扱いを図るとともに,遺伝子診断
の材料として必須の条件となるDNAの安定化も可能とな
る。実施例に示した遺伝子診断は,細菌あるいは正常粘
膜組織由来DNAが大量に存在する条件下での微量の大腸
癌組織由来K-ras遺伝子変異を有するDNAを検出するとい
うかなり高度な技術が要求されるものである。従って,
各種細菌DNAの直接検出あるいは個人の遺伝子多型情報
などは,より容易かつ確実に結果を得ることができるの
は明らかである。このように他の生体試料にはない特有
の情報を有する糞便試料が非侵襲DNA材料として実用的
に利用可能となったことは,各種疾患の診断上有用であ
るばかりではなく,操作的に多数検体の処理が可能なこ
とから,正常集団を対象とした大腸癌等の各種検診への
応用の道を開くものである。従って近年,益々重要性が
高まっている予防医学への貢献が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 糞便からスタンプ押しの要領で一定量の便試
料を採取し,4スポットの乾燥濾紙便を調製するため
の,成型濾紙と,乾燥剤,チャック付きプラスチック袋
からなる乾燥濾紙便採取キットの表と裏を示す平面図。
【図2】 上記乾燥濾紙便採取キットの側面図。
【図3】 上記乾燥濾紙便採取キットの使用図。
【図4】 上記乾燥濾紙便採取キットの収納図。
【図5】 乾燥濾紙便から抽出したDNA試料によるK-ras
遺伝子変異の検出例を示す電気泳動図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 昭弘 北海道札幌市北区新川2条2丁目12−20 株式会社札幌イムノ・ダイアグノスティッ ク・ラボラトリー内 (72)発明者 中村 健治 北海道札幌市北区新川2条2丁目12−20 株式会社札幌イムノ・ダイアグノスティッ ク・ラボラトリー内 Fターム(参考) 2G045 AA22 CB04 DA12 DA13 FB02 FB05 HA06 4B024 AA11 CA01 HA11 4B063 QA17 QA19 QQ03 QQ42 QR08 QR42 QR62 QS08 QS10 QS25 QS39 QX02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 DNA材料としての乾燥便を担持する濾紙か
    らなる遺伝子診断用濾紙。
  2. 【請求項2】 DNA検査用乾燥濾紙便採取キットであっ
    て、糞便からスタンプ押しの要領で一定量の便試料を採
    取し4スポットの乾燥濾紙便を調製するための成型濾紙
    と,乾燥剤入りチャック付きプラスチック袋とからなる
    乾燥濾紙便採取キット。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の遺伝子診断用濾紙の糞便
    試料を、陽イオン界面活性剤の存在下に煮沸処理するこ
    とからなる、糞便試料からのDNA精製抽出方法。
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