(57)【要約】      （修正有）【課題】細胞、組織、臓器又は生物における核酸を検出し、且つ／又は定量化するための新たな技術を提供する。【解決手段】異なる標的の多重化を可能にする逐次バーコーディングスキームにより細胞中の複数の標的、例えば、転写物又はＤＮＡ遺伝子座を検出する方法を開示する。逐次バーコーディングにより、転写物及び／又はＤＮＡ遺伝子座のような多数の標的の高処理プロファイリングが可能となる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成物が少なくとも
（ｉ）第１の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第１の検出可能な部分により標識
されている第１のオリゴヌクレオチドと、
（ｉｉ）第２の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第２の検出可能な部分により標
識されている第２のオリゴヌクレオチドと
を含むように、オリゴヌクレオチドのそれぞれが転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、
検出可能な部分により標識されている、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチド
を含む組成物。
【請求項２】
キットが少なくとも
（ｉ）第１の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第１の検出可能な部分により標識
されている第１のオリゴヌクレオチドと、
（ｉｉ）第２の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第２の検出可能な部分により標
識されている第２のオリゴヌクレオチドと、
（ｉｉｉ）第１の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第１、第２又は第３の検出可
能な部分により標識されており、第１のオリゴヌクレオチドと配列が場合によって同じで
ある、第３のオリゴヌクレオチドと、
（ｉｖ）第２の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第１、第２、第３又は第４の検
出可能な部分により標識されており、第２のオリゴヌクレオチドと配列が場合によって同
じである、第４オリゴヌクレオチドと
を含むように、オリゴヌクレオチドのそれぞれが転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、
検出可能な部分により標識されており、
第３のオリゴヌクレオチドが第１のオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により
標識されているか、又は第４オリゴヌクレオチドが第２のオリゴヌクレオチドと異なる検
出可能な部分により標識されているか、又は両方である、複数の検出可能に標識されたオ
リゴヌクレオチドを含むキット。
【請求項３】
各オリゴヌクレオチドがフルオロフォアにより標識されている、請求項１又は２に記載
の組成物又はキット。
【請求項４】
第１及び第２のオリゴヌクレオチドが、異なる転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とする
、請求項１から３のいずれか一項に記載の組成物又はキット。
【請求項５】
第１及び第２のオリゴヌクレオチドが、同じ転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とする、
請求項１から４のいずれか一項に記載の組成物又はキット。
【請求項６】
複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが、同じ転写物又はＤＮＡ遺伝子座を
標的とする２つ以上の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを含む、請求項５に記載
の組成物又はキット。
【請求項７】
第１及び第２のオリゴヌクレオチドが、異なるオリゴヌクレオチド配列を有する、請求
項５に記載の組成物又はキット。
【請求項８】
第１及び第２の検出可能な部分が異なる、請求項１から７のいずれか一項に記載の組成
物又はキット。
【請求項９】
第１及び第２の検出可能な部分が同じである、請求項１から８のいずれか一項に記載の
組成物又はキット。
【請求項１０】
第１及び第２のオリゴヌクレオチドが、６８％未満の配列同一性を共有している、請求
項１から９のいずれか一項に記載の組成物又はキット。
【請求項１１】
各オリゴヌクレオチドが他のいずれのオリゴヌクレオチドとも５０％未満の配列同一性
を共有している、請求項１から１０のいずれか一項に記載の組成物又はキット。
【請求項１２】
各オリゴヌクレオチドの長さが２９塩基対未満である、請求項１から１１のいずれか一
項に記載の組成物又はキット。
【請求項１３】
複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが、少なくとも１０種の転写物又はＤ
ＮＡ遺伝子座を標的とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の組成物又はキット
。
【請求項１４】
少なくとも２つの検出可能な部分を含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の組
成物又はキット。
【請求項１５】
（ｉｉｉ）第１の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第１のオリゴヌクレオチドと
配列が場合によって同じである、第３のオリゴヌクレオチド、及び
（ｉｖ）第２の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第２のオリゴヌクレオチドと配
列が場合によって同じである、第４オリゴヌクレオチド
をさらに含み、
第３のオリゴヌクレオチドが第１のオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標
識されているか、又は第４オリゴヌクレオチドが第２のオリゴヌクレオチドと異なる検出
可能な部分により標識されているか、又は両方である、請求項１から１４のいずれか一項
に記載の組成物。
【請求項１６】
第３のオリゴヌクレオチドが、第１のオリゴヌクレオチドと配列が同じである、請求項
１から１５のいずれか一項に記載の組成物又はキット。
【請求項１７】
第３のオリゴヌクレオチドが、第１のオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分によ
り標識されている、請求項１から１６のいずれか一項に記載の組成物又はキット。
【請求項１８】
第４のオリゴヌクレオチドが、第２のオリゴヌクレオチドと配列が同じである、請求項
１から１７のいずれか一項に記載の組成物又はキット。
【請求項１９】
第４のオリゴヌクレオチドが、第２のオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分によ
り標識されている、請求項１から１８のいずれか一項に記載の組成物又はキット。
【請求項２０】
（ａ）組成物が少なくとも
（ｉ）第１の核酸を標的とし、第１の検出可能な部分により標識されている第１のオリ
ゴヌクレオチドと、
（ｉｉ）第２の核酸を標的とし、第２の検出可能な部分により標識されている第２のオ
リゴヌクレオチドと
を含むように、複数の核酸を含む細胞を、オリゴヌクレオチドのそれぞれが核酸を標的と
し、検出可能な部分により標識されている、第１の複数の検出可能に標識されたオリゴヌ
クレオチドと接触させることを含む第１の接触ステップを実施するステップと、
（ｂ）第１の複数のオリゴヌクレオチドによるそれらの標的との相互作用が検出されるよ
うに第１の接触ステップの後に細胞をイメージングするステップと、
（ｃ）第２の複数のオリゴヌクレオチドが少なくとも
（ｉ）第１の核酸を標的とし、第１のオリゴヌクレオチドと配列が場合によって同じで
ある、第３のオリゴヌクレオチド、及び
（ｉｉ）第２の核酸を標的とし、第２のオリゴヌクレオチドと配列が場合によって同じ
である、第４のオリゴヌクレオチド
を含み、
第２の複数のオリゴヌクレオチドに存在するオリゴヌクレオチドの少なくとも１つが第１
の複数のオリゴヌクレオチドにおける同じ核酸を標的とする対応するオリゴヌクレオチド
と異なる検出可能な部分により標識されているという点が第２の複数のオリゴヌクレオチ
ドが第１の複数のオリゴヌクレオチドと異なるように、また第２の複数のオリゴヌクレオ
チドにおいて、
（ｉｉｉ）第３のオリゴヌクレオチドが、第１の検出可能な部分、第２の検出可能な部
分又は第３の検出可能な部分により標識されており、
（ｉｖ）第４のオリゴヌクレオチドが、第１の検出可能な部分、第２の検出可能な部分
、第３の検出可能な部分又は第４の検出可能な部分により標識されており、
第３のオリゴヌクレオチドが第１のオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標
識されているか、又は第４のオリゴヌクレオチドが第２のオリゴヌクレオチドと異なる検
出可能な部分により標識されているか、又は両方であるように、
細胞を、第１の複数のオリゴヌクレオチドにより標的とされる重複核酸を標的とするオリ
ゴヌクレオチドを含む、第２の複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドと接触さ
せることを含む第２の接触ステップを実施するステップと、
（ｄ）第２の複数のオリゴヌクレオチドによるそれらの標的との相互作用が検出されるよ
うに第２の接触ステップの後に細胞をイメージングするステップと、
（ｅ）同じ核酸を標的とするオリゴヌクレオチドの検出可能な部分の標識の少なくとも１
つの差のため、それぞれの用いられる複数のオリゴヌクレオチドが他の用いられる複数の
オリゴヌクレオチドとそれぞれと異なる、第１及び第２の複数のオリゴヌクレオチドによ
り標的にされる重複核酸を標的とするオリゴヌクレオチドを含む新たな複数の検出可能に
標識されたオリゴヌクレオチドを毎回用いて、接触及びイメージングステップを場合によ
って反復するステップと
を含む、方法。
【請求項２１】
（ａ）組成物が少なくとも
（ｉ）第１の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第１の検出可能な部分により標識
されている第１のオリゴヌクレオチド、及び
（ｉｉ）第２の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第２の検出可能な部分により標
識されている第２のオリゴヌクレオチド
を含むように、複数の転写物及びＤＮＡ遺伝子座を含む細胞を、それぞれが転写物又はＤ
ＮＡ遺伝子座を標的とし、検出可能な部分により標識されている、第１の複数の検出可能
に標識されたオリゴヌクレオチドと接触させることを含む第１の接触ステップを実施する
ステップと、
（ｂ）第１の複数のオリゴヌクレオチドによるそれらの標的とのハイブリダイゼーション
が検出されるように第１の接触ステップの後に細胞をイメージングするステップと、
（ｃ）第２の複数のオリゴヌクレオチドが少なくとも
（ｉ）第１の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第１のオリゴヌクレオチドと配列
が場合によって同じである、第３のオリゴヌクレオチド、及び
（ｉｉ）第２の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第２のオリゴヌクレオチドと配
列が場合によって同じである、第４のオリゴヌクレオチド
を含み、
第２の複数のオリゴヌクレオチドに存在するオリゴヌクレオチドの少なくとも１つが第１
の複数のオリゴヌクレオチドにおける同じ転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とする対応す
るオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標識されているという点が第２の複
数のオリゴヌクレオチドが第１の複数のオリゴヌクレオチドと異なるように、また第２の
複数のオリゴヌクレオチドにおいて、
（ｉｉｉ）第３のオリゴヌクレオチドが第１の検出可能な部分、第２の検出可能な部分
又は第３の検出可能な部分により標識されており、
（ｉｖ）第４のオリゴヌクレオチドが、第１の検出可能な部分、第２の検出可能な部分
、第３の検出可能な部分又は第４の検出可能な部分により標識されており、
第３のオリゴヌクレオチドが第１のオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標
識されているか、又は第４のオリゴヌクレオチドが第２のオリゴヌクレオチドと異なる検
出可能な部分により標識されているか、又は両方であるように、
細胞を、第１の複数のオリゴヌクレオチドにより標的とされる重複転写物及び／又はＤＮ
Ａ遺伝子座を標的とするオリゴヌクレオチドを含む、第２の複数の検出可能に標識された
オリゴヌクレオチドと接触させることを含む第２の接触ステップを実施するステップと、
（ｄ）第２の複数のオリゴヌクレオチドによるそれらの標的とのハイブリダイゼーション
が検出されるように第２の接触ステップの後に細胞をイメージングするステップと、
（ｅ）同じ転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とするオリゴヌクレオチドの検出可能な部分
の標識の少なくとも１つの差のため、それぞれの用いられる複数のオリゴヌクレオチドが
他の用いられる複数のオリゴヌクレオチドとそれぞれと異なる、第１及び第２の複数のオ
リゴヌクレオチドにより標的にされる重複転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とするオリゴ
ヌクレオチドを含む新たな複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを毎回用いて
、接触及びイメージングステップを場合によって反復するステップと
を含む、方法。
【請求項２２】
それぞれの複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが、Ｆ個の検出可能な部分
を含み、Ｆが少なくとも２である、請求項２０又は２１に記載の方法。
【請求項２３】
Ｎ回の接触ステップを含み、Ｎが少なくとも２である、請求項２０から２２のいずれか
一項に記載の方法。
【請求項２４】
それぞれの複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが、（Ｆ）Ｎの転写物及び
／又はＤＮＡ遺伝子座を標的とする、請求項２０から２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
それぞれの複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが、（Ｆ）Ｎ未満の転写物
及び／又はＤＮＡ遺伝子座を標的とする、請求項２０から２３のいずれか一項に記載の方
法。
【請求項２６】
それぞれの複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが、同じ転写物及び／又は
ＤＮＡ遺伝子座を標的とする、請求項２０から２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
イメージングステップの後に、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを除去
するステップを場合によって含む、請求項２０から２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
各イメージングステップの後に、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを除
去するステップを含む、請求項２０から２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
除去するステップが、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを、検出可能に
標識されたオリゴヌクレオチドを消化する酵素と接触させることを含む、請求項２８に記
載の方法。
【請求項３０】
除去するステップが、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドをＤＮアーゼと
接触させることを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
除去するステップが、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドをＲＮアーゼと
接触させることを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
除去するステップが光退色を含む、請求項２０から３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
それぞれの複数のオリゴヌクレオチドが、同じ転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とする
２つ以上の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを含む、請求項２０から３２のいず
れか一項に記載の方法。
【請求項３４】
同じ転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とする全ての検出可能に標識されたオリゴヌクレ
オチドが、同じ色をもたらすフルオロフォアにより標識されている、請求項３３に記載の
方法。
【請求項３５】
同じ転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とする全ての検出可能に標識されたオリゴヌクレ
オチドが、同じフルオロフォアにより標識されている、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
それぞれの複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが他のオリゴヌクレオチド
と異なる、請求項２０から３５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３７】
第３のオリゴヌクレオチドが第１のオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により
標識されており、第４のオリゴヌクレオチドが第２のオリゴヌクレオチドと同じ検出可能
な部分により標識されているか、又は第３のオリゴヌクレオチドが第１のオリゴヌクレオ
チドと同じ検出可能な部分により標識されており、第４のオリゴヌクレオチドが第２のオ
リゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標識されている、請求項２０から３６の
いずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
第３のオリゴヌクレオチドが第１のオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により
標識されており、第４のオリゴヌクレオチドが第２のオリゴヌクレオチドと異なる検出可
能な部分により標識されている、請求項２０から３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３９】
複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドによるそれらの標的とのハイブリダイ
ゼーションが検出されるようにイメージングステップが、接触ステップ後の細胞をイメー
ジングすることを含む、請求項２０から３８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４０】
ＨＣＲ、光シート顕微鏡法、ＣＬＡＲＩＴＹ又はそれらの組合せをさらに含む、請求項
２０から３９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４１】
それぞれの複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの標的があらかじめ決定さ
れている、請求項１から４０のいずれか一項に記載の組成物、キット又は方法。
【請求項４２】
それぞれの検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの量があらかじめ決定されている
、請求項１から４１のいずれか一項に記載の組成物、キット又は方法。
【請求項４３】
検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが、標的にハイブリダイズした中間オリゴヌ
クレオチドにハイブリダイズする、請求項１から４２のいずれか一項に記載の組成物、キ
ット又は方法。
【請求項４４】
中間オリゴヌクレオチドが、標的の配列と相補的な配列及び検出可能に標識されたオリ
ゴヌクレオチドと相補的なオーバーハング配列を含む、請求項４３に記載の組成物、キッ
ト又は方法。
【請求項４５】
標的にハイブリダイズした２つ以上の中間オリゴヌクレオチドが存在する、請求項１か
ら４４のいずれか一項に記載の組成物、キット又は方法。
【請求項４６】
それぞれの中間オリゴヌクレオチドが、同じオーバーハング配列を含む標的にハイブリ
ダイズした、請求項４５に記載の組成物。
【請求項４７】
検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが５’−リン酸化を含む、請求項１から４６
のいずれか一項に記載の組成物、キット又は方法。
【請求項４８】
検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが１つ又は複数のウラシルを含む、請求項１
から４７のいずれか一項に記載の組成物、キット又は方法。
【請求項４９】
検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが、中間オリゴヌクレオチドへのハイブリダ
イゼーションの後に陥凹３’末端を有する、請求項４３から４６のいずれか一項に記載の
組成物、キット又は方法。
【請求項５０】
（ｆ）複数の核酸を含む細胞を、それぞれが
（ｉ）核酸を標的とし、検出可能な部分により場合によって標識されており、
（ｉｉ）標的とのハイブリダイゼーションの後にオーバーハング配列を含む、
複数の中間オリゴヌクレオチドと接触させることを含む接触ステップを実施するステップ
と、
（ｇ）中間オリゴヌクレオチドとそれらの標的との相互作用が検出されるように細胞を
場合によってイメージングするステップと
をさらに含む、請求項２０から４９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５１】
中間オリゴヌクレオチドが、検出可能な部分により標識されていない、請求項５０に記
載の方法。
【請求項５２】
ステップ（ｇ）が存在しない、請求項５０に記載の方法。
【請求項５３】
ステップ（ｆ）及び場合によるステップ（ｇ）をステップ（ａ）の前に実施する、請求
項５０に記載の方法。
【請求項５４】
除去するステップが中間オリゴヌクレオチドを破壊しない、請求項２０から５３のいず
れか一項に記載の方法。
【請求項５５】
核酸が転写物又はＤＮＡ遺伝子座である、請求項５０から５４のいずれか一項に記載の
方法。
【請求項５６】
細胞がヒト細胞である、請求項２０から５５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５７】
細胞が組織又は臓器内に存在する、請求項２０から５６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５８】
少なくとも１つの検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドがＨＣＲにより標識されて
いる、請求項１から５７のいずれか一項に記載の組成物、キット又は方法。
【請求項５９】
少なくとも１つの検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが、転写物又はＤＮＡ遺伝
子座とハイブリダイズする中間オリゴヌクレオチドとハイブリダイズする、請求項１から
５８のいずれか一項に記載の組成物、キット又は方法。
【請求項６０】
エキソヌクレアーゼＩＩＩ、ラムダエキソヌクレアーゼ又はウラシル特異的切除試薬の
使用を含む除去するステップを含む、請求項１から５９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６１】
試料をその側面から照射する、光シート顕微鏡。
【請求項６２】
試料をその側面から照射し、光シートが試料ステージと平行である、請求項６１に記載
の顕微鏡。
【請求項６３】
光シートが検出対物レンズ対して垂直である、請求項６１又は６２に記載の顕微鏡。
【請求項６４】
試料がｚ軸に沿って走査される、請求項６１から６３のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項６５】
１）ニッキングエンドヌクレアーゼ部位が両端に隣接している、第１の配列を含む第１
の核酸を準備するステップと、
２）第１の核酸又は第１の核酸の一部を増幅して、第１の配列及びフランキングニッキ
ングエンドヌクレアーゼ部位を含む第２の核酸を得るステップと、
３）第２の核酸をフランキングニッキングエンドヌクレアーゼ部位に対応する１つ又は
複数のニッキングエンドヌクレアーゼと接触させるステップと
を含む、第１の配列を含む標的核酸を調製する方法。
【請求項６６】
２つのフランキングニッキングエンドヌクレアーゼ部位が同じである、請求項６５に記
載の方法。
【請求項６７】
同じニッキングエンドヌクレアーゼ部位に対応する１つのニッキングエンドヌクレアー
ゼを用いる、請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
２つのフランキングニッキングエンドヌクレアーゼ部位が異なる、請求項６５に記載の
方法。
【請求項６９】
それぞれが独立にニッキングエンドヌクレアーゼ部位に対応する、２つのニッキングエ
ンドヌクレアーゼを用いる、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
２本鎖核酸が一本鎖核酸に変換される変性ステップを含む、請求項６５から６９のいず
れか一項に記載の方法。
【請求項７１】
１）少なくとも１つの制限部位が両端に隣接している、第１の配列又はその相補的配列
を含む第１の核酸を準備するステップと、
２）第１の核酸又は第１の核酸の一部を増幅して、第１の配列及び少なくとも１つのフ
ランキング制限部位を含む第２の核酸を得るステップと、
３）第２の核酸を少なくとも１つのフランキング制限部位に対応する制限酵素と接触さ
せて、陥凹末端を含む第３の核酸を得るステップと、
４）第３の核酸をヌクレアーゼと接触させて、第１の配列を含む鎖を保持しながら、も
しあれば、相補的配列を含む鎖を選択的に消化するステップと
を含む、第１の配列を含む標的核酸を調製する方法。
【請求項７２】
第１の配列又はその相補的配列の両端に制限部位が独立に隣接している、請求項７１に
記載の方法。
【請求項７３】
第２の核酸を少なくとも１つのフランキング制限部位のそれぞれに対応する制限酵素と
接触させる、請求項７１又は７２に記載の方法。
【請求項７４】
相補的配列を含む鎖が制限消化後に３’陥凹末端を有する、請求項７１から７３のいず
れか一項に記載の方法。
【請求項７５】
第１の配列を含む鎖が制限消化後に５’陥凹末端を有する、請求項７１から７４のいず
れか一項に記載の方法。
【請求項７６】
ヌクレアーゼがエンドヌクレアーゼＩＩＩである、請求項７１から７５のいずれか一項
に記載の方法。
【請求項７７】
標的核酸がＤＮＡである、請求項６５から７６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７８】
標的核酸が第１の配列と同じ配列を有する、請求項６５から７７のいずれか一項に記載
の方法。
【請求項７９】
第２及び／又は第３の核酸が次の接触ステップの前に場合により独立に修飾される、請
求項６５から７８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８０】
標的核酸が、標的にハイブリダイズする第１の配列、及びＨＣＲにより標識された検出
可能に標識されたオリゴヌクレオチドとハイブリダイズする第２の配列を含む、中間オリ
ゴヌクレオチドである、請求項６５から７９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８１】
標的核酸が架橋プローブである、請求項６５から７９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、それぞれの全体が参照により本明細書に組み込まれている、２０１３年４月
３０日に出願した米国仮特許出願第６１／８１７，６５１号及び２０１４年３月２８日に
出願した第６１／９７１，９７４号の優先権を主張するものである。
【０００２】
連邦政府資金による研究開発の記載
米国政府は、国立衛生研究所により授与された助成金第Ｒ０１ＨＤ０７５６０５号に基
づき本発明における一定の権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
細胞の転写プロファイリングは、多くの目的のために必須のものである。単一細胞中の
複数のｍＲＮＡｓを解像し得る顕微鏡イメージングは、細胞の同定（ｃｅｌｌ  ｉｄｅｎ
ｔｉｆｙ）の分子的基礎を理解し、疾患の治療法を開発するために重要である、転写物量
及び局在化に関する貴重な情報を提供し得る。したがって、例えば、顕微鏡イメージング
により細胞中の転写物をプロファイリングするための新規で、改善された方法が必要であ
る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、特に単一細胞について、細胞中の転写物又はＤＮＡ遺伝子座をプロファイリ
ングするための既存の技術に関連する課題又は欠陥への一定の洞察を提供する。さらに、
本発明は、単一細胞についてのそれを含む、有効なそのようなプロファイリングを達成す
るための新たな技術を提供する。提供される技術は、例えば、単離細胞、組織における細
胞、臓器における細胞及び／又は生物における細胞のプロファイリングに広く有用である
。
【０００５】
例えば、本発明は、単一細胞ＲＮＡ−ｓｅｑ又はｑＰＣＲのような既存の技術が単一細
胞を単離し、多ウェル構成に導入することを必要とするものであり、これが法外な費用が
かかり、労働集約的であり、アーチファクトを起こしやすい多段階過程であるという洞察
を提供する。さらに、本発明は、最初にｍＲＮＡをＤＮＡ鋳型に変換するために酵素反応
を用いる既存のｉｎ  ｓｉｔｕ配列決定技術が非常に非効率的であり（例えば、ｍＲＮＡ
のＤＮＡへの変換過程において）、そのため、わずかな割合のＲＮＡｓが変換され、検出
されることがあり得ることを認識するものである。本発明は、ＲＴについて１％、ＰＬＡ
について１０％と推定される、そのような低い効率の１つの主な不利な面は、それが遺伝
子発現測定におけるかなりのノイズとバイアスを導入し得ることであるという個別的な洞
察を提供する。本発明は、単一分子蛍光ｉｎ  ｓｉｔｕハイブリダイゼーション法（ｓｍ
ＦＩＳＨ）を用いる既存のスペクトルｍＲＮＡバーコーディング技術が、大規模化のため
に異なるフルオロフォアを必要とし、発生させることができるバーコードの数が制限され
得ることをさらに認識する。ｓｍＦＩＳＨは、ハイブリダイゼーション中にプローブをバ
ーコーディングサブセットに分割することも必要とする。ｓｍＦＩＳＨでは、しばしば標
的について２種以上の色を用いるため、これが画像における高密度の対象を生じさせ、こ
れがデータ解析の複雑さを増大させ得る。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
とりわけ、本発明は、本発明に先行する方法に関連する１つ若しくは複数又は全ての問
題を克服する、例えば、転写物及び／又はＤＮＡ遺伝子座をプロファイリングするための
新たな技術を提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、異なる標的の多重化を
可能にする逐次バーコーディングスキームにより細胞中の複数の標的、例えば、転写物又
はＤＮＡ遺伝子座を検出する方法を提供する。
【０００７】
いくつかの実施形態において、本発明は、（ａ）組成物が少なくとも
（ｉ）第１の核酸を標的とし、第１の検出可能な部分により標識されている第１のオリ
ゴヌクレオチドと、
（ｉｉ）第２の核酸を標的とし、第２の検出可能な部分により標識されている第２のオ
リゴヌクレオチドと
を含むように、複数の核酸を含む細胞を、オリゴヌクレオチドのそれぞれが核酸を標的と
し、検出可能な部分により標識されている、第１の複数の検出可能に標識されたオリゴヌ
クレオチドと接触させることを含む第１の接触ステップを実施するステップと、
（ｂ）第１の複数のオリゴヌクレオチドによるそれらの標的との相互作用が検出されるよ
うに第１の接触ステップの後に細胞をイメージングするステップと、
（ｃ）第２の複数のオリゴヌクレオチドが少なくとも
（ｉ）第１の核酸を標的とし、第１のオリゴヌクレオチドと配列が場合によって同じで
ある、第３のオリゴヌクレオチド、及び
（ｉｉ）第２の核酸を標的とし、第２のオリゴヌクレオチドと配列が場合によって同じ
である、第４のオリゴヌクレオチド
を含み、
第２の複数のオリゴヌクレオチドに存在するオリゴヌクレオチドの少なくとも１つが第１
の複数のオリゴヌクレオチドにおける同じ核酸を標的とする対応するオリゴヌクレオチド
と異なる検出可能な部分により標識されているという点が第２の複数のオリゴヌクレオチ
ドが第１の複数のオリゴヌクレオチドと異なるように、また第２の複数のオリゴヌクレオ
チドにおいて、
（ｉｉｉ）第３のオリゴヌクレオチドが第１の検出可能な部分、第２の検出可能な部分
又は第３の検出可能な部分により標識されており、
（ｉｖ）第４のオリゴヌクレオチドが第１の検出可能な部分、第２の検出可能な部分、
第３の検出可能な部分又は第４の検出可能な部分により標識されており、
第３のオリゴヌクレオチドが第１のオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標
識されているか、又は第４のオリゴヌクレオチドが第２のオリゴヌクレオチドと異なる検
出可能な部分により標識されているか、又は両方であるように、
細胞を、第１の複数のオリゴヌクレオチドにより標的とされる重複核酸を標的とするオリ
ゴヌクレオチドを含む、第２の複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドと接触さ
せることを含む第２の接触ステップを実施するステップと、
（ｄ）第２の複数のオリゴヌクレオチドによるそれらの標的との相互作用が検出されるよ
うに第２の接触ステップの後に細胞をイメージングするステップと、
（ｅ）同じ核酸を標的とするオリゴヌクレオチドの検出可能な部分の標識の少なくとも１
つの差のため、それぞれの用いられる複数のオリゴヌクレオチドが他の用いられる複数の
オリゴヌクレオチドとそれぞれと異なる、第１及び第２の複数のオリゴヌクレオチドによ
り標的にされる重複核酸を標的とするオリゴヌクレオチドを含む新たな複数の検出可能に
標識されたオリゴヌクレオチドを毎回用いて、接触及びイメージングステップを場合によ
って反復するステップと
を含む方法を提供する。
【０００８】
いくつかの実施形態において、本発明（例えば、図１に示すような）は、
（ａ）組成物が少なくとも
（ｉ）第１の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第１の検出可能な部分により標識
されている第１のオリゴヌクレオチド、及び
（ｉｉ）第２の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第２の検出可能な部分により標
識されている第２のオリゴヌクレオチド
を含むように、複数の転写物及びＤＮＡ遺伝子座を含む細胞を、それぞれが転写物又はＤ
ＮＡ遺伝子座を標的とし、検出可能な部分により標識されている、第１の複数の検出可能
に標識されたオリゴヌクレオチドと接触させることを含む第１の接触ステップを実施する
ステップと、
（ｂ）第１の複数のオリゴヌクレオチドによるそれらの標的との認識が検出されるように
第１の接触ステップの後に細胞をイメージングするステップと、
（ｃ）第２の複数のオリゴヌクレオチドが少なくとも
（ｉ）第１の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第１のオリゴヌクレオチドと配列
が場合によって同じである、第３のオリゴヌクレオチド、及び
（ｉｉ）第２の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第２のオリゴヌクレオチドと配
列が場合によって同じである、第４のオリゴヌクレオチド
を含み、
第２の複数のオリゴヌクレオチドに存在するオリゴヌクレオチドの少なくとも１つが第１
の複数のオリゴヌクレオチドにおける同じ転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とする対応す
るオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標識されているという点が第２の複
数のオリゴヌクレオチドが第１の複数のオリゴヌクレオチドと異なるように、また第２の
複数のオリゴヌクレオチドにおいて、
（ｉｉｉ）第３のオリゴヌクレオチドが第１の検出可能な部分、第２の検出可能な部分
又は第３の検出可能な部分により標識されており、
（ｉｖ）第４のオリゴヌクレオチドが第１の検出可能な部分、第２の検出可能な部分、
第３の検出可能な部分又は第４の検出可能な部分により標識されており、
第３のオリゴヌクレオチドが第１のオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標
識されているか、又は第４のオリゴヌクレオチドが第２のオリゴヌクレオチドと異なる検
出可能な部分により標識されているか、又は両方であるように、
細胞を、第１の複数のオリゴヌクレオチドにより標的とされる重複転写物及び／又はＤＮ
Ａ遺伝子座を標的とするオリゴヌクレオチドを含む、第２の複数の検出可能に標識された
オリゴヌクレオチドと接触させることを含む第２の接触ステップを実施するステップと、
（ｄ）第２の複数のオリゴヌクレオチドによるそれらの標的との認識が検出されるように
第２の接触ステップの後に細胞をイメージングするステップと、
（ｅ）同じ転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とするオリゴヌクレオチドの検出可能な部分
の標識の少なくとも１つの差のため、それぞれの用いられる複数のオリゴヌクレオチドが
他の用いられる複数のオリゴヌクレオチドとそれぞれと異なる、第１及び第２の複数のオ
リゴヌクレオチドにより標的にされる重複転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とするオリゴ
ヌクレオチドを含む新たな複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを毎回用いて
、接触及びイメージングステップを場合によって反復するステップと
を含む方法を提供する。
【０００９】
いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドにより標的と
される核酸は、転写物及び／又はＤＮＡ遺伝子座であるか又はそれを含む。いくつかの実
施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドにより標的とされる核酸は、
転写物であるか又はそれを含む。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオ
リゴヌクレオチドにより標的とされる核酸は、転写物である。いくつかの実施形態におい
て、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドにより標的とされる核酸は、ＤＮＡ遺伝子
座であるか又はそれを含む。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴ
ヌクレオチドにより標的とされる核酸は、ＤＮＡ遺伝子座である。いくつかの実施形態に
おいて、接触ステップにおいて用いるそれぞれの複数の検出可能に標識されたオリゴヌク
レオチドは、同じ転写物及び／又はＤＮＡ遺伝子座を標的とする。
【００１０】
いくつかの実施形態において、接触ステップにおいて用いる複数の検出可能に標識され
たオリゴヌクレオチドは、一組の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドと呼ばれる。
いくつかの実施形態において、一組の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの標的は
、一組の標的と呼ばれる。いくつかの実施形態において、一組における標的は、転写物で
あるか又はそれを含む。いくつかの実施形態において、一組における標的は、転写物であ
る。いくつかの実施形態において、一組における各標的は、転写物であるか又はそれを含
む。いくつかの実施形態において、一組における各標的は、転写物である。いくつかの実
施形態において、一組における標的は、ＤＮＡ遺伝子座であるか又はそれを含む。いくつ
かの実施形態において、一組における標的は、ＤＮＡ遺伝子座である。いくつかの実施形
態において、一組における各標的は、ＤＮＡ遺伝子座であるか又はそれを含む。いくつか
の実施形態において、一組における各標的は、ＤＮＡ遺伝子座である。
【００１１】
いくつかの実施形態において、提供する方法は、イメージングステップの後に複数の検
出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを除去するステップを場合によって含む。いくつ
かの実施形態において、提供する方法は、毎回のイメージングステップの後に複数の検出
可能に標識されたオリゴヌクレオチドを除去するステップを含む。いくつかの実施形態に
おいて、除去ステップは、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを、検出可能
に標識されたオリゴヌクレオチドを消化する酵素と接触させることを含む。いくつかの実
施形態において、除去ステップは、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドをＤ
Ｎアーゼと接触させることを含む。いくつかの実施形態において、除去ステップは、複数
の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドをＲＮアーゼと接触させることを含む。いく
つかの実施形態において、除去ステップは、光退色を含む。
【００１２】
いくつかの実施形態において、各組は、同じ転写物及び／又はＤＮＡ遺伝子座を標的と
する２つ以上の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態に
おいて、同じ転写物及び／又はＤＮＡ遺伝子座を標的とする一組における２つ以上の検出
可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、同じ検出可能なシグナルを発生させる。いくつ
かの実施形態において、同じ転写物及び／又はＤＮＡ遺伝子座を標的とする一組における
全ての検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、同じ検出可能なシグナルを発生させ
る。検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドがフルオロフォアにより標識されている、
いくつかの実施形態において、検出可能なシグナルは、特定の色である。いくつかの実施
形態において、同じ転写物及び／又はＤＮＡ遺伝子座を標的とする一組における全ての検
出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、同じ検出可能な色をもたらすフルオロフォア
により標識されている。
【００１３】
いくつかの実施形態において、同じ転写物及び／又はＤＮＡ遺伝子座を標的とする一組
における２つ以上の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、同じ検出可能な標識を
有する。いくつかの実施形態において、同じ転写物及び／又はＤＮＡ遺伝子座を標的とす
る一組における全ての検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、同じ検出可能な標識
を有する。いくつかの実施形態において、同じ転写物及び／又はＤＮＡ遺伝子座を標的と
する全ての検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、同じフルオロフォアを有する。
【００１４】
いくつかの実施形態において、本発明は、提供する方法を実施するために有用な組成物
を提供する。
【００１５】
いくつかの実施形態において、本発明は、組成物が少なくとも
（ｉ）第１の核酸を標的とし、第１の検出可能な部分により標識されている第１のオリ
ゴヌクレオチドと、
（ｉｉ）第２の核酸を標的とし、第２の検出可能な部分により標識されている第２のオ
リゴヌクレオチドと
を含むように、オリゴヌクレオチドのそれぞれが核酸を標的とし、検出可能な部分により
標識されている、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを含む組成物を提供す
る。
【００１６】
いくつかの実施形態において、本発明は、キットが少なくとも
（ｉ）第１の核酸を標的とし、第１の検出可能な部分により標識されている第１のオリ
ゴヌクレオチドと、
（ｉｉ）第２の核酸を標的とし、第２の検出可能な部分により標識されている第２のオ
リゴヌクレオチドと、
（ｉｉｉ）第１の核酸を標的とし、第１、第２又は第３の検出可能な部分により標識さ
れており、第１のオリゴヌクレオチドと配列が場合によって同じである、第３のオリゴヌ
クレオチドと、
（ｉｖ）核酸を標的とし、第１、第２、第３又は第４の検出可能な部分により標識され
ており、第２のオリゴヌクレオチドと配列が場合によって同じである、第４オリゴヌクレ
オチドと
を含むように、オリゴヌクレオチドのそれぞれが核酸を標的とし、検出可能な部分により
標識されていて、
第３のオリゴヌクレオチドが第１のオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標
識されているか、又は第４オリゴヌクレオチドが第２のオリゴヌクレオチドと異なる検出
可能な部分により標識されているか、又は両方である、複数の検出可能に標識されたオリ
ゴヌクレオチドを含むキットを提供する。
【００１７】
いくつかの実施形態において、検出可能な部分は、フルオロフォアであるか又はそれを
含む。
【００１８】
いくつかの実施形態において、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、２
つ以上の核酸（「標的」）を標的とする。いくつかの実施形態において、標的は、転写物
であるか又はそれを含む。いくつかの実施形態において、標的は、転写物である。いくつ
かの実施形態において、標的は、ＲＮＡである。いくつかの実施形態において、標的は、
ｍＲＮＡである。いくつかの実施形態において、標的は、ｔＲＮＡである。いくつかの実
施形態において、標的は、ｒＲＮＡである。いくつかの実施形態において、標的は、非コ
ーディングＲＮＡである。いくつかの実施形態において、標的は、ＤＮＡ遺伝子座である
か又はそれを含む。いくつかの実施形態において、転写物は、ＤＮＡ遺伝子座である。い
くつかの実施形態において、標的は、転写物の遺伝子座である。いくつかの実施形態にお
いて、遺伝子のスプライシング変異体のような、ＤＮＡ配列の異なる転写物は、異なる標
的を構成し、１つ又は複数の変異体は、独立に標的とし、検出し、又は定量化することが
できる。いくつかの実施形態において、本発明は、個々のスプライシング変異体を検出す
るための方法、組成物又はキットを提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、
一塩基多型（ＳＮＰｓ）を検出するための方法、組成物又はキットを提供する。
【００１９】
いくつかの実施形態において、提供する方法は、標的、例えば、転写物及び／又はＤＮ
Ａ遺伝子座を定量化する。
【００２０】
いくつかの実施形態において、同じ標的を標的とするオリゴヌクレオチドは、同じ組の
配列を有する。すなわち、異なるステップにおいて適用される場合、オリゴヌクレオチド
間の差は、部分内にあって、配列にはない。
【００２１】
定義
動物：  本明細書で用いているように、「動物」という用語は、動物界の任意の構成員
を意味する。いくつかの実施形態において、「動物」は、任意の発育段階のヒトを意味す
る。いくつかの実施形態において、「動物」は、任意の発育段階の非ヒト動物を意味する
。特定の実施形態において、非ヒト動物は、哺乳動物（例えば、げっ歯類、マウス、ラッ
ト、ウサギ、サル、イヌ、ネコ、ヒツジ、ウシ、霊長類及び／又はブタ）である。いくつ
かの実施形態において、動物は、哺乳動物、鳥、爬虫類、両生類、魚及び／又は虫を含む
が、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、動物は、遺伝子導入動物、遺
伝子組換え動物及び／又はクローンであり得る。
【００２２】
およそ：  本明細書で用いているように、数に関する「およそ」又は「約」という用語
は、特に述べない限り又は文脈から明らかでない限り（そのような数が０％未満であるか
又は可能な数の１００％を超える場合を除く）、数のいずれかの方向の５％、１０％、１
５％又は２０％（より大きい又はより小さい）の範囲内に入る数を含むと一般的に解釈さ
れる。いくつかの実施形態において、用量に関する「約」という用語の使用は、±５ｍｇ
／ｋｇ／日を意味する。
【００２３】
相同性：  「相同性」又は「同一性」又は「類似性」は、２つの核酸分子の間の配列類
似性を意味する。相同性及び同一性は、比較の目的のために整列させることができる各配
列における位置を比較することによってそれぞれ決定することができる。比較される配列
における等価位置が同じ塩基によって専有されている場合、分子は、その位置において同
一であり、等価部位が同じ又は類似の核酸残基（例えば、立体的及び／又は電子的性質が
類似）によって専有されている場合、分子は、その位置において相同（類似）と呼ぶこと
ができる。相同性／類似性又は同一性の百分率としての表現は、比較される配列によって
共有される位置における同一又は類似核酸の数の関数を意味する。「非関連」又は「非相
同」である配列は、本明細書で述べる配列と４０％未満の同一性、３５％未満の同一性、
３０％未満の同一性又は２５％未満の同一性を共有する。２つの配列を比較するに際して
、残基（アミノ酸若しくは核酸）の非存在又は余分の残基の存在も同一性及び相同性／類
似性を低下させる。
【００２４】
いくつかの実施形態において、「相同性」という用語は、類似の機能又はモチーフを有
する遺伝子を同定するために用いられる配列の類似性の数学的比較を表す。本明細書で述
べる核酸配列は、例えば、他のファミリーメンバー、関連配列又は相同体を同定するため
の公的データベースに対する検索を行うために「問い合わせ配列」として用いることがで
きる。いくつかの実施形態において、そのような検索は、Ａｌｔｓｃｈｕｌら（１９９０
）、Ｊ．Ｍｏｌ．Ｂｉｏｌ．２１５巻、４０３〜１０頁のＮＢＬＡＳＴ及びＸＢＬＡＳＴ
プログラム（ｖｅｒｓｉｏｎ２．０）を用いて行うことができる。いくつかの実施形態に
おいて、ＢＬＡＳＴヌクレオチド検索は、本発明の核酸分子と相同的なヌクレオチド配列
を得るためのＮＢＬＡＳＴプログラム、スコア＝１００、ワード長＝１２を用いて行うこ
とができる。いくつかの実施形態において、比較の目的のためのギャップ入りアライメン
トを得るために、Ａｌｔｓｃｈｕｌら、（１９９７）Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ  Ｒｅ
ｓ．２５巻（１７号）、３３８９〜３４０２頁に記載されているようにＧａｐｐｅｄ  Ｂ
ＬＡＳＴを利用することができる。ＢＬＡＳＴ及びＧａｐｐｅｄ  ＢＬＡＳＴプログラム
を利用する場合、それぞれのプログラム（例えば、ＸＢＬＡＳＴ及びＢＬＡＳＴ）のデフ
ォルトパラメーターを用いることができる（ｗｗｗ．ｎｃｂｉ．ｎｌｍ．ｎｉｈ．ｇｏｖ
参照）。
【００２５】
同一性：  本明細書で用いているように、「同一性」は、配列対応付けを最大限にする
ように配列を整列させる、すなわち、ギャップ及び挿入を考慮に入れる場合に２つ以上の
配列における対応する位置における同一のヌクレオチド残基の百分率を意味する。同一性
は、Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｉｏｌｏｇｙ、Ｌｅｓｋ  Ａ
．Ｍ．編、Ｏｘｆｏｒｄ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、１９
８８；Ｂｉｏｃｏｍｐｕｔｉｎｇ：  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ｇｅｎｏｍｅ  
Ｐｒｏｊｅｃｔｓ、Ｓｍｉｔｈ  Ｄ．Ｗ．編、Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ、Ｎｅｗ  
Ｙｏｒｋ、１９９３；Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  
Ｄａｔａ、ＰａｒｔＩ、Ｇｒｉｆｆｉｎ  Ａ．Ｍ．及びＧｒｉｆｆｉｎ  Ｈ．Ｇ．編、Ｈ
ｕｍａｎａ  Ｐｒｅｓｓ、Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ、１９９４；Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  Ａｎａ
ｌｙｓｉｓ  ｉｎ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｉｏｌｏｇｙ、ｖｏｎ  Ｈｅｉｎｊｅ  Ｇ．
、Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ、１９８７；並びにＳｅｑｕｅｎｃｅ  Ａｎａｌｙｓｉ
ｓ  Ｐｒｉｍｅｒ、Ｇｒｉｂｓｋｏｖ  Ｍ．及びＤｅｖｅｒｅｕｘ  Ｊ．編、Ｍ  Ｓｔｏ
ｃｋｔｏｎ  Ｐｒｅｓｓ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、１９９１；並びにＣａｒｉｌｌｏ  Ｈ．及
びＬｉｐｍａｎ  Ｄ．、ＳＩＡＭ  Ｊ．  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｈ．、４８巻１０７３
頁（１９８８）に記載されているものを含むが、これらに限定されない、公知の方法によ
り容易に計算することができる。同一性を決定する方法は、供試配列間の最大の対応をも
たらすようにデザインされる。さらに、同一性を決定する方法は、公的に利用可能なコン
ピュータプログラムでコード化する。２つの配列間の同一性を決定するコンピュータプロ
グラムの方法は、ＧＣＧプログラムパッケージ（Ｄｅｖｅｒｅｕｘ  Ｊ．ら、Ｎｕｃｌｅ
ｉｃ  Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  １２巻（１号）、３８７頁（１９８４））、ＢＬ
ＡＳＴＰ、ＢＬＡＳＴＮ及びＦＡＳＴＡ（Ａｌｔｓｃｈｕｌ  Ｓ．Ｆ．ら、Ｊ．Ｍｏｌｅ
ｃ．Ｂｉｏｌ．２１５巻、４０３〜４１０頁（１９９０）及びＡｌｔｓｃｈｕｌら、Ｎｕ
ｃ．Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓ．２５巻、３３８９〜３４０２頁（１９９７））を含むが、これ
らに限定されない。ＢＬＡＳＴ  Ｘプログラムは、ＮＣＢＩ及び他の情報源（ＢＬＡＳＴ
Ｍａｎｕａｌ、Ａｌｔｓｃｈｕｌ  Ｓ．ら、ＮＣＢＩ  ＮＬＭ  ＮＩＨ  Ｂｅｔｈｅｓ
ｄａ、Ｍｄ．２０８９４；Ａｌｔｓｃｈｕｌ  Ｓ．ら、Ｊ．Ｍｏｌ．Ｂｉｏｌ．２１５巻
、４０３〜４１０頁（１９９０）から公的に入手できる。周知のＳｍｉｔｈ  Ｗａｔｅｒ
ｍａｎアルゴリズムも同一性を決定するために用いることができる。
【００２６】
ｉｎ  ｖｉｔｒｏ：  本明細書で用いているように、「ｉｎ  ｖｉｔｒｏ」という用語
は、生物（例えば、動物、植物及び／又は微生物）体内でなく、人工的環境、例えば、試
験管又は反応容器内、細胞培養中で起こる事象を意味する。
【００２７】
ｉｎ  ｖｉｖｏ：  本明細書で用いているように、「ｉｎ  ｖｉｖｏ」という用語は、
生物（例えば、動物、植物及び／又は微生物）体内で起こる事象を意味する。
【００２８】
オリゴヌクレオチド：  「オリゴヌクレオチド」という用語は、核酸塩基、修飾核酸塩
基、糖、修飾糖、リン酸架橋又は修飾架橋のいずれかの組合せを含む、ヌクレオチドモノ
マーのポリマー又はオリゴマーを意味する。
【００２９】
本発明のオリゴヌクレオチドは、様々な長さのものであり得る。特定の実施形態におい
て、オリゴヌクレオチドは、長さが約２〜約２００ヌクレオチドの範囲にあり得る。様々
な関連実施形態において、一本鎖、二本鎖及び三本鎖オリゴヌクレオチドは、長さが約４
〜約１０ヌクレオチド、約１０〜約５０ヌクレオチド、約２０〜約５０ヌクレオチド、約
１５〜約３０ヌクレオチド、約２０〜約３０ヌクレオチドの範囲にあり得る。いくつかの
実施形態において、オリゴヌクレオチドは、長さが約９〜約３９ヌクレオチドである。い
くつかの実施形態において、オリゴヌクレオチドは、長さが少なくとも４ヌクレオチドで
ある。いくつかの実施形態において、オリゴヌクレオチドは、長さが少なくとも５ヌクレ
オチドである。いくつかの実施形態において、オリゴヌクレオチドは、長さが少なくとも
６ヌクレオチドである。いくつかの実施形態において、オリゴヌクレオチドは、長さが少
なくとも７ヌクレオチドである。いくつかの実施形態において、オリゴヌクレオチドは、
長さが少なくとも８ヌクレオチドである。いくつかの実施形態において、オリゴヌクレオ
チドは、長さが少なくとも９ヌクレオチドである。いくつかの実施形態において、オリゴ
ヌクレオチドは、長さが少なくとも１０ヌクレオチドである。いくつかの実施形態におい
て、オリゴヌクレオチドは、長さが少なくとも１１ヌクレオチドである。いくつかの実施
形態において、オリゴヌクレオチドは、長さが少なくとも１２ヌクレオチドである。いく
つかの実施形態において、オリゴヌクレオチドは、長さが少なくとも１５ヌクレオチドで
ある。いくつかの実施形態において、オリゴヌクレオチドは、長さが少なくとも２０ヌク
レオチドである。いくつかの実施形態において、オリゴヌクレオチドは、長さが少なくと
も２５ヌクレオチドである。いくつかの実施形態において、オリゴヌクレオチドは、長さ
が少なくとも３０ヌクレオチドである。いくつかの実施形態において、オリゴヌクレオチ
ドは、長さが少なくとも１８ヌクレオチドの相補鎖の二重らせんである。いくつかの実施
形態において、オリゴヌクレオチドは、長さが少なくとも２１ヌクレオチドの相補鎖の二
重らせんである。
【００３０】
あらかじめ定められた：  あらかじめ定められたとは、例えば、ランダムに発生又は達
成されることに対立するものとして、意図的に選択されたことを意味する。特定の個別の
オリゴヌクレオチドを含み得る組成物は、それらが、特定のオリゴヌクレオチドを意図的
に発生させるように制御することができない過程を経て期せずして発生したため、「あら
かじめ定められた」組成物ではない。いくつかの実施形態において、あらかじめ定められ
た組成物は、意図的に再生することができるもの（例えば、制御された過程の繰り返しに
より）である。
【００３１】
試料：  本明細書で用いているように、「試料」という用語は、本明細書で述べるよう
に、対象の源から得られた又はそれに由来する生物学的試料を意味する。いくつかの実施
形態において、対象の源は、動物又はヒトなどの生物を含む。いくつかの実施形態におい
て、生物学的試料は、生物組織又は体液を含む。いくつかの実施形態において、生物学的
試料は、骨髄；血液；血液細胞；腹水；組織又は細針生検試料；細胞含有体液；浮遊性核
酸；痰；唾液；尿；脳脊髄液、腹膜液；胸水；糞便；リンパ液；婦人科体液；皮膚スワブ
；膣スワブ；口腔スワブ；鼻スワブ；管洗浄液又は気管支肺胞洗浄液などの洗液又は洗浄
液；吸引物；剥離物；骨髄検体；組織生検材料；外科標本；糞便、他の体液、分泌物、及
び／又は排泄物；並びに／或いはそれらからの細胞等であるか、又はこれらを含む。いく
つかの実施形態において、生物学的試料は、個体から得られる細胞であるか、又はそれを
含む。いくつかの実施形態において、試料は、適切な手段により対象の源から直接得られ
る「一次試料」である。例えば、いくつかの実施形態において、一次生物学的試料は、生
検（例えば、細針吸引又は組織生検）、手術、体液（例えば、血液、リンパ液、糞便等）
の採取等からなる群から選択される方法により得られる。いくつかの実施形態において、
文脈から明らかなように、「試料」という用語は、一次試料を処理することにより（例え
ば、その１つ若しくは複数の成分を除去することにより、且つ／又はそれに１つ若しくは
複数の物質を加えることにより）得られる調製物を意味する。例えば、半透膜を用いてろ
過すること。そのような「処理試料」は、例えば、試料から抽出された或いは一次試料を
ｍＲＮＡの増幅又は逆転写、特定の成分の単離及び／又は精製等のような技術に供するこ
とにより得られる核酸又はタンパク質を含み得る。
【００３２】
対象：  本明細書で用いているように、「対象」又は「試験対象」という用語は、例え
ば、実験、診断、予防及び／又は治療の目的のために提供される化合物又は組成物を本発
明に従って投与する生物を意味する。一般的な対象は、動物（例えば、マウス、ラット、
ウサギ、非ヒト霊長類及びヒトなどの哺乳動物；昆虫；虫；等）並びに植物を含む。いく
つかの実施形態において、対象は、疾患、障害及び／又は状態に罹患し且つ／又は罹りや
すいことがあり得る。
【００３３】
実質的に：  本明細書で用いているように、「実質的に」という用語は、完全又はほぼ
完全な程度又は度合いの対象の特性又は性質を示す定性的な状態を意味する。生物学の技
術分野における技術者は、生物学的及び化学的現象がたとえ完結まで進み且つ／又は完全
になるまで進み或いは絶対的結果を達成又は回避するとしても極めてまれであることを理
解する。したがって、「実質的に」という用語は、多くの生物学的及び／又は化学的現象
に固有な完全性欠如の可能性を捕捉するために本明細書で用いられている。
【００３４】
に罹患する：  疾患、障害及び／又は状態「に罹患して」いる個人は、疾患、障害及び
／又は状態と診断され、且つ／又はその１つ若しくは複数の症状を示す。
【００３５】
に罹りやすい：  疾患、障害及び／又は状態「に罹りやすい」個人は、一般公衆の構成
員よりも疾患、障害及び／又は状態を発現する高いリスクを有する者である。いくつかの
実施形態において、疾患、障害及び／又は状態に罹りやすい個人は、疾患、障害及び／又
は状態と診断されなかったことがあり得る。いくつかの実施形態において、疾患、障害及
び／又は状態に罹りやすい個人は、疾患、障害及び／又は状態の症状を示し得る。いくつ
かの実施形態において、疾患、障害及び／又は状態に罹りやすい個人は、疾患、障害及び
／又は状態の症状を示さないことがあり得る。いくつかの実施形態において、疾患、障害
及び／又は状態に罹りやすい個人は、疾患、障害及び／又は状態を発現する。いくつかの
実施形態において、疾患、障害及び／又は状態に罹りやすい個人は、疾患、障害及び／又
は状態を発現しない。
【００３６】
治療する：  本明細書で用いているように、「治療する」、「治療」又は「治療するこ
と」という用語は、疾患、障害及び／又は状態の１つ若しくは複数の症状若しくは特徴を
部分的若しくは完全に緩和し、改善し、軽減し、抑制し、予防し、その発症を遅延させ、
その重症度を低減し、且つ／又はその発生率を低下させるために用いられる方法を意味す
る。治療は、疾患、障害及び／又は状態の徴候を示さない対象に施すことができる。いく
つかの実施形態において、治療は、例えば、疾患、障害及び／又は状態に関連する病変を
発現するリスクを低減する目的のために疾患、障害及び／又は状態の初期の徴候のみを示
す対象に施すことができる。
【００３７】
野生型：  本明細書で用いているように、「野生型」という用語は、「正常」（変異体
、罹患、改変等と対比される）状態又は状況で天然に見いだされる構造及び／又は活性を
有する存在物を意味する当技術分野で理解されている意味を有する。当業者は、野生型遺
伝子及びポリペプチドが複数の異なる形態（例えば、対立遺伝子）でしばしば存在するこ
とを十分に理解する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本開示によって提供される方法論を示す図である。
【図２】提供される方法の例示的な連続的バーコード化を示す図である。（ａ）連続的バーコード化の略図。それぞれのラウンドのハイブリダイゼーションにおいて、多数のプローブ（例えば、２４個）を、それぞれの転写物上でハイブリダイズさせてイメージングした後、ＤＮアーゼＩ処置によって剥離させた。同じプローブ配列を、プローブを異なるフルオロフォアに連結させて、異なるラウンドのハイブリダイゼーションで使用することができる。（ｂ）多数の酵母細胞における３ラウンドのハイブリダイゼーションからの複合４色ＦＩＳＨデータ。１２個の遺伝子を、２ラウンドのハイブリダイゼーションの後に、ハイブリダイゼーション１と同じプローブを使用した第３のハイブリダイゼーションによって符号化した。枠内の領域を、それぞれの画像の右下隅で拡大した。マッチするスポットが示され、バーコードを抽出した。理論に拘束されることを意図しないが、蛍光の共局在を示さないスポットは、細胞におけるプローブの非特異的結合並びにミスハイブリダイゼーションによるものであり得る。それぞれのバーコードの数を定量して、１つの細胞における対応する転写物の量を得た。（ｃ）例示的なバーコード。ｍＲＮＡ１：黄−青−黄；ｍＲＮＡ２：緑−紫−緑；ｍＲＮＡ３：紫−青−紫；及びｍＲＮＡ４：青−紫−青。
【図３】連続的ハイブリダイゼーション及びバーコード化の略図である。（ａ）連続的ハイブリダイゼーション及びバーコード化の略図。（ｂ）細胞のＦＩＳＨ画像の略図。それぞれのラウンドのハイブリダイゼーションにおいて、同じスポットが検出されたが、転写物に関連する色素は変化する。ｍＲＮＡの同一性を、ハイブリダイズした色素の時間的順序によって符号化した。
【図４】ＤＮアーゼＩが、ｍＲＮＡに結合したｓｍＦＩＳＨプローブを効率よく除去する図である。ＤＮアーゼＩは、ｍＲＮＡに結合したｓｍＦＩＳＨプローブを効率よく除去する。抗退色緩衝液中で４時間のＤＮアーゼＩ処置の前後でスポットをイメージングした。処置後の強度比の平均値、中央値、及びＳＴＤは、１１．５％、８．３％、及び１１％であった。ＤＮアーゼＩ処置の前後でのスポット強度の比を、それぞれのスポット、ｎ＝１０８４のスポットに関してプロットした。
【図５】光退色がＤＮアーゼＩ処置後の残留強度を除去する図である。光退色はＤＮアーゼＩ処置後の残留強度を除去した。スポットを、４時間のＤＮアーゼＩ処置後に１０秒間の励起によって退色させた。退色後の強度比の平均値、中央値、及びＳＴＤは、０．０３％、０．０１％、及び０．０４９％であった。ＤＮアーゼＩ処置の前後のスポット強度比を、ｎ＝１２８６スポットのそれぞれのスポットに関してプロットした。
【図６】ｍＲＮＡが複数のラウンドの再ハイブリダイゼーションにおいて安定である図である。ｍＲＮＡは複数のラウンドの再ハイブリダイゼーションにおいて安定であった。ｓｍＦＩＳＨスポットの強度分布を６回のハイブリダイゼーションに対してプロットした。２回のハイブリダイゼーションを３回繰り返して、全体で６回のハイブリダイゼーションとした。スポットを、次の同一のハイブリダイゼーションのスポットとの共局在により同定した。それぞれの四角の区画に関して、計数されたスポット数は、１９１〜１３３７個であった。
【図７】最初の２回のラウンドのハイブリダイゼーションで同定され、次のラウンドのハイブリダイゼーションで再度出現する、細胞当たりのバーコードの分画の図である。最初の２回のラウンドのハイブリダイゼーションで同定され、次のラウンドのハイブリダイゼーションで再度出現する、細胞当たりのバーコードの分画。バーコードを、３回全てのハイブリダイゼーションを通しての共局在によって同定した。バーコードの７７．９±５．６％が、ｎ＝３７の細胞において再出現する。
【図８】ハイブリダイゼーション１及び３におけるＦＩＳＨポイント間のポイント毎の変位の図である。ハイブリダイゼーション１及び３におけるＦＩＳＨポイント間のポイント毎の変位。ハイブリダイゼーション１及び３のＣｙ５画像におけるＦＩＳＨドットを抽出して、二次元ガウス分布にフィットさせた。ポイント毎の変位を３次元ヒストグラムで示す。標準偏差は１０５．８ｎｍであり、ｍＲＮＡが２ラウンドのハイブリダイゼーションにおいて、ｎ＝１１９９スポットで１００ｎｍに局在できることを示した。
【図９】同じプローブセットの繰り返しハイブリダイゼーション（ハイブリダイゼーション１及び３）において同定されたバーコードの図である。同じプローブセットの繰り返しハイブリダイゼーション（ハイブリダイゼーション１及び３）において同定されたバーコード。バーコードをハイブリダイゼーションにおける共局在によって同定した。それぞれの縦列は、個々の細胞に対応する。それぞれの横行は、ハイブリダイゼーション１及び３において同定された特異的バーコードに対応する。太字の行の名称はハイブリダイゼーション１及び３において共局在するはずの反復カラーバーコードに対応する。太字でない行の名称は偽陽性バーコードに対応する。例えば、（Ａｌｅｘａ  ５３２、Ａｌｅｘａ  ５３２）では多数のバーコードが検出され、Ａｌｅｘａ  ５３２チャンネルにおけるスポットの共局在を示している。細胞数ｎ＝３７、Ａｌ５３２＝Ａｌｅｘａ  ５３２。Ａｌ５９４＝Ａｌｅｘａ  ５９４。Ａｌ６４７＝Ａｌｅｘａ  ６４７。
【図１０】バーコード抽出による１つの細胞のｍＲＮＡレベルの図である。バーコード抽出による１つの細胞のｍＲＮＡレベル。バーコードを、ハイブリダイゼーション１及び２における共局在によって同定した。それぞれの縦列は、個々の細胞、ｎ＝３７に対応する。Ａｌ５３２＝Ａｌｅｘａ  ５３２。Ａｌ５９４＝Ａｌｅｘａ  ５９４。Ａｌ６４７＝Ａｌｅｘａ  ６４７。上から下に：ＹＬＲ１９４ｃ、ＣＭＫ２、ＧＹＰ７、ＰＭＣ１、ＮＰＴ１、ＳＯＫ２、ＵＩＰ３、ＲＣＮ２、ＤＯＡ１、ＨＳＰ３０、ＰＵＮ１、及びＹＰＳ１。
【図１１】マウス胚幹細胞（ｍＥＳＣ）におけるＮａｎｏｇ  Ａｌｅｘａ  ６４７プローブのＤＮアーゼＩによる剥離の図である。マウス胚幹細胞（ｍＥＳＣ）におけるＮａｎｏｇ  Ａｌｅｘａ  ６４７プローブのＤＮアーゼＩによる剥離。Ｎａｎｏｇを標的とする４８個のプローブをｍＥＳＣにおいてハイブリダイズさせた。プローブを、濃度３単位／μＬのＤＮアーゼＩと共に３０分インキュベートすることによって剥離させた。
【図１２】マウス胚幹細胞（ｍＥＳＣ）におけるＮａｎｏｇ  ｍＲＮＡの再ハイブリダイゼーション。マウス胚幹細胞（ｍＥＳＣ）におけるＮａｎｏｇ  ｍＲＮＡの再ハイブリダイゼーション。プローブを、濃度３単位／μＬのＤＮアーゼＩと共に３０分インキュベートすることによって剥離させた。Ｎａｎｏｇ  Ａｌｅｘａ６４７プローブを、１２時間再ハイブリダイズさせて、イメージングした。画像は、１．５μｍ毎に撮影した１１の画像のｚスタックにより作製した二次元最大値投影であった。
【図１３】１００μｍ冠状切片において逆行性トレーサー（フルオロゴールド（Ｆｌｕｏｒｏｇｏｌｄ）、緑色）によって可視化した皮質におけるβ−アクチン（赤色）のＨＣＲ検出の図である。冠状切片全体を１０倍及び６０倍（拡大画像の挿入図）でイメージングした。倍率６０倍の画像では、個々の赤色のドットは、１つのβ−アクチンｍＲＮＡ分子に対応する。β−アクチンの発現は、逆行性トレーサー（緑色）によってタグ付けされたニューロンの遠位亜集団を同時に検出しながら蛍光輝点を計数することによって定量することができる。
【図１４】ＨＣＲによって標識された検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが、２０μｍの脳切片におけるＲＮＡ１分子の検出においてフルオロフォアによって直接標識されたｓｍＦＩＳＨプローブと同程度に特異的であったことを示す図である。β−アクチンを標的とするＨＣＲプローブ（左）及びｓｍＦＩＳＨプローブは、同時に共局在した。ＨＣＲの改善されたＳ／Ｎに注目されたい。
【図１５】ＨＣＲによって標識された検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが２０μｍの脳切片に良好に再ハイブリダイズした図である。ｈｙｂ１及びｈｙｂ２におけるＨＣＲスポットは、２回のハイブリダイゼーションの間にＤＮアーゼ処置を行ったが共局在した。このことは、ＨＣＲをｓｅｑＦＩＳＨプロトコールに完全に組み込むことができることを示した。
【図１６】ニッスル染色を伴うＣＬＡＲＩＴＹの図である：Ｔｈｙ−１−ｅＹＦＰマウス脳の厚さ１ｍｍの冠状切片（前頂ＡＰ、２．３〜１．３ｍｍ）を、ＮｅｕｒｏＴｒａｃｅ蛍光ニッスル染色液（１：１００希釈、４８時間、室温）によって透明化して染色した。左側、運動皮質の三次元冠状レンダリング。右、第Ｖ層運動野の厚さ１００μｍの切片。矢印は、錐体ニューロン（赤色−蛍光ニッスル、緑色−ｅＹＦＰ）の尖端樹状突起を示す。
【図１７】例示的な光シート顕微鏡の概略表示である。
【図１８】ＳＰＩＭがＣＬＡＲＩＴＹ処理した１００μｍの脳切片において１つのｍＲＮＡを検出する図である。切片を１００μｍにわたって走査した。画像を登録して三次元再構成を作成した。画像における回折制限点は、ＨＣＲによって検出された１つのβ−アクチンｍＲＮＡに対応した。スケールバーは１５μｍである。
【図１９】アレン脳アトラス（Ａｌｌｅｎ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ａｔｌａｓ）の連続冠状レベルにおける体性感覚運動野サブネットワークの神経結合マップである。これは体性感覚運動野の４つの主成分、すなわちＳＳｐ、ＳＳｓ、ＭＯｐ、及びＭＯｓのそれぞれが、４つの機能的ドメインに分割されることを示している。これらの機能的に相関するドメインは、他の全てと広く相互結合して、４つの主要な体性感覚運動野サブネットワークを形成する：口顔咽頭（ｏｒｆ、青色）、上肢（ｕｌ、緑色）、下肢及び体幹（ｌｌ／ｔｒ、赤色）、並びにひげ（ｂｆｄ．ｃｍ＆ｗ、黄色）。数字は、前頂に対する切片の位置を示す（ｍｍ）。提供される方法は、異なるサブネットワーク内でのこれらの別個のドメインのそれぞれにおいて投影ニューロンの結合及び分子同一性を特徴付けすることができる。
【図２０】逆行性標識ニューロンを自動的に検出及びマップするための例示的な情報ワークフロー並びに遺伝子バーコード化情報の図である。ＣＴｂ標識（ピンク色）、及びニッスル染色（青色）を有する未加工画像。枠内の領域は、ＣＴｂ標識ニューロンの拡大図を示す。Ｂ．マルチチャンネル未加工画像を領域分割するためにグレースケールに変換する。Ｃ．個々のトレーサーチャンネル画像を、標識細胞から組織バックグラウンドを明確に分離するセグメンテーションパイプラインによって処理する。白いドットは、標識された細胞体の再構成である。Ｄ．再統合したマルチピクチャーｔｉｆｆを、登録するためにＡＲＡにおける冠状断面に関連させる。Ｅ．提供された開発された登録ソフトウェアを使用して、マルチピクチャーｔｉｆｆを再投影させて、組織のシルエットと神経細胞層構築輪郭の両方を、その対応するＡＲＡレベルに整列させる。Ｆ．セグメンテーションプロセスによって抽出した細胞を、空間的に正規化してＡＲＡ内の神経層又は亜核特異的ＲＯＩに関連させることができる。Ｇ．領域分割されて登録された標識再構成画像は、その付随するｓｅｑＦＩＳＨデータと共にｉＣｏｎｎｅｃｔｏｍｅ  ＦＩＳＨビューワで公開される。解析タブは、注入部位、トレーサーのタイプ、ＲＯＩごとの標識細胞数に関する情報を提供し、これらをさらに神経層特異的細胞数、及び細胞ごとの遺伝子発現へと曖昧性を解消させることができる。
【図２１】エキソヌクレアーゼＩＩＩ（ＥｘｏＩＩＩ）を使用したハイブリダイゼーション連鎖反応（ＨＣＲ）の再ハイブリダイゼーションの図である。（ａ）架橋鎖及びＨＣＲポリマーのｅｘｏＩＩＩ消化の略図。ＥｘｏＩＩＩは、架橋鎖及びＨＣＲポリマーを３’から５’方向にｄＮＭＰへと消化して、標的、例えばｍＲＮＡに結合した中間プローブ鎖が後に残る。新しい架橋鎖を次に、異なる蛍光色素を有する異なるヘアピンセットの重合化を開始する異なるイニシエーター配列を有する標的結合プローブにハイブリダイズさせることができる。（ｂ）β−アクチン（Ａｃｔｂ）転写物に対するプローブを使用した、Ｔ３Ｔマウス線維芽細胞株における（ａ）に示した略図の使用を説明する未加工データ。
【図２２】ラムダエキソヌクレアーゼ（λ−ｅｘｏ）を使用するハイブリダイゼーション連鎖反応（ＨＣＲ）の再ハイブリダイゼーションの図である。（ａ）架橋鎖のλ−ｅｘｏ消化の略図であり、λ−ｅｘｏは５’リン酸化架橋鎖を５’から３’方向に選択的に消化して、標的、例えばｍＲＮＡに結合した中間プローブ鎖からＨＣＲポリマーを放出する。放出されたポリマーを洗浄緩衝液で洗浄する。次に、新しい架橋鎖を、異なる蛍光色素を有する異なるヘアピンセットの重合化を開始する異なるイニシエーター配列を有する標的結合プローブにハイブリダイズさせることができる。（ｂ）β−アクチン（Ａｃｔｂ）転写物に対するプローブを使用したＴ３Ｔマウス線維芽細胞株における（ａ）に示した略図の使用を説明する未加工データ。
【図２３】ウラシル特異的切断試薬（ＵＳＥＲ）を使用するハイブリダイゼーション連鎖反応（ＨＣＲ）の再ハイブリダイゼーションの図である。（ａ）架橋鎖のＵＳＥＲ消化の略図。ＵＳＥＲは、架橋鎖中のデオキシウリジンヌクレオチドを選択的に消化して、架橋鎖を断片化させる。次に、断片を中間プローブ鎖から解離させて、標的、例えばｍＲＮＡに結合したプローブからＨＣＲポリマーを放出させる。放出されたポリマーを洗浄緩衝液によって洗浄する。次に、新しい架橋鎖を、異なる蛍光色素を有する異なるヘアピンセットの重合化を開始する異なるイニシエーター配列を有する標的結合プローブにハイブリダイズさせることができる。（ｂ）β−アクチン（Ａｃｔｂ）転写物に対するプローブを使用した、Ｔ３Ｔマウス線維芽細胞株における（ａ）に示した略図の使用を説明する未加工データ。
【図２４】相補的オリゴヌクレオチド（ｃＴＯＥ）を使用した、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの例示的な除去の図である。
【図２５】例示的なオリゴヌクレオチドの調製の図である。当初のオリゴヌクレオチド（この図で例示される、プローブ）ライブラリは、いくつかのプローブサブライブラリを含む。それぞれのサブライブラリは、ＰＣＲを使用してサブライブラリを増幅するために使用することができる特異的なプライマーの組を有する。所望のサブライブラリが増幅された後、産物をニッキング酵素と共にインキュベートする。酵素は、プローブ鎖上のホスホジエステル結合をその認識部位で切断する。得られた産物を変性させて、変性ゲル上で泳動させると、所望のプローブ配列が放出される。次に、プローブのバンドをゲルから切り出して抽出することができる。抽出された産物をハイブリダイゼーションのために使用することができる。
【図２６】例示的なオリゴヌクレオチドの調製の図である。産物はゲル上の三番目のバンドであった。ライブラリは、それに関連する多くの異なるプライマーを有し、プローブのそれぞれのサブセットに関して１つのプライマーセットを有する。例示的なプライマーは、ＧＣ含有量４５〜５５％及びＴｍ約５５℃を有するランダムな２０ヌクレオチドの配列であった。ニッキングエンドヌクレアーゼ部位はＧＴＣＴＣＮＮであった；対応するニッキングエンドヌクレアーゼは、Ｎｔ．ＢｓｍＡＩである。産物プローブは、４５〜５５％のＧＣ含有量を有する関心対象ｍＲＮＡと相補的な２０量体のＤＮＡ配列であった。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
とりわけ、本発明は、細胞における核酸（例えば、転写物及び／又はＤＮＡ遺伝子座）
をプロファイリングするための新たな方法、組成物及び／又はキットを提供する。
【００４０】
いくつかの実施形態において、本発明は、細胞における核酸（例えば、転写物及び／又
はＤＮＡ遺伝子座）をプロファイリングするための方法を提供する。いくつかの実施形態
において、単一細胞における複数の標的をプロファイリングする方法を提供する。提供す
る方法は、とりわけ、逐次バーコーディングにより限られた数の検出可能な標識を用いて
多数の標的（転写物、ＤＮＡ遺伝子座又はそれらの組合せ）をプロファイリングすること
ができる。
【００４１】
図１に本発明による方法を示す。示すように、本発明は、標識プローブを用いた複数の
ラウンドのハイブリダイゼーション（接触ステップ）により細胞中に存在する核酸（例え
ば、ｍＲＮＡｓ）をプロファイリングする方法を提供する。具体的には、図１に示すよう
に、細胞中の核酸標的とハイブリダイズする複数の組のプローブを提供し、プローブ（す
なわち、異なる標的とハイブリダイズする検出可能に標識されたオリゴヌクレオチド）は
、単一の組の中で標識されており、さらに、少なくとも１つのプローブは、異なる組にお
いて異なって標識されている。
【００４２】
いくつかの実施形態において、本発明（例えば、図１に示すような）は、
（ａ）組成物が少なくとも
（ｉ）第１の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第１の検出可能な部分により標識
されている第１のオリゴヌクレオチド、及び
（ｉｉ）第２の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第２の検出可能な部分により標
識されている第２のオリゴヌクレオチド
を含むように、複数の転写物及びＤＮＡ遺伝子座を含む細胞を、それぞれが転写物又はＤ
ＮＡ遺伝子座を標的とし、検出可能な部分により標識されている、第１の複数の検出可能
に標識されたオリゴヌクレオチドと接触させることを含む第１の接触ステップを実施する
ステップと、
（ｂ）第１の複数のオリゴヌクレオチドによるそれらの標的とのハイブリダイゼーション
が検出されるように第１の接触ステップの後に細胞をイメージングするステップと、
（ｃ）第２の複数のオリゴヌクレオチドが少なくとも
（ｉ）第１の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第１のオリゴヌクレオチドと配列
が場合によって同じである、第３のオリゴヌクレオチド、及び
（ｉｉ）第２の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第２のオリゴヌクレオチドと配
列が場合によって同じである、第４のオリゴヌクレオチド
を含み、
第２の複数のオリゴヌクレオチドに存在するオリゴヌクレオチドの少なくとも１つが第１
の複数のオリゴヌクレオチドにおける同じ転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とする対応す
るオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標識されているという点が第２の複
数のオリゴヌクレオチドが第１の複数のオリゴヌクレオチドと異なるように、また第２の
複数のオリゴヌクレオチドにおいて、
（ｉｉｉ）第３のオリゴヌクレオチドが、第１の検出可能な部分、第２の検出可能な部
分又は第３の検出可能な部分により標識されており、
（ｉｖ）第４のオリゴヌクレオチドが、第１の検出可能な部分、第２の検出可能な部分
、第３の検出可能な部分又は第４の検出可能な部分により標識されており、
第３のオリゴヌクレオチドが第１のオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標
識されているか、又は第４のオリゴヌクレオチドが第２のオリゴヌクレオチドと異なる検
出可能な部分により標識されているか、又は両方であるように、
細胞を、第１の複数のオリゴヌクレオチドにより標的とされる重複転写物及び／又はＤＮ
Ａ遺伝子座を標的とするオリゴヌクレオチドを含む、第２の複数の検出可能に標識された
オリゴヌクレオチドと接触させることを含む第２の接触ステップを実施するステップと、
（ｄ）第２の複数のオリゴヌクレオチドによるそれらの標的とのハイブリダイゼーション
が検出されるように第２の接触ステップの後に細胞をイメージングするステップと、
（ｅ）同じ転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とするオリゴヌクレオチドの検出可能な部分
の標識の少なくとも１つの差のため、それぞれの用いられる複数のオリゴヌクレオチドが
他の用いられる複数のオリゴヌクレオチドとそれぞれと異なる、第１及び第２の複数のオ
リゴヌクレオチドにより標的にされる重複転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とするオリゴ
ヌクレオチドを含む新たな複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを毎回用いて
、接触及びイメージングステップを場合によって反復するステップと
を含む方法を提供する。
【００４３】
本明細書で用いているように、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、検出可能
な部分により標識されている。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリ
ゴヌクレオチドは、１つの検出可能な部分を含む。いくつかの実施形態において、検出可
能に標識されたオリゴヌクレオチドは、２つ以上の検出可能な部分を含む。いくつかの実
施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、１つの検出可能な部分を
有する。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、２
つ以上の検出可能な部分を有する。
【００４４】
いくつかの実施形態において、検出可能な部分は、フルオロフォアであるか又はそれを
含む。具体的としての、フルオロフォアにより標識された検出可能に標識されたオリゴヌ
クレオチドは、蛍光ｉｎ  ｓｉｔｕハイブリダイゼーション（ＦＩＳＨ）用のプローブを
含むが、これらに限定されない。当業者によって広く知られ、実施されるＦＩＳＨは、と
りわけ、特定のＤＮＡ配列又はＲＮＡ標的の存在又は非存在を検出し、その位置を特定す
るために用いられる。標識された検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを設計し、調
製する方法は、当技術分野で広く知られており、米国特許出願公開ＵＳ２０１２０１４２
０１４に記載されているものを含むが、これに限定されない。しかし、フルオロフォアの
入手可能性のような制約のため、ＦＩＳＨは、所定の実験における限られた数の標的をプ
ロファイリングするために用いることができるに過ぎない。異なる標的を多重化するため
の逐次バーコーディングにより、本発明の提供する方法は、ＦＮまでの多数の標的をプロ
ファイリングすることができる。ここで、Ｆは、検出可能な部分（ＦＩＳＨの場合、フル
オロフォア）の種類の数であり、Ｎは、接触ステップ（ＦＩＳＨの場合、ハイブリダイゼ
ーション）の数である。例えば、Ｆが４で、Ｎが８である場合、ほぼ全体のトランスクリ
プターゼ（４８＝６５５３６）をプロファイリングすることができる。いくつかの実施形
態において、Ｆは、少なくとも２である。いくつかの実施形態において、Ｆは、３である
。いくつかの実施形態において、Ｆは、４である。いくつかの実施形態において、Ｆは、
５である。いくつかの実施形態において、Ｆは、６である。いくつかの実施形態において
、Ｆは、７である。いくつかの実施形態において、Ｆは、８である。いくつかの実施形態
において、Ｆは、９である。いくつかの実施形態において、Ｆは、１０である。いくつか
の実施形態において、Ｆは、１１である。いくつかの実施形態において、Ｆは、１２であ
る。いくつかの実施形態において、Ｆは、１３である。いくつかの実施形態において、Ｆ
は、１４である。いくつかの実施形態において、Ｆは、１５である。いくつかの実施形態
において、Ｆは、１５より大きい。いくつかの実施形態において、Ｎは、２である。いく
つかの実施形態において、Ｎは、２より大きい。いくつかの実施形態において、Ｎは、３
である。いくつかの実施形態において、Ｎは、３より大きい。いくつかの実施形態におい
て、Ｎは、４である。いくつかの実施形態において、Ｎは、４より大きい。いくつかの実
施形態において、Ｎは、５である。いくつかの実施形態において、Ｎは、５より大きい。
いくつかの実施形態において、Ｎは、６である。いくつかの実施形態において、Ｎは、６
より大きい。いくつかの実施形態において、Ｎは、７である。いくつかの実施形態におい
て、Ｎは、７より大きい。いくつかの実施形態において、Ｎは、８である。いくつかの実
施形態において、Ｎは、８より大きい。いくつかの実施形態において、Ｎは、９である。
いくつかの実施形態において、Ｎは、９より大きい。いくつかの実施形態において、Ｎは
、１０である。いくつかの実施形態において、Ｎは、１０より大きい。いくつかの実施形
態において、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、少なくとも１００個の
標的を標的とする。
【００４５】
接触ステップにおいて、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、その標的へのそ
の結合の前に、それと同時に又はその後に標識することができる。いくつかの実施形態に
おいて、フルオロフォア標識オリゴヌクレオチドのような、検出可能に標識されたオリゴ
ヌクレオチドは、その標的へのその結合の前に標識される。いくつかの実施形態において
、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、その標的へのその結合と同時に標識され
る。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、その標
的へのその結合の後に標識される。いくつかの実施形態において、検出可能に標識された
オリゴヌクレオチドは、ハイブリダイゼーション連鎖反応（ＨＣＲ）（Ｃｈｏｉ、ＨＭ．
、Ｎａｔ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．、２０１０年１１月、２８巻（１１号）、１２０８〜
１２頁）によるオルソゴナル増幅によるハイブリダイゼーションの後に標識される。いく
つかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、部分、例えば、
核酸配列を含み、イメージングステップにおいてシグナルをもたらし得る１つ又は複数の
部分は、オリゴヌクレオチドに直接的又は間接的に結合させることができる。
【００４６】
いくつかの実施形態において、同じ種類の標識を、異なる標的に対する異なるプローブ
に結合させることができる。いくつかの実施形態において、同じ標的に対するプローブは
、接触ステップで用いる複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチド（一組の検出可
能に標識されたオリゴヌクレオチド）における同じ標識を有する。標的について情報、例
えば、定量的及び／又は空間的情報を得ることができるように、各標的は、接触及びイメ
ージングのラウンドの後に、それ自体の標識の固有の組合せを有する（逐次バーコーディ
ング）。例えば、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを標識するためにフルオロフ
ォアを用いる場合、Ｎステップの後に、標的は、Ｆ１Ｆ２．．．ＦＮの逐次バーコードを
有することとなる。ここで、Ｆｎは、第ｎ番目のイメージングにおける標的について用い
られるフルオロフォアの色である。１つの標的は、それらのバーコードの差異（例えば、
赤赤青赤を赤赤赤青と比較した）によって他のものと区別することができる。
【００４７】
いくつかの実施形態において、本発明の標識は、フルオレセイン、ローダミン、Ａｌｅ
ｘａ  Ｆｌｕｏｒｓ、ＤｙＬｉｇｈｔ  ｆｌｕｏｒｓ、ＡＴＴＯ  Ｄｙｅｓ又はそれらの
いずれかの類似体若しくは誘導体を含むが、これらに限定されない、１つ又は複数の蛍光
色素であるか又はそれを含む。
【００４８】
いくつかの実施形態において、本発明の標識は、フルオレセイン及びフルオレセインの
化学的誘導体；エオシン；カルボキシフルオレセイン；フルオレセインイソチオシアネー
ト（ＦＩＴＣ）；フルオレセインアミダイト（ＦＡＭ）；エリスロシン；ローズベンガル
；緑膿菌（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）により分泌されるフルオレ
セイン；メチレンブルー；レーザー色素；ローダミン色素（例えば、ローダミン、ローダ
ミン６Ｇ、ローダミンＢ、ローダミン１２３、オーラミンＯ、スルホローダミン１０１、
スルホローダミンＢ及びテキサスレッド）を含むが、これらに限定されない。
【００４９】
いくつかの実施形態において、本発明の標識は、ＡＴＴＯ色素；アクリジン色素（例え
ば、アクリジンオレンジ、アクリジンイエロー）；Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ；７−アミノ
アクチノマイシンＤ；８−アニリノナフタレン−１−スルホネート；オーラミン−ローダ
ミン染色；ベンズアントロン；５，１２−ビス（フェニルエチニル）ナフタセン；９，１
０−ビス（フェニルエチニル）アントラセン；ブラックライトペイント；ブレインボウ；
カルセイン；カルボキシフルオロセイン；カルボキシフルオロセイン二酢酸スクシンイミ
ジルエステル；カルボキシフルオロセインスクシンイミジルエステル；１−クロロ−９，
１０−ビス（フェニルエチニル）アントラセン；２−クロロ−９，１０−ビス（フェニル
エチニル）アントラセン；２−クロロ−９，１０−ジフェニルアントラセン；クマリン；
シアニン色素（例えば、Ｃｙ３及びＣｙ５、ＤｉＯＣ６、ＳＹＢＲ  Ｇｒｅｅｎ  Ｉなど
のシアニン）；ＤＡＰＩ、Ｄａｒｋ  ｑｕｅｎｃｈｅｒ、ＤｙＬｉｇｈｔ  Ｆｌｕｏｒ、
Ｆｌｕｏ−４、ＦｌｕｏＰｒｏｂｅｓ；フルオロン色素（例えば、カルセイン、カルボキ
シフルオロセイン、カルボキシフルオロセイン二酢酸スクシンイミジルエステル、カルボ
キシフルオロセインスクシンイミジルエステル、エオシン、エオシンＢ、エオシンＹ、エ
リスロシン、フルオロセイン、フルオロセインイソチオシアネート、フルオロセインアミ
ダイト、インディアンイエロー、メルブロミン）；フルオロジェード染色；Ｆｕｒａ−２
；Ｆｕｒａ−２−アセトキシメチルエステル；緑色蛍光タンパク質、ヘキスト染色、イン
ディアンイエロー、Ｉｎｄｏ−１、ルシファーイエロー、ルシフェリン、メロシアニン、
蛍光増白剤、オキサジン色素（例えば、クレシルバイオレット、ナイルブルー、ナイルレ
ッド）；ペリレン；フェナントリジン色素（臭化エチジウム及びヨウ化プロピジウム）；
フロキシン、フィコビリン、フィコエリスリン、フィコエリスロビリン、ピラニン、ロー
ダミン、ローダミン１２３、ローダミン６Ｇ、ＲｉｂｏＧｒｅｅｎ、ＲｏＧＦＰ、ルブレ
ン、ＳＹＢＲ  Ｇｒｅｅｎ  Ｉ、（Ｅ）−スチルベン、（Ｚ）−スチルベン、スルホロー
ダミン１０１、スルホローダミンＢ、Ｓｙｎａｐｔｏ−ｐＨｌｕｏｒｉｎ、テトラフェニ
ルブタジエン、四ナトリウムトリス（バソフェナントロリンジスルホネート）ルテニウム
（ＩＩ）、テキサスレッド、ＴＳＱ、ウンベリフェロン又は黄色蛍光タンパク質を含むが
、これらに限定されない。
【００５０】
いくつかの実施形態において、本発明の標識は、Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ系列の蛍光色
素（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｐｒｏｂｅｓ、Ｏｒｅｇｏｎ）を含むが、これらに限定されな
い。Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ色素は、蛍光顕微鏡法及び細胞生物学において細胞及び組織
標識として広く用いられている。Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ系列の励起及び発光スペクトル
は、可視スペクトルを対象範囲として含み、赤外に及ぶ。系列の個々のメンバーは、ほぼ
それらの最大励起波長（ｎｍ単位）に従って番号付けされている。特定のＡｌｅｘａ  Ｆ
ｌｕｏｒ色素は、クマリン、ローダミン、キサンテン（フルオレセインなど）及びシアニ
ン色素のスルホン化により合成される。いくつかの実施形態において、スルホン化は、Ａ
ｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ色素を負に荷電させ、親水性にする。いくつかの実施形態において
、Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ色素は、同等の励起及び発光の一般的な色素（例えば、フルオ
レセイン、ローダミン）よりも、またより新しいシアニン系列よりある程度、安定であり
、輝度が高く、ｐＨ感受性が低い。具体的としてのＡｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ色素は、Ａｌ
ｅｘａ−３５０、Ａｌｅｘａ−４０５、Ａｌｅｘａ−４３０、Ａｌｅｘａ−４８８、Ａｌ
ｅｘａ−５００、Ａｌｅｘａ−５１４、Ａｌｅｘａ−５３２、Ａｌｅｘａ−５４６、Ａｌ
ｅｘａ−５５５、Ａｌｅｘａ−５６８、Ａｌｅｘａ−５９４、Ａｌｅｘａ−６１０、Ａｌ
ｅｘａ−６３３、Ａｌｅｘａ−６４７、Ａｌｅｘａ−６６０、Ａｌｅｘａ−６８０、Ａｌ
ｅｘａ−７００又はＡｌｅｘａ−７５０を含むが、これらに限定されない。
【００５１】
いくつかの実施形態において、本発明の標識は、１つ又は複数のＤｙＬｉｇｈｔ  Ｆｌ
ｕｏｒ系列の蛍光色素（Ｄｙｏｍｉｃｓ  ａｎｄ  Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉ
ｅｎｔｉｆｉｃ）を含む。具体的としてのＤｙＬｉｇｈｔ  Ｆｌｕｏｒ系列の色素は、Ｄ
ｙＬｉｇｈｔ−３５０、ＤｙＬｉｇｈｔ−４０５、ＤｙＬｉｇｈｔ−４８８、ＤｙＬｉｇ
ｈｔ−５４９、ＤｙＬｉｇｈｔ−５９４、ＤｙＬｉｇｈｔ−６３３、ＤｙＬｉｇｈｔ−６
４９、ＤｙＬｉｇｈｔ−６８０、ＤｙＬｉｇｈｔ−７５０又はＤｙＬｉｇｈｔ−８００を
含むが、これらに限定されない。
【００５２】
いくつかの実施形態において、検出可能な部分は、ナノ材料であるか又はそれを含む。
いくつかの実施形態において、検出可能な部分は、ナノ粒子であるか又はそれを含む。い
くつかの実施形態において、検出可能な部分は、量子ドットであるか又はそれを含む。い
くつかの実施形態において、検出可能な部分は、量子ドットである。いくつかの実施形態
において、検出可能な部分は、量子ドットを含む。いくつかの実施形態において、検出可
能な部分は、金ナノ粒子であるか又はそれを含む。いくつかの実施形態において、検出可
能な部分は、金ナノ粒子である。いくつかの実施形態において、検出可能な部分は、金ナ
ノ粒子を含む。
【００５３】
当業者は、いくつかの実施形態において、特定のサイクルにおける特定のプローブの標
識の選択は、例えば、サイズ、発生するシグナルの種類、プローブに結合する又は組み込
まれる態様、細胞内のそれらの位置を含む細胞成分の特性、細胞の特性、解析される相互
作用の種類などを含む様々な因子に基づいて決定することができることを理解する。
【００５４】
例えば、いくつかの実施形態において、プローブは、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミジル
エステル（ＮＨＳ−エステル）反応性基を有するように合成されたＣｙ３又はＣｙ５で標
識されている。ＮＨＳ−エステルは、脂肪族アミン基と容易に反応するので、ヌクレオチ
ドは、アミノアルキル基で修飾することができる。これは、合成反応中にアミノアルキル
修飾ヌクレオチドを組み込むことによって行うことができる。いくつかの実施形態におい
て、消光効果を避けるために標識を６０塩基ごとに用いる。
【００５５】
検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、標的、例えば、転写物又はＤＮＡ遺伝子
座とハイブリダイズすることができる。いくつかの実施形態において、標的は、転写物で
あるか又はそれを含む。いくつかの実施形態において、標的は、転写物である。いくつか
の実施形態において、転写物は、ＲＮＡである。いくつかの実施形態において、転写物は
、ｍＲＮＡである。いくつかの実施形態において、転写物は、ｔＲＮＡである。いくつか
の実施形態において、転写物は、ｒＲＮＡである。いくつかの実施形態において、転写物
は、ｓｎＲＮＡである。いくつかの実施形態において、ＲＮＡは、非コーディングＲＮＡ
である。具体的としての非コーディングＲＮＡタイプは、当技術分野で広く知られており
、長鎖非コーディングＲＮＡ（ｌｎｃＲＮＡ）、マイクロＲＮＡ（ｍｉＲＮＡ）、短鎖干
渉性ＲＮＡ（ｓｉＲＮＡ）、ｐｉｗｉ相互作用性ＲＮＡ（ｐｉＲＮＡ）、核小体内低分子
ＲＮＡ（ｓｎｏＲＮＡ）及び他の短鎖ＲＮＡｓを含むが、これらに限定されない。いくつ
かの実施形態において、ＲＮＡは、ｌｎｃＲＮＡである。いくつかの実施形態において、
ＲＮＡは、ｍｉＲＮＡである。いくつかの実施形態において、ＲＮＡは、ｐｉＲＮＡであ
る。いくつかの実施形態において、ＲＮＡは、ｓｎｏＲＮＡである。
【００５６】
いくつかの実施形態において、標的は、ＤＮＡ遺伝子座であるか又はそれを含む。いく
つかの実施形態において、標的がＤＮＡ遺伝子座である場合、検出可能に標識されたオリ
ゴヌクレオチドは、１つ若しくは複数のＲＮＡヌクレオチド又はＲＮＡセグメントを場合
によって含む。検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、ＲＮＡ配列を含み、これは
、ＤＮＡ標的を分解せずにイメージングの後に、例えば、ＲＮＡ特異的酵素消化により、
選択的に除去することができる。ＲＮＡを特異的に分解するが、ＤＮＡを分解しない具体
例としての酵素は、ＲＮアーゼＡ及びＲＮアーゼＨなどの様々なＲＮアーゼを含むが、こ
れらに限定されない。
【００５７】
いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、その標的
、例えば、転写物又はＤＮＡ遺伝子座と直接ハイブリダイズする。いくつかの実施形態に
おいて、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、標的に結合している、ハイブリダ
イズしている又は他の仕方で特異的に結合している１つ又は複数の中間物、例えば、オリ
ゴヌクレオチドへの結合又はハイブリダイゼーションによりその標的と特異的に相互作用
する（認識する）。いくつかの実施形態において、中間オリゴヌクレオチドは、相補的配
列を有する第２のオリゴヌクレオチド（「架橋オリゴヌクレオチド」又は「架橋プローブ
」）がそれに結合することができるようなオーバーハングによりその標的に対してハイブ
リダイズしている。いくつかの実施形態において、中間物は、核酸を標的とし、検出可能
な部分により場合によって標識されており、標的とのハイブリダイゼーションの後にオー
バーハング配列を含む。いくつかの実施形態において、中間物は、標的とハイブリダイズ
する配列、オーバーハング配列及び場合による検出可能な部分を含む。いくつかの実施形
態において、中間物は、標的とハイブリダイズする配列及びオーバーハング配列を含む。
いくつかの実施形態において、中間物は、検出可能な部分を含まない。いくつかの実施形
態において、第２のオリゴヌクレオチドは、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドで
ある。いくつかの実施形態において、第２の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは
、色素により標識される。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌ
クレオチドは、ＨＣＲポリマーにより標識される。いくつかの実施形態において、標的に
結合した中間オリゴヌクレオチドは、複数の接触、除去及び／又はイメージングステップ
を経て保存され、接触及びイメージングステップにおいて架橋プローブを介して中間オリ
ゴヌクレオチドに連結されている検出可能な標識の組合せにより逐次バーコードがもたら
される。例えば、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを架橋プローブとして用いる
場合、バーコードは、それらのオーバーハング配列を介して中間オリゴヌクレオチドとハ
イブリダイズする検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドによってもたらされる。イメ
ージングステップの後に、架橋オリゴヌクレオチドは、本明細書で述べたように場合によ
って除去される。いくつかの実施形態において、１つの中間オリゴヌクレオチドを標的に
対して用いる。いくつかの実施形態において、２つ以上の中間オリゴヌクレオチドを標的
に対して用いる。いくつかの実施形態において、３つ以上の中間オリゴヌクレオチドを標
的に対して用いる。いくつかの実施形態において、４つ以上の中間オリゴヌクレオチドを
標的に対して用いる。いくつかの実施形態において、５つ以上の中間オリゴヌクレオチド
を標的に対して用いる。いくつかの実施形態において、６つ以上の中間オリゴヌクレオチ
ドを標的に対して用いる。いくつかの実施形態において、７つ以上の中間オリゴヌクレオ
チドを標的に対して用いる。いくつかの実施形態において、８つ以上の中間オリゴヌクレ
オチドを標的に対して用いる。いくつかの実施形態において、９つ以上の中間オリゴヌク
レオチドを標的に対して用いる。いくつかの実施形態において、１０以上の中間オリゴヌ
クレオチドを標的に対して用いる。いくつかの実施形態において、１１以上の中間オリゴ
ヌクレオチドを標的に対して用いる。いくつかの実施形態において、１２以上の中間オリ
ゴヌクレオチドを標的に対して用いる。いくつかの実施形態において、１３以上の中間オ
リゴヌクレオチドを標的に対して用いる。いくつかの実施形態において、１３以上の中間
オリゴヌクレオチドを標的に対して用いる。いくつかの実施形態において、１５以上の中
間オリゴヌクレオチドを標的に対して用いる。いくつかの実施形態において、１６以上の
中間オリゴヌクレオチドを標的に対して用いる。いくつかの実施形態において、１７以上
の中間オリゴヌクレオチドを標的に対して用いる。いくつかの実施形態において、１８以
上の中間オリゴヌクレオチドを標的に対して用いる。いくつかの実施形態において、１９
以上の中間オリゴヌクレオチドを標的に対して用いる。いくつかの実施形態において、２
０以上の中間オリゴヌクレオチドを標的に対して用いる。いくつかの実施形態において、
２１以上の中間オリゴヌクレオチドを標的に対して用いる。いくつかの実施形態において
、２２以上の中間オリゴヌクレオチドを標的に対して用いる。いくつかの実施形態におい
て、２３以上の中間オリゴヌクレオチドを標的に対して用いる。いくつかの実施形態にお
いて、２４以上の中間オリゴヌクレオチドを標的に対して用いる。いくつかの実施形態に
おいて、２５以上の中間オリゴヌクレオチドを標的に対して用いる。いくつかの実施形態
において、３０以上の中間オリゴヌクレオチドを標的に対して用いる。いくつかの実施形
態において、４０以上の中間オリゴヌクレオチドを標的に対して用いる。いくつかの実施
形態において、５０以上の中間オリゴヌクレオチドを標的に対して用いる。
【００５８】
いくつかの実施形態において、各中間オリゴヌクレオチドは、標的の異なる配列とハイ
ブリダイズする。いくつかの実施形態において、標的の各中間オリゴヌクレオチドは、同
じオーバーハング配列を含む。いくつかの実施形態において、標的に対する各検出可能に
標識されたオリゴヌクレオチドは、標的の全ての中間オリゴヌクレオチドによって共有さ
れる同じオーバーハング配列に対して相補的な同じ配列を含む。いくつかの実施形態にお
いて、中間オリゴヌクレオチドは、標的と相補的な配列及び検出可能に標識されたオリゴ
ヌクレオチドと相補的な配列を含む。
【００５９】
いくつかの実施形態において、提供する方法は、
（ｆ）複数の核酸を含む細胞を、それぞれが
（ｉ）核酸を標的とし、検出可能な部分により場合によって標識されており、且つ
（ｉｉ）標的とのハイブリダイゼーションの後にオーバーハング配列を含む、複数の中
間オリゴヌクレオチドと接触させることを含む接触ステップを実施するステップと、
（ｇ）中間オリゴヌクレオチドとそれらの標的との間の相互作用が検出されるように細胞
を場合によってイメージングするステップと
をさらに含む。
【００６０】
いくつかの実施形態において、ステップ（ｆ）及び場合によるステップ（ｇ）は、ステ
ップ（ａ）の前に実施する。いくつかの実施形態において、ステップ（ｆ）は、実施され
たステップ（ａ）である。いくつかの実施形態において、除去ステップは、中間オリゴヌ
クレオチドを保存する。
【００６１】
いくつかの実施形態において、提供する技術は、スプライシング変動、ＲＮＡエディテ
ィング、オリゴヌクレオチド修飾又はそれらの組合せの結果として形成される異なる転写
物をプロファイリングするために用いる。いくつかの実施形態において、標的は、ＲＮＡ
スプライシング変異体である。いくつかの実施形態において、提供する技術は、遺伝子の
１つ又は複数のスプライシング変異体、例えば、遺伝子の１つ又は複数のスプライシング
変異体の位置及び量をプロファイリングする。いくつかの実施形態において、提供する方
法又は組成物は、異なるスプライシング変異体をプロファイリングする。いくつかの実施
形態において、１つ又は複数の変異体を含むエキソンは、逐次ハイブリダイゼーション及
びバーコーディングにより標的にされ、バーコード化される。いくつかの実施形態におい
て、スプライシング変異体は、スプライシングに起因する１つ又は複数の区別できる配列
を含み、そのような配列が標的とされる。いくつかの実施形態において、エキソン及び／
又は区別できる配列を標的とすることによって、提供する技術は、１つ又は複数の特定の
スプライシング変異体又はｍＲＮＡの全スプライシングレパートリーをプロファイリング
することができる。当技術分野で広く知られているように、ｍＲＮＡスプライシングは、
多くの生物学的過程及び疾患、例えば、自閉症又はダウン症候群のような神経系の疾患に
対して重要である。細胞間接着及びシナプス形成に関与する分子がスプライシングされ、
それらの欠陥が脳内の誤配線を生じさせ、疾患を引き起こすことが公知である。
【００６２】
いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、配列エデ
ィティング、化学修飾及び／又はそれらの組合せによってもたらされた配列修飾体を標的
とする。いくつかの実施形態において、修飾核酸標的は、場合によって変換過程の後に、
非修飾標的と比較すると、１つ又は複数の異なる相補的配列とハイブリダイズするので、
修飾核酸と選択的にハイブリダイズする１つ又は複数のオリゴヌクレオチドを用いてプロ
ファイリングする。いくつかの実施形態において、標的は、ＲＮＡエディティングによる
ＲＮＡである（Ｂｒｅｎｎｉｃｋｅ  Ａ．、Ａ．  Ｍａｒｃｈｆｅｌｄｅｒら、（１９９
９）「ＲＮＡ  ｅｄｉｔｉｎｇ」、ＦＥＭＳ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ  Ｒｅｖ  ２３巻（３
号）、２９７〜３１６頁）。いくつかの実施形態において、提供する技術は、ＲＮＡエデ
ィティングにより形成された異なるＲＮＡ変異体をプロファイリングする。いくつかの実
施形態において、提供する技術は、修飾オリゴヌクレオチドをプロファイリングする。い
くつかの実施形態において、提供する技術は、メチル化ＲＮＡをプロファイリングする（
Ｓｏｎｇ  ＣＸ、Ｙｉ  Ｃ、Ｈｅ  Ｃ．、Ｍａｐｐｉｎｇ  ｒｅｃｅｎｔｌｙ  ｉｄｅｎ
ｔｉｆｉｅｄ  ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ  ｖａｒｉａｎｔｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｇｅｎｏｍｅ
ａｎｄ  ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅ、Ｎａｔ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．、２０１２年
１１月、３０巻（１１号）、１１０７〜１６頁）。いくつかの実施形態において、提供す
る技術は、メチル化ＤＮＡをプロファイリングする。いくつかの実施形態において、標的
は、一塩基多型（ＳＮＰ）である。
【００６３】
いくつかの実施形態において、標的をプロファイリングすることにより、提供する技術
は、とりわけ、場合によっては、単一細胞、組織、臓器又は生物における標的の定量的及
び／又は位置決め情報を提供する。いくつかの実施形態において、転写物のプロファイリ
ングは、細胞、組織、臓器又は生物内の遺伝子発現の時空間パターンを定性的に、且つ／
又は定量的に定義するために用いることができる。
【００６４】
いくつかの実施形態において、一組における各検出可能に標識されたオリゴヌクレオチ
ドが、異なる標的、例えば、転写物又はＤＮＡ遺伝子座を有する。いくつかの実施形態に
おいて、一組における２つ以上の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが同じ標的を
有する。いくつかの実施形態において、２つ以上の検出可能に標識されたオリゴヌクレオ
チドが同じ転写物を標的とする。いくつかの実施形態において、２つ以上の検出可能に標
識されたオリゴヌクレオチドが同じＤＮＡ遺伝子座を標的とする。いくつかの実施形態に
おいて、約２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１
６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９
、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０又は１００の検出可能に標識されたオリゴ
ヌクレオチドが同じ標的を標的とする。いくつかの実施形態において、２つ以上の検出可
能に標識されたオリゴヌクレオチドが同じ標的を標的とする。いくつかの実施形態におい
て、５つ以上の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが同じ標的を標的とする。いく
つかの実施形態において、１０以上の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが同じ標
的を標的とする。いくつかの実施形態において、１５以上の検出可能に標識されたオリゴ
ヌクレオチドが同じ標的を標的とする。いくつかの実施形態において、２０以上の検出可
能に標識されたオリゴヌクレオチドが同じ標的を標的とする。いくつかの実施形態におい
て、２５以上の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが同じ標的を標的とする。いく
つかの実施形態において、３０以上の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが同じ標
的を標的とする。いくつかの実施形態において、３５以上の検出可能に標識されたオリゴ
ヌクレオチドが同じ標的を標的とする。いくつかの実施形態において、４０以上の検出可
能に標識されたオリゴヌクレオチドが同じ標的を標的とする。いくつかの実施形態におい
て、４５以上の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが同じ標的を標的とする。いく
つかの実施形態において、５０以上の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが同じ標
的を標的とする。いくつかの実施形態において、６０以上の検出可能に標識されたオリゴ
ヌクレオチドが同じ標的を標的とする。いくつかの実施形態において、７０以上の検出可
能に標識されたオリゴヌクレオチドが同じ標的を標的とする。いくつかの実施形態におい
て、８０以上の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが同じ標的を標的とする。いく
つかの実施形態において、９０以上の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが同じ標
的を標的とする。いくつかの実施形態において、１００以上の検出可能に標識されたオリ
ゴヌクレオチドが同じ標的を標的とする。いくつかの実施形態において、約１〜１０の検
出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが同じ標的を標的とする。いくつかの実施形態に
おいて、約５〜１５の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが同じ標的を標的とする
。いくつかの実施形態において、約１０〜２０の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチ
ドが同じ標的を標的とする。いくつかの実施形態において、約１５〜２５の検出可能に標
識されたオリゴヌクレオチドが同じ標的を標的とする。いくつかの実施形態において、約
２０〜３０の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが同じ標的を標的とする。いくつ
かの実施形態において、約２５〜３５の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが同じ
標的を標的とする。いくつかの実施形態において、約３０〜４０の検出可能に標識された
オリゴヌクレオチドが同じ標的を標的とする。いくつかの実施形態において、約３５〜４
５の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが同じ標的を標的とする。いくつかの実施
形態において、約４０〜５０の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが同じ標的を標
的とする。いくつかの実施形態において、約４５〜５５の検出可能に標識されたオリゴヌ
クレオチドが同じ標的を標的とする。いくつかの実施形態において、約５０〜７０の検出
可能に標識されたオリゴヌクレオチドが同じ標的を標的とする。いくつかの実施形態にお
いて、約６０〜８０の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが同じ標的を標的とする
。いくつかの実施形態において、約７０〜９０の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチ
ドが同じ標的を標的とする。いくつかの実施形態において、約８０〜１００の検出可能に
標識されたオリゴヌクレオチドが同じ標的を標的とする。
【００６５】
いくつかの実施形態において、とりわけ、同じ標的に対して複数の検出可能に標識され
たオリゴヌクレオチドを用いることにより、シグナル強度が増大する。いくつかの実施形
態において、同じ標的を標的とする一組における各検出可能に標識されたオリゴヌクレオ
チドが、標的の異なる部分と相互作用する。
【００６６】
いくつかの実施形態において、一組における標的に対する全ての検出可能に標識された
オリゴヌクレオチドが、同じ検出可能な部分を有する。いくつかの実施形態において、全
ての検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが、同じ方法で標識されている。いくつか
の実施形態において、標的に対する全ての検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが、
同じフルオロフォアを有する。
【００６７】
いくつかの実施形態において、標的に対する検出可能に標識されたオリゴヌクレオチド
は、標的の標的領域内に位置決めされる。標的領域は、種々の長さを有し得る。いくつか
の実施形態において、標的領域は、長さが約２０ｂｐである。いくつかの実施形態におい
て、標的領域は、長さが約３０ｂｐである。いくつかの実施形態において、標的領域は、
長さが約４０ｂｐである。いくつかの実施形態において、標的領域は、長さが約５０ｂｐ
である。いくつかの実施形態において、標的領域は、長さが約６０ｂｐである。いくつか
の実施形態において、標的領域は、長さが約８０ｂｐである。いくつかの実施形態におい
て、標的領域は、長さが約１００ｂｐである。いくつかの実施形態において、標的領域は
、長さが約１５０ｂｐである。いくつかの実施形態において、標的領域は、長さが約２０
０ｂｐである。いくつかの実施形態において、標的領域は、長さが約２５０ｂｐである。
いくつかの実施形態において、標的領域は、長さが約３００ｂｐである。いくつかの実施
形態において、標的領域は、長さが約３５０ｂｐである。いくつかの実施形態において、
標的領域は、長さが約４００ｂｐである。いくつかの実施形態において、標的領域は、長
さが約４５０ｂｐである。いくつかの実施形態において、標的領域は、長さが約５００ｂ
ｐである。いくつかの実施形態において、標的領域は、長さが約６００ｂｐである。いく
つかの実施形態において、標的領域は、長さが約７００ｂｐである。いくつかの実施形態
において、標的領域は、長さが約８００ｂｐである。いくつかの実施形態において、標的
領域は、長さが約９００ｂｐである。いくつかの実施形態において、標的領域は、長さが
約１，０００ｂｐである。いくつかの実施形態において、標的に対する検出可能に標識さ
れたオリゴヌクレオチドは、標的上に互いに近接して位置決めされる。
【００６８】
当業者により理解されるように、種々の技術をイメージングステップに用いることがで
きる。具体例としての方法は、落射蛍光顕微鏡法、共焦点顕微鏡法、種々の種類の超解像
顕微鏡法（ＰＡＬＭ／ＳＴＯＲＭ、ＳＳＩＭ／ＧＳＤ／ＳＴＥＤ）及び光シート顕微鏡法
（ＳＰＩＭなど）を含むが、これらに限定されない。
【００６９】
具体例としての超解像技術は、Ｉ５Ｍ及び４Ｐｉ−顕微鏡法、誘導放射抑制顕微鏡法（
ＳＴＥＤＭ）、基底状態抑制顕微鏡法（ＧＳＤＭ）、空間構造化照明顕微鏡法（ＳＳＩＭ
）、光活性化局在顕微鏡法（ＰＡＬＭ）、可逆的飽和性光学蛍光遷移（ＲＥＳＯＬＦＴ）
、全反射照明蛍光顕微鏡法（ＴＩＲＦＭ）、蛍光−ＰＡＬＭ（ＦＰＡＬＭ）、確率的光学
再構築顕微鏡法（ＳＴＯＲＭ）、１ナノメートル精度の蛍光イメージング（ＦＩＯＮＡ）
及びそれらの組合せを含むが、これらに限定されない。例えば、Ｃｈｉ、２００９、「Ｓ
ｕｐｅｒ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ｂｒｅａｋｉｎｇ  ｔｈｅ  
ｌｉｍｉｔｓ」、Ｎａｔｕｒｅ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ６巻（１号）、１５〜１８頁、Ｂｌｏ
ｗ  ２００８、「Ｎｅｗ  ｗａｙｓ  ｔｏ  ｓｅｅ  ａ  ｓｍａｌｌｅｒ  ｗｏｒｌｄ」
、Ｎａｔｕｒｅ  ４５６巻、８２５〜８２８頁、Ｈｅｌｌら、２００７、「Ｆａｒ−Ｆｉ
ｅｌｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎａｎｏｓｃｏｐｙ」、Ｓｃｉｅｎｃｅ  ３１６巻、１１５３
頁、Ｒ．Ｈｅｉｎｔｚｍａｎｎ及びＧ．Ｆｉｃｚ、２００６、「Ｂｒｅａｋｉｎｇ  ｔｈ
ｅ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｌｉｍｉｔ  ｉｎ  ｌｉｇｈｔ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」、
Ｂｒｉｅｆｉｎｇｓ  ｉｎ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｇｅｎｏｍｉｃｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏ
ｔｅｏｍｉｃｓ  ５巻（４号）、２８９〜３０１頁、Ｇａｒｉｎｉら、２００５、「Ｆｒ
ｏｍ  ｍｉｃｒｏ  ｔｏ  ｎａｎｏ：ｒｅｃｅｎｔ  ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  ｈｉｇｈ
−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」、Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｏｐｉｎｉｏｎ  
ｉｎ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  １６巻、３〜１２頁、並びにＢｅｗｅｒｓｄｏｒｆ
ら、２００６、「Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  Ｉ５Ｍ  ａｎｄ  ４Ｐｉ−ｍｉｃｒｏｓ
ｃｏｐｙ」、２２２巻（２号）、１０５〜１１７頁、並びにＷｅｌｌｓ、２００４、「Ｍ
ａｎ  ｔｈｅ  Ｎａｎｏｓｃｏｐｅｓ」、ＪＣＢ  １６４巻（３号）、３３７〜３４０頁
。
【００７０】
いくつかの実施形態において、電子顕微鏡（ＥＭ）を用いる。
【００７１】
いくつかの実施形態において、イメージングステップは、標的を検出する。いくつかの
実施形態において、イメージングステップは、標的の位置を特定する。いくつかの実施形
態において、イメージングステップは、標的の３次元空間的情報を提供する。いくつかの
実施形態において、イメージングステップは、標的を定量化する。複数の接触及びイメー
ジングステップを用いることにより、提供する方法は、驚くほどに高速大量処理で多数の
標的に関する空間的及び／又は定量的情報を提供することができる。例えば、Ｆ個の検出
可能に異なる種類の標識を用いる場合、Ｎ回の接触及びイメージングステップの後に最大
ＦＮの標的の空間的及び／又は定量的情報を得ることができる。
【００７２】
いくつかの実施形態において、提供する方法は、接触及び／又はイメージングステップ
の前又は後のさらなるステップを含む。いくつかの実施形態において、提供する方法は、
各イメージングステップの後の複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを除去す
るステップを含む。いくつかの実施形態において、除去するステップは、検出可能に標識
されたオリゴヌクレオチドを分解することを含む。いくつかの実施形態において、所望な
らば標的を次の接触及び／又はイメージングステップに用いることができるように、除去
するステップは、標的を大幅に分解しない。いくつかの実施形態において、除去するステ
ップは、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを、検出可能に標識されたオリ
ゴヌクレオチドを消化する酵素と接触させることを含む。いくつかの実施形態において、
除去するステップは、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドをＤＮアーゼ又は
ＲＮアーゼと接触させることを含む。例えば、いくつかの実施形態において、検出可能に
標識されたオリゴヌクレオチドは、ＤＮＡ配列を含み、ＤＮアーゼをその分解のために用
いる。いくつかの他の実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、
ＲＮＡ配列を含み、ＲＮアーゼをその分解のために用いる。いくつかの実施形態において
、除去するステップは、検出可能な部分を分解することを含む。いくつかの実施形態にお
いて、除去するステップは、光退色を含む。
【００７３】
いくつかの実施形態において、１つの組の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの
標的は、他の組の標的でもある。いくつかの実施形態において、一組の検出可能に標識さ
れたオリゴヌクレオチドの標的は、他の組のものと重複している。いくつかの実施形態に
おいて、重複は、１０％以上である。いくつかの実施形態において、重複は、２０％以上
である。いくつかの実施形態において、重複は、３０％以上である。いくつかの実施形態
において、重複は、４０％以上である。いくつかの実施形態において、重複は、５０％以
上である。いくつかの実施形態において、重複は、６０％以上である。いくつかの実施形
態において、重複は、７０％以上である。いくつかの実施形態において、重複は、８０％
以上である。いくつかの実施形態において、重複は、９０％以上である。いくつかの実施
形態において、重複は、９１％以上である。いくつかの実施形態において、重複は、９２
％以上である。いくつかの実施形態において、重複は、９３％以上である。いくつかの実
施形態において、重複は、９４％以上である。いくつかの実施形態において、重複は、９
０％以上である。いくつかの実施形態において、重複は、９５％以上である。いくつかの
実施形態において、重複は、９６％以上である。いくつかの実施形態において、重複は、
９７％以上である。いくつかの実施形態において、重複は、９８％以上である。いくつか
の実施形態において、重複は、９９％以上である。いくつかの実施形態において、重複は
、９９．５％以上である。いくつかの実施形態において、重複は、９９．６％以上である
。いくつかの実施形態において、重複は、９９．７％以上である。いくつかの実施形態に
おいて、重複は、９９．８％以上である。いくつかの実施形態において、重複は、９９．
９％以上である。いくつかの実施形態において、重複は、１００％である。いくつかの実
施形態において、一組の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの標的は、他の組の標
的と同じである。いくつかの実施形態において、各組の検出可能に標識されたオリゴヌク
レオチドは、同じ標的を標的とする。
【００７４】
いくつかの実施形態において、第１の転写物又はＤＮＡ遺伝子座（第１の標的）を標的
とする第２の接触ステップにおける第３の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、
第１の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とする第１の検出可能に標識されたオリゴヌクレ
オチドと場合によって同一の配列を有する。いくつかの実施形態において、配列は、同一
である。いくつかの実施形態において、配列は、異なる。同様に、いくつかの実施形態に
おいて、第２の転写物又はＤＮＡ遺伝子座（第１の標的）を標的とする第２の接触ステッ
プにおける第４の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、第１の転写物又はＤＮＡ
遺伝子座を標的とする第２の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドと場合によって同
一の配列を有する。いくつかの実施形態において、配列は、同一である。いくつかの実施
形態において、配列は、異なる。
【００７５】
いくつかの実施形態において、第２の複数のオリゴヌクレオチドは、第２の複数のオリ
ゴヌクレオチドに存在するオリゴヌクレオチドの少なくとも１つが、第１の複数のオリゴ
ヌクレオチドにおける同じ転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とする対応するオリゴヌクレ
オチドと異なる検出可能な部分により標識されている点が第１の複数のオリゴヌクレオチ
ドと異なる。いくつかの実施形態において、各複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレ
オチドは、複数のオリゴヌクレオチドに存在するオリゴヌクレオチドの少なくとも１つが
、他の複数のオリゴヌクレオチドにおける同じ転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とする対
応するオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標識されている点が他のものと
異なる。
【００７６】
いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、［Ｓ］−
［Ｌ］の構造を有し、［Ｓ］は、オリゴヌクレオチド配列であり、［Ｌ］は、検出可能な
部分又は検出可能な部分の組合せである。いくつかの実施形態において、［Ｌ］は、それ
ぞれが、オリゴヌクレオチド配列、例えば、［Ｓ］の１つ又は複数のヌクレオチド部分に
独立に結合している検出可能な標識、例えば、フルオロフォアの複数の単位を含む。いく
つかの実施形態において、同じ検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドに結合したそれ
ぞれの検出可能な標識は、同じ検出可能なシグナルをもたらす。いくつかの実施形態にお
いて、同じオリゴヌクレオチド配列に結合した全ての検出可能な標識は、同じである。
【００７７】
いくつかの実施形態において、同じ標的を標的とするオリゴヌクレオチドは、２つ以上
の組の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドのうちの同じ組の配列を有する。すなわ
ち、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの間の差異は、たとえあったとしても、検
出可能な部分内にあるのであって、配列にはない。例えば、１つの組の検出可能に標識さ
れたオリゴヌクレオチドにおいて、第１の標的を標的とする検出可能に標識されたオリゴ
ヌクレオチドは全て、同じ検出可能な部分又は検出可能な部分の組合せ［Ｌ］１を有する
：［Ｓ］１−［Ｌ］１、［Ｓ］２−［Ｌ］１、．．．、［Ｓ］ｎ−［Ｌ］１、ここで、ｎ
は、標的に対する検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの数、例えば、３〜５０の整
数である。同じ標的を標的とするオリゴヌクレオチドが異なって標識されている、他の組
の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドにおいて、同じ標的を標的とするオリゴヌク
レオチドは、同じ組のオリゴヌクレオチド配列（［Ｓ］１、［Ｓ］２、．．．、［Ｓ］ｎ
）を有するが、異なる［Ｌ］２を有する：［Ｓ］１−［Ｌ］２、［Ｓ］２−［Ｌ］２、．
．．、［Ｓ］ｎ−［Ｌ］２、ここで、［Ｌ］１は、［Ｌ］２と検出可能に異なる。
【００７８】
本発明の特定の実施形態を例示するために、各組における同じ標的を標的とする全ての
検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが同じ検出可能な部分を独立に有する、２ステ
ップ、２標識、４標的（ＦＮ＝２２＝４）法を以下に示す。
ステップ１：標的を第１の複数（Ｐ１）の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドと
接触させるステップ：
標的Ｔ１：［Ｓ］Ｐ１−Ｔ１−１［Ｌ］１、［Ｓ］Ｐ１−Ｔ１−２［Ｌ］１、［Ｓ］Ｐ１
−Ｔ１−３［Ｌ］１、．．．、［Ｓ］Ｐ１−Ｔ１−Ｐ１Ｔ１［Ｌ］１、ここで、Ｐ１Ｔ１
は、第１の複数のオリゴヌクレオチドにおけるＴ１を標的とする検出可能に標識されたオ
リゴヌクレオチドの数であり、［Ｌ］１は、第１の検出可能な標識である；
標的Ｔ２：［Ｓ］Ｐ１−Ｔ２−１［Ｌ］１、［Ｓ］Ｐ１−Ｔ２−２［Ｌ］１、［Ｓ］Ｐ１
−Ｔ２−３［Ｌ］１、．．．、［Ｓ］Ｐ１−Ｔ２−Ｐ１Ｔ１［Ｌ］１、ここで、Ｐ１Ｔ２
は、第１の複数のオリゴヌクレオチドにおけるＴ２を標的とする検出可能に標識されたオ
リゴヌクレオチドの数である；
標的Ｔ３：［Ｓ］Ｐ１−Ｔ３−１［Ｌ］２、［Ｓ］Ｐ１−Ｔ３−２［Ｌ］２、［Ｓ］Ｐ１
−Ｔ３−３［Ｌ］２、．．．、［Ｓ］Ｐ１−Ｔ３−Ｐ１Ｔ３［Ｌ］２、ここで、Ｐ１Ｔ３
は、第１の複数のオリゴヌクレオチドにおけるＴ３を標的とする検出可能に標識されたオ
リゴヌクレオチドの数であり、［Ｌ］２は、［Ｌ］１と検出可能に異なる標識である；
標的Ｔ４：［Ｓ］Ｐ１−Ｔ４−１［Ｌ］２、［Ｓ］Ｐ１−Ｔ４−２［Ｌ］２、［Ｓ］Ｐ１
−Ｔ４−３［Ｌ］２、．．．、［Ｓ］Ｐ１−Ｔ４−Ｐ１Ｔ４［Ｌ］２、ここで、Ｐ１Ｔ４
は、第１の複数のオリゴヌクレオチドにおけるＴ４を標的とする検出可能に標識されたオ
リゴヌクレオチドの数である。
ステップ２：イメージングステップ；
ステップ３：Ｐ１を標的から除去するステップ；
ステップ４：標的を第２の複数（Ｐ２）の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドと
接触させるステップ：
標的Ｔ１：［Ｓ］Ｐ２−Ｔ１−１［Ｌ］１、［Ｓ］Ｐ２−Ｔ１−２［Ｌ］１、［Ｓ］Ｐ２
−Ｔ１−３［Ｌ］１、．．．、［Ｓ］Ｐ２−Ｔ１−Ｐ２Ｔ１［Ｌ］１、ここで、Ｐ２Ｔ１
は、第２の複数のオリゴヌクレオチドにおけるＴ１を標的とする検出可能に標識されたオ
リゴヌクレオチドの数である；
標的Ｔ２：［Ｓ］Ｐ２−Ｔ２−１［Ｌ］２、［Ｓ］Ｐ２−Ｔ２−２［Ｌ］２、［Ｓ］Ｐ２
−Ｔ２−３［Ｌ］２、．．．、［Ｓ］Ｐ２−Ｔ２−Ｐ２Ｔ２［Ｌ］２、ここで、Ｐ２Ｔ２
は、第２の複数のオリゴヌクレオチドにおけるＴ２を標的とする検出可能に標識されたオ
リゴヌクレオチドの数である；
標的Ｔ３：［Ｓ］Ｐ２−Ｔ３−１［Ｌ］１、［Ｓ］Ｐ２−Ｔ３−２［Ｌ］１、［Ｓ］Ｐ２
−Ｔ３−３［Ｌ］１、．．．、［Ｓ］Ｐ２−Ｔ３−Ｐ２Ｔ３［Ｌ］１、ここで、Ｐ２Ｔ３
は、第２の複数のオリゴヌクレオチドにおけるＴ３を標的とする検出可能に標識されたオ
リゴヌクレオチドの数である；
標的Ｔ４：［Ｓ］Ｐ２−Ｔ４−１［Ｌ］２、［Ｓ］Ｐ２−Ｔ４−２［Ｌ］２、［Ｓ］Ｐ２
−Ｔ４−３［Ｌ］２、．．．、［Ｓ］Ｐ２−Ｔ４−Ｐ２Ｔ４［Ｌ］２、ここで、Ｐ２Ｔ４
は、第２の複数のオリゴヌクレオチドにおけるＴ４を標的とする検出可能に標識されたオ
リゴヌクレオチドの数である。
ステップ５：イメージングステップ。
【００７９】
２つのイメージングステップの後に、各標的は、以下のようなそれ自体の固有の逐次バ
ーコードを有する：
Ｔ１：［Ｌ］１［Ｌ］１；
Ｔ２：［Ｌ］１［Ｌ］２；
Ｔ３：［Ｌ］２［Ｌ］１；及び
Ｔ４：［Ｌ］２［Ｌ］２
いくつかの実施形態において、さらなるバーコードＴ１−−、Ｔ２−−、−−Ｔ１、−−
Ｔ２も用いることができ、−−は当ステップについて無シグナルを示す。
【００８０】
上に例示した方法において、Ｐ１Ｔ１、Ｐ１Ｔ２、Ｐ１Ｔ３、Ｐ１Ｔ４、Ｐ２Ｔ１、Ｐ
２Ｔ２、Ｐ２Ｔ３及びＰ２Ｔ４のそれぞれは、独立に自然数（０より大きい整数）である
。いくつかの実施形態において、Ｐ１Ｔ１＝Ｐ２Ｔ１である。いくつかの実施形態におい
て、Ｐ１Ｔ２＝Ｐ２Ｔ２である。いくつかの実施形態において、Ｐ１Ｔ３＝Ｐ２Ｔ３であ
る。いくつかの実施形態において、Ｐ１Ｔ４＝Ｐ２Ｔ４である。いくつかの実施形態にお
いて、１つの検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを標的に対して用いる。いくつか
の実施形態において、２つ以上の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを標的に対し
て用いる。
【００８１】
いくつかの実施形態において、同じ標的を標的とする検出可能に標識されたオリゴヌク
レオチドは、各複数のオリゴヌクレオチドにおける同じ組の配列を有する。例えば、上の
例における標的Ｔ１について、［Ｓ］Ｐ１−Ｔ１−１〜［Ｓ］Ｐ１−Ｔ１−Ｐ１Ｔ１のそ
れぞれは、［Ｓ］Ｐ２−Ｔ１−１〜［Ｓ］Ｐ２−Ｔ１−Ｐ２Ｔ１の１つと独立に同じ配列
を有し、［Ｓ］Ｐ２−Ｔ１−１〜［Ｓ］Ｐ２−Ｔ１−Ｐ２Ｔ１のそれぞれは、［Ｓ］Ｐ１
−Ｔ１−１〜［Ｓ］Ｐ１−Ｔ１−Ｐ１Ｔ１の１つと独立に同じ配列を有する。いくつかの
実施形態において、同じ標的を標的とする検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、
各複数のオリゴヌクレオチドにおける異なる組の配列を有する。
【００８２】
いくつかの実施形態において、提供する方法は、イメージングステップの後に複数の検
出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを除去するステップを場合によって含む。いくつ
かの実施形態において、提供する方法は、イメージングステップの後の除去ステップを含
む。いくつかの実施形態において、提供する方法は、最終イメージングステップを除く各
イメージングステップの後の除去ステップを含む。いくつかの実施形態において、提供す
る方法は、各イメージングステップの後の除去ステップを含む。
【００８３】
提供する方法における除去ステップは、１つ又は複数の様々な目的を果たし得る。いく
つかの実施形態において、除去ステップは、標的が他の複数の検出可能に標識されたオリ
ゴヌクレオチドとの相互作用に利用可能であるように、複数の検出可能に標識されたオリ
ゴヌクレオチドを標的から除去する。いくつかの実施形態において、除去ステップは、１
つの複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの検出可能な部分が標的に結合した
他の複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの検出を妨げないように、複数の検
出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを除去する。いくつかの実施形態において、除去
ステップは、少なくとも８０％の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを除去する。
いくつかの実施形態において、除去ステップは、少なくとも８５％の検出可能に標識され
たオリゴヌクレオチドを除去する。いくつかの実施形態において、除去ステップは、少な
くとも９０％の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを除去する。いくつかの実施形
態において、除去ステップは、少なくとも９１％の検出可能に標識されたオリゴヌクレオ
チドを除去する。いくつかの実施形態において、除去ステップは、少なくとも９２％の検
出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを除去する。いくつかの実施形態において、除去
ステップは、少なくとも９３％の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを除去する。
いくつかの実施形態において、除去ステップは、少なくとも９４％の検出可能に標識され
たオリゴヌクレオチドを除去する。いくつかの実施形態において、除去ステップは、少な
くとも９５％の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを除去する。いくつかの実施形
態において、除去ステップは、少なくとも９６％の検出可能に標識されたオリゴヌクレオ
チドを除去する。いくつかの実施形態において、除去ステップは、少なくとも９７％の検
出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを除去する。いくつかの実施形態において、除去
ステップは、少なくとも９８％の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを除去する。
いくつかの実施形態において、除去ステップは、少なくとも９９％の検出可能に標識され
たオリゴヌクレオチドを除去する。いくつかの実施形態において、除去ステップは、少な
くとも９９．１％の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを除去する。いくつかの実
施形態において、除去ステップは、少なくとも９９．２％の検出可能に標識されたオリゴ
ヌクレオチドを除去する。いくつかの実施形態において、除去ステップは、少なくとも９
９．３％の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを除去する。いくつかの実施形態に
おいて、除去ステップは、少なくとも９９．４％の検出可能に標識されたオリゴヌクレオ
チドを除去する。いくつかの実施形態において、除去ステップは、少なくとも９９．５％
の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを除去する。いくつかの実施形態において、
除去ステップは、少なくとも８０％の検出可能なシグナルを除去する。いくつかの実施形
態において、除去ステップは、少なくとも８５％の検出可能なシグナルを除去する。いく
つかの実施形態において、除去ステップは、少なくとも９０％の検出可能なシグナルを除
去する。いくつかの実施形態において、除去ステップは、少なくとも９１％の検出可能な
シグナルを除去する。いくつかの実施形態において、除去ステップは、少なくとも９２％
の検出可能なシグナルを除去する。いくつかの実施形態において、除去ステップは、少な
くとも９３％の検出可能なシグナルを除去する。いくつかの実施形態において、除去ステ
ップは、少なくとも９４％の検出可能なシグナルを除去する。いくつかの実施形態におい
て、除去ステップは、少なくとも９５％の検出可能なシグナルを除去する。いくつかの実
施形態において、除去ステップは、少なくとも９６％の検出可能なシグナルを除去する。
いくつかの実施形態において、除去ステップは、少なくとも９７％の検出可能なシグナル
を除去する。いくつかの実施形態において、除去ステップは、少なくとも９８％の検出可
能なシグナルを除去する。いくつかの実施形態において、除去ステップは、少なくとも９
９％の検出可能なシグナルを除去する。いくつかの実施形態において、除去ステップは、
少なくとも９９．５％の検出可能なシグナルを除去する。いくつかの実施形態において、
除去ステップは、１００％の検出可能なシグナルを除去する。いくつかの実施形態におい
て、除去ステップの後にイメージングステップによってシグナルを検出することができな
い。
【００８４】
除去ステップは、さらなる使用のために、例えば、さらなる接触及び／又はイメージン
グステップによるさらなる検出又は定量化のために標的（例えば、転写物又はＤＮＡ遺伝
子座）を場合によって保存する。いくつかの実施形態において、除去ステップは少なくと
も８０％の標的を保存する。保存された標的の百分率は、例えば、同じ接触及びイメージ
ングプロトコールを場合によって用いて、除去ステップの前及び後に収集したデータを比
較することにより測定することができる。いくつかの実施形態において、除去ステップは
少なくとも８５％の標的を保存する。いくつかの実施形態において、除去ステップは少な
くとも９０％の標的を保存する。いくつかの実施形態において、除去ステップは少なくと
も９１％の標的を保存する。いくつかの実施形態において、除去ステップは少なくとも９
２％の標的を保存する。いくつかの実施形態において、除去ステップは少なくとも９３％
の標的を保存する。いくつかの実施形態において、除去ステップは少なくとも９４％の標
的を保存する。いくつかの実施形態において、除去ステップは少なくとも９５％の標的を
保存する。いくつかの実施形態において、除去ステップは少なくとも９６％の標的を保存
する。いくつかの実施形態において、除去ステップは少なくとも９７％の標的を保存する
。いくつかの実施形態において、除去ステップは少なくとも９８％の標的を保存する。い
くつかの実施形態において、除去ステップは少なくとも９９％の標的を保存する。
【００８５】
検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを除去する方法は、当技術分野で広く知られ
ている。いくつかの実施形態において、除去ステップは、検出可能に標識されたオリゴヌ
クレオチドを分解することを含む。いくつかの実施形態において、検出可能に標識された
オリゴヌクレオチドは、酵素消化により除去する。いくつかの実施形態において、除去ス
テップは、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを、検出可能に標識されたオ
リゴヌクレオチドを消化する酵素と接触させることを含む。
【００８６】
適切な酵素は、当技術分野で広く用いられている。例えば、検出可能に標識されたオリ
ゴヌクレオチド及び／又は標的の種類によって、ＤＮアーゼ又はＲＮアーゼのいずれかを
用いることができる。いくつかの実施形態において、ＲＮＡ標的を検出／定量化するため
のＤＮＡ配列を含む検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、ＤＮアーゼ、例えば、
ＤＮアーゼＩにより消化される。いくつかの実施形態において、ＤＮＡ標的を検出／定量
化するためのＲＮＡ配列を含む検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、ＲＮアーゼ
により消化される。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたＲＮＡオリゴヌ
クレオチドは、ＤＮＡ遺伝子座を標的とするために用いられる。
【００８７】
いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、標的に結
合している、ハイブリダイズしている又は他の仕方で連結しているオリゴヌクレオチドの
ような、１つ又は複数の中間物への結合又はハイブリダイゼーションを介してその標的と
相互作用する。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチド
は、標的にハイブリダイズした中間オリゴヌクレオチドとのハイブリダイゼーションを介
して標的と相互作用し、中間オリゴヌクレオチドは、標的と相補的な配列及び検出可能に
標識されたオリゴヌクレオチドと相補的な配列（オーバーハング）を含む。いくつかの実
施形態において、除去ステップは、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを除去し、
中間オリゴヌクレオチドを場合によって完全な状態に維持する。いくつかの実施形態にお
いて、除去ステップは、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを除去し、中間オリゴ
ヌクレオチドを完全な状態に維持する。いくつかの実施形態において、検出可能に標識さ
れたオリゴヌクレオチドを選択的に除去することができるように、検出可能に標識された
オリゴヌクレオチドは、化学的又は酵素的観点で中間物と異なる。
【００８８】
いくつかの実施形態において、中間ＤＮＡオリゴヌクレオチドは、ＲＮＡ配列を含み、
相補的配列を有する架橋オリゴヌクレオチド（例えば、ＲＮＡ架橋プローブ）が結合でき
るようなオーバーハング（例えば、２０ｎｔ）により、ＤＮＡ遺伝子座に対してハイブリ
ダイズするために用いる。ＲＮＡ架橋プローブは、色素又はＨＣＲポリマー（ＤＮＡでも
あり得る）により直接標識することができる。イメージングの後、ＤＮＡプローブがＤＮ
Ａ遺伝子座上に完全な状態でハイブリダイズされたままにすると同時に、ＲＮアーゼを用
いてＲＮＡ架橋プローブを消化除去することができる。そのような方法は、多くの利点が
ある。例えば、後の接触ステップは、ＲＮＡ架橋プローブがオーバーハングによりＤＮＡ
オリゴヌクレオチドに対してハイブリダイズすることのみを含み、二本鎖ＤＮＡが融解す
ることを回避し、困難な過程であり得る、ＤＮＡオリゴヌクレオチドとハイブリダイズす
る。さらに、ハイブリダイゼーションのラウンド当たり、遺伝子当たり、１つの種類のＲ
ＮＡ架橋プローブのみが必要であるように、同じ遺伝子を標的とする全てのＤＮＡオリゴ
ヌクレオチド（例えば、２０〜４０）について同じであるようにオーバーハングを作るこ
とができる。異なるハイブリダイゼーション（接触ステップ）における色を切り替えるた
めに、異なる標識又は異なるＨＣＲポリマーを有するＲＮＡ架橋プローブを変更すること
ができる。例えば、架橋又はＨＣＲヘアピン上のＥｃｏＲＩのような特異酵素制限部位に
より特異的に除去することができるＤＮＡ架橋プローブも用いることができる。細胞を適
切なヌクレアーゼとともにインキュベートすることにより、それらにハイブリダイズして
いたＤＮＡ遺伝子座及び／又はプローブに影響を与えずに全ての検出可能な部分を消化除
去することができる。
【００８９】
いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、５’リン
酸化を含み、ラムダエキソヌクレアーゼにより分解することができるが、中間オリゴヌク
レオチドは、５’リン酸化されず、ラムダエキソヌクレアーゼにより分解することができ
ない。
【００９０】
いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、ウラシル
を含む。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、ウ
ラシルを含み、ＵＳＥＲ（商標）酵素（Ｎｅｗ  Ｅｎｇｌａｎｄ  ＢｉｏＬａｂｓ、Ｉｐ
ｓｗｉｃｈ、Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ、ＭＡ、ＵＳ）により分解することができるが
、中間オリゴヌクレオチドは、ウラシルを含まず、ＵＳＥＲ（商標）酵素により分解する
ことができない。
【００９１】
いくつかの実施形態において、中間オリゴヌクレオチドのオーバーハングに対してハイ
ブリダイズしたオリゴヌクレオチドは、オーバーハングに対してハイブリダイズしたとき
陥凹３’末端を有する。中間オリゴヌクレオチドに対してハイブリダイズしたとき陥凹３
’末端を有する検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、エキソヌクレアーゼＩＩＩ
により選択的に消化することができる。陥凹３’末端を有さない、又はその３’末端がＲ
ＮＡ−ＤＮＡ二本鎖体である中間オリゴヌクレオチドは、それらに対するエキソヌクレア
ーゼＩＩＩの活性がはるかに弱いため、完全なままに維持することができる。
【００９２】
いくつかの実施形態において、酵素を含める場合、除去ステップは、最適な結果をもた
らす温度で実施する。いくつかの実施形態において、除去ステップを約３７℃で実施する
。いくつかの実施形態において、ラムダエキソヌクレアーゼによる消化を約３７℃で行う
。いくつかの実施形態において、ＵＳＥＲ（商標）酵素による消化を約３７℃で行う。い
くつかの実施形態において、ＵＳＥＲ（商標）酵素による消化を室温で行う。いくつかの
実施形態において、エキソヌクレアーゼＩＩＩによる消化を約３７℃で行う。いくつかの
実施形態において、エキソヌクレアーゼＩＩＩによる消化を室温で行う。
【００９３】
いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの結合のため
の中間オリゴヌクレオチド及びオーバーハング配列の使用は、様々な利点をもたらす。い
くつかの実施形態において、オーバーハング配列と検出可能に標識されたオリゴヌクレオ
チドとの間のハイブリダイゼーションの反応速度が中間オリゴヌクレオチドと標的との間
のそれより速い。いくつかの実施形態において、標的に対する全ての中間オリゴヌクレオ
チドは、同じオーバーハング配列を含み、標的に対する全ての検出可能に標識されたオリ
ゴヌクレオチドは、同じオーバーハング配列への結合のための同じ相補的配列を含む。い
くつかの実施形態において、一組の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドと一組の中
間オリゴヌクレオチドとの間のハイブリダイゼーションは、一組の中間オリゴヌクレオチ
ドと一組の標的との間のそれより最大約２０〜４０倍速い。いくつかの実施形態において
、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドと中間オリゴヌクレオチドとの間のハイブリ
ダイゼーションは、３０分で行わせることができるのに対して、中間オリゴヌクレオチド
と標的との間のハイブリダイゼーションについては、場合によって、最大約１２時間であ
る。
【００９４】
いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを除去するた
めの除去ステップに鎖置換を用いる。いくつかの実施形態において、除去ステップにおい
て熱を用いて検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを解離させる。
【００９５】
いくつかの実施形態において、除去ステップは、光退色を含む。いくつかの実施形態に
おいて、光退色は、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドのフルオロフォアのような
色素を破壊する。
【００９６】
いくつかの実施形態において、第１及び第２の組の検出可能に標識されたオリゴヌクレ
オチドは、各標的の異なる配列を標的とし、第１のイメージングステップの後の除去ステ
ップは、任意選択である。例えば、１つの戦略は、第１の複数のプローブがＲＮＡ上の１
つの組の配列を標的とすることができ、第２の複数のプローブが同じＲＮＡ上の異なる組
の配列を標的とするような、異なるＤＮＡプローブ（検出可能に標識されたＤＮＡオリゴ
ヌクレオチド）により同じＲＮＡを標的とすることである。第１のハイブリダイゼーショ
ン（接触）時に、第１の複数のプローブを用いる。それらは、次にイメージングし、場合
によって光退色するか或いはＤＮアーゼにより又はオリゴ若しくは色素を破壊する他の方
法により消化することができる。第１の組のプローブによる妨げなしに、第２の組のプロ
ーブをハイブリダイズさせ、イメージングすることができる。
【００９７】
いくつかの実施形態において、提供する方法は、ＨＣＲ、光シート顕微鏡法、ＣＬＡＲ
ＩＴＹ又はそれらの組合せを場合によって含む。いくつかの実施形態において、提供する
方法は、組織、臓器又は生物における標的の直接的なプロファイリングを可能にする。い
くつかの実施形態において、臓器は、脳である。いくつかの実施形態において、提供する
方法は、完全な脳又は組織における転写物の直接イメージングを可能にする。いくつかの
実施形態において、提供する方法は、ＨＣＲをさらに含む。いくつかの実施形態において
、提供する方法は、光シート顕微鏡法をさらに含む。いくつかの実施形態において、提供
する方法は、ＣＬＡＲＩＴＹをさらに含む。
【００９８】
提供する方法は、本発明に先行する方法と比べて多くの利点がある。例えば、いくつか
の実施形態において、提供する方法は、妥当な費用で大量処理を可能にする。いくつかの
実施形態において、提供する方法は、標的を変換又は増幅することなく、標的の直接的プ
ロービングを可能にする。いくつかの実施形態において、提供する方法は、多数の検出可
能な標識を必要とすることなく速やかな規模の拡大を可能にする。いくつかの実施形態に
おいて、提供する方法は、同じ標的に複数の標識を加えることができ、したがって、シグ
ナル強度を増大させることができる。いくつかの実施形態において、提供する方法は、利
点の組合せをもたらす。
【００９９】
いくつかの実施形態において、本発明は、例えば、提供する方法に使用するための複数
の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを含む組成物を提供する。具体的としての組
成物は、本明細書における具体的としての方法の実施形態で述べたものを含むが、それら
に限定されない。
【０１００】
いくつかの実施形態において、本発明は、組成物が少なくとも
（ｉ）第１の核酸を標的とし、第１の検出可能な部分により標識されている第１のオリ
ゴヌクレオチドと、
（ｉｉ）第２の核酸を標的とし、第２の検出可能な部分により標識されている第２のオ
リゴヌクレオチドと
を含むように、オリゴヌクレオチドのそれぞれが核酸を標的とし、検出可能な部分により
標識されている、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを含む組成物を提供す
る。
【０１０１】
いくつかの実施形態において、本発明は、組成物が少なくとも
（ｉ）第１の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第１の検出可能な部分により標識
されている第１のオリゴヌクレオチドと、
（ｉｉ）第２の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第２の検出可能な部分により標
識されている第２のオリゴヌクレオチドと
を含むように、オリゴヌクレオチドのそれぞれが転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、
検出可能な部分により標識されている、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチド
を含む組成物を提供する。
【０１０２】
いくつかの実施形態において、本発明は、キットが少なくとも
（ｉ）第１の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第１の検出可能な部分により標識
されている第１のオリゴヌクレオチドと、
（ｉｉ）第２の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第２の検出可能な部分により標
識されている第２のオリゴヌクレオチドと、
（ｉｉｉ）第１の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第１、第２又は第３の検出可
能な部分により標識されており、第１のオリゴヌクレオチドと配列が場合によって同じで
ある、第３のオリゴヌクレオチドと、
（ｉｖ）第２の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第１、第２、第３又は第４の検
出可能な部分により標識されており、第２のオリゴヌクレオチドと配列が場合によって同
じである、第４オリゴヌクレオチドと
を含むように、オリゴヌクレオチドのそれぞれが転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、
検出可能な部分により標識されていて、第３のオリゴヌクレオチドが第１のオリゴヌクレ
オチドと異なる検出可能な部分により標識されているか、又は第４オリゴヌクレオチドが
第２のオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標識されているか、又は両方で
ある、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを含むキットを提供する。
【０１０３】
いくつかの実施形態において、組成物中の同じ標的（転写物又はＤＮＡ遺伝子座）を標
的とする検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、同じ検出可能なシグナル又はイメ
ージングステップで区別することができない検出可能なシグナルをもたらす部分により標
識されている。いくつかの実施形態において、組成物中の同じ標的を標的とする検出可能
に標識されたオリゴヌクレオチドは、同じ検出可能な部分により標識されている。
【０１０４】
いくつかの実施形態において、検出可能な部分は、フルオロフォアであるか又はそれを
含む。いくつかの実施形態において、検出可能な部分は、フルオロフォアである。具体的
としてのフルオロフォアは、当技術分野で広く知られ、用いられているが、例えば、フル
オレセイン、ローダミン、Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒｓ、ＤｙＬｉｇｈｔ  ｆｌｕｏｒｓ、
ＡＴＴＯ  Ｄｙｅｓ又はそれらのいずれかの類似体若しくは誘導体に限定されない。
【０１０５】
いくつかの実施形態において、第１及び第２の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチ
ドは、異なる標的を標的とする。いくつかの実施形態において、第１及び第２の検出可能
に標識されたオリゴヌクレオチドは、同じ標的を標的とする。いくつかの実施形態におい
て、組成物又はキット中の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、２つ以上の標的
、例えば、転写物及び／又はＤＮＡ遺伝子座を標的とする。いくつかの実施形態において
、組成物又はキット中の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、２つ以上の転写物
を標的とする。いくつかの実施形態において、組成物又はキット中の検出可能に標識され
たオリゴヌクレオチドは、２つ以上のＤＮＡ遺伝子座を標的とする。いくつかの実施形態
において、組成物又はキット中の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、少なくと
も４つの標的を標的とする。いくつかの実施形態において、組成物又はキット中の検出可
能に標識されたオリゴヌクレオチドは、少なくとも９つの標的を標的とする。いくつかの
実施形態において、組成物又はキット中の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、
少なくとも１６の標的を標的とする。いくつかの実施形態において、組成物又はキット中
の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、少なくとも２５の標的を標的とする。い
くつかの実施形態において、組成物又はキット中の検出可能に標識されたオリゴヌクレオ
チドは、少なくとも３６の標的を標的とする。いくつかの実施形態において、組成物又は
キット中の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、少なくとも５０の標的を標的と
する。いくつかの実施形態において、組成物又はキット中の検出可能に標識されたオリゴ
ヌクレオチドは、少なくとも１００の標的を標的とする。いくつかの実施形態において、
組成物又はキット中の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、少なくとも２００の
標的を標的とする。いくつかの実施形態において、組成物又はキット中の検出可能に標識
されたオリゴヌクレオチドは、少なくとも５００の標的を標的とする。いくつかの実施形
態において、組成物又はキット中の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、少なく
とも１，０００の標的を標的とする。いくつかの実施形態において、組成物又はキット中
の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、少なくとも５，０００の標的を標的とす
る。いくつかの実施形態において、組成物又はキット中の検出可能に標識されたオリゴヌ
クレオチドは、少なくとも１０，０００の標的を標的とする。いくつかの実施形態におい
て、組成物又はキット中の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、少なくとも５０
，０００の標的を標的とする。いくつかの実施形態において、組成物又はキット中の検出
可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、少なくとも１００，０００の標的を標的とする
。いくつかの実施形態において、組成物又はキット中の検出可能に標識されたオリゴヌク
レオチドは、少なくとも１，０００，０００の標的を標的とする。
【０１０６】
いくつかの実施形態において、第１及び第２のオリゴヌクレオチドは、異なるオリゴヌ
クレオチド配列を有する。いくつかの実施形態において、第１及び第２の検出可能な部分
は、異なる。いくつかの実施形態において、第１及び第２の検出可能な部分は、同じであ
る。
【０１０７】
いくつかの実施形態において、第１及び第２のオリゴヌクレオチドは、５％未満の配列
同一性を共有する。いくつかの実施形態において、第１及び第２のオリゴヌクレオチドは
、１０％未満の配列同一性を共有する。いくつかの実施形態において、第１及び第２のオ
リゴヌクレオチドは、２０％未満の配列同一性を共有する。いくつかの実施形態において
、第１及び第２のオリゴヌクレオチドは、３０％未満の配列同一性を共有する。いくつか
の実施形態において、第１及び第２のオリゴヌクレオチドは、４０％未満の配列同一性を
共有する。いくつかの実施形態において、第１及び第２のオリゴヌクレオチドは、５０％
未満の配列同一性を共有する。いくつかの実施形態において、第１及び第２のオリゴヌク
レオチドは、６０％未満の配列同一性を共有する。いくつかの実施形態において、第１及
び第２のオリゴヌクレオチドは、６５％未満の配列同一性を共有する。いくつかの実施形
態において、第１及び第２のオリゴヌクレオチドは、６８％未満の配列同一性を共有する
。いくつかの実施形態において、第１及び第２のオリゴヌクレオチドは、７０％未満の配
列同一性を共有する。いくつかの実施形態において、第１及び第２のオリゴヌクレオチド
は、８０％未満の配列同一性を共有する。いくつかの実施形態において、第１及び第２の
オリゴヌクレオチドは、９０％未満の配列同一性を共有する。
【０１０８】
いくつかの実施形態において、各オリゴヌクレオチドは、他のオリゴヌクレオチドと５
％未満の配列同一性を共有する。いくつかの実施形態において、各オリゴヌクレオチドは
、他のオリゴヌクレオチドと１０％未満の配列同一性を共有する。いくつかの実施形態に
おいて、各オリゴヌクレオチドは、他のオリゴヌクレオチドと２０％未満の配列同一性を
共有する。いくつかの実施形態において、各オリゴヌクレオチドは、他のオリゴヌクレオ
チドと３０％未満の配列同一性を共有する。いくつかの実施形態において、各オリゴヌク
レオチドは、他のオリゴヌクレオチドと４０％未満の配列同一性を共有する。いくつかの
実施形態において、各オリゴヌクレオチドは、他のオリゴヌクレオチドと５０％未満の配
列同一性を共有する。いくつかの実施形態において、各オリゴヌクレオチドは、他のオリ
ゴヌクレオチドと５５％未満の配列同一性を共有する。いくつかの実施形態において、各
オリゴヌクレオチドは、他のオリゴヌクレオチドと６０％未満の配列同一性を共有する。
いくつかの実施形態において、各オリゴヌクレオチドは、他のオリゴヌクレオチドと６５
％未満の配列同一性を共有する。いくつかの実施形態において、各オリゴヌクレオチドは
、他のオリゴヌクレオチドと６８％未満の配列同一性を共有する。いくつかの実施形態に
おいて、各オリゴヌクレオチドは、他のオリゴヌクレオチドと７０％未満の配列同一性を
共有する。いくつかの実施形態において、各オリゴヌクレオチドは、他のオリゴヌクレオ
チドと８０％未満の配列同一性を共有する。いくつかの実施形態において、各オリゴヌク
レオチドは、他のオリゴヌクレオチドと９０％未満の配列同一性を共有する。
【０１０９】
いくつかの実施形態において、組成物又はキットは、同じ標的を標的とする２つ以上の
検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態において、５、１
０、２０、３０、４０、５０又はそれ以上の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが
同じ標的を標的とする。
【０１１０】
検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、様々な適切な長さのものであり得る。い
くつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが１５塩
基対である。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは
、長さが１６塩基対である。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴ
ヌクレオチドは、長さが１７塩基対である。いくつかの実施形態において、検出可能に標
識されたオリゴヌクレオチドは、長さが１８塩基対である。いくつかの実施形態において
、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが１９塩基対である。いくつかの実
施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが２０塩基対である
。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが２
１塩基対である。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチ
ドは、長さが２２塩基対である。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオ
リゴヌクレオチドは、長さが２３塩基対である。いくつかの実施形態において、検出可能
に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが２４塩基対である。いくつかの実施形態にお
いて、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが２５塩基対である。いくつか
の実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが２６塩基対で
ある。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さ
が２７塩基対である。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレ
オチドは、長さが２８塩基対である。いくつかの実施形態において、検出可能に標識され
たオリゴヌクレオチドは、長さが２９塩基対である。いくつかの実施形態において、検出
可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが３０塩基対である。いくつかの実施形態
において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが少なくとも１５塩基対で
ある。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さ
が少なくとも１６塩基対である。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオ
リゴヌクレオチドは、長さが少なくとも１７塩基対である。いくつかの実施形態において
、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが少なくとも１８塩基対である。い
くつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが少なく
とも１９塩基対である。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌク
レオチドは、長さが少なくとも２０塩基対である。いくつかの実施形態において、検出可
能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが少なくとも２１塩基対である。いくつかの
実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが少なくとも２２
塩基対である。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチド
は、長さが少なくとも２３塩基対である。いくつかの実施形態において、検出可能に標識
されたオリゴヌクレオチドは、長さが少なくとも２４塩基対である。いくつかの実施形態
において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが少なくとも２５塩基対で
ある。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さ
が少なくとも２６塩基対である。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオ
リゴヌクレオチドは、長さが少なくとも２７塩基対である。いくつかの実施形態において
、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが少なくとも２８塩基対である。い
くつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが少なく
とも２９塩基対である。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌク
レオチドは、長さが少なくとも３０塩基対である。いくつかの実施形態において、検出可
能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが少なくとも３５塩基対である。いくつかの
実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが少なくとも４０
塩基対である。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチド
は、長さが少なくとも５０塩基対である。いくつかの実施形態において、検出可能に標識
されたオリゴヌクレオチドは、長さが約１５〜２５塩基対である。いくつかの実施形態に
おいて、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが約２０〜３０塩基対である
。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが約
２５〜３５塩基対である。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌ
クレオチドは、長さが約３０〜４０塩基対である。いくつかの実施形態において、検出可
能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが約３５〜４５塩基対である。いくつかの実
施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが約４０〜５０塩基
対である。いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、
長さが約１５〜３０塩基対である。いくつかの実施形態において、検出可能に標識された
オリゴヌクレオチドは、長さが約２０〜３０塩基対である。いくつかの実施形態において
、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが約１５〜３５塩基対である。いく
つかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、長さが約２０〜
３５塩基対である。
【０１１１】
いくつかの実施形態において、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが２つ
の検出可能な部分を含む。いくつかの実施形態において、複数の検出可能に標識されたオ
リゴヌクレオチドが３つの検出可能な部分を含む。いくつかの実施形態において、複数の
検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが４つの検出可能な部分を含む。いくつかの実
施形態において、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが５つの検出可能な部
分を含む。いくつかの実施形態において、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチ
ドが６つの検出可能な部分を含む。いくつかの実施形態において、複数の検出可能に標識
されたオリゴヌクレオチドが７つの検出可能な部分を含む。いくつかの実施形態において
、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが８つの検出可能な部分を含む。いく
つかの実施形態において、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが９つの検出
可能な部分を含む。いくつかの実施形態において、複数の検出可能に標識されたオリゴヌ
クレオチドが１０の検出可能な部分を含む。
【０１１２】
いくつかの実施形態において、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが少な
くとも２つの検出可能な部分を含む。いくつかの実施形態において、複数の検出可能に標
識されたオリゴヌクレオチドが少なくとも３つの検出可能な部分を含む。いくつかの実施
形態において、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが少なくとも４つの検出
可能な部分を含む。いくつかの実施形態において、複数の検出可能に標識されたオリゴヌ
クレオチドが少なくとも５つの検出可能な部分を含む。いくつかの実施形態において、複
数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが少なくとも６つの検出可能な部分を含む
。いくつかの実施形態において、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが少な
くとも７つの検出可能な部分を含む。いくつかの実施形態において、複数の検出可能に標
識されたオリゴヌクレオチドが少なくとも８つの検出可能な部分を含む。いくつかの実施
形態において、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが少なくとも９つの検出
可能な部分を含む。いくつかの実施形態において、複数の検出可能に標識されたオリゴヌ
クレオチドが少なくとも１０の検出可能な部分を含む。
【０１１３】
いくつかの実施形態において、組成物は、
（ｉｉｉ）第１の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とする、第１のオリゴヌクレオチド
と配列が場合によって同一である、第３のオリゴヌクレオチドと、
（ｉｖ）第２の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とする、第２のオリゴヌクレオチドと
配列が場合によって同一である、第４のオリゴヌクレオチドと
をさらに含み、
第３のオリゴヌクレオチドが第１のオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標
識されているか又は第４オリゴヌクレオチドが第２のオリゴヌクレオチドと異なる検出可
能な部分により標識されているか又は両方である。
【０１１４】
いくつかの実施形態において、第３のオリゴヌクレオチドは、第１のオリゴヌクレオチ
ドと配列が同一である。いくつかの実施形態において、第３のオリゴヌクレオチドは、第
１のオリゴヌクレオチドと重複した配列を含む。いくつかの実施形態において、第３のオ
リゴヌクレオチドは、第１のオリゴヌクレオチドと５０％未満の配列同一性を有する。い
くつかの実施形態において、第３のオリゴヌクレオチドは、第１のオリゴヌクレオチドと
の４０％未満の配列同一性を有する。いくつかの実施形態において、第３のオリゴヌクレ
オチドは、第１のオリゴヌクレオチドとの３０％未満の配列同一性を有する。いくつかの
実施形態において、第３のオリゴヌクレオチドは、第１のオリゴヌクレオチドとの２０％
未満の配列同一性を有する。いくつかの実施形態において、第３のオリゴヌクレオチドは
、第１のオリゴヌクレオチドとの１０％未満の配列同一性を有する。いくつかの実施形態
において、第３のオリゴヌクレオチドは、第１のオリゴヌクレオチドとの５％未満の配列
同一性を有する。
【０１１５】
いくつかの実施形態において、第４のオリゴヌクレオチドは、第２のオリゴヌクレオチ
ドと配列が同一である。いくつかの実施形態において、第４のオリゴヌクレオチドは、第
２のオリゴヌクレオチドと重複した配列を含む。いくつかの実施形態において、第４のオ
リゴヌクレオチドは、第２のオリゴヌクレオチドとの５０％未満の配列同一性を有する。
いくつかの実施形態において、第４のオリゴヌクレオチドは、第２のオリゴヌクレオチド
との４０％未満の配列同一性を有する。いくつかの実施形態において、第４のオリゴヌク
レオチドは、第２のオリゴヌクレオチドとの３０％未満の配列同一性を有する。いくつか
の実施形態において、第４のオリゴヌクレオチドは、第２のオリゴヌクレオチドとの２０
％未満の配列同一性を有する。いくつかの実施形態において、第４のオリゴヌクレオチド
は、第２のオリゴヌクレオチドとの１０％未満の配列同一性を有する。いくつかの実施形
態において、第４のオリゴヌクレオチドは、第２のオリゴヌクレオチドとの５％未満の配
列同一性を有する。
【０１１６】
いくつかの実施形態において、第３のオリゴヌクレオチドは、第１のオリゴヌクレオチ
ドと異なる検出可能な部分により標識されている。いくつかの実施形態において、第４の
オリゴヌクレオチドは、第２のオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標識さ
れている。
【０１１７】
いくつかの実施形態において、複数のオリゴヌクレオチド、組成物、キット又は方法に
おける検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの量は、あらかじめ定められている。い
くつかの実施形態において、複数のオリゴヌクレオチド、組成物、キット又は方法におけ
る５％の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの量は、あらかじめ定められている。
いくつかの実施形態において、複数のオリゴヌクレオチド、組成物、キット又は方法にお
ける１０％の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの量は、あらかじめ定められてい
る。いくつかの実施形態において、複数のオリゴヌクレオチド、組成物、キット又は方法
における２０％の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの量は、あらかじめ定められ
ている。いくつかの実施形態において、複数のオリゴヌクレオチド、組成物、キット又は
方法における３０％の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの量は、あらかじめ定め
られている。いくつかの実施形態において、複数のオリゴヌクレオチド、組成物、キット
又は方法における４０％の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの量は、あらかじめ
定められている。いくつかの実施形態において、複数のオリゴヌクレオチド、組成物、キ
ット又は方法における５０％の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの量は、あらか
じめ定められている。いくつかの実施形態において、複数のオリゴヌクレオチド、組成物
、キット又は方法における６０％の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの量は、あ
らかじめ定められている。いくつかの実施形態において、複数のオリゴヌクレオチド、組
成物、キット又は方法における７０％の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの量は
、あらかじめ定められている。いくつかの実施形態において、複数のオリゴヌクレオチド
、組成物、キット又は方法における８０％の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの
量は、あらかじめ定められている。いくつかの実施形態において、複数のオリゴヌクレオ
チド、組成物、キット又は方法における９０％の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチ
ドの量は、あらかじめ定められている。
【０１１８】
いくつかの実施形態において、複数のオリゴヌクレオチド、組成物、キット又は方法に
おける少なくとも５つの検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの量は、あらかじめ定
められている。いくつかの実施形態において、複数のオリゴヌクレオチド、組成物、キッ
ト又は方法における少なくとも１０の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの量は、
あらかじめ定められている。いくつかの実施形態において、複数のオリゴヌクレオチド、
組成物、キット又は方法における少なくとも２０の検出可能に標識されたオリゴヌクレオ
チドの量は、あらかじめ定められている。いくつかの実施形態において、複数のオリゴヌ
クレオチド、組成物、キット又は方法における少なくとも３０の検出可能に標識されたオ
リゴヌクレオチドの量は、あらかじめ定められている。いくつかの実施形態において、複
数のオリゴヌクレオチド、組成物、キット又は方法における少なくとも４０の検出可能に
標識されたオリゴヌクレオチドの量は、あらかじめ定められている。いくつかの実施形態
において、複数のオリゴヌクレオチド、組成物、キット又は方法における少なくとも５０
の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの量は、あらかじめ定められている。いくつ
かの実施形態において、複数のオリゴヌクレオチド、組成物、キット又は方法における少
なくとも６０の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの量は、あらかじめ定められて
いる。いくつかの実施形態において、複数のオリゴヌクレオチド、組成物、キット又は方
法における少なくとも７０の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの量は、あらかじ
め定められている。いくつかの実施形態において、複数のオリゴヌクレオチド、組成物、
キット又は方法における少なくとも８０の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの量
は、あらかじめ定められている。いくつかの実施形態において、複数のオリゴヌクレオチ
ド、組成物、キット又は方法における少なくとも９０の検出可能に標識されたオリゴヌク
レオチドの量は、あらかじめ定められている。いくつかの実施形態において、複数のオリ
ゴヌクレオチド、組成物、キット又は方法における少なくともそれぞれの検出可能に標識
されたオリゴヌクレオチドの量は、あらかじめ定められている。
【０１１９】
いくつかの実施形態において、２つ以上の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが
１つの標的に対して提供される。いくつかの実施形態において、標的に対する全ての検出
可能に標識されたオリゴヌクレオチドの総量は、あらかじめ定められている。いくつかの
実施形態において、標的に対する全ての検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの総量
は、あらかじめ定められており、標的に対する検出可能に標識されたオリゴヌクレオチド
のそれぞれの量は、独立に且つ場合によってあらかじめ定められている。いくつかの実施
形態において、複数の標的のそれぞれに対する全ての検出可能に標識されたオリゴヌクレ
オチドの総量は、独立にあらかじめ定められている。いくつかの実施形態において、複数
の標的は、少なくとも２種の標的を有する。いくつかの実施形態において、複数の標的は
、少なくとも５種の標的を有する。いくつかの実施形態において、複数の標的は、少なく
とも１０種の標的を有する。いくつかの実施形態において、複数の標的は、少なくとも５
０種の標的を有する。いくつかの実施形態において、複数の標的は、少なくとも１００種
の標的を有する。いくつかの実施形態において、複数の標的は、少なくとも５００種の標
的を有する。いくつかの実施形態において、複数の標的は、少なくとも１０００種の標的
を有する。
【０１２０】
いくつかの実施形態において、複数のオリゴヌクレオチド、組成物、キット又は方法の
標的は、あらかじめ定められている。いくつかの実施形態において、複数のオリゴヌクレ
オチド、組成物、キット又は方法の少なくとも１０種の標的は、あらかじめ定められてい
る。いくつかの実施形態において、複数のオリゴヌクレオチド、組成物、キット又は方法
の少なくとも５０種の標的は、あらかじめ定められている。いくつかの実施形態において
、複数のオリゴヌクレオチド、組成物、キット又は方法の少なくとも１００種の標的は、
あらかじめ定められている。いくつかの実施形態において、複数のオリゴヌクレオチド、
組成物、キット又は方法の少なくとも１０００種の標的は、あらかじめ定められている。
いくつかの実施形態において、複数のオリゴヌクレオチド、組成物、キット又は方法の最
大ＦＮ種の標的は、あらかじめ定められており、Ｆは、複数のオリゴヌクレオチドにおけ
る検出可能な部分の数であり、Ｎは、イメージングステップの数である。
【０１２１】
検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを合成する方法は、当技術分野で広く知られ
、実施されている。例えば、Ｌｕｂｅｃｋ  Ｅ．＆  Ｃａｉ  Ｌ．、Ｎａｔ．Ｍｅｔｈｏ
ｄｓ  ９巻、７４３〜４８頁（２０１２）を参照のこと。オリゴヌクレオチドは、様々な
供給業者から商業的に入手することもできる。いくつかの実施形態において、本発明は、
検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを調整する方法を提供する。いくつかの実施形
態において、本発明は、中間オリゴヌクレオチドを調製する方法を提供する。いくつかの
実施形態において、本発明は、架橋オリゴヌクレオチドを調製する方法を提供する。
【０１２２】
いくつかの実施形態において、本発明は、
１）ニッキングエンドヌクレアーゼ部位が両端に隣接している、第１の配列を含む第１
の核酸を準備するステップと、
２）第１の核酸又は第１の核酸の一部を増幅して、第１の配列及びフランキングニッキ
ングエンドヌクレアーゼ部位を含む第２の核酸を得るステップと、
３）第２の核酸をフランキングニッキングエンドヌクレアーゼ部位に対応する１つ又は
複数のニッキングエンドヌクレアーゼと接触させるステップと
を含む、第１の配列を有する標的核酸を調製する方法を提供する。
【０１２３】
いくつかの実施形態において、第１の配列を有する標的核酸は、一本鎖である。いくつ
かの実施形態において、増幅ステップは、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）を含む。いく
つかの実施形態において、提供する方法は、二本鎖の第２の核酸を変性させ、２つの鎖が
一本鎖になる、変性するステップをさらに含む。いくつかの実施形態において、提供する
方法は、第１の配列を有する核酸を単離することをさらに含む。いくつかの実施形態にお
いて、第２の核酸は、ニッキングエンドヌクレアーゼと接触させる前に場合によって修飾
する。いくつかの実施形態において、提供する方法は、第１の配列を有する核酸を標識す
ることをさらに含む。
【０１２４】
いくつかの実施形態において、２つのフランキングエンドヌクレアーゼ部位は、同じで
ある。いくつかの実施形態において、同じニッキングエンドヌクレアーゼ部位に対応する
１つのニッキングエンドヌクレアーゼを用いる。いくつかの実施形態において、２つのフ
ランキングニッキングエンドヌクレアーゼ部位は、異なる。いくつかの実施形態において
、それぞれがニッキングエンドヌクレアーゼ部位に独立に対応する、２つのニッキングエ
ンドヌクレアーゼを用いる。
【０１２５】
いくつかの実施形態において、提供する技術のオリゴヌクレオチドは、オリゴヌクレオ
チドプールから生成される。いくつかの実施形態において、そのようなプールは、市販さ
れている。いくつかの実施形態における最初のＤＮＡオリゴヌクレオチドプールは、サブ
セットに組織化された最大１２０００以上の異なる一本鎖配列からなっている。各配列は
、ニッキングエンドヌクレアーゼ部位並びにフォーワード及びリバースプライマー配列が
所望の配列（例えば、プローブ配列）の両端に隣接するように設計されている。フォーワ
ード及びリバースプライマー配列が所望の配列を含むどのサブセットに属するかを指定す
る。プライマー対は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）を用いてサブセットを増幅するた
めに用いることができる。ＰＣＲ反応の生成物を単離し、ニッキングエンドヌクレアーゼ
により消化する。ニッキング酵素とのインキュベーション時間は、用いる酵素の量及び回
収されるＤＮＡの量によって異なる。いくつかの実施形態において、約１０単位の酵素は
、約１μｇのＤＮＡを約１時間で消化する。次いで試料を精製し、緩衝液、例えば、２ｘ
負荷緩衝液（９６％ホルムアルデヒド／２０ｍＭ  ＥＤＴＡ）及び水で再構成して、最終
負荷緩衝液（４８％ホルムアルデヒド／１０ｍＭ  ＥＤＴＡ）を調製し、例えば、９５℃
に加熱することにより変性して、ＤＮＡを完全に変性する。変性ＤＮＡを精製し、所望の
生成物を単離する。いくつかの実施形態において、精製及び／又は単離は、電気泳動を含
む。具体的としての方法を図２５に示す。
【０１２６】
いくつかの実施形態において、本発明は、
１）少なくとも１つの制限部位が両端に隣接している、第１の配列又はその相補的配列
を含む第１の核酸を準備するステップと、
２）第１の核酸又は第１の核酸の一部を増幅して、第１の配列及び少なくとも１つのフ
ランキング制限部位を含む第２の核酸を得るステップと、
３）第２の核酸を少なくとも１つのフランキング制限部位に対応する制限酵素と接触さ
せて、陥凹末端を含む第３の核酸を得るステップと、
４）第３の核酸をヌクレアーゼと接触させて、第１の配列を含む鎖を保持しながら、も
しあれば、相補的配列を含む鎖を選択的に消化するステップと
を含む、第１の配列を有する標的核酸を調製する方法を提供する。
【０１２７】
いくつかの実施形態において、第１の配列又はその相補的配列の両端に制限部位が独立
に隣接している。
【０１２８】
いくつかの実施形態において、本発明は、
１）制限部位が両端に隣接している、第１の配列又はその相補的配列を含む第１の核酸
を準備するステップと、
２）第１の核酸又は第１の核酸の一部を増幅して、第１の配列及びフランキング制限部
位を含む第２の核酸を得るステップと、
３）第２の核酸をフランキング制限部位に対応する制限酵素と接触させて、陥凹末端を
含む第３の核酸を得るステップと、
４）第３の核酸をヌクレアーゼと接触させて、第１の配列を含む鎖を保持しながら、も
しあれば、相補的配列を含む鎖を選択的に消化するステップと
を含む、第１の配列を有する標的核酸を調製する方法を提供する。
【０１２９】
いくつかの実施形態において、第１の配列を含む標的核酸は、一本鎖である。いくつか
の実施形態において、増幅ステップは、ＰＣＲを含む。いくつかの実施形態において、提
供する方法は、第１の配列を有する核酸を単離することをさらに含む。いくつかの実施形
態において、第２の核酸は、制限酵素と接触させる前に場合によって修飾する。いくつか
の実施形態において、第３の核酸は、ヌクレアーゼと接触させる前に場合によって修飾す
る。いくつかの実施形態において、ヌクレアーゼは、３’陥凹末端を有する鎖を優先的に
分解し、５’陥凹末端を有する鎖を保存することができる、エキソヌクレアーゼＩＩＩで
ある。いくつかの実施形態において、制限酵素は、５’陥凹末端を生じせる。いくつかの
実施形態において、制限酵素は、３’陥凹末端を生じせる。いくつかの実施形態において
、相補的配列は、制限消化の後に３’陥凹末端を有する。いくつかの実施形態において、
相補的配列を含む鎖は、制限消化の後に３’陥凹末端を有し、第１の配列を含む鎖は、制
限消化の後に５’陥凹末端を有する。いくつかの実施形態において、提供する方法は、第
１の配列を有する核酸を標識することをさらに含む。
【０１３０】
いくつかの実施形態において、一本鎖オリゴヌクレオチド、例えば、ｓｅｑＦＩＳＨに
対するプローブ又は中間オリゴヌクレオチドは、ｅｘｏＩＩＩヌクレアーゼ消化のような
ヌクレアーゼ消化を用いて生成させることができる。増幅（例えば、ＰＣＲ）生成物上の
２つのニック部位の代わりに、プローブ及び／又はアダプター配列の両端に隣接する２つ
の制限部位を用いることができる。いくつかの実施形態において、１つの制限部位は、３
’陥凹末端を残すが、もう一方のものは、５’陥凹末端を残す。例えば、ＥｃｏＲＩ及び
ＢａｍＨＩは、５’陥凹末端を残すが、ＢｍｔＩ及びＰａｃＩは、３’陥凹末端を残す。
そのような制限酵素は、当技術分野で広く知られ、用いられている。エキソヌクレアーゼ
ＩＩＩは、３’陥凹末端を優先的に分解し、５’陥凹末端を有する鎖を保存する。これは
、ＰＣＲ及び制限ヌクレアーゼを用いてオリゴヌクレオチドプールから一本鎖プローブを
生成させる他のメカニズムを提供する。
【０１３１】
いくつかの実施形態において、提供する標的核酸は、ＤＮＡである。いくつかの実施形
態において、標的核酸は、第１の配列と同じ配列を有する。いくつかの実施形態において
、標的核酸は、標的、例えば、転写物又はＤＮＡ遺伝子座とハイブリダイズする第１の配
列、及び第２のオリゴヌクレオチド、例えば、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチド
とハイブリダイズする第２の配列を含む、中間オリゴヌクレオチドである。いくつかの実
施形態において、標的核酸は、標的とハイブリダイズする第１の配列、及びＨＣＲにより
標識された検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドとハイブリダイズする第２の配列を
含む、中間オリゴヌクレオチドである。いくつかの実施形態において、標的核酸は、架橋
プローブである。
【０１３２】
いくつかの実施形態において、提供する方法は、転写物又はＤＮＡ遺伝子座の異常な数
に関連する、疾患の診断のために用いられる。いくつかの実施形態において、提供する方
法は、治療のために対象を選択するために用いられる。いくつかの実施形態において、提
供する方法は、治療計画をモニタリングするために用いられる。いくつかの実施形態にお
いて、提供する方法における細胞は、対象に由来する。いくつかの実施形態において、提
供する方法における細胞は、哺乳類細胞である。いくつかの実施形態において、提供する
方法における細胞は、ヒト細胞である。いくつかの実施形態において、提供する方法にお
ける細胞は、対象に由来する。いくつかの実施形態において、提供する方法における細胞
は、動物に由来する。いくつかの実施形態において、提供する方法における細胞は、ヒト
対象に由来する。いくつかの実施形態において、提供する方法における細胞は、ヒト対象
から単離される。いくつかの実施形態において、提供する方法における細胞は、罹患組織
又は疾患に罹りやすい組織に由来する。多数の標的を同時に検出し、定量化することがで
きる、提供する方法は、診断、治療モニタリング及び患者層別化に関する意味のある利点
を提供する。
【０１３３】
いくつかの実施形態において、提供する技術は、タンパク質、神経活動及び／又は構造
配置をプロファイリングすることを場合によって含む。いくつかの実施形態において、提
供する方法は、同じ試料中のタンパク質をプロファイリングすることを含む。いくつかの
実施形態において、提供する方法は、同じ試料中の神経活動をプロファイリングすること
を含む。いくつかの実施形態において、提供する方法は、構造配置をプロファイリングす
ることを含む。
【０１３４】
本明細書で例示するように、提供する技術は、多種多様な試料を対象とする。例えば、
ＨＣＲ−ｓｅｑＦＩＳＨは、脳薄片で機能し、ＳＰＩＭｓは、ＣＬＡＲＩＴＹ脳薄片にお
ける単一ｍＲＮＡｓを頑健に検出することができる。いくつかの実施形態において、提供
する技術は、神経変性疾患のマウスモデル又はヒト脳における標的をプロファイリングす
るのに有用である。本発明に先行する他の技術は、同じ質及び量のデータを提供すること
はできない。
【実施例】
【０１３５】
例示
前述は、本発明の特定の非制限的な実施形態の説明であった。したがって、本明細書に
おいて記述した本発明の実施形態は、本発明の原理の応用を単に説明しているに過ぎない
と理解される。本明細書において説明される実施形態の詳細に言及することは、特許請求
の範囲を制限しないと意図される。
【０１３６】
連続的ハイブリダイゼーション及びバーコード化による核酸のインサイチュープロファ
イリング
本明細書における非制限的な実施例に記述されるように、細胞中の核酸、例えばｍＲＮ
Ａのプロファイルを、提供される方法によって接触、イメージング、及び除去ステップ（
図２（ａ）及び３）の連続ラウンドを通して調べた。転写物は、細胞に固定されることか
ら、対応する蛍光スポットは、多数のラウンドのハイブリダイゼーションの間その場に留
まり、フルオロフォア配列を読み出しするために整列させることができる。この連続的バ
ーコードは、ｍＲＮＡをユニークに同定するために設計される。
【０１３７】
それぞれのラウンドのハイブリダイゼーションにおいて、それぞれの転写物は、検出可
能に標識されたオリゴヌクレオチドの組、この場合１つのタイプのフルオロフォアによっ
て標識されたＦＩＳＨプローブの標的であった。試料をイメージングした後、ＤＮアーゼ
Ｉによって処置して、ＦＩＳＨプローブを除去した。その後のラウンドにおいて、ｍＲＮ
Ａを、同じオリゴヌクレオチド配列の組を有するが、異なる色素で標識されたＦＩＳＨプ
ローブとハイブリダイズさせた。利用可能なバーコードの数はＦＮに比例して、式中Ｆは
フルオロフォアの数であり、Ｎはハイブリダイゼーションのラウンド数である。例えば、
４つの色素によって、８ラウンドのハイブリダイゼーションを行うと、ほぼ全てのトラン
スクリプトーム（４８＝６５，５３６）をカバーすることができる。
【０１３８】
例証として、１つの酵母細胞における１２個の遺伝子を、４つの色素と２ラウンドのハ
イブリダイゼーションでバーコード化した（４２＝１６、４つのバーコードが残る；それ
ぞれのハイブリダイゼーションを３サイクル行った）。細胞をガラス表面に固定した。Ｄ
ＮＡプローブをハイブリダイズさせて、イメージングした後、ＤＮアーゼＩ処置によって
除去した（効率８８．５±１１．０％（ＳＥ）、図４）。残りのシグナルを光退色させた
（図５）。６回のハイブリダイゼーション後であっても、ｍＲＮＡは当初の強度の７０．
９±２１．８％（ＳＥ）で観察された（図６）。最初の２回のハイブリダイゼーションに
おいて共局在したスポットの７７．９±５．６％（ＳＥ）が、３回目のハイブリダイゼー
ションでも共局在することが観察された（図７及び８）。細胞中の対応するバーコードの
出現を計数することによりｍＲＮＡの量を定量した（図９及び１０、細胞ｎ＝３７）。ｍ
ＲＮＡは、哺乳動物細胞において剥離させて、効率よく再ハイブリダイズさせることがで
きることが示された（図１１及び１２）。本明細書において証明したように、提供される
方法は、本発明より前に公知である方法と比較して多くの利点を有する。例えば、提供さ
れる方法は、たとえ２つの色素であってもコード化能が原則的に制限されないことから（
２Ｎ）、速やかにスケールアップする。それぞれの接触ステップの際に、シグナルの輝度
を増加させる、標的に対する検出可能に標識された利用可能な全てのオリゴヌクレオチド
、この例においてＦＩＳＨプローブを使用することができる。提供される方法の読み出し
もまたロバストであり、ネイティブの試料において完全なＺスタックを可能にする。提供
される方法は、ＦＩＳＨプローブなどの検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドの高い
ハイブリダイゼーション効率（ｍＲＮＡの＞９５％が検出される；Ｌｕｂｅｃｋ，  Ｅ．
＆  Ｃａｉ，  Ｌ．  Ｎａｔ．  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ９，  ７４３−４８  （２０１２）
）を利用することができる。本出願人は、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチド、例
えば、ＦＩＳＨプローブをまた、１つの細胞における多数のスプライスアイソフォーム、
ＳＮＰ、並びに染色体座を解像するために設計できることにも注目する（Ｌｅｖｅｓｑｕ
ｅ，  Ｍ．  Ｊ．  ＆  Ｒａｊ，  Ａ．  Ｎａｔ  Ｍｅｔｈ  １０，  ２４６−２４８  
（２０１３））。超解像法（Ｌｕｂｅｃｋ，  Ｅ．  ＆  Ｃａｉ，  Ｌ．  Ｎａｔ．  Ｍ
ｅｔｈｏｄｓ  ９，  ７４３−４８  （２０１２））と組み合わせると、提供される方法
により、脳などの複雑な試料中の多数の標的、例えばトランスクリプトームを、単細胞の
解像度で直接イメージングすることができる。
【０１３９】
方法及び技法
試料の調製：ＭＤＮ１−ＧＦＰ酵母細胞を、５０ｍＭ  ＣａＣｌ２をＯＤ０．３となる
ように添加したＹＰＤにおいて増殖させた。細胞を、１％ホルムアルデヒド、５％酢酸中
で５分間固定した後、緩衝液Ｂで３回すすぎ、３０℃で１時間、スフェロプラストにした
。細胞を、−２０℃の７０％エタノール中で最長２週間保存した。
【０１４０】
カバーガラスを、１Ｍ  ＮａＯＨ及び１００％エタノールの交互の溶液によって３回超
音波処理した後、アセトン中での最後の超音波ラウンドにより調製した。（３−アミノプ
ロピル）トリエトキシシラン（Ｓｉｇｍａ  ４４０１４０）の２％溶液をアセトン中で調
製して、きれいにしたカバーガラスをその中に直ちに２分間沈めた。アミン修飾カバーガ
ラスをすすいで、室温の超純水中に保存した。
【０１４１】
固定された酵母細胞を０．５Ｕ／μＬ溶液のＤＮアーゼＩ（Ｒｏｃｈｅ  ０４７１６７
２８００１）によって２３℃で３０分間前処置した。処置後、酵母の希釈溶液を２つのア
ミン修飾カバーガラスの間で物理的に押しつけることによって、酵母細胞を、コーティン
グしたカバーガラスに接着させた。次に、カバーガラスを注意深く剥がして、直ちに１％
ホルムアルデヒド溶液に２．５分間沈めた。固定後、カバーガラスを乾燥させて、接着剤
コーティングフローセルをカバーガラス（ＧｒａｃｅＢｉｏ  Ｌａｂｓ  ＳＡ８４−０．
５−ＳｅｃｕｒｅＳｅａｌ）に接着させることによって、フローセルを構築した。フルオ
スフェア（ＦｌｕｏＳｐｈｅｒｅ）３６５ｎｍ蛍光ビーズをカバーガラスに添加して、多
数のハイブリダイゼーションに対するドリフトを測定した（Ｌｉｆｅ  Ｆ８８０５）。フ
ローセルをパラフィルムで覆って４℃で保存した。
【０１４２】
検出可能に標識したオリゴヌクレオチドの調製：プローブを、Ｌｕｂｅｃｋ，  Ｅ．  
＆  Ｃａｉ，  Ｌ．  Ｎａｔ．  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ９，  ７４３−４８  （２０１２）の
方法に従って調製した。それぞれの標的に関してプローブ２４個を使用した。それぞれの
組の遺伝子に関する全ての２４のプローブを、使用される４つの色素、Ａｌｅｘａ  ５３
２、５９４、Ｃｙ５、及びＣｙ７の１つに連結させた。
【０１４３】
ハイブリダイゼーション：フローセルを、１０％硫酸デキストラン（Ｓｉｇｍａ  Ｄ８
９０６）、１０％ホルムアミド、及び２×ＳＳＣのハイブリダイゼーション緩衝液におい
て２ｎＭ／プローブの濃度で一晩ハイブリダイズさせた。ハイブリダイゼーション後、試
料を、室温の試料に添加する前にあらかじめ３７℃に加温した３０％ホルムアミド、０．
１％トライトン−Ｘ  １００緩衝液によって１０分間洗浄した。試料を２×ＳＳＣによっ
て数回洗浄して拡散するプローブを除去した。
【０１４４】
イメージング：試料を、抗退色緩衝液（Ｓｗｏｂｏｄａ，  Ｍ．ＡＣＳ  Ｎａｎｏ  ６
，  ６３６４−６９  （２０１２））：２０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣＬ、５０ｍＭ  ＮａＣ
ｌ、０．８％グルコース、飽和Ｔｒｏｌｏｘ（Ｓｉｇｍａ：５３１８８−０７−１）、Ｏ
Ｄ４０５ｎｍ  ０．０５のピラノースオキシダーゼ（Ｓｉｇｍａ  Ｐ４２３４）、及び１
／１０００希釈のカタラーゼ（Ｓｉｇｍａ：９００１−０５−２）に浸した。
【０１４５】
プローブの変位：イメージング後、細胞をＤＮアーゼＩ緩衝液（Ｒｏｃｈｅ）で洗浄し
て、０．５Ｕ／μＬ  ＤＮアーゼＩ（Ｒｏｃｈｅ）中で４時間放置した。ＤＮアーゼを阻
害するために、細胞を３０％ホルムアミド、０．１％トライトン−Ｘ  １００、２×ＳＳ
Ｃで２回洗浄した。ＤＮアーゼ処置後、細胞を抗退色緩衝液中でもう一度イメージングし
て、ＤＮアーゼＩによるプローブ剥離率を決定した。残っているプローブシグナルを除去
するために、試料を全てのイメージングチャンネルにおいて１０秒間の励起によって退色
させて、標準的な励起時間でもう一度イメージングし、残留シグナルを記録した。
【０１４６】
再ハイブリダイゼーション：試料を、既に概要した条件に従って、顕微鏡において再ハ
イブリダイズさせた。顕微鏡上でのハイブリダイゼーションの間、蒸発を防止するために
、試料をパラフィルムで覆った。
【０１４７】
少なくとも６ラウンドのハイブリダイゼーションを同じ試料について行った。それぞれ
のラウンドのハイブリダイゼーションは顕微鏡上で夜間に行い、昼間の間ＤＮアーゼ処置
及びイメージングを行った。この対応で適用される反復ハイブリダイゼーションスキーム
において、２ラウンドのハイブリダイゼーションを使用して、ｍＲＮＡをバーコード化し
た。次に、ｈｙｂ１及びｈｙｂ３が同じプローブを使用して行われ、ｈｙｂ２及びｈｙｂ
４が別のプローブの組を使用して行われるように、バーコードスキームを繰り返した。ｈ
ｙｂ１とｈｙｂ３が共局在すれば、検出された転写物の較正を与え、ｈｙｂ１とｈｙｂ２
が共局在すれば、バーコード化データを生じた。
【０１４８】
データ分析：データ分析をＩｍａｇｅＪ、Ｐｙｔｈｏｎ、及びＭａｔｌａｂによって行
った。実験の間試料のドリフトが見られたことから、未加工画像を、それぞれのイメージ
ング位置のＤＡＰＩチャンネルから決定された相互相関に基づく登録法を使用して整列さ
せた。次に、ドリフト補正を、同じ位置に対応する他の４色チャンネルに拡大した。画像
を逆畳み込みして、隣接するＦＩＳＨスポット間の重なりを減少させた。個々のチャンネ
ルにおけるスポットの重なりは、ほとんど観察されなかったが、異なるチャンネルのスポ
ットは、画像を重ねた場合にその点拡がり関数（ＰＳＦ）で重なり合う。未加工データを
、反復ルーシー・リチャードソンアルゴリズム（Ｌｕｃｙ，  Ｌ．Ｂ．  Ｔｈｅ  Ａｓｔ
ｒｏｎｏｍｉｃａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ．  ７９，  ７４５  （１９７４）  ａｎｄ  Ｒｉ
ｃｈａｒｄｓｏｎ，  Ｗ．Ｈ．  Ｊ．  Ｏｐｔ．  Ｓｏｃ．  Ａｍ．  ６２，  ５５−５
９  （１９７２））に基づいて処理した。顕微鏡のＰＳＦを、顕微鏡のＤＡＰＩチャンネ
ルにおいて測定されたビーズ画像（直径約２００ｎｍ）を平均することによって推定した
。ルーシー・リチャードソンアルゴリズムによって測定されたこの点拡がり関数を使用し
て、本発明者らは、このプロセスを約２０回以上反復して計算した後、ＦＩＳＨ画像の蛍
光放射分布の最尤推定を行った。このデコンボリューション法の結果は、解像されたＦＩ
ＳＨデータを提供し、バーコード割付信頼度を増加させる。
【０１４９】
画像におけるＦＩＳＨシグナルに対応するドットを、極大値関数を使用して同定した。
閾値より下のドットを、さらなる分析に使用しなかった。同じプローブの組にハイブリダ
イズしたｈｙｂ１及びｈｙｂ３画像における共局在を最適化することにより閾値の値を決
定した。それぞれのＰＳＦに関する最大強度ピクセルを、そのｍＲＮＡ分子の位置のプロ
キシとして使用した。
【０１５０】
ｈｙｂ１及びｈｙｂ２におけるｍＲＮＡに対応するドットからバーコードを自動的に抽
出した。アルゴリズムは、ｈｙｂ１において同定されたそれぞれの点とｈｙｂ２において
同定された全ての点との間の対応のある距離を計算した。ｈｙｂ１におけるそれぞれの点
に関して、ｈｙｂ２における最近傍を同定した。その距離が０又は１ピクセルで、ｈｙｂ
２における点の最近傍もまた、ｈｙｂ１における当初の点であった場合、バーコード対で
あることが確認された。対称最近傍の必要条件は、バーコードの偽割付を減少させた。ｃ
ｙ７における偽陽性を減少させるため、ｈｙｂ１  ｃｙ７において検出された点は、ｃｙ
７のｈｙｂ３において再出現する必要があった。
【０１５１】
この非制限的な例において、本出願人は、その低い費用及び迅速な活性により、ＤＮア
ーゼＩによってプローブを除去した。本出願人は、ｍＲＮＡからプローブを除去して、そ
れを無傷のままにする任意の方法、例えば、これらに限定されないが、鎖置換（Ｄｕｏｓ
ｅ，  Ｄ．  Ｙ．  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ，  ４０，  ３２８
９−３２９８  （２０１２））、及び高温又はホルムアミドでの洗浄を、提供されたバー
コード化アプローチにおいて使用できることに注目する。本出願人はＤＮアーゼＩが、標
準的なｓｍＦＩＳＨプローブからのプローブの再設計を必要とせず、過酷な洗浄によって
試料を不安定にしないことに注目する。
【０１５２】
いくつかの実施形態において、ｄｓＤＮＡからのＤＡＰＩシグナルの数秒以内の急速な
喪失が観察されたが、ｓｍＦＩＳＨプローブは、分解するためには実質的により長い時間
（数十分）を要した。理論に拘束されたくはないが、ＤＮアーゼＩによるプローブ除去の
効率は、ｄｓＤＮＡ切断率と比較して低くなり得る。除去プロセスはそれでもなおも短時
間で観察された。
【０１５３】
特定の実験において、蛍光シグナルの１１．５％がＤＮアーゼＩ処置後にｍＲＮＡ上に
残っていた。残っているシグナルは、退色によってほぼゼロまで減少した。本出願人は、
シグナル及び／又はプローブのより完全な除去を、光退色の前に達成することができ、そ
れによってより多くのｍＲＮＡをその後のラウンドのハイブリダイゼーションに利用でき
ることに注目する。本出願人は、光退色は必ずしもバーコード化に必要ではないが、いく
つかの実施形態において、光退色は、さらなるラウンドのバーコード化において偽陽性を
生じ得る残留シグナルを除去することによってプロセスを単純化する。ｍＲＮＡに結合し
た残留プローブの１１．５％の一部は、さらなるラウンドのハイブリダイゼーションを阻
害し得る。提示されるデータは、５回ハイブリダイゼーションを行ってもハイブリダイゼ
ーション効率の軽微な減少を示したに過ぎないことから、本出願人は、残留プローブはハ
イブリダイゼーションの後の段階のラウンドを有意に阻害していなかったことに注目する
。
【０１５４】
脳組織における核酸のプロファイリング
無傷の脳切片における細胞の転写プロファイリングは、細胞の同一性の分子的基礎を理
解する上で必須である。しかし、本発明の前では、ネイティブの神経ネットワークの解剖
学的状況で１つの細胞における転写物の量及び位置のプロファイルを定量的に調べること
は技術的に困難であった。体性感覚野のサブネットワークを例として使用して、例えば異
なる機能的ドメイン内の別個のニューロン集団、例えば一次体性感覚野（ＳＳｐ）、一次
体性運動野（ＭＯｐ）、二次体性運動野（ＭＯｓ）、及び補足体性感覚野（ＳＳｓ）にお
けるニューロン集団、における多数の遺伝子のプロファイルを調べるために、ＦＩＳＨに
よるインサイチューシークエンシング（ｓｅｑＦＩＳＨ）及びコネクトミクスを使用して
、例として提供される技術の実現可能性及び有用性を証明する。
【０１５５】
本明細書において広く記述されるように、いくつかの実施形態において、本発明は、例
えば図１及び２に例証されるように、ＦＩＳＨによるインサイチュー「シークエンシング
」により１つの細胞における遺伝子発現のプロファイルを調べる技術を提供する。個々の
ｍＲＮＡを検出するために、単分子蛍光インサイチューハイブリダイゼーション（ｓｍＦ
ＩＳＨ）を、ｍＲＮＡ配列に対して相補的な２０量体オリゴヌクレオチドプローブと共に
使用した（Ｆａｎ，  Ｙ．，  Ｂｒａｕｔ，  ＳＡ，  Ｌｉｎ，  Ｑ．，  Ｓｉｎｇｅｒ
，  ＲＨ，  Ｓｋｏｕｌｔｃｈｉ，  ＡＩ．  Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｒ
ａｎｓｇｅｎｉｃ  ｌｏｃｉ  ｂｙ  ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  ＦＩＳＨ．  Ｇｅｎｏｍｉ
ｃｓ．  ２００１  Ｏｃｔ  ２；  ７１（１）：  ６６−９；  Ｒａｊ  Ａ，  Ｐｅｓｋ
ｉｎ  ＣＳ，  Ｔｒａｎｃｈｉｎａ  Ｄ，  Ｖａｒｇａｓ  ＤＹ，  Ｔｙａｇｉ  Ｓ．  
Ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ  ｍＲＮＡ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｉｎ  ｍａｍｍａｌｉａｎ  ｃ
ｅｌｌｓ．  ＰＬｏＳ  Ｂｉｏｌ．  ２００６  Ｏｃｔ；４（１０）：ｅ３０９）。その
ようなフルオロフォア標識プローブ２４個をｍＲＮＡに結合させることにより、細胞中の
１つの転写物がインサイチューで容易に検出可能となる。検出することができるほぼ全て
のｍＲＮＡが、ｓｍＦＩＳＨによって観察されることが示された（Ｌｕｂｅｃｋ，  Ｅ．
Ｌ．  Ｃａｉ．  Ｓｉｎｇｌｅ  ｃｅｌｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｂｉｏｌｏｇｙ  ｂｙ  
ｓｕｐｅｒ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｉｍａｇｉｎｇ  ａｎｄ  ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉ
ａｌ  ｌａｂｅｌｉｎｇ．  Ｎａｔｕｒｅ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ９，  ７４３−４８  （２
０１２））。提供される方法は、非常に定量的であり、１つの細胞を物理的に単離するこ
となく、又はホモジネートを使用することなく、組織試料内の空間的情報を保存する。
【０１５６】
いくつかの実施形態において、異なるｍＲＮＡ種を識別するために、ｍＲＮＡを、連続
ラウンドのハイブリダイゼーションを使用してＦＩＳＨプローブなどの検出可能に標識さ
れたオリゴヌクレオチドによってバーコード化する。ハイブリダイゼーションのラウンド
において、それぞれの転写物は、１つのタイプのフルオロフォアによって標識された多数
の、例えば２４個のＦＩＳＨプローブの組の標的となる。試料をイメージングして、ＦＩ
ＳＨプローブを、酵素消化によって除去する。次に、ｍＲＮＡを、同じＦＩＳＨプローブ
であるが、いくつかの場合において異なる色素によって標識されたプローブによって、そ
の後のラウンドでハイブリダイズさせる。転写物が細胞に固定されていることから、１つ
のｍＲＮＡに対応する蛍光スポットは、多数のラウンドのハイブリダイゼーションの間そ
の場に留まり、色の配列を読み出しするために整列させることができる。したがって、そ
れぞれのｍＲＮＡ種にユニークバーコードが割付される。所定の細胞におけるそれぞれの
転写物の数は、対応するバーコードの数を計数することによって決定することができる。
例示的なプロセスを図１、２、又は３に説明する。
【０１５７】
提供される技術はＦＩＳＨの高いハイブリダイゼーション効率（＞９５％のｍＲＮＡが
検出される）を利用することができる。いくつかの実施形態において、塩基対の解像は、
望ましければ行ってもよいが、転写物を同定するために必要ではない。提供される方法で
利用可能なバーコードの数はＦＮに比例し、式中Ｆは別個のフルオロフォアの数であり、
Ｎは、ハイブリダイゼーションのラウンド数である。別個の色素５個と３ラウンドのハイ
ブリダイゼーションにより、１２５個のユニークな核酸のプロファイルを調べることがで
きる。例えば、１つの細胞中の転写物の全てを解像する超解像顕微鏡を使用して、ほぼ全
てのトランスクリプトームを、６ラウンドのハイブリダイゼーションによってカバーする
ことができる（５６＝１５，６２５）。いくつかの実施形態において、実行が単純でロバ
ストである従来の落射蛍光顕微鏡などの従来の顕微鏡は、より少ないがなおも多数の標的
、例えば１００個の遺伝子の多重処理を検出するために使用される。
【０１５８】
多数のサイクルのハイブリダイゼーションにおいて、プローブを剥離させて、同じｍＲ
ＮＡに再ハイブリダイズさせることができる（図２）。多くの市販のフルオロフォア、例
えばＡｌｅｘａｆｌｕｏｒ  ４８８、５３２、５９４、６４７、７００、７５０、及び７
９０は、ロバストに作用して、バーコード化のために少なくとも７色を生じる。６ラウン
ドのハイブリダイゼーション終了時であっても、プローブは、剥離させたｍＲＮＡに、元
の強度の７０．９±２１．８％で再ハイブリダイズすることができる（図６）。例証とし
て、バーコード化される１２個の遺伝子は、１つの酵母細胞において、４つの色素と２ラ
ウンドのハイブリダイゼーションによってバーコード化された（４２＝１６、図３ｃ）。
【０１５９】
１２個の遺伝子の多重処理画像は、それぞれの蛍光チャンネルにおける光学的空間のわ
ずか５％を占めるに過ぎないことから、多数の、例えば１００個の遺伝子の多重処理を実
施するには十分な光学的空間が細胞には存在する。図３における４つ全ての蛍光チャンネ
ルの合成画像は、濃く見えるが、それぞれの蛍光チャンネルのスポットはまばらに分布し
ている。それぞれのスポットを二次元ガウスプロファイルにフィットさせて、その中心位
置を抽出し、他の蛍光チャンネルのスポットとの重なりをさらに減少させることができる
。同じスポットが異なるラウンドのハイブリダイゼーションにおいて１００ｎｍに再整列
することが示された（図８）。
【０１６０】
いくつかの実施形態において、１００個の遺伝子の多重処理を、３ラウンドのハイブリ
ダイゼーションによって迅速に行うことができる。いくつかの実施形態において、それぞ
れのハイブリダイゼーションサイクルは、約４時間のハイブリダイゼーション、約１時間
のイメージング、及び約１時間のＤＮアーゼ処置及び洗浄を必要とし、それぞれの時間の
長さは任意で及び独立して変更することができる。いくつかの実施形態において、３ラウ
ンドのハイブリダイゼーションは、およそ１８時間を要する。いくつかの実施形態におい
て、同じ顕微鏡上の別の切片がハイブリダイズしている間に、１つの脳切片をイメージン
グできることから、イメージング時間は、ハイブリダイゼーション時間より律速段階であ
る。いくつかの実施形態において、１つの顕微鏡は、８個までの切片を同時に多重処理す
ることができ、１８時間の３サイクルのハイブリダイゼーションの終了時に８個全ての切
片において１００個の遺伝子データを得ることができる。
【０１６１】
いくつかの実施形態において、細胞１０６個を含む１０ｍｍ×５ｍｍ×１０μｍの脳切
片を、複数の顕微鏡において、３５分でイメージング及び分析することができる。いくつ
かの実施形態において、顕微鏡における１つの実視野（ＦＯＶ）は、２０倍の乾燥系対物
レンズ及び１３ｍｍ×１３ｍｍカメラチップの場合、０．５ｍｍ×０．５ｍｍ×２μｍで
ある。いくつかの実施形態において、それぞれのＦＯＶは、１００ミリ秒露出されて読み
出される。いくつかの実施形態において、ｘｙｚ及び異なるカラーチャンネルにおける試
料の走査により、スナップショットの間に２００ミリ秒の遅延が導入される。いくつかの
実施形態において、脳全体の切片を、２０００秒又は３５分でイメージングすることがで
きる。遺伝子１００個の多重処理にとって必要な３ラウンドのハイブリダイゼーションで
は、総イメージング時間は１０５分である。いくつかの実施形態において、マウス脳全体
は、顕微鏡１つの場合３０日でイメージングすることができる。複数の顕微鏡を使用する
場合、時間枠をさらに短縮することができる。いくつかの実施形態において、提供される
方法は、マウス脳全体を５００個の切片にして２５，０００ドル未満の費用でイメージン
グすることができる。
【０１６２】
本発明より前の公知の他の技術と比較すると、提供される技術は、多様な利点を提供す
る。とりわけ、提供される技術は、定量的であり、空間情報を保存して、組織、臓器、及
び／又は生物全体へと安価にスケールアップすることができる。
【０１６３】
本発明より前の単細胞ＲＮＡ−ｓｅｑとの比較。単細胞を単離して９６ウェルフォーマ
ットに添加することが必要な単細胞ＲＮＡ−ｓｅｑ又はｑＰＣＲとは異なり、ｓｅｑＦＩ
ＳＨなどの提供される方法は、多数の細胞を、そのネイティブの解剖学的状況で自動化さ
れた顕微鏡によって少しの追加の費用で走査することができる。流体工学装置で同レベル
の処理能力を達成することは、経済学的に不可能であり、多大な労力を必要とするであろ
う。いくつかの実施形態において、提供される技術の主な費用は、プローブ合成の初回費
用であるが、これは、一度プローブを合成すると、それらを多くの、例えば１０００〜１
０，０００回又はそれ以上の反応で使用することができるという事実により相殺される。
【０１６４】
ｓｅｑＦＩＳＨなどの提供される方法は単分子ＦＩＳＨに基づき、低コピー数の転写物
を絶対量の定量で測定することができる。この方法で得られるデータは、非常に定量的で
あり、高い品質の統計分析を可能にする。比較すると、現行の単細胞ｑＰＣＲ及びＲＮＡ
−ｓｅｑ実験は、逆転写（ＲＴ）及びＰＣＲ増幅エラーによるバイアスにより定量力に限
界がある。
【０１６５】
本発明より前の他のインサイチューシークエンシング法との比較
ｓｍＦＩＳＨアプローチの１つの主要な利点は、標的とするほぼ全てのｍＲＮＡを観察
できる点である。ｍＲＮＡに結合したそれぞれのＦＩＳＨプローブの効率は、５０〜６０
％であると決定された（Ｌｕｂｅｃｋ，  Ｅ．  ＆  Ｃａｉ，  Ｌ．  Ｎａｔ．  Ｍｅｔ
ｈｏｄｓ  ９，  ７４３−４８  （２０１２）；  Ｌｅｖｅｓｑｕｅ，  Ｍ．  Ｊ．  ＆
Ｒａｊ，  Ａ．  Ｎａｔ  Ｍｅｔｈ  １０，  ２４６−２４８  （２０１３））。ｍＲ
ＮＡ当たり多数の、例えば２４〜４８個のプローブを標的とすることにより、少なくとも
１０個のプローブがほぼあらゆるｍＲＮＡに確実にハイブリダイズして、非特異的バック
グラウンドを超える良好なシグナルを提供する。ＦＩＳＨプローブによるｍＲＮＡの直接
プロービングは、非常に特異的であり、それによって全ての転写物が確実に検出される。
【０１６６】
これに対し、他の多くのインサイチューシークエンシング法は、ｍＲＮＡを直接標的と
するのではなく、酵素反応を利用して、最初にｍＲＮＡをＤＮＡ鋳型へと変換した後、シ
ークエンシング反応によりＤＮＡ鋳型を検出する。しかし、ｍＲＮＡからＤＮＡへの変換
プロセスは、非常に効率が悪く、ＲＮＡのごく小さい分画が変換及び検出されるに過ぎな
い。他の例示的な主な欠点は、逆転写（ＲＴ）に関して１％及びパドロックライゲーショ
ン（ＰＬＡ）に関して１０％と推定される低い効率であり、これによって、遺伝子発現測
定に有意なノイズ及びバイアスが導入され得る。
【０１６７】
典型的な細胞サイズが（１０〜２０μｍ３）であるとすると、細胞にはおよそ２５，０
００の回折限界点が存在する。いくつかの実施形態において、これが、１つの細胞での転
写物検出に利用できる現状である。ｓｅｑＦＩＳＨでは、転写因子（ＴＦ）及び細胞接着
分子（ＣＡＭ）などの選択された遺伝子セットを、高い精度でイメージング及び定量する
ことができる。遺伝子当たり転写物１００個の平均コピー数を有する標的遺伝子を選択す
れば、非常に定量的な１００〜２００個の遺伝子プロファイリング実験を行うことができ
る。これに対し、他の多くのインサイチューシークエンシング法では、その現状のほとん
どが、リボソームＲＮＡ並びにハウスキーピング遺伝子をシークエンシングするために使
用される。神経細胞同一性にとって特異的な遺伝子などの関心対象遺伝子は、きわめて過
小評価されて検出が不良である。
【０１６８】
いくつかの実施形態において、提供される方法は、ＦＩＳＨシグナルを増幅するために
ハイブリダイゼーション連鎖反応（ＨＣＲ）（Ｃｈｏｉ，  ｅｔ  ａｌ．，  Ｐｒｏｇｒ
ａｍｍａｂｌｅ  ｉｎ  ｓｉｔｕ  ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｍｕｌｔｉｐ
ｌｅｘｅｄ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｏｆ  ｍＲＮＡ  ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｎａｔｕｒｅ  
Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ，  ２８，  １２０８−１２１２，  （２０１０））を使用し、こ
れにより２０倍の乾燥系対物レンズで大きいＦＯＶイメージングが可能となると同時にｓ
ｍＦＩＳＨの高い検出効率は保持される。
【０１６９】
本発明より前のＲＮＡ多重処理のための超解像バーコード化方法との比較。いくつかの
実施形態において、提供される方法は、本発明より前のｓｍＦＩＳＨ（Ｆｅｍｉｎｏ  ｅ
ｔ  ａｌ，  Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｉｎｇｌｅ  ＲＮＡ  ｔｒａｎｓｃ
ｒｉｐｔｓ  ｉｎ  ｓｉｔｕ．  Ｓｃｉｅｎｃｅ．  １９９８  Ａｐｒ  ２４；２８０（
５３６３）：５８５−９０；  Ｋｏｓｍａｎ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ  ｄ
ｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ＲＮＡ  ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｉｎ  Ｄｒｏｓｏｐｈｉｌａ
ｅｍｂｒｙｏｓ．  Ｓｃｉｅｎｃｅ．  ２００４  Ａｕｇ  ６；３０５（５６８５）：
８４６；  Ｌｅｖｓｋｙ  ｅｔ  ａｌ，  Ｓｉｎｇｌｅ−ｃｅｌｌ  ｇｅｎｅ  ｅｘｐｒ
ｅｓｓｉｏｎ  ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ．  Ｓｃｉｅｎｃｅ．  ２００２  Ａｕｇ  ２；  ２
９７（５５８２）：８３６−４０；  Ｌｕｂｅｃｋ  ｅｔ  ａｌ，  Ｓｉｎｇｌｅ  ｃｅ
ｌｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｂｉｏｌｏｇｙ  ｂｙ  ｓｕｐｅｒ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｉ
ｍａｇｉｎｇ  ａｎｄ  ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌ  ｌａｂｅｌｉｎｇ．  Ｎａｔｕｒ
ｅ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ９，  ７４３−４８  （２０１２）；  ａｎｄ  Ｌｅｖｅｓｑｕｅ
ｅｔ  ａｌ．，  Ｎａｔ  Ｍｅｔｈ  １０，２４６−２４８  （２０１３））によるｍ
ＲＮＡのスペクトルバーコード化と比較して多くの利点を有し、本発明より前の方法では
、特定のｍＲＮＡに対するプローブをサブセットに分割して、これを異なる色素によって
標識する。とりわけ、提供される技術は、スケールアップのために多くの別個のフルオロ
フォアを必要としない；たった２つの色素によっても、コード化能は膨大であり、繰り返
しバーコード（例えば、赤−赤−赤）を使用することができる。比較すると、本発明より
前のＲＮＡのスペクトルバーコード化は、生成することができるバーコードの数に限界が
ある（約３０個）。提供される方法では、それぞれのラウンドのハイブリダイゼーション
の間、転写物に対するＦＩＳＨプローブなどの検出可能に標識された全てのオリゴヌクレ
オチドを、プローブをサブセットに分割するのではなく一度に使用することができる。と
りわけ、提供される技術は、それぞれのｍＲＮＡ上のシグナルがより強いことからバーコ
ード読み出しのロバストネスの改善をもたらす。本発明より前の方法と比較すると、それ
ぞれのｍＲＮＡが、ハイブリダイゼーションのそれぞれのラウンドでより少ない色、いく
つかの実施形態において１つの色を有し得ることから、画像における対象物の密度は低い
が、本発明より前のスペクトルバーコード化スキームでは少なくとも３色である。望まし
ければ、より低い画像密度は、データ解析を大きく単純化して、超解像顕微鏡が必要とな
る前により多くの遺伝子を多重処理することができる。本出願人は、特定のスペクトルバ
ーコード化法、プローブ、及び／又は超解像顕微鏡を使用することができ、提供される実
施形態において有用な実施形態であり得ることに注目する。いくつかの実施形態において
ｓｅｑＦＩＳＨなどの提供される技術によってトランスクリプトームのプロファイルを調
べる場合、細胞における何百万もの転写物を解像するために超解像顕微鏡が使用される。
【０１７０】
転写のプロファイリングの他に、提供される技術は、同じｍＲＮＡ分子における多数の
選択的スプライシングの選択及びＲＮＡ編集を解像することができる。シークエンシング
リードはたいていの場合、短すぎて同じ転写物内のエキソンの選択を相関させることがで
きないことから、選択的スプライシングされたアイソフォームをシークエンシング法によ
ってプロービングすることは難しい。ｓｅｑＦＩＳＨなどの提供される方法では、脳切片
における個々の細胞内のスプライスアイソフォームの全レパートリーを直接可視化するこ
とができる。同様に、一ヌクレオチド多形（ＳＮＰ）を検出するｓｍＦＩＳＨ法を、ニュ
ーロン又は他の細胞タイプにおける編集された転写物をイメージングするｓｅｑＦＩＳＨ
に適合させることができる。
【０１７１】
いくつかの実施形態において、提供される技術は、連続的ＦＩＳＨ（ｓｅｑＦＩＳＨ）
によるインサイチューでの遺伝子プロファイリングにとって、効率的で費用効果の高いパ
イプラインを提供し、細胞同一性に対応する組み合わせ分子マーカーを同定するために皮
質における体性運動ニューロンのプロファイルを調べるために、ｓｅｑＦＩＳＨとコネク
トミクスを統合する。
【０１７２】
脳における定量的インサイチュー遺伝子発現マッピング
ＣＬＡＲＩＴＹ透明化脳切片を直接イメージングするために光シート顕微鏡を適用する
。いくつかの実施形態において、マウス脳は、１つの機器当たり１カ月でマップされる。
いくつかの実施形態において、マウス脳は、４〜５個の機器であれば１週間でマップされ
る。
【０１７３】
増幅：ＦＩＳＨシグナルの増幅により、倍率２０倍の低開口数対物レンズによる脳切片
の大きいＦＯＶイメージングが可能となる。いくつかの実施形態において、提供される方
法は、シグナル対バックグラウンドを増加させるため及び／又はＦＩＳＨ法の特異性及び
多重処理能力を保存するために、ハイブリダイゼーション連鎖反応（ＨＣＲ）（Ｃｈｏｉ
ｅｔ  ａｌ．，  ２０１０）によって標識された検出可能に標識されたオリゴヌクレオ
チドを使用する。このアプローチによって、ｍＲＮＡ標的と相補的な核酸プローブは、準
安定なフルオロフォア標識核酸ヘアピンが、繋がれた蛍光増幅ポリマーへと自己アセンブ
ルする連鎖反応を誘発する。スペクトルが異なるフルオロフォアを有する直交ＨＣＲ増幅
因子を使用して、インサイチュー増幅を、全てのチャンネルに関して同時に行うことがで
きる。
【０１７４】
いくつかの実施形態において、ＨＣＲ（ＨＣＲプローブ）により検出可能に標識された
オリゴヌクレオチドは、標的ｍＲＮＡと相補的な２０ヌクレオチドドメインに加えて４０
ヌクレオチドのＨＣＲイニシエーターを含む。プローブのハイブリダイゼーションを、１
０％ホルムアミドのストリンジェンシーで行った後、許容性の条件で増幅ステップを行う
。最適な結果を得るために、ヘアピンの濃度のような条件を最適化することができる。本
出願人は、特定の場合において、より高濃度のヘアピンが反応速度を増加させることに注
目している。あらゆるＨＣＲプローブを回折限界点まで増幅することができる。いくつか
の実施形態において、ＦＩＳＨシグナルは、回折限界点の大きさ内でおよそ１０〜２０倍
増幅される。スポットの輝度は、例えばそれぞれのプローブ内に多数のＨＣＲイニシエー
ターを組み入れることにより、及び／又は多数のフルオロフォアによってそれぞれのＨＣ
Ｒ増幅ヘアピンを標識することにより、回折限界点の大きさを維持しながらさらに増強す
ることができる。
【０１７５】
ＨＣＲで増幅されたシグナルを、脳切片において直接ｍＲＮＡから観察した。同じｍＲ
ＮＡを標的とする場合、ＨＣＲプローブは、ｓｍＦＩＳＨドットと９０％の割合で共局在
するが、１０〜２０倍明るい（図１４）。これによってＨＣＲプローブは、脳の自家蛍光
を超えて容易に検出することができる（図１３）。高い共局在率は、ＨＣＲがｓｍＦＩＳ
Ｈと同程度に特異的であり、ほとんどの転写物が検出されることを証明している。
【０１７６】
ＨＣＲプローブは、容易に剥離して再ハイブリダイズし、本明細書において記述される
ｓｅｑＦＩＳＨプロトコールに完全に組み込むことができる。図１５は、異なる２ラウン
ドのハイブリダイゼーションでの脳切片においてＨＣＲが標的とする同じ遺伝子を示した
。２回のハイブリダイゼーションにおいて良好に共局在することは、ＨＣＲ−ｓｅｑＦＩ
ＳＨが、脳においてｍＲＮＡをバーコード化するためにロバストに作用することを示して
いる。
【０１７７】
ＨＣＲプロトコールは、ｓｍＦＩＳＨハイブリダイゼーションと同じ時間の尺度で作用
し、アッセイのサイクル時間を増加させない。ＨＣＲにおける初回ハイブリダイゼーショ
ンステップの時間は、ｓｍＦＩＳＨと類似であるが、第２の増幅ステップは３０分から１
時間で起こる。シグナルを増幅するために別のタイプのヘアピンを任意で使用して、ＲＮ
Ａプローブを転写物にハイブリダイズさせる代替法は、サイクル時間をさらに減少させる
ことができる。いくつかの実施形態において、ＨＣＲにより、アミン標識オリゴプローブ
を購入する必要がなくなる。とりわけ、ＨＣＲは、おそらく試薬の費用をおよそ半分、例
えば脳１つ当たり１０，０００ドルに減少させることができる。
【０１７８】
自動化。効率よくスケールアップするために、例えば遺伝子１００個をマップするため
並びに／又は人の労力及び／若しくはエラーを減少させるために、ハードウェア及びソフ
トウェアの両面の自動化を適用することができる。いくつかの実施形態において、技術の
重要な部分を統合して、脳切片のイメージングなどの組織及び／又は臓器のイメージング
のためのパイプラインを作製する及び／又はワークフローを最適化する。とりわけ、自動
流体工学、画像獲得、及び／又は総合解析を、個々に及び任意で、迅速なハイブリダイゼ
ーションサイクル時間及びイメージング時間と組み合わせることができる。
【０１７９】
ハードウェア。いくつかの実施形態において、自動システムでは、必要なユーザーの介
入は最少であり、ユーザーが実験を設定した後は、画像獲得を自動で行うことができる。
いくつかの実施形態において、それぞれのシークエンサーは、イメージングを行うための
自動落射蛍光顕微鏡、及び連続的ハイブリダイゼーションを行うための自動流体工学系か
らなるか、又はそれらを含む。いくつかの実施形態において、圧縮空気を使用して、細胞
及び組織が底部のカバーガラスに固定された１ｃｍ×１ｃｍのウェルに試薬を入れる。理
論に拘束されたくはないが、本出願人は、いくつかの実施形態において、ハイブリダイゼ
ーション緩衝液の粘度が高いことにより、圧縮空気駆動システムがデッドボリュームを放
出して、同様に規定量の試薬を送達するように正確に制御することができることに注目す
る。いくつかの実施形態において、個別の減圧ラインを使用して、チャンバー内の空気を
除去する。いくつかの実施形態において、提供されるプロトコールのワークフローは、本
発明の時点で当技術分野において周知である既存のＤＮＡシークエンサーと類似である。
【０１８０】
いくつかの実施形態において、それぞれのサイクルのハイブリダイゼーションにおいて
、機器は、試料をプローブと自動的にハイブリダイズさせて、緩衝液によって洗浄して過
剰のプローブを取り除き、及び／又はイメージングのために脳切片を走査する。いくつか
の実施形態において、除去ステップにＤＮアーゼを使用する場合、イメージング後に、Ｄ
Ｎアーゼを流入させてプローブを除去する。十分に洗浄した後、別のラウンドのハイブリ
ダイゼーションをその後進行させることができる。ハイブリダイゼーション時間の間、顕
微鏡は、ステージ上の異なる位置に移動して、既にハイブリダイズして洗浄されている別
の脳切片をイメージングする。そのようにして、ステージ上の他の試料がハイブリダイズ
している間に、カメラはほとんどの場合、画像を獲得している。
【０１８１】
ソフトウェア。いくつかの実施形態において、例えば、制御プロセス及びデータ解析を
自動化するためにソフトウェアを使用する。いくつかの実施形態において、コードは、顕
微鏡並びに流体工学要素を制御するために、米国国立衛生研究所（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉ
ｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ）によってサポートされる無料のソフトウェアで
あるＭｉｃｒｏｍａｎａｇｅｒで書かれている。いくつかの実施形態において、バルブ、
ステージ、光源、カメラ、及び／又は顕微鏡は、Ｍｉｃｒｏｍａｎａｇｅｒを通して制御
される。
【０１８２】
いくつかの実施形態において、密度の高い画像に関しては圧縮センシング（Ｚｈｕ  ｅ
ｔ  ａｌ，  Ｆａｓｔｅｒ  ＳＴＯＲＭ  ｕｓｉｎｇ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ  ｓｅｎｓ
ｉｎｇ．  Ｎａｔ．  Ｍｅｔｈｏｄｓ．  ２０１２，  ９（７）：７２１−３）を使用し
、デコンボリューション法を使用して、密度の高いクラスタにおけるスポットを分離する
。いくつかの実施形態において、画像分析の改善により、提供される方法、例えばｓｅｑ
ＦＩＳＨの多重処理能力が増加する（例えば、１００個を超える遺伝子の多重処理では約
４〜５倍）。いくつかの実施形態において、Ｉｌｌｕｍｉｎａ  ＧＡＩＩシークエンサー
からＨｉＳｅｑ機器への改善と同様に効率は改善され、ＨｉＳｅｑ機器では、シークエン
シングチップ上の密に充填されたクラスタを分析するために画像処理方法を使用すること
で処理能力が増加する。いくつかの実施形態において、データ獲得及び解析は使いやすい
パッケージに統合される。
【０１８３】
いくつかの実施形態において、提供される技術は、データ解析のためのソフトウェアパ
ッケージを提供する。いくつかの実施形態において、提供される技術は、Ｐｙｔｈｏｎ及
びＭａｔｌａｂのデータ解析のためのソフトウェアパッケージを提供する。提供される技
術の画像は、多様なサイズであり得て、望ましければ任意で最適化することができる。い
くつかの実施形態において、それぞれのＦＯＶは、深さ１４ビットで６メガピクセルであ
り、画像当たり１．５ＭＢのデータに対応する。いくつかの実施形態において、１回の解
析当たり約１００ＧＢのデータが生成される。いくつかの実施形態において、提供される
技術は、データを処理する方法及び／又はデータログの停止を軽減する方法を提供する。
いくつかの実施形態において、データログの停止は、それぞれの画像からスポットを領域
分割すること、それを２次元ガウス分布にフィットさせて、フィットの中心位置を記録す
ることによって軽減される。いくつかの実施形態において、提供される技術は、未加工デ
ータを廃棄して、処理データを保存することによってコンピュータのスペースを節約する
。
【０１８４】
ＣＬＡＲＩＴＹ透明化脳切片の光シート顕微鏡検査。いくつかの実施形態において、提
供される技術は、組織、臓器、及び／又は生物をイメージングするための方法を提供する
。いくつかの実施形態において、提供される技術は、厚みのある組織又は臓器を測定する
方法を提供する。いくつかの実施形態において、厚みのある組織又は臓器は、厚さ約１０
０μｍであるか又はそれより厚い。いくつかの実施形態において、提供される技術は、１
つの細胞内を超える長距離投影及び形態を保存する。いくつかの実施形態において、光シ
ート顕微鏡検査は厚みのある組織又は臓器を測定するために使用される。いくつかの実施
形態において、組織、臓器、及び／又は生物は、ＣＬＡＲＩＴＹ（Ｃｈｕｎｇ  ｅｔ  ａ
ｌ．，  Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ａｎｄ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉ
ｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔａｃｔ  ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ，  Ｎａｔｕｒｅ，
２０１３，  ｄｏｉ：  １０．１０３８／ｎａｔｕｒｅｌ２１０７）によって透明化さ
れる。
【０１８５】
いくつかの実施形態において、長距離投影及び形態をより良好に保存するより厚みのあ
る脳切片（＞１００μｍ）をイメージングする場合、選択的平面照射顕微鏡検査（ＳＰＩ
Ｍ）としても知られる光シート顕微鏡検査をＣＬＡＲＩＴＹ透明化脳組織に適用する。い
くつかの実施形態において、ＣＬＡＲＩＴＹ方法論は、ニューロンの成分及びその分子的
同一性を可視化及び同定するために脳を透明にする。いくつかの実施形態において、ＣＬ
ＡＲＩＴＹは、光散乱性の脂質を除去して、脳組織の形態を保存するために多孔性のハイ
ドロゲルに置換することにより、脳組織を光学的に透明にして高分子を透過性にし、それ
によって脳の薄切片を作製することなく試験を行うことができ、関心対象のニューロン並
びに長距離のシナプス結合を可視化することができる。本出願人は、理論に拘束されたく
はないが、本発明の前までは、これまで培養又は薄切片で行われていたＦＩＳＨと比較し
て、提供される技術は、より厚みのある組織を使用して、個々のニューロン又は３次元ニ
ューロンネットワークのトランスクリプトームのより正確な再構成を可能にすることに注
目する。図１６は、ＦＩＳＨ染色と両立する光学的に透明な厚みのある切片を調製するた
めの、成功したバリデートされたＣｌａｒｉｔｙに基づくプロトコールを例示する：（１
）２ｍＬエッペンドルフチューブ中の１００ミクロンの冠状脳切片を、４％アクリルアミ
ド、２％ホルムアルデヒド、０．２５％サーモイニシエーター、１×ＰＢＳを含む１．５
ｍＬ中で４℃で一晩インキュベートした；（２）窒素ガスをハイドロゲル溶液の中に１０
秒間通気した；（３）脱気した試料を４２℃で２時間インキュベートして重合化させた；
（４）試料をＰＢＳで３回洗浄して、１０％ＳＤＳ、１×ＰＢＳ中で３７℃で４時間イン
キュベートして透明にして；及び（５）試料をＰＢＳ中で３回洗浄して、ｓｅｑＦＩＳＨ
のために使用する準備が整った。
【０１８６】
いくつかの実施形態において、提供される技術は、焦点が外れたバックグラウンドを最
小限にするか又は防止する方法を提供する。いくつかの実施形態において、提供される技
術は、焦点が外れたバックグラウンドを最小限にするか又は防止するイメージング技術を
利用する。いくつかの実施形態において、焦点の外れたバックグラウンドがより高い、よ
り厚みのある切片に関してはＳＰＩＭを使用する。いくつかの実施形態において、共焦点
顕微鏡は、このバックグラウンドを拒絶することができるが、これは走査が遅く、試料の
下層をイメージングする間に試料の上層を光退色させる。いくつかの実施形態において、
ＳＰＩＭではイメージング中の層のみに励起光を照射する。いくつかの実施形態において
、提供される技術にとって有用なＳＰＩＭ設定において、互いに垂直に配置した２つの対
物レンズを試料の上で約５５°で吊す。いくつかの実施形態において、円柱状のレンズを
使用して、高さおよそ１０μｍ、及び有効幅又はＦＯＶが約２００μｍの範囲に光線の１
つの軸を集中させて光シートを作製する。
【０１８７】
いくつかの実施形態において、本発明は、提供される方法のための顕微鏡設定を提供す
る。いくつかの実施形態において、本発明は、試料が側面から照射される光シート顕微鏡
を提供する。いくつかの実施形態において、光シートは試料のステージと平行である。い
くつかの実施形態において、光シートは、検出対物レンズに対して垂直である。光シート
顕微鏡の例示的な設定を、図１７に例示する。２つの鏡及び円柱状のレンズを調整するこ
とによって、光シートの平面を作製し、試料を、検出対物レンズ（中央）に対して垂直で
ある側面から照射する。底部の鏡を円柱状のレンズに接続して、対物レンズの同じ基部に
直接載せる。この構成により、対物レンズは照射シートと同期して移動し、試料をｚ軸（
右、上）に沿って走査することができる。右（下）の図も同様に、ハイブリダイゼーショ
ンチャンバー内部に試料を入れて、下の乾燥系対物レンズによってイメージングすること
を示す。
【０１８８】
図１８に示されるように、ＣＬＡＲＩＴＹによって透明にして、β−アクチンに対する
ＨＣＲプローブにハイブリダイズさせた１００μｍの脳切片について、ＳＰＩＭ画像を得
た。間隔０．５μｍの２００個の光学的切片を得て、再構成を行った。２０倍の水浸対物
レンズによって透明なＨＣＲシグナルを観察した。β−アクチンｍＲＮＡは高度に発現さ
れ、細胞体における多数のドットを説明する。しかし、透明な回折限界点も同様に軸索に
観察された。
【０１８９】
いくつかの実施形態において、ＣＬＡＲＩＴＹ透明化脳に対するＨＣＲ−ｓｅｑＦＩＳ
Ｈプロトコールと、ＳＰＩＭ顕微鏡とを適合させることができる。１００μｍの切片が４
〜５時間で効率的にハイブリダイズし、このことは検出可能に標識されたオリゴヌクレオ
チドプローブが、厚さが１００μｍであるが透明な切片の中を容易に拡散できることを示
している。加えて、ＤＮアーゼ酵素も同様に容易に拡散して、ＨＣＲシグナルを切片から
剥離させた（図１５）。いくつかの実施形態において、提供される技術は、ＦＩＳＨ及び
ＨＣＲプローブなどの、当業者がルーチンとして厚さ１ｍｍの冠状切片に拡散させる抗体
より小さい、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを提供し、組織全体又は臓器全体
に関する標的のプロファイリング、例えばＣＬＡＲＩＴＹ透明化全脳におけるｓｅｑＦＩ
ＳＨの成績を提供する。
【０１９０】
いくつかの実施形態において、提供される技術は、顕微鏡の配置を提供する。いくつか
の実施形態において、提供される技術は、厚みのある脳切片（＞１００μｍ）及びおそら
くＣＬＡＲＩＴＹ透明化脳全体を、長作動距離対物レンズを有する落射蛍光顕微鏡に載せ
ることができる、ＳＰＩＭの代替配置を提供する。いくつかの実施形態において、光シー
トは、イメージング軸に対して垂直に作製され、顕微鏡上に角度をつけて載せた試料を、
２００〜３００μｍに対して幅１０μｍで切片にする。いくつかの実施形態において、提
供される配置により、作製されたフローチャンバーの直接持ち越し及び自動化設計が可能
となる。いくつかの実施形態において、脳切片における基準マーカーを使用して、連続的
切片を登録する。いくつかの実施形態において、切片作製の前に脳の中にナノスケールの
棒を注入すると、異なる切片の間を良好に位置合わせすることができる。
【０１９１】
速度。いくつかの実施形態において、イメージング速度は、最終的な処理能力を制限す
る。いくつかの実施形態において、提供されるＨＣＲ増幅は、イメージングに十分な数よ
り多くの光子を提供し、より安価なカメラを使用して試料をイメージングすることができ
る。いくつかの実施形態において、集光対物レンズからの光を多数、例えばイメージング
平面二色性及びフィルターを有する６個の別個の光路（例えば、５個の蛍光及び１つのＤ
ＡＰＩ）に分割することができる。これは、インサイチュー「シークエンサー」の処理能
力を劇的に増加させ、これにより、脳全体を１つの顕微鏡において１週間で完了すること
ができる。
【０１９２】
標的遺伝子の選択。いくつかの実施形態において、本発明は、転写物及び／又はＤＮＡ
座のセット（例えば、例示される１００個の標的セット）などの標的セットを選択及びイ
メージングするための技術を提供する。いくつかの実施形態において、標的遺伝子は、ア
レン脳アトラス（ＡＢＡ）のインサイチューデータベースから選択される。多数の基準を
使用して、関心対象の遺伝子、例えば皮質領域における細胞同一性を表す可能性がある遺
伝子を選択することができる。重なり合う基準によって最適な遺伝子セットをコンピュー
タによって選択することは周知である（２．
Ａｌｏｎ，  Ｎ；  Ｍｏｓｈｋｏｖｉｔｚ，  Ｄａｎａ；  Ｓａｆｒａ，  Ｓｈｍｕｅｌ
（２００６），  ”Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｃ  ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｅ
ｔｓ  ｆｏｒ  ｋ−ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｓ”，  ＡＣＭ  Ｔｒａｎｓ．  Ａｌｇｏｒ
ｉｔｈｍｓ  （ＡＣＭ）  ２  （２）：  １５３−１７７，  ＩＳＳＮ  １５４９−６３
２５；  ８．
Ｃｏｒｍｅｎ，  ＴＨ．；  Ｌｅｉｓｅｒｓｏｎ，  Ｃｈａｒｌｅｓ  Ｅ．；  Ｒｉｖｅ
ｓｔ，  Ｒｏｎａｌｄ  Ｌ．；  Ｓｔｅｉｎ，  Ｃｌｉｆｆｏｒｄ  （２００１），  Ｉ
ｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ，  Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，  Ｍａ
ｓｓ．：  ＭＩＴ  Ｐｒｅｓｓ  ａｎｄ  ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，  ｐｐ．  １０３３
−１０３８，  ＩＳＢＮ  ０−２６２−０３２９３−７；  １２．  Ｆｅｉｇｅ，  Ｕ  
（１９９８），  ”Ａ  ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｏｆ  Ｉｎ  ｎ  ｆｏｒ  ａｐｐｒｏｘｉ
ｍａｔｉｎｇ  ｓｅｔ  ｃｏｖｅｒ”，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＡＣＭ  （Ａ
ＣＭ）  ４５  （４）：  ６３４−６５２，，  ＩＳＳＮ  ０００４−５４１１）。いく
つかの実施形態において、１．サブ細胞タイプを定義することが知られている；２．ＡＢ
Ａにおいて「ごま塩」発現パターンを示す；３．転写因子、イオンチャンネル、ＧＰＣＲ
、及びニューロトロピンなどの遺伝子ファミリーに属する；並びに４．皮質試料のＲＮＡ
−ｓｅｑ実験から除かれた、遺伝子を選択するためにセットカバーヒューリスティクス（
Ｐｅ’ｅｒ，  ２００２）を使用する。例えば、ＳＬＣ１Ａ３は、グリア細胞のマーカー
であるが、ＳＬＣ６Ａ１は抑制性ニューロンのマーカーであり、ＳＬＣ１７Ａ７は興奮性
ニューロンのマーカーである。いくつかの実施形態において、ＰＶＡＬＢ、ＳＳＴ、及び
ＣＡＬＢ２などの不均一な発現パターンを有する遺伝子は、抑制性ニューロンのサブセッ
トのマーカーである。例示的な１００個の遺伝子セットを以下に示す：
遺伝子の名称        発現プロファイル
ＳＬＣ６Ａ１        全て抑制性（Ｉ）
ＳＬＣ１７Ａ７      全て興奮性（Ｅ）
ＳＬＣ１Ａ３        グリア
ＰＶＡＬＢ          サブセットＩ
ＳＳＴ              サブセットＩ
ＣＡＬＢ２          サブセットＩ
ＬＥＲ５            同皮質
ＴＮＮＣ１          同皮質
ＭＹＬ４            同皮質
ＳＡＴＢ２          同皮質
ＣＣＬ２７ａ        同皮質
ＢＯＣ              一次運動ニューロンＬ１
ＤＡＣＴ２          一次運動ニューロンＬ１
ＬＨＸ１            一次運動ニューロンＬ１
ＰＶＲＬ３          一次運動ニューロンＬ１
ＳＬＣ４４ａ３      一次運動ニューロンＬ２／Ｌ３
ＫＬＫ５            一次運動ニューロンＬ２／Ｌ３
ＴＮＮＣ１          一次運動ニューロンＬ２／Ｌ３
ＷＮＴ６            一次運動ニューロンＬ２／Ｌ３
ＺＭＡＴ４          一次運動ニューロンＬ５
ＳＴＡＲＤ８        一次運動ニューロンＬ５
ＴＣＦ２１          一次運動ニューロンＬ５
ＭＹＬ４            一次運動ニューロンＬ５
ＫＲＴ８０          一次運動ニューロンＬ６ａ
ＯＬＦＲ１９        一次運動ニューロンＬ６ａ
ＴＢＣｌｄ３０      一次運動ニューロンＬ６ａ
ＯＬＦ１６          一次運動ニューロンＬ６ｂ
ＥＡＲ６            一次運動ニューロンＬ６ｂ
ＣＨＩＴ１          一次運動ニューロンＬ６ｂ
ＳＬＮ              二次運動ニューロンＬ１
ＡＤＡＭＴＳ８      二次運動ニューロン  Ｌ１
ＥＰＹＣ            二次運動ニューロンＬ１
ＫＣＮＶ１          二次運動ニューロンＬ１
遺伝子の名称        発現プロファイル
ｐｃｄｈ７          二次運動ニューロンＬ２／Ｌ３
ＧＬＴ８ｄ２        二次運動ニューロンＬ２／Ｌ３
ＨＫＤＣ１          二次運動ニューロンＬ２／Ｌ３
ＳＲＰＸ            二次運動ニューロンＬ３
ＺＦＰ４５８        二次運動ニューロンＬ３
ＳＬＣ３０ａ８      二次運動ニューロンＬ３
ＧＫ５              二次運動ニューロンＬ５
ＴＥＸ２８          二次運動ニューロンＬ５
ＭＳ４ａｌＯ        二次運動ニューロンＬ５
ＫＲＴ１６          二次運動ニューロンＬ６ａ
ＫＲＴ４２          二次運動ニューロンＬ６ａ
ＤＯＣ２ａ          二次運動ニューロンＬ６ａ
ＫＲＴ３３ｂ        二次運動ニューロンＬ６ｂ
ＹＢＸ              二次運動ニューロンＬ６ｂ
ＰＮＰＬＡ５        二次運動ニューロンＬ６ｂ
ＴＭＥＭ２１５      一次体性感覚ニューロンＬ１
ＳＤＣ１            一次体性感覚ニューロンＬ１
ＰＲＥＸ１          一次体性感覚ニューロンＬ１
ＤＩＥＸＦ          一次体性感覚ニューロンＬ１
ＤＨＲＳ７ｃ        一次体性感覚ニューロンＬ２／Ｌ３
ＤＤＩＴ４１        一次体性感覚ニューロンＬ２／Ｌ３
ＴＤＧ              一次体性感覚ニューロンＬ２／Ｌ３
ＥＰＳＴＩ１        一次体性感覚ニューロンＬ２／Ｌ３
ＲＯＲｂ          一次体性感覚ニューロンＬ４
ＧＳＣ２            一次体性感覚ニューロンＬ４
ＫＲＴＩＯ          一次体性感覚ニューロンＬ４
ＧＣＡ              一次体性感覚ニューロンＬ４
ＤＣＢＬＤ２        一次体性感覚ニューロンＬ５
ＡＢＣＤ２          一次体性感覚ニューロンＬ５
ＧＴＤＣ１          一次体性感覚ニューロンＬ５
ＩＬ１７ＲＡ        一次体性感覚ニューロンＬ６ａ
ＴＢＲ１            一次体性感覚ニューロンＬ６ａ
ＰＰＩＤ            一次体性感覚ニューロンＬ６ａ
ＩＧＨＭ            一次体性感覚ニューロンＬ６ｂ
ＭＭＧＴ１          一次体性感覚ニューロンＬ６ｂ
ＣＰＬＸ３          一次体性感覚ニューロンＬ６ｂ
ＡＲＴ２ｂ          二次体性感覚ニューロンＬ１
ＧＮＢ４            二次体性感覚ニューロンＬ１
Ｂ３ＧＡＴ２        二次体性感覚ニューロンＬ１
ＰＤＣ              二次体性感覚ニューロンＬ２／Ｌ３
ＡＤＩＧ            二次体性感覚ニューロンＬ２／Ｌ３
ＦＰＲ１            二次体性感覚ニューロンＬ２／Ｌ３
ＩＮＨＢＣ          二次体性感覚ニューロンＬ４
ＲＵＦＹ４          二次体性感覚ニューロンＬ４
ＨＧＦＡＣ          二次体性感覚ニューロンＬ４
ＥＦＣＡＢ４ｂ      二次体性感覚ニューロンＬ５
ＳＳＴＲ２          二次体性感覚ニューロンＬ５
ＺＦＰ３９５        二次体性感覚ニューロンＬ５
ＣＣＤＣ３６        二次体性感覚ニューロンＬ６ａ
遺伝子の名称        発現プロファイル
ＳＴ１４            二次体性感覚ニューロンＬ６ａ
ＭＹＬ１２ｂ        二次体性感覚ニューロンＬ６ｂ
ＲＳＰ０２          二次体性感覚ニューロンＬ６ｂ
ＮＤＮＦ            Ｌ１（Ｉ）
ＲＡＳＧＲＦ２      Ｌ２／３（Ｉ）
ＣＵＸ２            Ｌ２／３／４
ＲＯＲＢ            Ｌ４
ＳＣＮＮ１Ａ        Ｌ４
ＥＴＶ１            Ｌ５
ＦＥＺＦ２          Ｌ５
ＢＣＬ６            Ｌ５
ＴＲＩＢ２          Ｌ５ａ
ＦＯＸＰ２          Ｌ６
ＴＬＥ４            Ｌ６／Ｌ６ｂ
ＣＴＧＦ            Ｌ６ｂ
ＣＹＬＤ            Ｌ２／３
ＣＭＴＭ３          Ｌ２／３
ＡＮＫＲＤ６        Ｌ２／３
【０１９３】
ｓｅｑＦＩＳＨとタンパク質検出、オルガネラマーカー及び活性の測定との統合。いく
つかの実施形態において、提供される技術、例えばｓｅｑＦＩＳＨは、インサイチューで
同じ試料中のＲＮＡ、並びにタンパク質、神経活動、及び構造的配置の単細胞解像度での
多重解析を可能にする。特異的標的に対する抗体を、１つの追加のラウンドのハイブリダ
イゼーションにおいて試料にハイブリダイズさせることができる。いくつかの実施形態に
おいて、提供される方法は任意で、免疫染色ステップを含む。いくつかの実施形態におい
て、連続ラウンドのハイブリダイゼーションにおいて多くのタンパク質標的を検出するた
めに、多数の抗体を使用する（Ｓｃｈｕｂｅｒｔ  Ｗ  ｅｔ  ａｌ．  Ａｎａｌｙｚｉｎ
ｇ  ｐｒｏｔｅｏｍｅ  ｔｏｐｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｂｙ  ａｕｔｏ
ｍａｔｅｄ  ｍｕｌｔｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  ｍｉｃｒ
ｏｓｃｏｐｙ．  Ｎａｔ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ  （２００６）  ２４（１０）：  １２
７０−１２７８）。本出願人は、細胞においてｍＲＮＡと比較してタンパク質が約１００
〜１０００倍まで又はそれより多くの量で存在することに注目する。標的となるタンパク
質は、ミトコンドリア、ＥＲ、輸送小胞、細胞骨格、並びにシナプス接合部などの細胞オ
ルガネラのマーカーであり得る。例えば、ＭＡＰ２抗体を使用して、軸索と樹状突起の領
域分割を助けるために細胞境界を示すことができる。
【０１９４】
脳切片の生きた状態での観察を、提供される方法（例えば、ｓｅｑＦＩＳＨ）による転
写プロファイリングの前に落射蛍光顕微鏡及び光シート顕微鏡においてイメージングする
ことができる。カルシウム（Ｎａｋａｉ  Ｊ，  Ｏｈｋｕｒａ  Ｍ，  Ｉｍｏｔｏ  Ｋ  
（Ｆｅｂｒｕａｒｙ  ２００１）．  ”Ａ  ｈｉｇｈ  ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ
Ｃａ（２＋）  ｐｒｏｂｅ  ｃｏｍｐｏｓｅｄ  ｏｆ  ａ  ｓｉｎｇｌｅ  ｇｒｅｅｎ
ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  ｐｒｏｔｅｉｎ”．  Ｎａｔ．  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．  
１９  （２）：  １３７−４１；  Ａｋｅｒｂｏｏｍ  ｅｔ  ａｌ，  ”Ｏｐｔｉｍｉｚ
ａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ＧＣａＭＰ  ｃａｌｃｉｕｍ  ｉｎｄｉｃａｔｏｒ  ｆｏｒ  ｎ
ｅｕｒａｌ  ａｃｔｉｖｉｔｙ  ｉｍａｇｉｎｇ．”  Ｊ  Ｎｅｕｒｏｓｃｉ．  ２０１
２  Ｏｃｔ  ３；３２（４０）：  １３８１９−４０；  Ｓｔｏｓｉｅｋ  ｅｔ  ａｌ，
”Ｉｎ  ｖｉｖｏ  ｔｗｏ−ｐｈｏｔｏｎ  ｃａｌｃｉｕｍ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｏｆ  
ｎｅｕｒｏｎａｌ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ．”  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｎ
ａｔｉｏｎａｌ  Ａｃａｄｅｍｙ  ｏｆ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ  １００  （１２）：  ７３
１９）及び電位センサー（Ｃｏｈｅｎ，  ｅｔ  ａｌ．，  ”Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｅａｓ
ｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ”  ｉｎ  Ｒｅｖｉｅｗ
ｓ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ．”  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｐｈａｒｍ
ａｃａｌｏｇｙ，  ｖｏｌ．  ８３，  ｐｐ．  ３５−８８，  １９７８  （Ｊｕｎｅ）
；  Ｍｕｔｏｈ  ｅｔ  ａｌ，  Ｇｅｎｅｔｉｃａｌｌｙ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ  Ｆｌ
ｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｒｅｐｏｒｔｅｒｓ  ＡＣＳ  Ｃｈｅｍ  Ｎｅｕ
ｒｏｓｃｉ．  ２０１２  Ａｕｇｕｓｔ  １５；  ３（８）：  ５８５−５９２；  Ｐｅ
ｔｅｒｋａ  ｅｔ  ａｌ，  Ｉｍａｇｉｎｇ  ｖｏｌｔａｇｅ  ｉｎ  ｎｅｕｒｏｎｓ．
Ｎｅｕｒｏｎ．  ２０１１  Ｊａｎｌ３；６９（ｌ）：９−２１）を、脳切片において
イメージングすることができる。ＳＰＩＭにより、脳切片におけるこれらのセンサーの効
率的で迅速なイメージングが可能となる。脳切片を顕微鏡に固定して、ｓｅｑＦＩＳＨプ
ロトコールなどの提供されるプロトコールを、自動流体工学によって行うことができる。
いくつかの実施形態において、生きた状態での測定に加えて、ａｃｔｉｖｉｔｙ  ｄｅｐ
ｅｎｄｅｎｔ  ｉｍｍｅｄｉａｔｅ  ｅａｒｌｙ  ｇｅｎｅｓ（ＩＥＧｓ）のｍＲＮＡが
、ニューロンにおける統合された神経活動の測定値として検出される。例えば、ＣａｍＫ
ＩＩ及びｃＦｏｓは、ニューロンにおいて不均一な発現レベルで容易に検出された。それ
らを、遺伝子セット、例えば例示的な１００個の遺伝子の多重処理に組み入れることがで
きるか、又は量に応じて追加のサイクルで個別にＦＩＳＨを行うことができる。
【０１９５】
異なる体性感覚運動ニューロンネットワークにおける別個のニューロンの分子的同一性
を同定するためのコネクトミクスとｓｅｑＦＩＳＨの統合。
提供される技術を使用して、体性感覚運動ニューロンネットワーク内の別個のニューロ
ン集団の分子的同一性を系統的に特徴付けする。いくつかの実施形態において、同じ機能
的サブネットワーク内のニューロン集団は、共通のマーカー遺伝子セットを共有するが、
同様に、細胞レベルで同一性を定義する他の遺伝子の不均一な発現も有する。いくつかの
実施形態において、異なるサブネットワークの細胞は、その発現パターンがより異なる。
それぞれが基本クラスの感覚運動機能を制御する例示的な皮質−皮質体性サブネットワー
クは：（１）食べたり飲んだりするための口顔咽頭、（２）手を伸ばしたりものをつかん
だりするための上肢、（３）移動のための下肢、及び（４）律動的なひげの運動のための
ひげ、である。いくつかの実施形態において、提供される技術は、別個のニューラルネッ
トワークを有する皮質ニューロンの分子同一性を特徴付けするための新規で厳密なアプロ
ーチを提供し、哺乳動物の脳の配線図の基礎となる遺伝的回路を理解するための貴重な情
報を提供する。
【０１９６】
神経経路の集団を使用して、デジタル皮質結合アトラスを作製して、神経線維連絡解析
試験の未加工画像を表示することができる。大規模データの解析を助けるための皮質−皮
質結合マップを作成するために、経路をグラフで再構築することができる。皮質内の結合
に基づいて、そのそれぞれが基本クラスの感覚運動機能を制御する４つの別個の皮質−皮
質体性サブネットワークを確立することができる。これらのサブネットワークのそれぞれ
は、一次体性感覚野（ＳＳｐ）、一次体性運動野（ＭＯｐ）、二次体性運動野（ＭＯｓ）
、及び補足体性感覚野（ＳＳｓ）における４〜５個の別個の機能的ドメインを含み、それ
らを、体の特異的亜領域に対応する他の体性感覚運動野とのその結合強度に従ってさらに
細分した。いくつかの実施形態において、口顔咽頭サブネットワークは、５つの主要なノ
ード：（１）ＳＳｐ口及び鼻ドメイン（ＳＳｐ−ｍ／ｎ）；（２）ＭＯｐ口顔ドメイン（
ＭＯｐ−ｏｒｆ）；（３）ＭＯｓ吻側背外側ドメイン（ＭＯｓ−ｒｄｌ）；（４）ＳＳｐ
バレル野前外側ドメイン（ＳＳｐ−ｂｆｄ．ａｌ）；及び（５）ＳＳｓ吻側尾腹側ドメイ
ン（ＳＳｓ−ｒ＆ｃｖ）を含む。いくつかの実施形態において、上肢サブネットワークの
４つの主要なノードは、（１）ＳＳｐ上肢（ＳＳｐ−ｕｌ）；（２）ＭＯｐ−ｕｌ；（３
）吻背側ＭＯｓ（ＭＯｓ−ｒｄ）；及び（４）尾背側ＳＳｓ（ＳＳｓ−ｃｄ）を含む。い
くつかの実施形態において下肢／体幹サブネットワークは、ＳＳｐ下肢／体幹野（ＳＳｐ
−ｌｌ／ｔｒ）、ＭＯｐ−１１／ｔｒ、及び吻側背内側ＭＯｓ（ＭＯｓ−ｒｄｍ）（図１
０Ｂ〜Ｄ）を含む。いくつかの実施形態において、ひげのサブネットワークは、尾内側Ｓ
Ｓｐ−ｂｆｄ（ＳＳｐ−ｂｆｄ．ｃｍ）、ひげの一次運動野（ｖＭｌ）に対応するＭＯｐ
−ｗ、及び尾背側ＳＳｓ（ＳＳｓ−ｃｄ；図１９を参照されたい）を含む。例示的なデー
タは、マウスコネクトームプロジェクト（ｗｗｗ．ｍｏｕｓｅｃｏｎｎｅｃｔｏｍｅ．ｏ
ｒｇ）によって記述される。
【０１９７】
これらの体性感覚運動サブネットワークのそれぞれにおける別個のニューロン集団の分
子的同一性を決定するために、マルチ蛍光逆行性トレーサーを使用してニューロンを標識
し、ｓｅｑＦＩＳＨなどの提供される技術を適用して、逆行性に標識された集団の遺伝子
発現プロファイルを単細胞の解像度で決定することができる。ニューロン集団を標識する
ために、多数の（例えば、５個）の逆行性トレーサーを、同じ動物のそれぞれの感覚運動
サブネットワークの主なノードの１つの主要な標的の５つに注入する（トレーサー情報を
下記に示す）。例えば、１匹の動物において、回路トレーサーを、口顔咽頭サブネットワ
ークの主要な皮質ノードの２つ（ＳＳｐ−ｂｆｄ．ａｌ及びＳＳｓ−ｒ＆ｃｖ）、及び皮
質下ノードの３つ（尾状核被殻腹外側ドメイン、ＣＰ−ｖｌ；腹側後内側視床核、ＶＰＭ
；及び腹側三叉神経脊髄路核、ＳＰＶ）に注入する。これは、口顔咽頭サブネットワーク
の他のノードの全てにおける５つの異なるニューロン集団を同時に逆行性に標識する。こ
の例において、標識されたニューロンは、ＳＳｐ−ｍ／ｎドメイン及びＭＯｐ−ｏｒｏに
存在する。
【０１９８】
一方、トレーサーを、そのそれぞれが、別個の体性サブネットワークに属する４つの異
なるＳＳｐ体亜領域（すなわち、ＳＳｐ−ｍ／ｎ、ＳＳｐ−ｕｌ、ＳＳｐ−ｌｌ／ｔｒ、
及びＳＳｐ−ｂｆｄ．ｃｍ）に注入することができる。これは、異なるサブネットワーク
に関連する皮質野における別個のニューロン集団を同時に標識する。この場合、例えば逆
行性標識されたニューロンが、それぞれのサブネットワークに関連するＭＯｐドメイン、
すなわちＭＯｐ−ｏｒｆ、ＭＯｐ−ｕｌ、ＭＯｐ−１１／ｔｒ、及びＭＯｐ−ｗで観察さ
れる。４つの体性感覚運動サブネットワークのそれぞれの主要ノード及び皮質下標的の全
てに適用されるこの注入戦略は、サブネットワークのそれぞれの別個のニューロン集団を
標識する。
【０１９９】
トレーサーの注入後（例えば、トレーサーの注入後１週間）、動物を屠殺して、その脳
を回収して、逆行性標識ニューロンのｓｅｑＦＩＳＨ分析のために厚さ２０μｍ又は１０
０μｍの冠状切片を作製する。体性感覚運動野（ＳＳｐ、ＭＯｐ、ＭＯｓ、ＳＳｓ）にお
いて多量に発現される例示的なおよそ１００個の遺伝子などの遺伝子を、例えばアレン脳
アトラスプロジェクトのオンラインデジタル遺伝子発現データベース（ｗｗｗ．Ｂｒｉａ
ｎ−Ｍａｐ．ｏｒｇ）（Ｌｅｉｎ  ｅｔ  ａｌ，  ２００７  Ｇｅｎｏｍｅ−ｗｉｄｅ  
ａｔｌａｓ  ｏｆ  ｇｅｎｅ  ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｉｎ  ｔｈｅ  ａｄｕｌｔ  ｍｏ
ｕｓｅ  ｂｒａｉｎ．  Ｎａｔｕｒｅ，  １１；  ４４５（７１２４）：  １６８−７６
）を使用してプロファイリングのためにあらかじめ選択することができる。
【０２００】
注入戦略と注入後処理。４週齢の雄性Ｃ５７ＢＬ／５マウス３００匹を使用する。１匹
の動物において、５つの蛍光逆行性トレーサーを、同じ体性感覚運動サブネットワーク内
のいずれかの異なるノードに、又は上記の異なる体性サブネットワークの異なるノードに
注入する（図１９）。トレーサーは、フルオロゴールド（ＦＧ、黄色）、４８８又は６４
７コンジュゲートコレラ毒素ｂ（ＣＴｂ−４８８［緑色］、ＣＴｂ−６４７［ピンク］）
、赤色レトロビーズ（ＲＲ、赤色）、及び６５５コンジュゲート小麦胚芽凝集素（ＷＧＡ
−Ｑｄｏｔ６５５、白色）である。Ｑｄｏｔ６５５は、Ｃｔｂ６４７とは異なる励起波長
を有することから、これを異なるチャンネルで捉えて、独自の色相で擬似発色させること
ができる。トレーサーは、定位脳手術を通して注入する（イオントフォレーシスによって
、又は加圧注入のいずれかにより）。手術及び還流の詳細は、例えば、Ｈｉｎｔｉｒｙａ
ｎ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ  ｏｆ  
ｔｈｅ  ｍｏｕｓｅ  ｍａｉｎ  ｏｌｆａｃｔｏｒｙ  ｂｕｌｂ：ａｎａｌｙｓｉｓ  ａ
ｎｄ  ｏｎｌｉｎｅ  ｄｉｇｉｔａｌ  ａｔｌａｓ．  Ｆｒｏｎｔ  Ｎｅｕｒｏａｎａｔ
．  ２０１２  Ａｕｇ  ７；６：３０．  ｅＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  ２０１２に記述され
ている。いくつかの実施形態において、対にした２匹のマウスに、正確に同じ座標で使用
した同じトレーサーを注入する。動物の１匹を、標識細胞及び注入部位の位置を確認する
ために使用し、他の動物を、提供される、例えばｓｅｑＦＩＳＨ方法に供する。１匹をト
レーサー輸送後に還流して、脳を、厚さ５０μｍの冠状切片にして、４つのシリーズで採
取する。４シリーズの切片の１つを、蛍光ニッスル染色液（ＮｅｕｒｏＴｒａｃｅ  Ｂｌ
ｕｅ［ＮＴＢ］）で対比染色して、スライドガラスに載せて、オリンパスＶＳ１２０バー
チャル顕微鏡システムを使用してイメージングする。いくつかの実施形態において、ニッ
スル染色は、逆行性標識細胞の正確な解剖学的位置を可視化するための神経細胞層構築の
バックグラウンドを提供する。これらの画像を、インフォマティクスパイプラインを通し
て処理して、あらゆる個々の画像を、アレン脳アトラス（ＡＲＡ）のその対応するレベル
に忠実に登録する。このニッスル染色により、提供されたインフォマティクスツールと共
に、それぞれのＲＯＩ（この場合、体性感覚運動野の異なるドメイン）におけるそれぞれ
のトレーサー標識ニューロン集団の概数を自動で正確に計数することができる。分布パタ
ーンは、その結合マップを作成するために対応するアトラスレベルに自動的にプロットさ
れる。
【０２０１】
対を形成したマウスを同時に屠殺して、その脳を、ｓｅｑＦＩＳＨ分析のために厚さ２
０μｍ又は１００μｍの切片にする。これらの切片を最初に、２０倍（又は１０倍）の対
物レンズでイメージングして、異なるトレーサーを有する逆行性標識ニューロンを明らか
にする。体性感覚運動野を含む全ての冠状レベルを通しての脳切片を使用して、例示的な
１００個の遺伝子セットに関してｓｅｑＦＩＳＨを行う。この方法は、あらゆるトレーサ
ー標識ニューロンにおける遺伝子発現を明らかにする。全ての画像を最初に、それぞれの
個々のトレーサー標識ニューロンの遺伝子発現プロファイルに関して分析する。対を形成
した脳からのほぼ同じ冠状レベルの切片をコネクトームビューワで並べて表示することが
できるように、それぞれの切片をその対を形成した脳の最も厳密にマッチする切片となる
ように登録し直す。それによって、異なるニューロン集団の分子プロファイルが、その最
も厳密にマッチする解剖学的バックグラウンドで表示される。いくつかの実施形態におい
て、遺伝子発現プロファイルは、それぞれの逆行性標識ニューロン集団において相関する
。
【０２０２】
結果。いくつかの実施形態において、異なる体性感覚運動野内の別個の逆行性標識ニュ
ーロン集団は、異なるトランスクリプトームプロファイルを示す：異なるトレーサーで標
識された同じドメイン（例えば、ＳＳｐ−ｍ）内のニューロン集団であっても、異なる結
合プロファイルを有するその隣接するニューロンからの別個の遺伝子発現プロファイルを
示す。いくつかの実施形態において、同じサブネットワーク内（例えば、ＳＳｐ−ｍ、Ｍ
Ｏｐ−ｏｒｆ、ＳＳｐ−ｂｆｄ．ａｌ、及びＳＳｓ−ｒ）の異なる体性感覚運動ノード内
の異なるニューロン集団は、共通のネットワーク特異的遺伝子を共有するが、異なるニュ
ーラルネットワーク（例えば、口顔咽頭及び下肢／体幹サブネットワーク）内のニューロ
ン集団は、非常に異なるトランスクリプトームプロファイルを示す。いくつかの実施形態
において、領域（例えば、ＳＳＰ又はＭＯｐ）、又は層（異なる層）特異的遺伝子が、異
なる皮質野及び異なる層のそれらのニューロンに関して同定される。
【０２０３】
例示されるように、提供される技術は、別個の体性感覚運動ネットワーク内の結合に基
づくニューロン集団（細胞タイプ）の分子的同一性を、ニューロン下の解像能及び忠実な
解剖学的バックグラウンドで特徴付けするために、蛍光神経線維連絡解析とｓｅｑＦＩＳ
Ｈ技術との独自の組合せを提供する。例えば、例示的な結果に関して図３及び９を参照さ
れたい。いくつかの実施形態において、提供される技術は、他のパラメーター（すなわち
、抗体及びオルガネラの染色、並びにＩＥＧ発現レベル）を同時に測定することを含み、
新皮質又は脳全体に応用することができる。
【０２０４】
データをオンラインで解析及び提示するためのハイスループットパイプライン及びイン
フォマティクスツール。いくつかの実施形態において、提供される技術は、例えば、ｗｗ
ｗ．ＭｏｕｓｅＣｏｎｎｅｃｔｏｍｅ．ｏｒｇなどの公開されたデータベースを通してデ
ータをオンラインで分析及び提示するためのハイスループットパイプライン及びインフォ
マティクスツールを提供する。いくつかの実施形態において、提供される技術は、試験の
広い範囲及びマルチ蛍光イメージングの使用により、コネクトミクス領域における貴重な
ツールとなり、マウス脳における長距離結合を研究するために特に適している、マウスコ
ネクトームプロジェクトとの統合を提供する。例えば、これはその自身の神経細胞層構築
上のバックグラウンド及び対応するＡＲＡアトラスレベル上で、ユーザーが多数の蛍光標
識経路を可視化することができるオンライン可視化ツールを提供する。いくつかの実施形
態において、ｓｅｑＦＩＳＨ情報をその対応する逆行性標識体細胞に忠実に関連させるた
めに、標識された細胞体を、組織バックグラウンドから、及び同じ切片であるが、異なる
ラウンド（例えば、最初は逆行性トレーサーのイメージング、次はｓｅｑＦＩＳＨにおけ
る異なるｍＲＮＡ）で獲得した画像から個別に領域分割して、スライドガラス及び／又は
組織における解剖学的指標のいずれかにおける固定された基準点と比較したその座標によ
って空間的なインデックスをつける。いくつかの実施形態において、ＡＲＡにおいて定義
された定位固定座標にデータを関連させるために、本発明は、登録の精度を劇的に増加さ
せる（すなわち、それぞれの走査された顕微鏡画像をＡＲＡの対応するレベルの形状に再
投影させる）新規登録パイプライン、及び所定のＲＯＩ（例えば、ＳＳｐ−ｍ、ＭＯｐ−
１１）における蛍光標識されたニューロンを自動で正確に計数する画像の領域分割を提供
する。いくつかの実施形態において、提供される技術により、脳内の及び多数の脳の間で
の多数のトレーサーによる標識及びｓｅｑＦＩＳＨデータを、可視化及び注釈の目的で１
つの解剖学的枠組みの中に照合することができる。
【０２０５】
いくつかの実施形態において、画像を、アレン脳アトラス（Ｄｏｎｇ，  Ｈ．  Ｗ．  
（２００８）．  Ｔｈｅ  Ａｌｌｅｎ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ａｔｌａｓ：  Ａ  Ｄｉｇ
ｉｔａｌ  Ｃｏｌｏｒ  Ｂｒａｉｎ  Ａｔｌａｓ  ｏｆ  Ｃ５７ＢＬ／６Ｊ  Ｍａｌｅ  
Ｍｏｕｓｅ，  Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ）の対応するアトラスレベルで登録
する。登録プロセスから得られた変形マトリクスを当初の解像画像に適用して、高解像度
再投影画像を得る。登録及び登録の微調整を行った後、ＮｅｕｒｏＴｒａｃｅ（登録商標
）蛍光ニッスル染色を明視野画像に変換する。次に、あらゆる画像のそれぞれのチャンネ
ルを、輝度及びコントラストに関して調節して、ツール、例えばｉＣｏｎｎｅｃｔｏｍｅ
における標識可視性及び品質を最大限にする。修正（すなわち、歪み、角度）及びＪＰＥ
Ｇ２０００ファイルフォーマットへの変換後、画像をｉＣｏｎｎｅｃｔｏｍｅのビュー（
ｗｗｗ．ＭｏｕｓｅＣｏｎｎｅｃｔｏｍｅ．ｏｒｇ）に公表することができる。
【０２０６】
ＦＩＳＨ可視化ツール。いくつかの実施形態において、生成された全ての結合データを
、ＭＣＰインフォマティクスパイプラインを通して処理して、新しいｉＣｏｎｎｅｃｔｏ
ｍｅ  ＦＩＳＨビューワ（ｗｗｗ．ＭｏｕｓｅＣｏｎｎｅｃｔｏｍｅ．ｏｒｇ）を通して
オンラインで提示する。２つの順行性標識（ＰＨＡＬ及びＢＤＡ）及び２つの逆行性標識
（ＦＧ及びＣＴｂ）を表示する利用可能なｉＣｏｎｎｅｃｔｏｍｅビューワとは異なり、
ｉＣｏｎｎｅｃｔｏｍｅ  ＦＩＳＨは、逆行性蛍光色素を有する５個までの異なるニュー
ロン集団を表示することができる。先に述べたように、それぞれの注入セットをマウス対
に与えることができる。１匹のマウスを通常のＭＣＰパイプラインに従って処理して、ｉ
Ｃｏｎｎｅｃｔｏｍｅ  ＦＩＳＨビューワに提示して、そのニッスル染色神経細胞層構築
バックグラウンド内及びその対応するＡＲＡレベル内の多数の蛍光標識ニューロン集団を
示すことができる。これらは、脳全体に及ぶ蛍光標識ニューロン集団のそれぞれに関する
正確な解剖学的情報を提供することができる。ｓｅｑＦＩＳＨ後のその対形成パートナー
からの脳切片を、その対形成パートナーが登録された最も近いＡＲＡレベルに登録して、
異なるウィンドウで並べて表示することができる。ニューロンにおいて発現される遺伝子
のリストをサイドパネルに記載することができる。遺伝子をクリックすると、この遺伝子
を発現する蛍光標識ニューロンが光って、その発現位置を示すことができる。これは、全
体的な結合状況及び解剖学的バックグラウンド内でのニューロン集団の分子的同一性を示
すための実際的な方法を提供する。
【０２０７】
いくつかの実施形態において、ユーザーがこれらのデータを解析して神経結合をその分
子的同一性に相関させることができる、対応するデータベースが開発されている。このイ
ンフォマティクスツールは、遺伝子バーコード化を有するそれぞれの逆行性標識ニューロ
ン集団に関連する情報（例えば、細胞数、解剖学的位置）を保存するデータベースの上に
構築される。このデータベースは、ユーザーが、同じニューラルネットワーク又は別個の
ニューラルネットワーク内のニューロンの対応する遺伝子バーコードを同定するために役
立ち得る。
【０２０８】
全脳のマッピング。いくつかの実施形態において、提供される技術は、１つのニューロ
ンレベルで、全ての脳の逆行性標識ニューロンにおける遺伝子発現のハイスループット分
析にとって十分な感度、選択性、自動化、及び／又は空間時間的解像度を有する。
【０２０９】
除去ステップのための追加の例示的な方法
いくつかの実施形態において、本発明は、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを
標的から除去するための多様な方法を提供する。いくつかの実施形態において、エキソヌ
クレアーゼＩＩＩ（ＥｘｏＩＩＩ）を使用して、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチ
ドを除去する。図２１は、ＥｘｏＩＩＩを使用するＨＣＲ再ハイブリダイゼーションの例
示的なプロセスを示す。図２１において、ＥｘｏＩＩＩは、架橋鎖及びＨＣＲポリマーを
消化するが、中間オリゴヌクレオチドを、新しい架橋鎖とのハイブリダイゼーションのた
めに無傷のままで維持する。Ｔ３Ｔマウス線維芽細胞においてβ−アクチン（Ａｃｔｂ）
転写物を標的とする検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを使用する例示的なデータ
を、図２１（ｂ）に示した。左の画像は、Ａｌｅｘａ４８８色素を使用したＡｃｔｂ転写
物の最初のハイブリダイゼーション及び増幅を示した。中央の画像は、室温でｅｘｏＩＩ
Ｉと１時間インキュベーション後にＡｌｅｘａ４８８チャンネルのシグナルが完全に失わ
れることを示した。右の画像は、新しい架橋鎖及びＡｌｅｘａ６４７色素をタグ付けした
対応するヘアピンを添加した後に限ってＡｃｔｂ転写物が再増幅されることを示した。方
法の特定の特色を例証するために、画像のコントラスト比を調節した。
【０２１０】
いくつかの実施形態において、ラムダエキソヌクレアーゼ（λ−ｅｘｏ）を使用して、
検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを除去する。図２２は、λ−ｅｘｏを使用した
ＨＣＲ再ハイブリダイゼーションの例示的なプロセスを示す。図２２においてλ−ｅｘｏ
は、５’リン酸化架橋鎖を消化して、標的、例えばｍＲＮＡに結合した中間体オリゴヌク
レオチドからＨＣＲポリマーを放出し、放出されたポリマーを洗浄して除去した後、新し
い架橋鎖とのハイブリダイゼーションのために中間体オリゴヌクレオチドを無傷のまま維
持する。Ｔ３Ｔマウス線維芽細胞においてβ−アクチン（Ａｃｔｂ）転写物を標的とする
検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを使用する例示的なデータを、図２２（ｂ）に
示した。左の画像は、Ａｌｅｘａ４８８色素を使用したＡｃｔｂ転写物の最初のハイブリ
ダイゼーション及び増幅を示した。中央の画像は、３７℃でλ−ｅｘｏと共に１時間イン
キュベーション後にＡｌｅｘａ４８８チャンネルのシグナルが失われることを示した。右
の画像は、洗浄緩衝液によって洗浄後で、Ａｌｅｘａ６４７色素をタグ付けした対応する
ヘアピンと共に新しい架橋鎖を添加した後に限ってＡｃｔｂ転写物が再増幅されることを
示した。方法の特定の特色を例証するために、画像のコントラスト比を調節した。
【０２１１】
いくつかの実施形態において、ウラシル特異的切除試薬（ＵＳＥＲ）を使用して、検出
可能に標識されたオリゴヌクレオチドを除去した。図２３は、ＵＳＥＲを使用したＨＣＲ
再ハイブリダイゼーションの例示的なプロセスを示す。図２３において、ＵＳＥＲは、架
橋鎖におけるデオキシウリジンヌクレオチドを消化して、標的、例えばｍＲＮＡに結合し
た中間体オリゴヌクレオチドからＨＣＲポリマーを放出させて、断片及び放出されたポリ
マーを洗浄して除去した後、新しい架橋鎖とのハイブリダイゼーションにとって中間体オ
リゴヌクレオチドを無傷のままで維持する。Ｔ３Ｔマウス線維芽細胞においてβ−アクチ
ン（Ａｃｔｂ）転写物を標的とする検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを使用する
例示的なデータを、図２３（ｂ）に提示した。左の画像は、Ａｌｅｘａ４８８色素を使用
したＡｃｔｂ転写物の最初のハイブリダイゼーション及び増幅を示した。中央の画像は、
３７℃でＵＳＥＲ中で１時間インキュベーション後にＡｌｅｘａ４８８チャンネルのシグ
ナルが失われることを示した。右の画像は、洗浄緩衝液による洗浄後で、Ａｌｅｘａ６４
７色素をタグ付けした対応するヘアピンと共に新しい架橋鎖を添加した後に限ってＡｃｔ
ｂ転写物が再増幅されることを示した。方法の特定の特色を例証するために、画像のコン
トラスト比を調節した。
【０２１２】
いくつかの実施形態において、検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドは、相補的オ
リゴヌクレオチド（ｃＴＯＥ）を使用する置換によって除去される。いくつかの実施形態
において、置換は、デキストラン又はその誘導体、塩、及び／又は有機溶媒の使用を含む
。いくつかの実施形態において、置換は、デキストラン又はその誘導体の使用を含む。い
くつかの実施形態において、置換は、硫酸デキストランの使用を含む。いくつかの実施形
態において、置換は塩の使用を含む。いくつかの実施形態において、塩はＭｇＣｌ２であ
る。いくつかの実施形態において、置換は有機溶媒の使用を含む。いくつかの実施形態に
おいて、有機溶媒はホルムアミドである。多様な要因、例えばｃＴＯＥ濃度、インキュベ
ーション時間、緩衝液の組成、並びに有機溶媒のタイプ及び／濃度など、ただしこれに限
定されない要因を、個々に又は組み合わせて最適化することができる。図２４は、ｃＴＯ
Ｅを使用したｓｍＦＩＳＨプローブの置換に関する例示的なデータを示した。置換される
ｓｍＦＩＳＨプローブ（Ａｌｅｘａ６４７）と、共局在するｓｍＦＩＳＨプローブ（Ａｌ
ｅｘａ５３２）の間の蛍光強度比の平均値を示す。ｃＴＯＥ濃度、ハイブリダイゼーショ
ン緩衝液組成、及び置換時間を比較する様々な処理を行った。全ての置換プローブの条件
により、細胞を１０％ＤＳ中に入れてｃＴＯＥを添加しない対照と比較して、有意により
多くの置換が起こった。理論に拘束されたくはないが、本出願人は、とりわけ、ｃＴＯＥ
濃度の増加、ｃＴＯＥプローブをハイブリダイズさせる時間の増加、緩衝液を１０ｍＭ  
ＭｇＣｌ２又は１０％＞ホルムアミドに調節することの全てにより、置換の増加が起こっ
たことに注目する。１０％硫酸デキストラン（ＤＳ）中の２．５μＭ  ｃＴＯＥで２時間
処置することにより、残留Ａｌｅｘａ６４７  ｓｍＦＩＳＨシグナルは最小となるが、ｃ
ＴＯＥを添加せずにＡｌｅｘａ６４７の代わりにＡｌｅｘａ５９４（Ａ５９４）をハイブ
リダイズさせることによって決定したベースラインシグナルと比較すると軽微な増加が起
こる。
【０２１３】
オリゴヌクレオチド調製の追加の実施例
１つの配列セットをＰＣＲによって増幅した（図２５）。産物を単離して、例えば５倍
量の沈殿緩衝液（３０：１のＥｔＯＨ：１Ｍ  ＮａＯＡｃ）を使用することにより−２０
℃で少なくとも１０分間沈殿させた。沈殿混合物を１０分間遠心分離した。上清を廃棄し
て、オリゴヌクレオチドペレットを、酵素約１０単位がＤＮＡ約１μｇを１時間で消化す
ることに基づいて適切な単位の酵素を有するニッキング酵素緩衝液中に再溶解した。イン
キュベーション時間が経過した後、試料を再度沈殿させて２×ローディング緩衝液（９６
％ホルムアミド／２０ｍＭ  ＥＤＴＡ）及び水に再溶解し、最終的なローディング緩衝液
（４８％ホルムアミド／１０ｍＭ  ＥＤＴＡ）を作製した。試料を９５℃に加熱してＤＮ
Ａを完全に変性させた。変性したＤＮＡを、変性アクリルアミドゲル（８Ｍウレア、１０
〜１２％アクリルアミド）にロードした。ゲルを２５０Ｖで１時間、又は必要に応じて最
適化して泳動させた。電気泳動後、ゲルを１×ｓｙｂｒゴールドを使用して１５分間染色
した後、可視化した。適切なバンドを切り出して、破砕し、ＤＩ水中で２時間インキュベ
ートした。インキュベーション後、試料を再度沈殿させた後、減圧カラムを使用して精製
した。カラムを、ＲＮアーゼを含まない水３０μＬで溶出させると、図２６に示されるよ
うに、最終産物が得られた。
【０２１４】
いくつかの実施形態において、提供される方法は、ニッキングエンドヌクレアーゼ部位
の代わりに制限部位を使用する。図２５における増幅ステップと同様に５’末端に隣接す
るＢａｍＨＩ部位、３’末端に隣接するＡａｔＩＩ部位を有する配列セットをＰＣＲによ
って増幅する。ＰＣＲ産物を５倍量の沈殿緩衝液（３０：１のＥｔＯＨ：１Ｍ  ＮａＯＡ
ｃ）によって−２０℃で少なくとも１０分間沈殿させた後単離し、ＢａｍＨＩ及びＡａｔ
ＩＩによって消化した。産物を再度精製してｅｘｏＩＩＩ消化に供する。消化した核酸を
除去するとオリゴヌクレオチド産物が得られる。
【０２１５】
均等物
本発明のいくつかの例示的な実施形態を説明してきたが、単なる例として提示してきた
ことから、前述が単なる例示に過ぎず、制限するものではないことは当業者に明らかとな
るはずである。多数の修飾及び他の例示的な実施形態が当業者の範囲内であり、本発明の
範囲に含まれると企図される。特に、本明細書において提示した例の多くは、方法の実行
又はシステムの要素の特定の組合せを必要とするが、それらの実行及びそれらの要素を、
同じ目的を達成するために他の方法で組み合わせてもよいと理解されるべきであり、１つ
の実施形態のみに関連して考察された実行、要素、及び特徴は、他の実施形態における類
似の役割から除外されないと意図される。さらに、以下の特許請求の範囲において詳述さ
れる１つ又は複数のミーンズプラスファンクションの制限に関して、手段は、本明細書に
おいて開示される、詳述された機能を行うための手段に限定されないと意図され、現在公
知の又は今後開発される、詳述された機能を行うための任意の手段をその範囲に含むと意
図される。
【０２１６】
特許請求の範囲において、請求項の要素を修飾するための「第１」、「第２」、「第３
」等の序詞の使用は、単独で他の請求項の要素に対する１つの請求項の要素の任意の優先
権、先行性、若しくは順序、又は方法の実行が行われる時間的順序を内包するものではな
く、請求項の要素を区別するために、特定の名称を有する１つの請求項の要素を、同じ名
称（序詞が使用されていることを除き）を有するもう１つの要素から区別するための表示
として単に使用される。同様に、ａ）、ｂ）等又はｉ）、ｉｉ）等の使用は、単独で、特
許請求の範囲におけるステップの任意の優先性、先行性、又は順序を内包するものではな
い。同様に、本明細書におけるこれらの用語の使用は、単独で、任意の必要な優先性、先
行性、又は順序を内包するものではない。
【０２１７】
前述の明細書は、当業者が本発明の実践を行うことができるために十分であると考えら
れる。実施例は、本発明の１つの態様の１つの例示として意図され、他の機能的に同等な
実施形態が本発明の範囲に含まれることから、本発明は、提供される実施例の範囲に限定
されない。前述の説明から、本明細書において示され、説明された実施形態に加えて本発
明の様々な変化形が当業者に明らかとなるであろうが、それらも添付の特許請求の範囲に
含まれる。本発明の利点及び対象物は、本発明のそれぞれの実施形態に必ずしも包含され
ない。
【図１】
2020028295.tif 000002
【図２−１】
2020028295.tif 000003
【図２−２】
2020028295.tif 000004
【図３】
2020028295.tif 000005
【図４】
2020028295.tif 000006
【図５】
2020028295.tif 000007
【図６】
2020028295.tif 000008
【図７】
2020028295.tif 000009
【図８】
2020028295.tif 000010
【図９】
2020028295.tif 000011
【図１０】
2020028295.tif 000012
【図１１】
2020028295.tif 000013
【図１２】
2020028295.tif 000014
【図１３】
2020028295.tif 000015
【図１４】
2020028295.tif 000016
【図１５】
2020028295.tif 000017
【図１６】
2020028295.tif 000018
【図１７】
2020028295.tif 000019
【図１８】
2020028295.tif 000020
【図１９】
2020028295.tif 000021
【図２０】
2020028295.tif 000022
【図２１】
2020028295.tif 000023
【図２２】
2020028295.tif 000024
【図２３】
2020028295.tif 000025
【図２４】
2020028295.tif 000026
【図２５】
2020028295.tif 000027
【図２６】
2020028295.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月13日(2019.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成物が少なくとも
（ｉ）第１の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第１の検出可能な部分により標識されている第１のオリゴヌクレオチドと、
（ｉｉ）第２の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第２の検出可能な部分により標識されている第２のオリゴヌクレオチドと
を含むように、オリゴヌクレオチドのそれぞれが転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、検出可能な部分により標識されている、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを含む組成物。
【請求項２】
キットが少なくとも
（ｉ）第１の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第１の検出可能な部分により標識されている第１のオリゴヌクレオチドと、
（ｉｉ）第２の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第２の検出可能な部分により標識されている第２のオリゴヌクレオチドと、
（ｉｉｉ）第１の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第１、第２又は第３の検出可能な部分により標識されており、第１のオリゴヌクレオチドと配列が場合によって同じである、第３のオリゴヌクレオチドと、
（ｉｖ）第２の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第１、第２、第３又は第４の検出可能な部分により標識されており、第２のオリゴヌクレオチドと配列が場合によって同じである、第４オリゴヌクレオチドと
を含むように、オリゴヌクレオチドのそれぞれが転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、検出可能な部分により標識されており、
第３のオリゴヌクレオチドが第１のオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標識されているか、又は第４オリゴヌクレオチドが第２のオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標識されているか、又は両方である、複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを含むキット。
【請求項３】
（ｉｉｉ）第１の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第１のオリゴヌクレオチドと配列が場合によって同じである、第３のオリゴヌクレオチド、及び
（ｉｖ）第２の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第２のオリゴヌクレオチドと配列が場合によって同じである、第４オリゴヌクレオチド
をさらに含み、
第３のオリゴヌクレオチドが第１のオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標識されているか、又は第４オリゴヌクレオチドが第２のオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標識されているか、又は両方である、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
（ａ）組成物が少なくとも
（ｉ）第１の核酸を標的とし、第１の検出可能な部分により標識されている第１のオリゴヌクレオチドと、
（ｉｉ）第２の核酸を標的とし、第２の検出可能な部分により標識されている第２のオリゴヌクレオチドと
を含むように、複数の核酸を含む細胞を、オリゴヌクレオチドのそれぞれが核酸を標的とし、検出可能な部分により標識されている、第１の複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドと接触させることを含む第１の接触ステップを実施するステップと、
（ｂ）第１の複数のオリゴヌクレオチドによるそれらの標的との相互作用が検出されるように第１の接触ステップの後に細胞をイメージングするステップと、
（ｃ）第２の複数のオリゴヌクレオチドが少なくとも
（ｉ）第１の核酸を標的とし、第１のオリゴヌクレオチドと配列が場合によって同じである、第３のオリゴヌクレオチド、及び
（ｉｉ）第２の核酸を標的とし、第２のオリゴヌクレオチドと配列が場合によって同じである、第４のオリゴヌクレオチド
を含み、
第２の複数のオリゴヌクレオチドに存在するオリゴヌクレオチドの少なくとも１つが第１の複数のオリゴヌクレオチドにおける同じ核酸を標的とする対応するオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標識されているという点が第２の複数のオリゴヌクレオチドが第１の複数のオリゴヌクレオチドと異なるように、また第２の複数のオリゴヌクレオチドにおいて、
（ｉｉｉ）第３のオリゴヌクレオチドが、第１の検出可能な部分、第２の検出可能な部分又は第３の検出可能な部分により標識されており、
（ｉｖ）第４のオリゴヌクレオチドが、第１の検出可能な部分、第２の検出可能な部分、第３の検出可能な部分又は第４の検出可能な部分により標識されており、
第３のオリゴヌクレオチドが第１のオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標識されているか、又は第４のオリゴヌクレオチドが第２のオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標識されているか、又は両方であるように、
細胞を、第１の複数のオリゴヌクレオチドにより標的とされる重複核酸を標的とするオリゴヌクレオチドを含む、第２の複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドと接触させることを含む第２の接触ステップを実施するステップと、
（ｄ）第２の複数のオリゴヌクレオチドによるそれらの標的との相互作用が検出されるように第２の接触ステップの後に細胞をイメージングするステップと、
（ｅ）同じ核酸を標的とするオリゴヌクレオチドの検出可能な部分の標識の少なくとも１つの差のため、それぞれの用いられる複数のオリゴヌクレオチドが他の用いられる複数のオリゴヌクレオチドとそれぞれと異なる、第１及び第２の複数のオリゴヌクレオチドにより標的にされる重複核酸を標的とするオリゴヌクレオチドを含む新たな複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを毎回用いて、接触及びイメージングステップを場合によって反復するステップと
を含む、方法。
【請求項５】
（ａ）組成物が少なくとも
（ｉ）第１の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第１の検出可能な部分により標識されている第１のオリゴヌクレオチド、及び
（ｉｉ）第２の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第２の検出可能な部分により標識されている第２のオリゴヌクレオチド
を含むように、複数の転写物及びＤＮＡ遺伝子座を含む細胞を、それぞれが転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、検出可能な部分により標識されている、第１の複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドと接触させることを含む第１の接触ステップを実施するステップと、
（ｂ）第１の複数のオリゴヌクレオチドによるそれらの標的とのハイブリダイゼーションが検出されるように第１の接触ステップの後に細胞をイメージングするステップと、
（ｃ）第２の複数のオリゴヌクレオチドが少なくとも
（ｉ）第１の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第１のオリゴヌクレオチドと配列が場合によって同じである、第３のオリゴヌクレオチド、及び
（ｉｉ）第２の転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とし、第２のオリゴヌクレオチドと配列が場合によって同じである、第４のオリゴヌクレオチド
を含み、
第２の複数のオリゴヌクレオチドに存在するオリゴヌクレオチドの少なくとも１つが第１の複数のオリゴヌクレオチドにおける同じ転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とする対応するオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標識されているという点が第２の複数のオリゴヌクレオチドが第１の複数のオリゴヌクレオチドと異なるように、また第２の複数のオリゴヌクレオチドにおいて、
（ｉｉｉ）第３のオリゴヌクレオチドが第１の検出可能な部分、第２の検出可能な部分又は第３の検出可能な部分により標識されており、
（ｉｖ）第４のオリゴヌクレオチドが、第１の検出可能な部分、第２の検出可能な部分、第３の検出可能な部分又は第４の検出可能な部分により標識されており、
第３のオリゴヌクレオチドが第１のオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標識されているか、又は第４のオリゴヌクレオチドが第２のオリゴヌクレオチドと異なる検出可能な部分により標識されているか、又は両方であるように、
細胞を、第１の複数のオリゴヌクレオチドにより標的とされる重複転写物及び／又はＤＮＡ遺伝子座を標的とするオリゴヌクレオチドを含む、第２の複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドと接触させることを含む第２の接触ステップを実施するステップと、
（ｄ）第２の複数のオリゴヌクレオチドによるそれらの標的とのハイブリダイゼーションが検出されるように第２の接触ステップの後に細胞をイメージングするステップと、
（ｅ）同じ転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とするオリゴヌクレオチドの検出可能な部分の標識の少なくとも１つの差のため、それぞれの用いられる複数のオリゴヌクレオチドが他の用いられる複数のオリゴヌクレオチドとそれぞれと異なる、第１及び第２の複数のオリゴヌクレオチドにより標的にされる重複転写物又はＤＮＡ遺伝子座を標的とするオリゴヌクレオチドを含む新たな複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドを毎回用いて、接触及びイメージングステップを場合によって反復するステップと
を含む、方法。
【請求項６】
それぞれの複数の検出可能に標識されたオリゴヌクレオチドが、Ｆ個の検出可能な部分を含み、Ｆが少なくとも２である、請求項４又は５に記載の方法。
【請求項７】
（ｆ）複数の核酸を含む細胞を、それぞれが
（ｉ）核酸を標的とし、検出可能な部分により場合によって標識されており、
（ｉｉ）標的とのハイブリダイゼーションの後にオーバーハング配列を含む、
複数の中間オリゴヌクレオチドと接触させることを含む接触ステップを実施するステップと、
（ｇ）中間オリゴヌクレオチドとそれらの標的との相互作用が検出されるように細胞を場合によってイメージングするステップと
をさらに含む、請求項４から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
試料をその側面から照射する、光シート顕微鏡。
【請求項９】
１）ニッキングエンドヌクレアーゼ部位が両端に隣接している、第１の配列を含む第１の核酸を準備するステップと、
２）第１の核酸又は第１の核酸の一部を増幅して、第１の配列及びフランキングニッキングエンドヌクレアーゼ部位を含む第２の核酸を得るステップと、
３）第２の核酸をフランキングニッキングエンドヌクレアーゼ部位に対応する１つ又は複数のニッキングエンドヌクレアーゼと接触させるステップと
を含む、第１の配列を含む標的核酸を調製する方法。
【請求項１０】
１）少なくとも１つの制限部位が両端に隣接している、第１の配列又はその相補的配列を含む第１の核酸を準備するステップと、
２）第１の核酸又は第１の核酸の一部を増幅して、第１の配列及び少なくとも１つのフランキング制限部位を含む第２の核酸を得るステップと、
３）第２の核酸を少なくとも１つのフランキング制限部位に対応する制限酵素と接触させて、陥凹末端を含む第３の核酸を得るステップと、
４）第３の核酸をヌクレアーゼと接触させて、第１の配列を含む鎖を保持しながら、もしあれば、相補的配列を含む鎖を選択的に消化するステップと
を含む、第１の配列を含む標的核酸を調製する方法。
【外国語明細書】
2020028295000001.pdf