JP2007300932A - 病原微生物の検出方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】一定時間内に多数の検体について病原微生物を高感度で正確に、かつ、簡便に短時間で、さらに安価で測定する手段の提供。
【解決手段】クラミジアのクラミジア トラコマチス(Chlamydia trachomatis)、クラミジアのクラミジア トラコマチス(Chlamydia trachomatis)を検出可能な特定な配列のプローブ、および、それらを使用するハイブリダイゼーションにより病原微生物の標的核酸を検出する方法。特定配列を含むキメラオリゴヌクレオチドプライマーを使用する病原微生物の検出方法、ならびに該方法のためのキット。
【選択図】なし

Description

本発明は、病原微生物の検出に有用なオリゴヌクレオチドプローブ、プライマー、これらを使用する病原微生物の検出方法、ならびに該方法のためのキットに関する。
病原微生物の検出方法としては、当該微生物由来のタンパク質を免疫学的に検出する方法あるいは当該微生物由来の遺伝子の特定の領域を核酸増幅反応により増幅して検出する方法等が知られている。上記遺伝子の特定の領域を検出する方法としては、核酸増幅反応を用いる検出法が例示される。該核酸増幅反応としては、米国特許第4,683,195号(特許文献1)、第4,683,202号(特許文献2)および第4,800,159号(特許文献3)に記載のポリメラーゼ連鎖反応法(PCR法)、トレンズ イン バイオテクノロジー(Trends in Biotechnology)第10巻、146〜152頁(1992)(非特許文献1)に記載の当該方法と逆転写酵素反応を組合わせた逆転写PCR法(RT−PCR法)、1989年6月14日に公開された欧州特許出願第320,308号(特許文献4)に記述されているリガーゼ連鎖反応(LCR;ligase chain reaction)法、PCR プロトコールズ(PCR Protocols, Academic Press. Inc.,1990)245〜252頁(非特許文献2)に記述されている転写増幅システム(TAS;transcription-based amplification system)法が挙げられる。
また、等温状態で実施可能な核酸増幅法が開発された。例えば、特公平7−114718号(特許文献5)に記載の鎖置換型増幅(SDA;strand displacement amplification)法、自立複製(3SR;self-sustained sequence replication)法、日本国特許番号第2650159号(特許文献6)に記載の核酸配列増幅(NASBA;nucleic acid sequence based amplification)法、TMA(transcription-mediated amplification)法、日本国特許番号第2710159号(特許文献7)に記載のQβレプリカーゼ法、さらに米国特許番号第5,824,517号(特許文献8)、国際公開第99/09211号パンフレット(特許文献9)、国際公開第95/25180号パンフレット(特許文献10)あるいは、国際公開第99/49081号パンフレット等(特許文献11)に記載の種々の改良SDA法が挙げられる。米国特許番号第5,916,777号(特許文献12)には等温状態でのオリゴヌクレオチドの酵素的合成方法が記載されている。さらに、国際公開第00/28082号パンフレット(特許文献13)に記載のLAMP(Loop-mediated Isothermal Amplification)法、国際公開第00/56877号パンフレット(特許文献14)に記載のICAN(Isothermal and Chimeric primer-initiated Amplification of Nucleic acids)法がある。
このように、病原微生物の検出方法において利用できる核酸増幅法はいろいろあるが、実際の病原微生物を検査する現場が要求する検出感度を満たすように、それぞれの核酸増幅反応に適した標的核酸領域、それぞれの核酸増幅方法に適したプライマーならびにそれぞれの核酸増幅反応に続く標的核酸検出方法に適したプローブを選択することは困難であった。さらに、低ランニングコストで、かつ再現性のある結果を得ることができる病原微生物の検出方法が求められていた。以下、病原微生物として、結核菌群、リン菌、クラミジア、C型肝炎ウイルス(HCV)を例に挙げて説明する。
(a)結核菌群
結核は、過去において人間の死因の上位を占める疾患であり、種々の治療法が開発された現在においてもなお多数の患者が存在する。
結核の診断は、従来、培養法、塗抹法によって行われてきたが、結核菌は発育が遅いことから、検査結果が得られるまで1〜8週間、通常約1ヶ月と迅速性に欠け、正確さも70%以下であるなど十分な診断法ではなかった。このような背景から、近年、結核菌の遺伝子をターゲットとした、喀痰などからの直接、迅速、正確な検出法ならびに試薬が開発されている。上記結核菌群には、Mycobacterium tuberculosis、Mycobacterium bovis BCG、Mycobacterium africanum、Mycobacterium microti、Mycobacterium canettiが含まれる。
例えば、喀痰などの検体からDNAを抽出し、PCR法により結核菌の存在を迅速に検出する方法[ランセット(Lancet)、第8671号、第1069頁(1989)(非特許文献3)]が報告されている。該方法は結核菌の65kDa抗原をコードする遺伝子をターゲットとしてPCR法により増幅し、電気泳動法で検出する方法である。また、16SリボソームRNAを増幅し、増幅産物を化学発光プローブで検出するキットも市販されている[ジェン−プローブ(Gen-Probe)社]。さらに、16SリボソームRNAをコードするDNAをターゲットとしたPCRキットも市販されている(ロシュ社)。
一方、結核菌群に特異的なIS6110という遺伝子の配列が公表されており[ヌクレイック・アシッズ・リサーチ(Nucleic Acids Research)、第18巻、第188頁(1990年)(非特許文献4)]、結核菌群の検出のためのプローブとして有用であろうことが記載されている。実際、PCR法によるIS6110遺伝子の検出方法が報告されている[ジャーナル・オブ・クリニカル・マイクロバイオロジー(J. Clin. Microbiol.)、第28巻、第2668頁(1990)(非特許文献5)]。その後、IS6110遺伝子をターゲットとしたPCR法に関する論文は多数報告され、その有用性が記載されている。また、PCR法とは別の核酸増幅法であるSDA法によるIS6110遺伝子の検出に関する日本特許第2814422号(特許文献15)、LCR法によるIS6110遺伝子の検出に関する特表平10-500023号(特許文献16)がある。
しかしながら、上記の結核菌の検出方法は臨床の現場ではまだまだ満足できる方法ではなく、さらなる改善が要望されている。例えば、リボソームRNA遺伝子をターゲットとした核酸増幅検出法が広く報告されているが、あくまでもMycobacterium属に共通な部分を増幅し、種特異的なプローブで結核菌を同定するものである。該方法では結核菌への特異性を決定するのはプローブの配列だけであり、検出感度の点を含めて不安があり、培養陽性検体であっても検出できない症例が存在することが多々報告されている。一方、特異性と検出感度を上げるため上記のようにIS6110という結核菌特異的な遺伝子をターゲットとしたPCR法も報告されている。しかし、7つの施設でのIS6110をターゲットとした検査の比較研究では、当該方法による偽陽性の割合が3〜77%、感度が2〜90%と各施設ごとに検査結果が大きく異なることが明らかとされている[ジャーナル オブ・クリニカル・マイクロバイオロジー、第32巻、第277頁(1994)(非特許文献6)]。
一方、検体からの核酸の抽出方法も煩雑で、検査員の感染という面でも十分配慮された抽出法ではなかった。
また、増幅産物の検出法においてハイブリダイゼーション法が利用されるが、従来は増幅された二本鎖の核酸をまず液層で強アルカリで変成させ、次に変成した一本鎖核酸を剥がれた相補的核酸の共存下で中性条件でプローブとハイブリダイズさせる方法が用いられていた(ロシュ社アンプリコアキット説明書)。これでは、プローブのハイブリダイゼーションが、2本鎖から剥がれた相補的増幅核酸に競合的に妨害され感度・特異性が上がらないという問題点があった。すなわち、増幅された二本鎖DNAをいったんアルカリ変性によって一本鎖とし、これを中和した後に中性条件下でプローブとハイブリダイズさせていた。また、アルカリ変性を嫌って熱変性を行う場合もあったが、これでは多数の検体を精度良く検査することは不可能であった。このため、工程も多く、また一本鎖とされたDNAの一方がプローブと競合してハイブリダイズし、標的核酸の検出感度を低下させることにもなった。
また、従来の方法ならびに市販のキットでは検体採取から結果報告まで約6時間以上を要し、結核症という感染症であるがゆえに一刻も早い診断と患者隔離などの対処が要求されるにもかかわらず、検体採取から結果報告とそれに伴う患者への対処が即日対応できず翌日になってしまい、結核感染の伝播を最小限に食い止めることができないという公衆衛生上重大な問題点が解決されず残っていた。
以上のように公開されている情報から、結核菌に対する信頼でき、かつ医療の場に有用なものは未だ存在しないことが明らかになった。
(b)リン菌
リン菌(すなわちナイセリア・ゴノルホエア、Neisseria gonorrhoeae)は、アメリカ合衆国において最も一般的に報告される細菌感染の1つである淋病の病原体である。Miyada and Born, 1991, Mol. Cell. Probes 5:327-335 (非特許文献7);アメリカ特許第5,256,536号(特許文献17);及びアメリカ特許第5,525,717号(特許文献18)は、N.ゴノルホエア シトシンDNAメチルトランスフェラーゼ遺伝子(M.Ngo PII)の配列と有意な相同性を有するオープンリーディングフレーム(ORF1)を含むゲノムフラグメントに由来するDNAプローブを用いてのN.ゴノルホエアの検出を記載している。しかしながら、リン菌を特異的にかつ十分な感度で検出できる方法はなかった。
また、リン菌により感染された患者は、クラミジア トラコマチス(Chlamydia trachomatis)にも感染している事例が報告されている。
(c)クラミジア
「クラミジア」とはクラミジア属に属する微生物をいう。クラミジア属の三つの種、クラミジア トラコマチス(C.trachomatis)、クラミジア シッタシ(C.psittaci)、クラミジア ニューモニエ(C.pneumoniae)はヒト宿主に感染し、疾患を起こしうることから臨床的に重要である。特にクラミジア トラコマチスは、男女両性で性器感染症を引き起こす、先進社会で最も一般的な性的伝染病であると報告されている。従って、クラミジア トラコマチスを特異的に、そして適時に検出できる方法および試薬が必要とされている。
(d)HCV
従来より、血清等の試料中のHCVの検出は、逆転写PCR(RT−PCR)法により行われている。この方法は、(1)血清からのHCVのRNAの抽出、(2)抽出したRNAを鋳型としたcDNAの合成、(3)温度を上下させるPCR法による増幅、(4)固定化プローブとのハイブリダイゼーション、(5)未反応試薬の洗浄除去、(6)標識試薬との反応、(7)未反応試薬の洗浄除去、(8)発色試薬の添加、(9)発色停止薬の添加、(10)吸光度の測定の計10工程で行われている。また、J.Virol.Methods Vol.64,pp147−159(1997)(非特許文献8)記載のリアルタイム検出PCR法を用いたホモジニアス検出法によるHCV検出も検討されている。
上記のようにHCVを高感度に簡便に、かつ大量検体を迅速にかつ安価に測定することは、血液製剤、輸血、献血の品質管理、治療経過の判定、症例のモニタリング、あるいは治療費用の低減の観点からも非常に重要である。しかしながら、上記PCR法では温度の厳密な制御が必須であり、そのための測定機械は複雑かつ大掛かりなものとなる一方で、その処理能力は、現時点では5時間で96検体が限界である。そのため、血液センターや臨床検査センターで要求される2時間に1000検体以上という大量検体を測定することは不可能であった。
このように従来の方法は、いろいろな問題をかかえており、一定時間内に多数の検体中のHCV核酸を簡便に短時間で測定する技術が求められていた。
米国特許第4,683,195号 米国特許第4,683,202号 米国特許第4,800,159号 欧州特許出願第320,308号 特公平7−114718号 日本国特許番号第2650159号 日本国特許番号第2710159号 米国特許番号第5,824,517号 国際公開第99/09211号パンフレット 国際公開第95/25180号パンフレット 国際公開第99/49081号パンフレット 米国特許番号第5,916,777号 国際公開第00/28082号パンフレット 国際公開第00/56877号パンフレット 日本特許第2814422号 特表平10−500023号 アメリカ特許第5,256,536号 アメリカ特許第5,525,717号 トレンズ イン バイオテクノロジー(Trends in Biotechnology)第10巻、146〜152頁(1992) PCR プロトコールズ(PCR Protocols, Academic Press. Inc.,1990)245〜252頁 ランセット(Lancet)、第8671号、第1069頁(1989) ヌクレイック・アシッズ・リサーチ(Nucleic Acids Research)、第18巻、第188頁(1990年) ジャーナル・オブ・クリニカル・マイクロバイオロジー(J. Clin. Microbiol.)、第28巻、第2668頁(1990) ジャーナル オブ・クリニカル・マイクロバイオロジー、第32巻、第277頁(1994) Miyada and Born, 1991, Mol. Cell. Probes 5:327-335 J.Virol.Methods Vol.64,pp147−159(1997)
本発明の主な目的は、一定時間内に多数の検体について病原微生物を高感度で正確に、かつ、簡便に短時間で、さらに安価で測定する手段を提供することにある。
本発明者らは鋭意研究の結果、従来の核酸増幅方法より優れた核酸増幅方法を利用した病原微生物の検出方法を見出した。また、該方法のための標的核酸増幅用キメラオリゴヌクレオチドプライマーおよび標的核酸検出用プローブを見出した。さらに、該方法のためのキットを構築し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明の第1の発明は、結核菌群のMycobacterium tuberculosis、Mycobacterium bovisBCG、Mycobacterium africanum、Mycobacterium microti及び/又はMycobacterium canettiを検出可能なプローブであって、配列表の配列番号39記載の塩基配列あるいはその一部を含有することを特徴とするプローブあるいは配列表の配列番号11記載の塩基配列であること特徴とするプローブに関する。
本発明の第2の発明は、リン菌のNeisseria gonorrhoeaeを検出可能なプローブであって、配列表の配列番号27記載の塩基配列あるいはその一部を含有することを特徴とするプローブあるいは配列表の配列番号21記載の塩基配列であること特徴とするプローブに関する。
本発明の第3の発明は、クラミジアのChlamydia trachomatisを検出可能なプローブであって、配列表の配列番号22記載の塩基配列あるいはその一部を含有することを特徴とするプローブあるいは配列表の配列番号20記載の塩基配列であること特徴とするプローブに関する。
本発明の第4の発明は、HCVを検出可能なプローブであって、配列表の配列番号34、35記載の塩基配列であること特徴とするプローブに関する。
本発明の第5の発明は、アルカリ領域において病原微生物の標的核酸にハイブリダイズ可能なプローブに関する。本発明の第5の発明においてpH8〜14のアルカリ領域において病原微生物の標的核酸にハイブリダイズ可能なプローブが好適であり、当該病原微生物の標的核酸は結核菌、リン菌、クラミジア、HCV由来の標的核酸のいずれかであるプローブが好ましい。また、病原微生物の標的核酸は結核菌群のIS6110遺伝子、リン菌のcppB遺伝子、クラミジアのpLGV440、HCVの5’非翻訳領域の塩基配列から選択され、該遺伝子にハイブリダイズ可能なプローブが好適に使用できる。該プローブとしては、結核菌群のIS6110遺伝子に存在する配列表の配列番号39に示される塩基配列、又はその一部を含有する塩基配列からなるプローブ、好ましくは配列表の配列番号11に示される塩基配列からなるプローブが例示される。また、リン菌のcppB遺伝子に存在する配列表の配列番号27に示される塩基配列、又はその一部を含有する塩基配列からなるプローブ、好ましくは配列表の配列番号21に示される塩基配列からなるプローブが例示される。また、クラミジアのpLGV440に存在する配列表の配列番号22に示される塩基配列、又はその一部を含有する塩基配列からなるプローブ、好ましくは配列表の配列番号20に示される塩基配列からなるプローブが例示される。さらにHCVの5’非翻訳領域に存在する配列表の配列番号34、35に示される塩基配列、又はその一部を含有する塩基配列からなるプローブ、好ましくは配列表の配列番号34、35に示される塩基配列からなるプローブが例示される。
本発明の第1〜第5の発明のプローブは、標識を付加されていてもよい。該プローブは、配列表の配列番号11、20、21、34、35で示される塩基配列のうち連続する8塩基ないし53塩基からなる塩基配列を有するオリゴヌクレオチドであって、標的核酸とハイブリダイズした場合には蛍光強度が抑制されず、標的核酸とハイブリダイズしない場合は蛍光強度が抑制されるように蛍光標識されたものであることを特徴とする病原微生物検出用プローブであってもよい。また、配列表の配列番号11、20、21、34、35に示される塩基配列のうち、連続する8塩基以上からなる病原微生物検出用プローブであってもよく、その5'末端がローダミン系蛍光色素またはオキサジン系蛍光色素で標識されたプローブであって、配列表の配列番号34に示される塩基配列のうち、連続する8塩基以上からなることを特徴とする病原微生物検出用プローブであってもよい。当該標識蛍光色素がレポーター蛍光色素及びクエンチャー色素を有するプローブであって、配列表の配列番号11、20、21、34、35に示される塩基配列のうち、連続する8塩基以上からなることを特徴とする病原微生物検出用プローブであってもよい。上記レポーター色素は、フルオレッセイン系色素であり、クエンチャー色素がDABCYL系色素であってもよい。さらに、蛍光物質、色素、酵素、ビオチン、金コロイド、および放射性同位体から選択される標識を付加されているプローブが好適に使用できる。
本発明の第6の発明は、本発明の第1〜第5の発明のプローブを使用し、病原微生物の標的核酸とハイブリダイゼーションを行う工程を包含する病原微生物の検出方法に関する。本発明の第6の発明において、アルカリ領域で病原微生物の標的核酸とハイブリダイゼーションを行うことができる。また、当該病原微生物としては結核菌群、リン菌、クラミジア、HCVが例示される。当該病原微生物が結核菌群の場合、標的核酸はIS6110遺伝子またはその断片が好適であり、結核菌由来のIS6110遺伝子および/またはその断片を増幅した後に、増幅物と本発明の第1または第5の発明のプローブとの間でハイブリダイゼーションを行うことが好ましい。また、配列表の配列番号36、37にそれぞれ示される塩基配列、もしくは該配列に一部重複する配列を有するプライマーを使用して結核菌群由来のIS6110遺伝子および/またはその断片が増幅されることが好ましい。また、病原微生物がリン菌の場合、標的核酸はcppB遺伝子またはその断片が好適であり、リン菌由来のcppB遺伝子および/またはその断片を増幅した後に、増幅物と本発明の第2または第5の発明のプローブとの間でハイブリダイゼーションを行うことが好ましい。また、配列表の配列番号28、29にそれぞれ示される塩基配列、もしくは該配列に一部重複する配列を有するプライマーを使用してリン菌由来のcppB遺伝子および/またはその断片が増幅されることが好ましい。また、病原微生物がクラミジアの場合、標的核酸はpLGV440またはその断片が好適であり、クラミジア由来のpLGV440および/またはその断片を増幅した後に、増幅物と本発明の第3または第5の発明のプローブとの間でハイブリダイゼーションを行うことが好ましい。また、配列表の配列番号23〜26にそれぞれ示される塩基配列、もしくは該配列に一部重複する配列を有するプライマーを使用してクラミジア由来のpLGV440および/またはその断片が増幅されることが好ましい。また、病原微生物がHCVの場合、標的核酸はHCVの5’非翻訳領域またはその断片が好適であり、HCV由来の5’非翻訳領域および/またはその断片を増幅した後に、増幅物と本発明の第4または第5の発明のプローブとの間でハイブリダイゼーションを行うことが好ましい。また、配列表の配列番号30〜33にそれぞれ示される塩基配列、もしくは該配列に一部重複する配列を有するプライマーを使用してHCV由来の5’非翻訳領域および/またはその断片が増幅されることが好ましい。
本発明の第7の発明は、本発明の第6の発明の病原微生物の標的核酸の検出方法を用いて結核菌群、リン菌、クラミジア、HCV由来の核酸を検出する工程を包含する病原微生物の検出方法に関する。
本発明の第8の発明は、下記工程を包含する核酸増幅方法で得られる増幅核酸を検出することを特徴とする病原微生物の検出方法。
(a)鋳型となる核酸、デオキシリボヌクレオチド3リン酸、鎖置換活性を有するDNAポリメラーゼ、少なくとも1種類のプライマー、およびRNaseHを混合して反応混合物を調製する工程;ここで該プライマーは、鋳型となる核酸の塩基配列に実質的に相補的であり、少なくともデオキシリボヌクレオチド又はヌクレオチドアナログから選択されるものとリボヌクレオチドを含有し、該リボヌクレオチドは該プライマーの3’末端又は3’末端側に配置されたキメラオリゴヌクレオチドプライマーであり、;および、
(b)反応産物を生成するのに充分な時間、反応混合物をインキュベートする工程、
に関する。本発明の第8の発明において、さらに鋳型となる核酸の塩基配列に実質的に相同な配列を有するキメラオリゴヌクレオチドプライマーを含有する反応混合物を使用することが好ましい。また、当該キメラオリゴヌクレオチドプライマーが下記一般式で表されるキメラオリゴヌクレオチドプライマーであるものが好適に使用できる。
一般式:5’−dNa−Nb−dNc−3’
(a:11以上の整数、b:1以上の整数、c:0または1以上の整数、dN:デオキシリボヌクレオチド及び/又はヌクレオチドアナログ、N:未修飾リボヌクレオチド及び/又は修飾リボヌクレオチド、なお、dNaの部位の一部のdNはNで置換されていてもよい)
また、上記キメラオリゴヌクレオチドプライマーのcが0であってもよく、ヌクレオチドアナログがデオキシリボイノシンヌクレオチド、デオキシリボウラシルヌクレオチドであり、修飾リボヌクレオチドが(α−S)リボヌクレオチドであってもよい。また、配列表の配列番号13〜16、23〜26、28〜31でそれぞれ表される塩基配列からなるキメラオリゴヌクレオチドプライマーを使用することが好ましい。さらに、本発明の第1〜第5の発明のプローブを用いて増幅核酸を検出する工程を包含してもよい。
本発明の第9の発明は、下記一般式で表される病原微生物検出用キメラオリゴヌクレオチドプライマーに関する。
一般式:5’−dNa−Nb−dNc−3’
(a:11以上の整数、b:1以上の整数、c:0または1以上の整数、dN:デオキシリボヌクレオチド及び/又はヌクレオチドアナログ、N:未修飾リボヌクレオチド及び/又は修飾リボヌクレオチド、なお、dNaの部位の一部のdNはNで置換されていてもよい)
本発明の第9の発明において、cが0であるものが好適に使用でき、当該ヌクレオチドアナログがデオキシリボイノシンヌクレオチド、デオキシリボウラシルヌクレオチドであり、修飾リボヌクレオチドが(α−S)リボヌクレオチドであるキメラオリゴヌクレオチドプライマーが好適である。とくに限定はされないが、例えば配列表の配列番号13〜16、23〜26、28〜31でそれぞれ表される病原微生物検出用キメラオリゴヌクレオチドプライマーが好適である。
本発明の第10の発明は、配列表の配列番号36、37にそれぞれ示される塩基配列、もしくは該配列に一部重複する配列を有する、結核菌由来のIS6110遺伝子および/またはその断片を増幅するためのプライマー、配列表の配列番号27に示される塩基配列、もしくは該配列に一部重複する配列を有する、リン菌由来のcppB遺伝子および/またはその断片を増幅するためのプライマー、配列表の配列番号22に示される塩基配列、もしくは該配列に一部重複する配列を有する、クラミジア由来のpLGV440および/またはその断片を増幅するためのプライマー、配列表の配列番号41〜43にそれぞれ示される塩基配列、もしくは該配列に一部重複する配列を有する、HCV由来の5’非翻訳領域および/またはその断片を増幅するためのプライマーに関する。
本発明の第10の発明において、上記プライマーは塩基配列の一部がリボヌクレオチドに置換されたキメラオリゴヌクレオチドプライマーであってもよい。また、本発明の第9及び第10の発明において、標識を付加されていてもよい。当該標識としては、蛍光物質、色素、酵素、ビオチン、および金コロイドが例示される。
本発明の第11の発明は、本発明の第1〜第5の発明のプローブを含有することを特徴とする標的核酸検出用組成物に関する。
本発明の第12の発明は、本発明の第9〜第10の発明のプライマーを含有することを特徴とする標的核酸検出用組成物に関する。
本発明の第11ならびに第12の発明は、病原微生物の検出に使用できる。
本発明の第13の発明は、本発明の第6〜第8の病原微生物の検出方法に使用するための組成物であって、標的核酸の増幅もしくはハイブリダイゼーションを行うための少なくとも1種の試薬を包含する病原微生物検出用組成物に関する。
本発明の第13の発明において、鎖置換活性を有するDNAポリメラーゼ、RNaseH、及びデオキシリボヌクレオチド3リン酸から選択される試薬を含有してもよい。当該DNAポリメラーゼがバチルス カルドテナックス(Bacillus caldotenax)由来の5’→3’エキソヌクレアーゼ欠損BcaDNAポリメラーゼであってもよく、当該RNaseHがピロコッカス(Pyrococcus)属細菌由来及び/又はアルカエオグロバス(Archaeoglobus)属細菌由来のII型RNaseHであってもよい。
本発明の第14の発明は、本発明の第1〜第5の発明のプローブを含有することを特徴とする病原微生物検出用キットに関する。
本発明の第14の発明において、本発明の第9〜第10のプライマーを含有してもよい。当該キットは、結核菌群、リン菌、クラミジア、HCVの検出に使用することができる。また、当該キットは、本発明の第6〜第8の病原微生物の検出方法に使用するためのキットであって、標的核酸の増幅もしくはハイブリダイゼーションを行うための少なくとも1種の試薬を包含してもよい。また、鎖置換活性を有するDNAポリメラーゼ、RNaseH、及びデオキシリボヌクレオチド3リン酸から選択される試薬を含有してもよい。当該DNAポリメラーゼがバチルス カルドテナックス由来の5’→3’エキソヌクレアーゼ欠損BcaDNAポリメラーゼが好適であり、RNaseHがピロコッカス属細菌由来及び/又はアルカエオグロバス属細菌由来のII型RNaseHであってもよい。さらに、増幅産物を捕捉するための担体を含有してもよく、該担体がマイクロタイタープレート、ビーズ、マグネチックビーズ、メンブラン、およびガラスから選択される担体であるものが好適に使用できる。
本発明の第15の発明は、結核菌群の検出方法において、結核菌含有検体をムラミダーゼで処理し、核酸を抽出する工程を包含することを特徴とする結核菌群の検出方法に関する。
一定時間内に多数の検体について病原微生物を高感度で正確に、かつ、簡便に短時間で、さらに安価で測定する手段が提供される。
本明細書においてデオキシリボヌクレオチド(本明細書中ではdNとも記載する)とは、糖部分がD−2−デオキシリボースで構成されたヌクレオチドのことをいい、例えば、塩基部分にアデニン、シトシン、グアニン、チミンを有するものが挙げられる。さらに、7−デアザグアノシン等の修飾塩基を有するデオキシリボヌクレオチドやデオキシイノシンヌクレオチドのようなデオキシリボヌクレオチドアナログも上記のデオキシリボヌクレオチドに包含される。
本明細書においてリボヌクレオチド(本明細書中ではNとも記載する)とは、糖部分がD−リボースで構成されたヌクレオチドのことをいい、塩基部分にアデニン、シトシン、グアニン、ウラシルを有するものが挙げられる。さらに、当該リボヌクレオチドには修飾リボヌクレオチドが包含され、例えばα位のリン酸基の酸素原子を硫黄原子に置き換えた修飾リボヌクレオチド[(α−S)リボヌクレオチド、(α−S)Nとも記載する]やこの他の誘導体等も含まれる。
本明細書においてキメラオリゴヌクレオチドプライマーとは、デオキシリボヌクレオチドおよびリボヌクレオチドを含有するプライマーのことを言う。該プライマーはヌクレオチドアナログおよび/または修飾ヌクレオチドを含有していてもよい。
本発明に使用するキメラオリゴヌクレオチドプライマーは、該プライマーの3’末端又は3’末端側にリボヌクレオチドを配置し、本発明の方法において核酸鎖が伸長でき、エンドヌクレアーゼで切断でき、鎖置換反応を行うことができるものであれば、いずれもが本発明のキメラオリゴヌクレオチドプライマーに包含される。
本明細書において3’末端側とは、核酸、例えば、プライマーにおいてその中央より3’末端にかけての部分を指す。同様に5’末端側とは、核酸においてその中央より5’末端にかけての部分を指す。
本明細書においてエンドヌクレアーゼとは、鋳型核酸にアニーリングした上記キメラオリゴヌクレオチドプライマーよりDNAの伸長を行って生成した二本鎖DNAに作用して、該プライマーのリボヌクレオチド部分を特異的に切断するものであればよい。
本明細書においてDNAポリメラーゼとは、DNA鎖を鋳型として新たなDNA鎖を合成する酵素のことを言い、天然型のDNAポリメラーゼの他、前記活性を有する変異体酵素も包含される。当該酵素としては、例えば鎖置換(Strand displacement)活性を有するDNAポリメラーゼ、5’→3’エキソヌクレアーゼ活性を有していないDNAポリメラーゼ、逆転写酵素活性やエンドヌクレアーゼ活性を併せ持つDNAポリメラーゼが挙げられる。
本明細書において「鎖置換活性」とは、鋳型となる核酸配列に従ってDNA複製を行う際、DNA鎖を置き換えながら進行し、鋳型鎖にアニーリングしている相補鎖を遊離させる、即ち鎖置換(strand displacement)することができる活性のことをいう。また、本明細書においては、鎖置換により鋳型となる核酸配列から遊離したDNA鎖のことを「置換鎖」と称する。
本明細書においてアルカリ領域とは、pHが7を越える領域のことをいう。
本明細書において、病原微生物とは、病原性の細菌ならびにウイルスのことをいう。
本明細書において標的核酸とは、核酸増幅あるいは検出の対象となる病原微生物由来の遺伝子の任意の領域のことをいい、DNAあるいはRNAのいずれもが含まれる。
以下、本発明を詳細に説明する。
(1)本発明のプローブ
本発明のプローブは、病原微生物、例えば結核菌群、リン菌、クラミジアあるいはHCVを検出しうることを特徴とする。本発明のプローブの好適な態様としては、アルカリ領域において標的核酸に安定してハイブリダイズできるものが例示される。すなわち本発明のアルカリ領域でハイブリダイズ可能なプローブとしては、特に限定はないが、例えばpH7.0を超えるアルカリ領域、好ましくはpH8〜14の範囲、特に好ましくはpH8〜pH10の範囲のアルカリ条件下においてその塩基配列に相補的な配列を有する標的核酸とハイブリダイズすることが可能なプローブ挙げられる。特に限定はされないが例えば、配列表の配列番号11、20、21、34、35記載の塩基配列を含有するものが挙げられる。なお、本発明のプローブは従来の中性領域でのハイブリダイゼーションに用いることができる。
本発明のプローブを使用する場合、二本鎖核酸をアルカリ処理によって一本鎖に変性した後、中和することなくハイブリダイゼーション工程に使用することが可能である。これによって工程も簡略化され、感度も従来の方法の10倍以上向上する。また、アルカリ領域でハイブリダイズさせることにより、ハイブリダイゼーションの特異性を向上させることができる。
検体由来の核酸とハイブリダイズしたプローブの検出法には特に限定はなく、公知の検出方法のいずれもが本発明に適用できる。
上記の本発明のプローブを適切な方法で標識して使用することにより、試料中に存在する標的核酸を効率よくおよび/または高感度に検出することができる。
プローブの標識方法には限定はなく、例えば放射性同位体(32P等)、色素、蛍光物質、発光物質、種々のリガンド(ビオチン、ジゴキシゲニン等)、酵素等が使用できる。標識されたプローブは当該標識に応じた検出方法でその存在を確認することができる。直接検出できないリガンドの場合には、検出可能な標識を付されたリガンド結合性の物質と組み合わせればよい。例えば、リガンド標識したプローブと酵素標識した抗リガンド抗体とを組み合せ、シグナルを増幅することによって標的核酸を高感度に検出することが可能である。
さらに上記プローブは、検出のための標識物質を有していてもよい。標識物質は、特に限定はされないが例えばリガンドあるいはレセプター物質、放射性同位元素、蛍光、発光、発色のいずれもが好適に使用できる。
本発明の方法においては、標識物質を有したプローブと目的の領域を増幅した核酸とをハイブリダイズし、フリーのプローブを洗浄後に検出する方法やあるいは該洗浄工程を省いた、いわゆるホモジニアス検出法のいずれもが好適に使用できる。蛍光を利用した該ホモジニアス検出法としては、例えば、Proc., Natl. Acad. Sci. USA、vol.85、p8790〜8794(1988)に記載の蛍光共鳴エネルギー転移(FRET;Fluoresence resonance energy transfer)法、Nature Biotechnology、vol.14、p303〜308(1996)に記載の分子ビーコン(Molecular Beacons)法、Anal. Chem.、vol.72、p3717〜3724(2000)に記載のスマートブローブ(Smart probe)法等が好適に使用できる。
本発明の態様の一つとして、当該プローブの5'末端がローダミン系またはオキサジン系色素で標識され、3'末端がクエンチングを起こす塩基配列であるオリゴヌクレオチドやレポーター色素で標識され、さらに該プローブの5'末端側と3'末端側がセルフアニーリングしている、分子ビーコン法あるいはスマートプローブ法の場合が例示される。
上記のプローブを用いた場合、本発明の増幅方法によって増幅された核酸が存在すると、該増幅核酸にプローブがハイブリダイズして、プローブのセルフアニーリング構造が解消され、その結果として蛍光強度が抑制されずに蛍光シグナルを発するようになる。一方、増幅核酸が存在しない場合は、プローブはセルフアニーリング構造を保持し、蛍光強度が抑制されるため蛍光シグナルは検出されない。
すなわち、スマートプローブ法の場合、前記蛍光色素はローダミン系色素またはオキサジン系色素が好ましく、該色素は上記プローブの5'末端に結合され、3'末端の塩基配列と協調して標的核酸に該蛍光プローブが結合していないときは蛍光強度が抑制され、標的核酸に該蛍光プローブが結合した場合には蛍光強度が抑制されない性質を持つものであればよい。
一方、分子ビーコン法の場合は、標的核酸に該蛍光プローブが結合していない場合には蛍光共鳴エネルギー転移によってその蛍光強度が抑制され、結合した場合には蛍光強度が抑制されないような組み合わせになればよい。
これら蛍光色素としては、FAM(6―カルボキシーフルオレッセイン)やTAMRA(6―カルボキシーテトラメチルーローダミン)やJA242(オキサジン)やDABCYL(4−ジメチルアミノアゾベンゼン−4’−スルホニルクロライド)が好ましい。これらの蛍光色素は公知であり、市販されている。
なお、オリゴヌクレオチドに蛍光標識する方法は、例えば、Nuc. Acids Res.、vol.12、p3387〜3403(1984)、J. Am. Chem. Soc.、vol.112、p1253〜1254(1990)あるいは、Anal. Chem.、vol.70、p4771〜4779(1998)に記載の方法が利用できる。
本発明のプローブの鎖長は、特に限定はされないが例えば、12mer以上、好ましくは20mer以上、特に好ましくは40mer以上である。
本発明の結核菌群検出用プローブは、Mycobacteium tuberculosis、Mycobacterium bovisBCG、Mycobacterium africanum、Mycobacterium microti及び/又はMycobacterium canettiを検出することができる。当該プローブは、標的核酸は検出しようとする核酸、もしくは生物に応じて適切なものを選択すればよく、特に限定するものではないが、例えば結核菌群の検出においてはIS6110遺伝子を標的核酸とするプローブが使用でき、配列表の配列番号12に示される結核菌由来IS6110遺伝子の塩基配列から適切な領域を選択することにより設計することができる。特に限定はされないが例えば、配列表の配列番号39に記載の塩基配列を含む領域から、好ましくは配列表の配列番号40を含む領域から、さらに好ましくは配列表の配列番号38を含む領域から選択することができる。特に配列表の配列番号11記載の塩基配列を含む領域から選択することができる。上記のプローブは、結核菌群由来のIS6110遺伝子、もしくはその断片と安定に、かつ高い特異性をもってハイブリダイズすることから、当該遺伝子の検出、さらには結核菌群の検出に特に有用である。
本発明のリン菌検出用プローブは、Neisseria gonorrhoeaeを検出することができる。当該プローブは、標的核酸は検出しようとする核酸、もしくは生物に応じて適切なものを選択すればよく、特に限定するものではないが、例えばリン菌の検出においてはcryptic plasmid proteinB(cppB)遺伝子を標的核酸とするプローブが使用でき、配列表の配列番号27に示されるリン菌由来cppB遺伝子の塩基配列から適切な領域を選択することにより設計することができる。特に限定はされないが例えば、配列表の配列番号27に記載の塩基配列を含む領域から、好ましくは配列表の配列番号21を含む領域から選択することができる。上記のプローブは、リン菌由来のcppB遺伝子、もしくはその断片と安定に、かつ高い特異性をもってハイブリダイズすることから、当該遺伝子の検出、さらにはリン菌の検出に特に有用である。
本発明のクラミジア検出用プローブは、Chlamydia trachomatisを検出することができる。当該プローブは、標的核酸は検出しようとする核酸、もしくは生物に応じて適切なものを選択すればよく、特に限定するものではないが、例えばクラミジアの検出においてはクリプティック・プラスミド(cryptic plasmid)pLGV440を標的核酸とするプローブが使用でき、配列表の配列番号22に示されるクラミジア由来pLGV440の塩基配列から適切な領域を選択することにより設計することができる。特に限定はされないが例えば、配列表の配列番号22に記載の塩基配列を含む領域から、好ましくは配列表の配列番号44を含む領域から、さらに好ましくは配列表の配列番号20を含む領域から選択することができる。上記のプローブは、クラミジア由来のpLGV440、もしくはその断片と安定に、かつ高い特異性をもってハイブリダイズすることから、当該遺伝子の検出、さらにはクラミジアの検出に特に有用である。
また、本発明のHCV検出用プローブは、標的核酸増幅時に使用するフォワード側プライマー及びリバース側プライマーで挟まれた領域の塩基配列にハイブリダイズ可能なプローブであれば特に限定はされない。また、該プローブの長さは、特に限定はされないが、好ましくは8塩基〜53塩基の範囲、特に好ましくは8塩基〜36塩基の範囲で選択すればよい。例えば、配列表の配列番号43に示される塩基配列から上記範囲で連続する8塩基以上の塩基配列を有するプローブを選択すればよく、特に限定はされないが、配列表の配列番号34あるいは35に示される塩基配列の中の連続する8塩基以上を有するプローブが挙げられる。
(2)本発明の検出方法
本発明の標的核酸の検出方法は、上記(1)記載のプローブを用いることにより、標的核酸の2本鎖から1本鎖への変性工程に続く中和工程を省略できる。すなわち、本発明の標的核酸の検出方法においてpHが7を越えるアルカリ条件、特に好ましくはpH8〜14の範囲のアルカリ条件下においてその塩基配列に相補的な配列を有する核酸とハイブリダイズすることが可能である。当該ハイブリダイゼーションの条件としては、特に限定するものではないが、「厳密な条件」として当業者に知られている条件を挙げることができる。このような条件は、1989年、コールド・スプリング・ハーバー・ラボラトリー発行、T.マニアティス(T. Maniatis)ら編集、モレキュラー・クローニング:ア・ラボラトリー・マニュアル第2版(Molecular Cloning : A Laboratory Manual 2nd ed.)に記載のものや、本願実施例に記載されたものが使用できる。
代表的なハイブリダイゼーション溶液の組成としては次のものが挙げられる:0.5%SDS、5×デンハルツ[Denhardt's;0.1%ウシ血清アルブミン(BSA)、0.1%ポリビニルピロリドン、0.1%フィコール400]及び100μg/mlサケ***DNAを含む6×SSC(1×SSCは0.15M NaCl、0.015M クエン酸ナトリウム)。なお、本発明においてはハイブリダイゼーション溶液のpHは8〜14の範囲に調整して実施してもよい。
ハイブリダイゼーションの温度は、特に限定されるものではないが、例えばプローブのTm値より5℃以上低い温度で実施される。
ここで、プローブのTm値は、例えば下記式:
Tm=81.5−16.6(log10[Na+])+0.41(%G+C)−(600/N)
(式中、Nはプローブの鎖長、%G+Cはプローブ中のグアニンおよびシトシン残基の含量である)
により求められる。
また、プローブの鎖長が18塩基よりも短い場合には、Tm値は下記式:
Tm=(%A+T)×2+(%G+C)×4]
(式中、(%A+T)はプローブ中のアデニンおよびチミン残基の含量、(%G+C)はプローブ中のグアニンおよびシトシン残基の含量である)
として推定することができる。
上記のハイブリダイゼーション条件でプローブと標的核酸のハイブリダイズを確認することにより、標的核酸の検出に適したプローブを選定することができる。
本発明の検出方法におけるハイブリダイゼーション条件には特に限定はなく、公知のハイブリダイゼーション条件、好ましくは厳密なハイブリダイゼーション条件が使用される。また、ハイブリダイゼーション溶液のpHは8〜14の範囲に調整してもよい。
本発明の標的核酸の検出方法の一態様としては、例えば結核菌群の検出方法においては、結核菌群由来のIS6110遺伝子の検出に適したプローブが好適に使用でき、特に限定するものではないが、例えば、配列表の配列番号39記載の塩基配列もしくはその一部、好ましくは配列表の配列番号40記載の塩基配列もしくはその一部、さらに好ましくは配列表の配列番号38記載の塩基配列もしくはその一部、特に好ましくは配列表の配列番号11を含有するプローブが本発明に好適に使用できる。また、例えばリン菌の検出方法においては、リン菌由来のcppB遺伝子の検出に適したプローブが好適に使用でき、特に限定するものではないが、例えば、配列表の配列番号27記載の塩基配列もしくはその一部、好ましくは配列表の配列番号21記載の塩基配列もしくはその一部を含有するプローブが本発明に好適に使用できる。また、クラミジアの検出方法においては、クラミジア由来のpLGV440の検出に適したプローブが好適に使用でき、特に限定するものではないが、例えば、配列表の配列番号22記載の塩基配列もしくはその一部、好ましくは配列表の配列番号44記載の塩基配列もしくはその一部、さらに好ましくは配列表の配列番号20記載の塩基配列もしくはその一部を含有するプローブが本発明に好適に使用できる。さらに、HCVの検出方法においては、特に限定するものではないが、5’非翻訳領域が好適であり、例えば、配列表の配列番号43記載の塩基配列もしくはその一部、好ましくは配列表の配列番号34記載の塩基配列もしくはその一部、又は配列番号35記載の塩基配列もしくはその一部を含有するプローブが本発明に好適に使用できる。
本発明の病原微生物の検出方法は、上記(1)記載のプローブを用いることにより個々の病原微生物を特異的に検出することができる。すなわち、上記のプローブは各病原微生物由来の遺伝子、もしくはその断片と安定に、かつ高い特異性をもってハイブリダイズすることから、当該遺伝子の検出、さらには各病原微生物の検出に特に有用である。
さらに本発明の検出方法においては、上記(1)記載のプローブを使用することにより当該プローブと核酸を含有する試料との間で、pH7を越えるアルカリ条件下、好ましくはpH8〜14、特に好ましくはpH8〜10の条件下でハイブリダイゼーションを実施することができる。すなわち、当該方法により標的核酸の変性工程に続く中和工程を経ることなく、病原微生物由来の遺伝子、もしくはその断片を検出する方法が提供され、該方法によって検体中に含まれる結核菌等を検出することができる。
本発明の方法は、試料中に存在する特定の遺伝子の検出、定量に利用することができる。すなわちDNAまたはRNA等の核酸を含む可能性のあるあらゆる試料から特定の遺伝子を検出、定量することができる。前述の試料としては、特に限定はないが、例えば、全血、血清、バフィーコート、尿、糞便、脳脊髄液、***、唾液、組織(例えば、癌組織、リンパ節等)、細胞培養物(例えば、哺乳動物細胞培養物及び細菌培養物等)のような生体由来試料、ウイルス又は細菌のような微生物が混入もしくは感染している可能性のある試料(食品、生物学的製剤等)、あるいは土壌、排水のような生物を含有する可能性のある試料から特定の遺伝子を検出、定量することができる。さらに例えば、標的核酸の存在の有無によって上記の病原微生物の存在の検出、定量等に利用することができる。特に、病原性の微生物の検出方法は衛生、環境分野で有用である。上記検出法のための鋳型として使用される核酸は、RNAあるいはDNAのいずれもが好適に使用できる。
これら材料からの核酸含有調製物の調製には特に限定はなく、例えば、界面活性剤による溶解処理、超音波処理、ガラスビーズを用いた振盪撹拌、フレンチプレスの使用等により行うことができる。幾つかの例においては、さらに操作を加えて核酸を精製することが有利である(例えば、内在性ヌクレアーゼが存在するとき)。これらの例において、核酸の精製はフェノール抽出、クロマトグラフィー、イオン交換、ゲル電気泳動または密度勾配遠心分離等の公知方法により実施される。
RNA由来の配列を有する核酸を標的とする場合には、当該RNAを鋳型とした逆転写反応によって合成されたcDNAを鋳型として本発明の方法を実施すればよい。
上記の逆転写反応に使用されるプライマーは、使用される反応条件において鋳型RNAにアニールするものであれば特に限定されるものではない。該プライマーは、特定の鋳型RNAに相補的な塩基配列を有するプライマー(特異的プライマー)の他、オリゴdT(デオキシチミン)プライマーやランダムな配列を有するプライマー(ランダムプライマー)であっても良い。逆転写用プライマーの長さは、特異的なアニーリングを行う観点から、好ましくは6ヌクレオチド以上であり、更に好ましくは9ヌクレオチド以上であり、オリゴヌクレオチドの合成の観点から、好ましくは100ヌクレオチド以下であり、更に好ましくは30ヌクレオチド以下である。さらに、逆転写用プライマーとして、逆転写後のcDNAを鋳型とした本発明の核酸増幅法を行う際に鎖置換反応のためのプライマーとして使用可能なキメラオリゴヌクレオチドプライマーを使用することができる。このようなプライマーは、下記(3)に記載された性質を有し、かつRNAからの逆転写反応に使用できるものであれば特に限定はないが、例えば、配列表の配列番号32及び33に記載の塩基配列を有するプライマーが好適に使用できる。
上記の逆転写反応に使用される酵素としては、RNAを鋳型としたcDNA合成活性を有するものであれば特に限定はなく、例えばトリ骨髄芽球症ウイルス由来逆転写酵素(AMV RTase)、モロニーネズミ白血病ウイルス由来逆転写酵素(MMLV RTase)、ラウス関連ウイルス2逆転写酵素(RAV−2 RTase)等、種々の起源の逆転写酵素が挙げられる。このほか、逆転写活性を併せ持つDNAポリメラーゼを使用することもできる。また、本発明の目的のためには、高温で逆転写活性を有する酵素が好適であり、例えばサーマス属細菌由来DNAポリメラーゼ(Tth DNAポリメラーゼ等)、好熱性バチルス属細菌由来DNAポリメラーゼ等を使用できる。特に限定はないが、例えば、好熱性バチルス属細菌由来DNAポリメラーゼが好ましく、B.st由来DNAポリメラーゼ(Bst DNAポリメラーゼ)、さらにBca DNAポリメラーゼが好ましい。例えば、Bca DNAポリメラーゼは、逆転写反応にマンガンイオンを必要とせず、また、高温条件下で鋳型RNAの二次構造形成を抑制しながらcDNAを合成することができる。上記の逆転写酵素活性を有する酵素も、当該活性を有している範囲において天然体、変異体のいずれもが使用できる。
上記方法により単離したゲノムDNAやPCRフラグメントのような二本鎖DNA、および全RNA若しくはmRNAから逆転写反応で調製されたcDNAのような一本鎖DNAのいずれもが本発明に使用される核酸増幅法において鋳型DNAとして好適に使用できる。上記二本鎖DNAの場合は、一本鎖DNAに変性する工程(デネーチャー)を施したものが好適に使用できる。
上記のように、本発明のプローブとハイブリダイズする標的核酸上の領域を適切な核酸増幅方法によって増幅し、これをハイブリダイゼーションに使用することができる。使用される核酸増幅方法には特に限定はなく、標的核酸上の領域を増幅可能なものであればよい。例えばポリメラーゼ連鎖反応法(PCR;polymerase chain reaction、米国特許第4,683,195号、第4,683,202号および第4,800,159号)、リガーゼ連鎖反応(LCR;ligase chain reaction)、鎖置換型増幅法(SDA;strand displacement amplification、特公平7-114718号)、自立複製法(3SR;self-sustained sequence replication)、核酸配列増幅法(NASBA法;nucleic acid sequence based amplification、特許第2650159号)、TMA法(transcription-mediated amplification)、Qβレプリカーゼ法(特許番号第2710159号)、ICAN法(Isothermal and Chimeric primer-initiated Amplification of Nucleic acids、国際公開第00/56877号パンフレット)等を使用することができる。
ICAN法は、キメラヌクレオチドプライマーとエンドヌクレアーゼ、鎖置換活性を有するDNAポリメラーゼを使用して、等温条件下に鋳型核酸上の特定の塩基配列を有するDNAを連続的に増幅する方法である。
ここで、「連続的に」とは、反応温度、反応液組成の変更を伴わずに反応が進行していることを意味する。また、本明細書において「等温」とは、酵素および核酸鎖が上記各工程において機能する、実質的に一定の温度条件のことを意味する。
通常、キメラオリゴヌクレオチドプライマーとしては、デオキシリボヌクレオチドとリボヌクレオチドから構成され、リボヌクレオチドがその3’末端又は3’末端側に配置されたものが使用される。例えば、下記一般式で表す構造をもつオリゴヌクレオチドがICAN法のプライマーとして使用することができる。
一般式:5’−dNa−Nb−dNc−3’
(a:11以上の整数、b:1以上の整数、c:0または1以上の整数、dN:デオキシリボヌクレオチド及び/又はヌクレオチドアナログ、N:未修飾リボヌクレオチド及び/又は修飾リボヌクレオチド、なお、dNaの部位の一部のdNはNで置換されていてもよい)
なお、上記のヌクレオチドアナログとしては、例えば、デオキシリボイノシンヌクレオチドを、また修飾リボヌクレオチドとしては、例えば、(α−S)リボヌクレオチドを、それぞれ使用することができる。当該ヌクレオチドアナログは、プライマーとしての機能を実質的に失わない範囲で含有させることができる。
当該プライマーは、鋳型上の増幅が望まれる領域の5’側、3’側の塩基配列をもとに、5’側の塩基配列に相同な配列を有するもの、3’側の塩基配列に相補的なものの2種を作成し、増幅に使用される。
本発明に使用されるエンドヌクレアーゼとは、鋳型核酸にアニーリングした上記に記載のキメラオリゴヌクレオチドプライマーよりDNAの伸長を行って生成した二本鎖DNAに作用して、鎖置換反応が起こるように伸長鎖を切断しうるものであればよい。即ち、上記の二本鎖DNAのうちのキメラオリゴヌクレオチドプライマー部分にニックを生成しうる酵素である。特に限定されるものではないが、例えば、本発明にはリボヌクレアーゼが使用でき、特にDNAとRNAとから形成された二本鎖核酸のRNA部分に作用するエンドリボヌクレアーゼH(RNaseH)が好適に使用できる。また、該リボヌクレアーゼには、上記作用を有するものであれば、常温性から耐熱性のリボヌクレアーゼのいずれもが好適に本発明に使用できる。例えば、下記実施例に示すように、約50℃〜約70℃での反応では大腸菌(E.coli)由来のRNaseHが本発明の方法に使用することができる。また、本発明の方法においては、耐熱性のリボヌクレアーゼも好適に使用できる。該耐熱性リボヌクレアーゼとしては、特に限定はされないが、例えば市販のHybridaseTM Thermostable RNaseH(エピセンターテクノロジーズ社製)の他、好熱性バチルス属細菌、サーマス属細菌、ピロコッカス属細菌、サーモトガ属細菌、アルカエオグロバス属細菌、メタノコッカス属細菌等由来のRNaseH等も好適に使用できる。さらに、該リボヌクレアーゼは、天然体および変異体のいずれもが好適に使用できる。なお、本願明細書に記載されているRNaseHの酵素単位は、実施例中の参考例に示した酵素単位測定方法に基づいて表示された数値である。
また、上記RNaseHは、本発明の方法に使用できるものであれば特に限定はなく、例えば、種々のウイルス、ファージ、原核、真核生物由来のいずれであってもよい。さらに、細胞性RNaseHあるいはウイルス性RNaseHのいずれであってもよい。例えば、上記細胞性RNaseHとしては大腸菌RNaseHIが、ウイルス性RNaseHとしてはHIV−1由来RNaseHが例示される。本発明の方法においてRNaseHは、I型、II型、III型のいずれもが使用できる。特に限定はされないが、例えば大腸菌由来RNaseHI、ピロコッカス属細菌由来あるいはアルカエオグロバス属細菌由来RNaseHIIが好適に使用できる。
また、本発明の方法に使用するエンドヌクレアーゼ、例えば、RNaseHの切断反応の効率は上記プライマーの3’末端近傍の塩基配列に左右され、所望のDNAの増幅効率に影響することが考えられるので、使用するRNaseHに最適なプライマーをデザインすることは当然のことである。
ICAN法には、DNAの鎖置換(strand displacement)を行う活性を有するDNAポリメラーゼが使用される。また、実質的に5’→3’エキソヌクレアーゼ活性を有しないものが特に好適に使用される。
ICAN法に使用されるDNAポリメラーゼは、上記の鎖置換活性を有するものであれば特に限定はなく、例えば、バチルス カルドテナックス(Bacillus caldotenax、以下、B.caと称す)やバチルス ステアロサーモフィラス(Bacillus stearothermophilus、以下B.stと称す)等の好熱性バチルス属細菌由来DNAポリメラーゼの5’→3’エキソヌクレアーゼ活性を欠失した変異体や、大腸菌由来DNAポリメラーゼIのラージ フラグメント(クレノウ断片)等が挙げられる。また、本発明に使用できるDNAポリメラーゼは、常温性から耐熱性のいずれのものも好適に使用できる。上記の酵素は、その本来の起源より精製して取得されたもの、あるいは遺伝子工学的に生産された組み換えタンパク質の何れであっても良い。また、該酵素は、遺伝子工学的あるいはその他の手法によって置換、欠失、付加、挿入等の改変を加えたものであっても良く、このような酵素の例として、5’→3’エキソヌクレアーゼ活性を欠損させたBca DNAポリメラーゼであるBcaBEST DNAポリメラーゼ(宝酒造社製)等が挙げられる。該酵素は50℃〜70℃で活性を示し、当該方法に好適に使用することができる。
なお、DNAポリメラーゼの中には、特定の条件でエンドヌクレアーゼ活性、例えば、RNaseH活性を有するものが知られている。このようなDNAポリメラーゼを本発明の方法に用いることができる。すなわち、該DNAポリメラーゼをRNaseH活性が発現されるような条件下、例えばMn2+の存在下で使用する態様が挙げられる。該態様においては、上記RNaseHを添加することなく本発明の方法を実施することができる。すなわち、Mn2+を含有する緩衝液中で上記のBca DNAポリメラーゼは、RNaseH活性を示すことができる、上記の態様はBca DNAポリメラーゼに限定されるものではなく、RNaseH活性を併せ持つことが知られている公知のDNAポリメラーゼ、例えばサーマス サーモフィラス(Thermus thermophilus)由来のTth DNAポリメラーゼも本発明に使用することができる。
ICAN法は、キメラオリゴヌクレオチドプライマー、鋳型となる核酸を含有する試料、エンドヌクレアーゼ、DNAポリメラーゼ、デオキシリボヌクレオチド3リン酸(dNTP)等を前記酵素が活性を示しうる組成の緩衝液中で混合し、当該反応液を適切な温度で反応産物が生成するのに十分な時間保温することにより実施される。
なお、反応に先立ってキメラオリゴヌクレオチドプライマーと鋳型となる核酸を混合し、2本鎖核酸が変性する温度、例えば、90℃以上で保持した後、本発明の方法に使用される反応温度以下まで冷却してアニーリングを実施してもよいが、これは増幅反応に必須の操作ではない。
また本発明の検出方法において、RNAを鋳型とする場合は、逆転写反応と核酸増幅反応を1段階で行ってもよい。特に限定はされないが、逆転写酵素と鎖置換型DNAポリメラーゼの組み合わせとして例えば、AMV RTase、MMLV RTaseあるいはRAV−2 RTaseとBca DNAポリメラーゼの組み合わせが好適に使用できる。さらに、逆転写酵素活性と鎖置換活性とを有する1種のDNAポリメラーゼを用いてもよい。
本発明の標的核酸の検出方法は、核酸を含有する試料より直接、標的核酸を増幅することにより実施することができる。この場合、増幅される標的核酸の鎖長には、特に限定はないが、感度よく標的核酸を検出する観点からは、例えば200bp以下、さらに好ましくは150bp以下の領域が有効である。該増幅鎖長となるように本発明のキメラオリゴヌクレオチドプライマーを設定することにより、高感度に試料中の標的核酸を検出することができる。
さらに、本発明の検出方法では、ビシン、トリシン、ヘペス、リン酸塩あるいはトリス緩衝成分を含有する反応バッファー、及びスペルミジンやプロピレンジアミンを含有するアニーリング溶液の使用により、微量の核酸試料からもさらに高感度に標的核酸を検出することができる。この場合、使用するエンドヌクレアーゼとDNAポリメラーゼは特に限定はされないが、例えば大腸菌由来、ピロコッカス属細菌由来あるいはアルカエオグロバス属細菌由来RNaseH及びBcaBEST DNAポリメラーゼの組み合わせが好ましい。特に、上記エンドヌクレアーゼ及びDNAポリメラーゼはともにその種類によって好適に使用できるユニット数が異なる場合が予想されるが、その際には検出感度の向上あるいは増幅産物量の増加を指標にして、該バッファーの組成および酵素の添加量を調整すればよい。
また、二本鎖の鋳型DNAと2種のキメラオリゴヌクレオチドプライマーを使用する核酸増幅方法の態様においては、反応の条件等にもよるが、各プライマーから伸長反応中のそれぞれの鋳型−伸長鎖中間体の間で鋳型の交換が起こり、合成されたプライマー伸長鎖同士がアニーリングした二本鎖核酸を生成することがある。この二本鎖核酸は両端にキメラオリゴヌクレオチドプライマーを有しており、次いでその両端から再び鎖置換による相補鎖伸長反応を開始することができる。この反応の結果、一端にプライマーの配列を有する増幅産物が生成される。さらに、この反応中に鋳型の交換が起こった場合には前記と同様な二本鎖核酸が再度生成される。
本発明では、上記のような鎖置換活性を有するDNAポリメラーゼを使用し、鋳型交換反応を行う工程を包含する核酸の増幅方法を利用することができる。
鎖置換反応中に上記の鋳型交換反応を行う能力を有するDNAポリメラーゼとしては、例えば、5’→3’エキソヌクレアーゼ活性を欠失したBca DNAポリメラーゼの変異体酵素が特に好適に使用される。当該酵素はBcaBEST DNAポリメラーゼ(宝酒造社製)として市販されており、また、該酵素の遺伝子を含有する大腸菌、Escherichia coli HB101/pUI205(FERM BP−3720、日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1中央第6(郵便番号305−8566)独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターに平成3年5月10日(原寄託日)に寄託)より日本特許第2978001号に記載の方法によって調製することもできる。
本発明の検出方法においては、標的核酸の増幅の際に、dUTPを基質として取り込ませることができる。したがって、dUTPを基質に用いた場合には、ウラシル N−グリコシダーゼ(uracil N−glycosidase:UNG)を利用して増幅産物を分解し、増幅産物のキャリーオーバーコンタミネーションによる偽陽性を防止することができる。
本発明の検出方法において上記の核酸増幅方法によって増幅された標的核酸を検出するには公知の核酸検出方法、例えば電気泳動により特定のサイズの反応産物を検出する方法や、プローブとのハイブリダイゼーションによる検出等を使用することができる。さらに、磁気ビーズ等を組み合わせた検出方法も好適に使用できる。上記電気泳動による検出には、通常、エチジウムブロマイド等の蛍光物質が使用されるが、プローブとのハイブリダイゼーションを組み合わせてもよい。また、プローブは放射性同位元素による標識の他、ビオチンや蛍光物質のような非放射性の標識を施したものが使用できる。この他、上記(b)工程において標識ヌクレオチドを使用することにより、増幅産物に標識ヌクレオチドを取り込ませて検出を容易にすることや該標識を利用した検出用シグナルの増強を行うことができ、さらに蛍光偏光法、蛍光エネルギー転移等を利用した検出を行うことも可能である。さらに、適切な検出系を構築することにより、標的核酸を自動的に検出することや、あるいは標的核酸の定量を行うことが可能である。また、ハイブリッドクロマト法による肉眼検出法も好適に使用できる。
消光状態になるような距離で配置された2種類以上の蛍光物質で標識されたリボヌクレオチド(RNA)プローブあるいはリボヌクレオチド及びデオキシリボヌクレオチドで構成されるキメラオリゴヌクレオチドプローブのいずれもが本発明の検出方法に使用することができる。当該プローブは蛍光を発することはないが、これに相補的な標的核酸由来の増幅DNAにアニーリングした場合、RNaseHは該プローブを分解する。この結果、プローブ上の蛍光物質間の距離が増大して蛍光が発せられるようになり、標的核酸の存在を知ることができる。RNaseHを使用して本発明の核酸の増幅方法が実施された場合には、その反応液中に上記のプローブを添加するだけで標的核酸を検出することができる。当該プローブの標識に使用される蛍光物質としては、例えば、6−FAM(6-carboxyfluorescein)とTAMRA(N,N,N',N'-tetramethyl-6-carboxyrhodamine)との組み合わせが好適に使用できる。
本発明の検出方法において等温下における増幅方法を用いる場合には、サーマルサイクラーのような装置を必要としない。また本発明の増幅方法では、使用するプライマーを1種類もしくは2種類と従来法よりも少なくすることができる。dNTPのような試薬もPCR等で用いられるものを流用できるため、ランニングコストを従来法よりも低くすることができる。そのため、ルーチンワークを行なっている遺伝子検査等の分野で好適に使用できる。さらに、本発明の方法はPCR法よりも短時間により多くの増幅産物を得られることから、簡便、迅速、高感度な遺伝子検出方法として利用することができる。
本発明の検出方法を用いる場合には、大量の検体を解析するために反応系を微量化し、さらに集積度を高める手段を組み合わせてもよい。その手段の一つとして、最先端の超微細加工技術を駆使して、本発明の検出方法の基本プロセス、例えば、DNAの細胞からの抽出、核酸増幅反応、目的DNAの検出等のプロセスを数cm角〜指先大のマイクロチップ上に集積化したものを組み合わせてもよい。さらに、必要に応じてゲル或いはキャピラリー電気泳動、検出用プローブとのハイブリダイゼーションのプロセスを組み合わせてもよい。該システムは、マイクロチップ、マイクロCE(capillary electophoresis)チップあるいはナノチップとも呼ばれている。
このようなシステムにおける核酸増幅反応としては目的のDNA断片が増幅されるものであればいずれの核酸増幅反応も利用することができる。特に限定はされないが例えば、ICAN法のような等温条件下で核酸を増幅できる方法が好適に使用できる。該方法を組み合わせることにより、当該システムの単純化が可能となり、上記のような集積化されたシステムでの利用に非常に好適である。さらに、本発明の技術を利用してさらに高い集積度のシステムの構築が可能となる。
本発明の検出方法においては、特に限定はされないが例えば、配列表の配列番号13〜16でそれぞれ表される塩基配列を有する結核菌群検出用キメラオリゴヌクレオチドプライマー、配列表の配列番号28〜29でそれぞれ表される塩基配列を有するリン菌検出用キメラオリゴヌクレオチドプライマー、配列表の配列番号23〜26でそれぞれ表される塩基配列を有するクラミジア検出用キメラオリゴヌクレオチドプライマー、配列表の配列番号30〜31でそれぞれ表される核酸配列を有するHCV検出用キメラオリゴヌクレオチドプライマーが好適に使用できる。上記キメラオリゴヌクレオチドプライマーを用いて試料中の標的核酸を増幅し、電気泳動あるいはリアルタイム検出により目的の増幅産物を確認することができる。
さらに本発明の検出方法においては、配列表の配列番号11、12、38〜40でそれぞれ表される塩基配列を含有する領域から選択される結核菌群検出用プローブ、配列表の配列番号27で表される塩基配列を含有する領域から選択されるリン菌検出用プローブ、配列表の配列番号22、44でそれぞれ表される塩基配列を含有する領域から選択されるクラミジア検出用プローブ、配列表の配列番号43〜45でそれぞれ表される塩基配列を含有する領域から選択されるHCV検出用プローブを用いて標的核酸を検出することができる。
本発明の方法において等温核酸増幅方法を用いる場合、必要な反応装置としては恒温層があればよく、サーマルサイクラーのような厳密な装置は必要ない。また、標識シグナルを測定する装置としては、市販の分光光度計、蛍光検出器、プレートリーダー等を使用することができる。従って、通常の検査業務を行っている所で、大量迅速検体測定が可能である。さらに、本発明の方法に必要な試薬も市販されている。
本発明の方法を用いてHCVの検出を行う場合、検体から常法によって抽出されたHCVのRNA、逆転写反応用プライマー、逆転写酵素(逆転写活性を有するDNAポリメラーゼを使用する場合は逆転写酵素は必要ない)、dATP、dGTP、dCTP、dTTPを含むdNTP混合溶液を調製し、一定温度でHCV−RNAから生成したcDNAを鋳型として、上記キメラオリゴヌクレオチドプライマー及びICAN用DNAポリメラーゼで標的核酸を増幅させ、これに上記蛍光標識プローブとホモジニアス系でハイブリダイゼーションさせその蛍光強度を測定する。反応の具体的な条件は下記実施例に詳述されている。
反応では、まず、HCV−RNAを鋳型としてcDNAが合成され、ついで、このcDNAを鋳型としてICAN法によりDNAの増幅がおこる。増幅DNAは、上記蛍光プローブと相補的な領域を含んでいるので、蛍光プローブは一本鎖状態の増幅DNAにハイブリダイズする。蛍光プローブがハイブリダイズすることによって、蛍光強度の抑制が解除され蛍光強度が増加する。一方、試料中にHCVのRNAが存在しない場合はハイブリダイゼーションがおこらず、蛍光強度は抑制されたままで蛍光強度は弱い。このため、蛍光強度を測定することにより簡便・迅速・高感度に試料中のHCVのRNAを検出することができる。
本発明の方法では、ホモジニアス系で洗浄工程無しにHCVのRNAを蛍光強度として測定する。本発明は蛍光色素を変え、測定波長を変化させることで多項目同時測定にも対応可能な点でも有利である。すなわち、血液センターではHCVのみでなくHBV、HIV、HTLVも重要な検査項目であり、各々に特異的なICAN用のプライマーとプローブを用意し各プローブを測定波長の異なる蛍光色素で標識することで上記項目を同時に測定することが可能である。また、反応のエンドポイントでの蛍光強度を測定することで定性測定として血液センターなど多量検体の高感度測定が可能となり、一方、反応をキネティックに蛍光測定することで定量測定として治療のモニタリング用としての定量測定も可能である。従って、本発明の方法によれば、従来のRT−PCR法のように温度を上げ下げする複雑で特殊な機器が不要であり、限られた時間、設備内で大量に検体を測定できない不便さも改良され、洗浄工程が不要であり、非常に便利である。
(3)本発明のプライマー
本発明の検出方法に用いられるプライマーとしては、キメラオリゴヌクレオチドプライマーが例示される。該プライマーは、デオキシリボヌクレオチド、ヌクレオチドアナログ、非修飾あるいは修飾リボヌクレオチドから構成され、リボヌクレオチドがその3’末端又は3’末端側に配置されたものが使用される。例えば、下記一般式で表す構造をもつオリゴヌクレオチドがICAN法のプライマーとして使用することができる。
一般式:5’−dNa−Nb−dNc−3’
(a:11以上の整数、b:1以上の整数、c:0または1以上の整数、dN:デオキシリボヌクレオチド及び/又はヌクレオチドアナログ、N:未修飾リボヌクレオチド及び/又は修飾リボヌクレオチド、なお、dNaの部位の一部のdNはNで置換されていてもよい)
なお、上記のヌクレオチドアナログとしては、例えば、デオキシリボイノシンヌクレオチド、デオキシリボウラシルヌクレオチドあるいは修飾されたデオキシリボヌクレオチド等、また修飾リボヌクレオチドとしては、例えば、(α−S)リボヌクレオチドを、それぞれ使用することができる。
当該プライマーは、鋳型上の増幅が望まれる領域の5’側、3’側の塩基配列をもとに、5’側の塩基配列に相同な配列を有するもの、3’側の塩基配列に相補的なものの2種を作成し、増幅に使用される。
本発明においては、例えば、結核菌群を検出しようとする試料について上記方法による核酸増幅反応を実施したうえ、増幅物と本発明のプローブとの間でのハイブリダイゼーションを実施して結核菌群を検出することができる。核酸増幅のためのプライマーは、配列表の配列番号12に示した結核菌群IS6110遺伝子の塩基配列を参考に、各種の核酸増幅方法での使用に適したものを設計し、作製することができる。特に限定はされないが、例えばIS6110遺伝子中の配列表の配列番号39に示される塩基配列あるいはその一部を含む領域、好ましくは配列表の配列番号40に示される塩基配列あるいはその一部を含む領域、さらに好ましくは配列表の配列番号38に示される塩基配列あるいはその一部を含む領域を増幅できるものが本発明に好適である。さらに、配列表の配列番号11記載の塩基配列を含む領域を増幅できるものが好ましい。
さらに本発明のプライマーにおいては、従来報告されている結核菌群IS6110塩基配列の多型をGenBank遺伝子データベースから解析し、結核菌群のIS6110と相同性を有する類縁配列も精査することにより、特に好ましくは、配列表の配列番号36、37でそれぞれ示される塩基配列を有する核酸増幅用プライマーを使用した場合に、高感度かつ定量性の核酸増幅を実施することができる。従って、当該プライマーは各種の核酸増幅法による結核菌群IS6110遺伝子もしくはその断片の増幅に有用である。
本発明においては、上記結核菌群の検出と同様に、リン菌、クラミジア、HCVを検出するためのプローブ、キメラオリゴヌクレオチドプライマーを用いることにより好適に検出することができる。
当該プライマーは上記の塩基配列に限定されるものではなく、当該塩基配列周辺、すなわち当該配列にその一部が重複した配列を有するものが本発明に好適に使用できる。すなわち、使用する核酸増幅方法の特徴に応じて当該配列に重複する適切な塩基配列を選択し、プライマーを作成することができる。
これらのキメラオリゴヌクレオチドプライマーは、任意の核酸配列を持つように、例えばアプライド バイオシステムズ社(ABI社、Applied Biosystems Inc.)のDNAシンセサイザー394型を用いて、ホスホアミダイト法により合成できる。また、別法としてリン酸トリエステル法、H−ホスホネート法、チオホスホネート法等があるが、いかなる方法で合成されたものであっても良い。
ICAN法により核酸増幅を行うためのプライマーとしては、当該方法に使用できるようにプライマーの3’末端部分のデオキシリボヌクレオチドをリボヌクレオチドに置換すればよい。このようなプライマーの一例として、配列表の配列番号13〜16、23〜26、28〜31にそれぞれ塩基配列を示すキメラオリゴヌクレオチドプライマーが挙げられる。
さらに、これらのプライマーは適切な物質、例えば蛍光物質、色素、リガンド類(ビオチン、ジゴキシゲニン等)、または金コロイド等で標識されていてもよく、例えば、リガンド類で標識したプライマーを使用することにより、増幅された標的核酸を担体に捕捉させるなど、高感度で簡便な定量性をもった測定方法が提供される。この場合、固相としてはマイクロタイタープレート、ビーズ、マグネチックビーズ、メンブラン、またはガラス等が例示される。
喀痰検体からの抽出DNA試料中には、ヒトDNAのみならず気道常在細菌ならびにウイルス由来のDNAが含まれる。従って、本発明で開発されたプライマーの特異性を調べるため、結核菌の感染病歴のないボランティアからの喀痰を検体として結核菌群遺伝子の増幅を試みた。このような試験で陽性結果がでないことが本プライマーの特異性の証明となりうる。38名のボランティアから採取された喀痰からの抽出DNAに対し、上記のキメラオリゴヌクレオチドプライマーを用いたICAN法によるIS6110遺伝子断片の増幅を行った。その結果、陽性結果は1例も認められず上記のプライマーの結核菌への特異性の高さが実証され、非IS6110標的DNAを偽陽性にしないことが示された。
(4)本発明の組成物
本発明は、前述(2)の本発明の検出方法に使用される組成物を提供する。該組成物としては、例えば、上記(1)に記載のプローブならびに上記(3)に記載のプライマーを含有するものが挙げられる。あるいは、上記プローブを含む検出用組成物及び上記プライマーを含む増幅用組成物の形態であってもよい。さらに、酢酸マグネシウムを含む組成物及びプライマーを含む組成物の形態であってもよい。さらに、緩衝成分やdNTP等を含んでいてもよい。さらに、修飾されたデオキシリボヌクレオチドあるいはデオキシヌクレオチド3リン酸のアナログを含有していてもよい。さらに、本発明の組成物中の試薬の分解・失活等による非増幅状況(偽陰性)確認のための内部標準(IC;internal control)を含有していてもよい。当該内部標準は、本発明のプライマーにより増幅することができる。
また別の態様としては、本発明の検出方法に適した組成で上記の各種成分が含有された組成物を挙げることができ、該組成物は適切な鋳型とキメラオリゴヌクレオチドプライマーを添加するのみで増幅反応を実施することができる。さらに、増幅対象があらかじめ明らかである場合には、当該増幅対象の増幅に適したキメラオリゴヌクレオチドプライマーを含有する組成物が好適である。
特に好適な態様としては、本発明の核酸増幅方法に適した組成で上記の各種成分が含有された組成物を挙げることができ、該組成物は適切な鋳型を添加するのみで増幅反応を実施することができる。さらに、検出用プローブを含んでいる場合には、リアルタイムで病原微生物由来の標的核酸を検出することができる。
特に限定されないが例えば、HCVの検出において本発明の方法、該方法のための組成物あるいはキットを用いることにより、従来のアンプリコアHCVキットが2オーダーの測定範囲にあったのに比較して3オーダーまで測定範囲を広げることができる。また、従来のアンプリコアHCVキットでは、所用時間が約5時間であったのに比較して、本発明では約45分間と大幅に所用時間を短縮することができる。従って、これまでよりも1日に処理できる検体数を増大させることが可能である。
(5)本発明のキット
本発明のキットは、病原微生物由来の標的核酸の検出のためのキットであり、特に限定はされないが、pH7を越えるアルカリ条件下で標的核酸とハイブリダイズ可能なプローブ、特に限定はされないが例えば、上記(1)記載のプローブを含有することを特徴とする。
また、本発明のキットの一態様としては、結核菌群の検出のためのキットが挙げられる。該キットは、Mycobacterium tuberculosis、Mycobacteium bovisBCG、Mycobacterium africanum、Mycobacterium microti及び/又はMycobacterium canettiを特異的に検出可能なプローブを含有することを特徴とする。当該キットは、pH7を越えるアルカリ条件下で結核菌群の検出に用いることもできる。
また、本発明のキットの一態様としては、リン菌の検出のためのキットが挙げられる。該キットは、Neisseria gonorrhoeaeを特異的に検出可能なプローブを含有することを特徴とする。当該キットは、pH7を越えるアルカリ条件下でリン菌の検出に用いることもできる。
また、本発明のキットの一態様としては、クラミジアの検出のためのキットが挙げられる。該キットは、Chlamydia trachomatisを特異的に検出可能なプローブを含有することを特徴とする。当該キットは、pH7を越えるアルカリ条件下でクラミジアの検出に用いることもできる。
また、本発明のキットの一態様としては、HCVの検出のためのキットが挙げられる。該キットは、HCVを特異的に検出可能なプローブを含有することを特徴とする。当該キットは、pH7を越えるアルカリ条件下でHCVの検出に用いることもできる。
さらに上記キットにおいては、別の実施態様としてプライマーを含有してもよい。さらに、標的遺伝子を増幅する核酸増幅法のための試薬(DNAポリメラーゼ等)、プローブの検出反応に使用される試薬、検体からの核酸の抽出に使用される試薬等を含むキットであってもよい。該キットは、本発明の結核菌群等の検出方法を簡便、かつ迅速に実施するうえで好適である。当該キットは、特に多数の試料について結核菌群等の存在を調べる際に、高い再現性、信頼性で検査結果を与えることができる。さらに、偽陰性確認のための内部標準(IC;internal control)、該内部標準検出用のプローブを含有していてもよい。当該内部標準は、本発明のプライマーにより増幅することができる。
さらに1つの実施態様において、該キットは、パッケージされた形態において、本発明のプローブ、プライマー、DNAポリメラーゼおよびエンドヌクレアーゼの使用のための指示書を含むことを特徴とする。さらに、市販のDNAポリメラーゼおよび/またはエンドヌクレアーゼを指示書に従って選択し、使用してもよい。さらに、RNAを鋳型とする場合の逆転写反応用試薬を含んでもよい。DNAポリメラーゼは、上記のDNAポリメラーゼから選択することができる。また、エンドヌクレアーゼは、Pfu由来RNaseHIIあるいはAfu由来RNaseHIIのいずれかから選択することができる。
上記「指示書」とは、当該キットの使用方法、例えば鎖置換反応用試薬液の調製方法、推奨される反応条件等を記載した印刷物であり、パンフレットまたはリーフレット形式の取り扱い説明書のほか、キットに添付されたラベル、キットが納められたパッケージ等に記載されたものを含む。さらに、インターネットのような電子媒体を通し、開示、提供された情報も含まれる。
また、本発明のキットにおいては、ビシン、トリシン、ヘペス、リン酸塩あるいはトリス緩衝成分を含有する反応バッファー、及びアニーリング溶液が含まれていてもよい。また、DNAポリメラーゼやRNaseHが含まれていてもよい。さらに、修飾されたデオキシリボヌクレオチドあるいはデオキシヌクレオチド3リン酸のアナログを含有していてもよい。
本発明のキットにおいて、検出用プローブを適宜選択することにより、リアルタイムで病原微生物由来の標的核酸を検出することができるキットが提供される。
(6)本発明の核酸抽出方法
本発明は、高感度に結核菌等を検出するための核酸抽出方法を提供する。すなわち、臨床標本からの核酸抽出は、デリケートで困難な工程であり、尿、胸水、髄液、血液などの液体検体から、膿、喀痰などのような濃厚粘性検体、さらには細胞、組織といったものまでその対象は幅広い。現在、これら検体から結核菌等の遺伝子を抽出するスタンダードな方法は存在せず、従って現在まで報告された結核菌等の遺伝子検査における報告では、様々な核酸抽出方法が用いられている。これら従来法では各種界面活性剤、アルカリ、有機溶媒、またはカオトロピック試薬を含む試薬中で混合したり、ガラスビーズ存在下で超音波処理をすることで実施されていた。
本発明者らは上記の各種の従来法と、これまでListeria属、Lactobacillus属ならびにStreptococcus属からの核酸抽出に用いられていたムラミダーゼ(muramidase、放線菌Streptomyces globisporus由来のものが、ムタノリシン(mutanolysin)としてシグマ社より発売)を結核菌に使用する方法を比較し、結核菌をムラミダーゼ消化する方法が最も優れていることを発見した。また、該酵素で消化した菌体を5分間煮沸処理することでさらに優れた結果が得られることを発見した。
結核菌を含有する試料をムラミダーゼで30分処理し、次いで96℃、5分間の処理を行った後にICAN法で遺伝子を増幅し結核菌の検出を試みた。この結果、驚くべきことに、従来の界面活性剤などの試薬を用いた場合に比べ10倍高い感度で結核菌DNAを検出することができ、これは結核菌5ゲノムコピーに相当する検出感度であることが解った。
上記の一連の検出操作は、従来の界面活性剤やカオトロピック試薬を用いた方法において核酸抽出液中に混入する成分の核酸増幅反応への阻害効果を排除することができる。さらに、加熱処理を加えることで結核菌等に対する殺菌効果も生まれ、従来検査員を悩ませていた検査室での結核菌等の感染を予防できる効果も生まれるというメリットを持つ。従って、本プロトコールの発明は、迅速に、安全に、かつ高感度に結核菌等のDNAを抽出することができる。
例えば試料として、喀痰を使用する場合には、まず公知の喀痰処理方法であるNALC(N−acetyl−L−cysteine)−NaOH法で喀痰を処理した後、上記の本発明の核酸抽出方法を実施することが好適である。すなわち、本発明の検出方法において、結核菌等を含有する検体をムラミダーゼで処理し、核酸を抽出する工程を包含していてもよい。
上記の本発明の検出方法に使用される全てのプロトコール、すなわちプローブ、プライマー、核酸の抽出法、核酸増幅法は、極めて迅速で信頼性があり、かつ高感度な結核菌等の検出を可能とする。該方法を用いれば、検体の採取から結果報告までを3時間以内に完了することができ、6時間を要した従来のキット(例えばロシュ社製キット)に比べ、検査時間が1/2に短縮された。つまり本発明の方法は同日中に検査結果を提供でき、感染患者の一刻も早い隔離を可能とし、公衆衛生上、結核の伝播を早期に予防できるという多大な社会的貢献をもたらす。
以下に実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は実施例の範囲に限定されるものではない。また、本発明に基づき、キャリーオーバーによる増幅産物のコンタミネーションを防ぐ改良や、内部標準物質や他の結核菌等の遺伝子を同時増幅、検出する改良は、いずれも当業者に容易に類推される改良である。
以下に本発明を実施例に基づき具体的に説明するが、本発明は、下記実施例によって限定されるものではない。
参考例1 ピロコッカス フリオサスのRNaseHII遺伝子のクローニング
(1)ピロコッカス フリオサス ゲノムDNAの調製
トリプトン(ディフコラボラトリーズ社製)1%、酵母エキス(ディフコラボラトリーズ社製)0.5%、可溶性でんぷん(ナカライテスク社製)1%、ジャマリンS・ソリッド(ジャマリンラボラトリー社製) 3.5%、ジャマリンS・リキッド(ジャマリンラボラトリー社製)0.5% 、MgSO4 0.003%、NaCl 0.001%、FeSO4・7H2O 0.0001%、CoSO4 0.0001%、CaCl2・7H2O 0.0001%、ZnSO4 0.0001%、CuSO4・5H2O 0.1ppm、KAl(SO4)2 0.1ppm、H3BO4 0.1ppm、Na2MoO4・2H2O 0.1ppm、NiCl2・6H2O 0.25ppmの組成の培地2リットルを2リットル容のメジュウムボトルにいれ、120℃、20分間殺菌した後、窒素ガスを吹き込み、溶存酸素を除去し、これにピロコッカス フリオサス(Pyrococcus furiosus、ドイッチェ ザムルンク フォン ミクロオルガニスメンより購入:DSM3638)を接種して、95℃、16時間静置培養した後、遠心分離によって菌体を得た。
次に、得られた菌体を4mlの25%ショ糖、50mM Tris−HCl(pH8.0)に懸濁し、0.4mlの10mg/ml塩化リゾチーム(ナカライテスク社製)水溶液を加えて、20℃で1時間反応させた。反応終了後、この反応液に24mlの150mM NaCl、1mM EDTA、20mM Tris−HCl(pH8.0)、0.2mlの20mg/mlプロテイナーゼK(宝酒造社製)及び2mlの10%ラウリル硫酸ナトリウム水溶液を加え、37℃で1時間保温した。
反応終了後、フェノール−クロロホルム抽出、続いてエタノール沈殿を行い、約1mgのゲノムDNAを調製した。
(2)RNaseHII遺伝子のクローニング
ピロコッカス ホリコシ(Pyrococcus horikoshii)の全ゲノム配列が公開されており〔DNA リサーチ(DNA Research)、第5巻、第55−76頁(1998)〕、RNaseHIIのホモログをコードする遺伝子(PH1650)が1つ存在することが明らかになっている(配列番号1、日本国 独立行政法人 製品評価技術基盤機構 ホームページ:http://www.nite.go.jp/)。
そこで、このPH1650遺伝子(配列番号1)と一部公開されているピロコッカス フリオサスのゲノム配列(University of Utah, Utah Genome Centerホームページ:http://www.genome.utah.edu/sequence.html)でホモロジー検索をおこなった。その結果、非常にホモロジーの高い配列が見つかった。
得られた配列もとにプライマー1650Nde(配列番号2)及び1650Bam(配列番号3)を合成した。
上記(1)で得たピロコッカス フリオサス ゲノムDNA 200ngを鋳型にして、20pmolの1650Nde及び20pmolの1650Bamをプライマーに用い、100μlの容量でPCRを行った。PCRでのDNAポリメラーゼはタカラExタック(宝酒造社製)を添付のプロトコールに従って用い、PCRは94℃で30秒、55℃で30秒、72℃で1分を1サイクルとし、30サイクル行った。増幅した約0.7kbのDNA断片をNdeI及びBamHI(ともに宝酒造社製)で消化し、得られたDNA断片をプラスミドベクターpET3a(ノバジェン社製)のNdeI及びBamHI間に組込んだプラスミドpPFU220を作製した。
(3)RNaseHII遺伝子を含むDNA断片の塩基配列の決定
上記(2)で得られたpPFU220の挿入DNA断片の塩基配列をジデオキシ法によって決定した。
得られた塩基配列の結果を解析したところ、RNaseHIIをコードすると考えられるオープンリーディングフレーム(ORF、open reading frame)が見出された。このオープンリーディングフレームの塩基配列を配列表の配列番号4に示す。また、該塩基配列から推定されるRNaseHIIのアミノ酸配列を配列表の配列番号5に示す。
なお、プラスミドpPFU220で形質転換された大腸菌JM109は、Escherichia coli JM109/pPFU220と命名、表示され、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター[日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1中央第6(郵便番号305−8566)]に平成12年9月5日(原寄託日)より受託番号FERM P−18020として寄託され、ブタペスト条約のもと前記独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターに平成13年7月9日(国際移管日)よりFERM BP−7654として移管されている。
(4)精製RNaseHII標品の調製
上記(2)で得られたpPFU220を大腸菌HMS174(DE3)(ノバジェン社製)に形質転換し、得られたpPFU220を含む大腸菌HMS174(DE3)を100μg/mlのアンピシリンを含む2リットルのLB培地に植菌し、37℃で16時間振盪培養した。培養終了後、遠心分離によって集めた菌体を66.0mlのソニケーションバッファー〔50mM Tris−HCl(pH8.0)、1mM EDTA、2mMフェニルメタンスルフォニルフルオライド〕に懸濁し、超音波破砕機にかけた。この破砕液を12000rpmで10分間の遠心分離を行い、得られた上清を60℃、15分間の熱処理にかけた。その後、再度12000rpmで10分の遠心分離を行い、上清を集め、61.5mlの熱処理上清液を得た。
この熱処理上清液をバッファーA〔50mM Tris−HCl(pH8.0)、1mM EDTA〕で平衡化したRESOURSE Qカラム(アマシャム ファルマシア バイオテク社製)に供し、FPLCシステム(アマシャム ファルマシア バイオテク社製)を用いてクロマトグラフィーを行なった。その結果、RNaseHIIはRESOURSE Qカラムを素通りした。
素通りしたRNaseHII画分60.0mlをバッファーAで平衡化したRESOURSE Sカラム(アマシャム ファルマシア バイオテク社製)に供し、FPLCシステムを用いて0〜500mM NaCl直線濃度勾配により溶出し、約150mM NaClのところに溶出されたRNaseHII画分を得た。
このRNaseHII画分2.0mlをセントリコン−10(アミコン社製)を用いた限外ろ過により濃縮し、250μlの濃縮液を100mM NaCl、0.1mM EDTAを含む50mM Tris−HCl(pH8.0)で平衡化したSuperdex200ゲルろ過カラム(アマシャム ファルマシア バイオテク社製)に供し、同じバッファーで溶出を行った結果、RNaseHIIは、17キロダルトンの分子量に相当する位置に溶出された。この分子量は、RNaseHIIが1量体として存在する場合に相当する。
こうして溶出されたRNaseHIIをPfuRNaseHII標品とした。
上記で得られたPfuRNaseHII標品を用いて下記の方法によりRNaseH活性を測定した。
10mM Tris−HCl(pH8.0)、1mMジチオスレイトール(ナカライテスク社製)、0.003%ウシ血清アルブミン(フラクションV、シグマ社製)、4%グリセロール、20μg/mlポリ(dT)(アマシャム ファルマシア バイオテク社製)、30μg/mlポリ(rA)(アマシャム ファルマシア バイオテク社製)を混合し、37℃で10分間保温した。これをRNaseH活性を測定するための基質液として使用した。
100μlの基質液に1μlの1M MnCl2を加えて40℃で保温し、これに上記のPfu RNaseHII標品を適当に希釈したものを加えて反応を開始した。40℃で30分間反応を行った後、10μlの0.5M EDTAを加えて反応を停止し、260nmにおける吸光度を測定した。
その結果、上記のPfu RNaseHII標品を添加した反応液では、先に10μlの0.5M EDTAを加えた後にこれを添加したものに比べて260nmにおける吸光度の値が高かった。よって、当該標品がRNaseH活性を有することが明らかになった。
参考例2 Afu RNaseHIIの調製
アルカエオグロバス フルギダスのRNaseHII遺伝子のクローニング
(1)アルカエオグロバス フルギダス ゲノムDNAの調製
アルカエオグロバス フルギダス(Archaeoglobus fulgidus、ドイッチェ ザムルンク フォン ミクロオルガニスメン ウント ツェルクルツレンGmbHより購入:DSM4139)8ml相当分の菌体を集め、100μlの25%ショ糖、50mMトリス−HCl(pH8.0)に懸濁し、20μlの0.5M EDTA、10μlの10mg/ml塩化リゾチーム(ナカライテスク社製)水溶液を加えて、20℃で1時間反応させた。反応終了後、この反応液に800μlの150mM NaCl、1mM EDTA、20mMトリス−HCl(pH8.0)、10μlの20mg/mlプロテイナーゼK(宝酒造社製)及び50μlの10%ラウリル硫酸ナトリウム水溶液を加え、37℃で1時間保温した。反応終了後、フェノール−クロロホルム抽出、エタノール沈殿、風乾した後に50μlのTEに溶解してゲノムDNA溶液を得た。
(2)RNaseHII遺伝子のクローニング
アルカエオグロバス フルギダス(Archaeoglobus fulgidus)は全ゲノム配列が公開されており〔Klenk,HPら、ネイチャー(Nature)、第390巻、第364−370頁(1997)〕、RNaseHIIのホモログをコードする遺伝子(AF0621)が1つ存在することが明らかになっている(配列番号6、http://www.tigr.org/tdb/CMR/btm/htmls/SplashPage.html)。
そこで、このAFO621遺伝子(配列番号6)の配列をもとにプライマーAfuNde(配列番号7)及びAfuBam(配列番号8)を合成した。
上記(1)で得たアルカエオグロバス フルギダス ゲノムDNA 30ngを鋳型にして、20pmolのAfuNde及び20pmolのAfuBamをプライマーに用い、100μlの容量でPCRを行なった。PCRでのDNAポリメラーゼはパイロベストDNAポリメラーゼ(宝酒造社製)を添付のプロトコールに従って用い、PCRは94℃で30秒、55℃で30秒、72℃で1分を1サイクルとし、40サイクル行った。増幅した約0.6kbのDNA断片をNdeI及びBamHI(ともに宝酒造社製)で消化し、得られたDNA断片をプラスミドベクターpTV119Nd(pTV119NのNcoIサイトをNdeIサイトに変換したもの)のNdeI及びBamHI間に組込んだプラスミドpAFU204を作製した。
(3)RNaseHII遺伝子を含むDNA断片の塩基配列の決定
上記(2)で得られたpAFU204の挿入DNA断片の塩基配列をジデオキシ法によって決定した。
得られた塩基配列の結果を解析したところ、RNaseHIIをコードすると考えられるオープンリーディングフレームが見出された。このオープンリーディングフレームの塩基配列を配列表の配列番号9に示す。また、該塩基配列から推定されるRNaseHIIのアミノ酸配列を配列表の配列番号10に示す。
なお、プラスミドpAFU204で形質転換された大腸菌JM109は、Escherichia coli JM109/pAFU204と命名、表示され、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター[日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1中央第6(郵便番号305−8566)]に平成13年2月22日(原寄託日)より受託番号FERM P−18221として寄託され、ブタペスト条約のもと前記独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターに平成13年8月2日(国際移管日)よりFERM BP−7691として移管されている。
(4)精製RNaseHII標品の調製
上記(2)で得られたpAFU204で大腸菌JM109を形質転換し、得られたpAFU204を含む大腸菌JM109を100μg/mlのアンピシリンを含む2リットルのLB培地に植菌し、37℃で16時間振盪培養した。培養終了後、遠心分離によって集めた菌体を37.1mlのソニケーションバッファー〔50mMトリス−HCl(pH8.0)、1mM EDTA、2mMフェニルメタンスルフォニルフルオライド〕に懸濁し、超音波破砕機にかけた。この破砕液を12000rpmで10分間の遠心分離を行い、得られた上清を70℃、15分間の熱処理にかけた。その後、再度12000rpmで10分の遠心分離を行い、上清を集め、40.3mlの熱処理上清液を得た。
この熱処理上清液をバッファーA〔50mMトリス−HCl(pH8.0)、1mM EDTA〕で平衡化したRESOURSE Qカラム(アマシャム ファルマシア バイオテク社製)に供し、FPLCシステム(アマシャム ファルマシア バイオテク社製)を用いてクロマトグラフィーを行なった。その結果、RNaseHIIはRESOURSE Qカラムを素通りした。
バッファーAで平衡化したRESOURSE Sカラム(アマシャム ファルマシア バイオテク社製)に供し、FPLCシステム(アマシャム ファルマシア バイオテク社製)を用いてクロマトグラフィーを行なった。その結果、RNaseHIIはRESOURSE Sカラムを素通りした。
素通りしたRNaseHII画分40.0mlを50mM NaClを含むバッファーB〔50mMトリス−HCl(pH7.0)、1mM EDTA〕2lを外液として、2時間の透析を3回行なった。透析後の酵素液40.2mlを50mM NaClを含むバッファーBで平衡化したHiTrap−heparinカラム(アマシャム ファルマシア バイオテク社製)に供し、FPLCシステムを用いて50〜550mM NaCl直線濃度勾配により溶出した。その結果、約240mM NaClのところに溶出されたRNaseHII画分を得た。
このRNaseHII画分7.8mlをセントリコン−10(アミコン社製)を用いた限外ろ過により濃縮し、約600μlの濃縮液を4回に分けて100mM NaCl、0.1mM EDTAを含む50mMトリス−HCl(pH7.0)で平衡化したSuperose6ゲルろ過カラム(アマシャム ファルマシア バイオテク社製)に供し、同じバッファーで溶出を行った結果、RNaseHIIは、30.0キロダルトンの分子量に相当する位置に溶出された。この分子量は、RNaseHIIが1量体として存在する場合に相当する。こうして溶出されたRNaseHIIをAfu RNaseHII標品とした。
上記で得られたAfu RNaseHII標品を用いて、参考例1―(4)に記載の方法により酵素活性を測定した結果、Afu RNaseHII標品にRNaseH活性が認められた。
本発明の方法に使用される耐熱性RNaseHのユニット数は、次の方法により算出した。
ポリ(rA)及びポリ(dT)(ともにアマシャム ファルマシア バイオテク製)1mgをそれぞれ1mM EDTAを含む40mM トリス−HCl(pH7.7)1mlに溶解し、ポリ(rA)溶液及びポリ(dT)溶液を調製した。
次に、4mM MgCl2、1mM DTT、0.003%BSA、4%グリセロールを含む40mM トリス−HCl(pH7.7)に、終濃度20μg/mlとなるポリ(rA)溶液、終濃度30μg/mlとなるポリ(dT)溶液を加え、37℃で10分間反応後、4℃に冷却し、ポリ(rA)−ポリ(dT)溶液を調製した。このポリ(rA)−ポリ(dT)溶液100μlに任意に希釈した酵素液1μlを加え、40℃で10分間反応させ、0.5M EDTA 10μlを加えて反応を停止させた後、260nmの吸光度を測定した。対照として、上記反応液に0.5M EDTA 10μlを加えた後、40℃で10分間反応させ、吸光度を測定した。その後、EDTA非存在下で反応させ求めた吸光度から対照の吸光度を引いた値(吸光度差)を求めた。すなわち、酵素反応によってポリ(rA)−ポリ(dT)ハイブリッドから遊離したヌクレオチドの濃度を吸光度差から求めた。RNaseHの1単位は、1nmolのリボヌクレオチドが遊離したのに相当するA260を10分間に増加させる酵素量とし、下記の式に従って算出した。
単位(unit)=〔吸光度差×反応液量(ml)〕/0.0152×(110/100)×希釈率
参考例3
本発明の方法に使用される常温性RNaseHのユニット数は、以下の方法で測定した。
(1)使用する試薬液の調製
力価測定用反応液:最終濃度がそれぞれ40mM トリス−塩酸(pH7.7、37℃)、4mM 塩化マグネシウム、1mM DTT、0.003% BSA、4%グリセロール、24μM ポリ(dT)になるように滅菌水で調製した。
ポリ[8−3H]アデニル酸溶液:370kBqのポリ[8−3H]アデニル酸溶液を200μlの滅菌水に溶解した。
ポリアデニル酸溶液:ポリアデニル酸を3mMになるように滅菌超純水で希釈した。
酵素希釈液:最終濃度がそれぞれ25mM トリス−塩酸(pH7.5、37℃)、5mM 2−メルカプトエタノール、0.5mM EDTA(pH7.5、37℃)、30mM 塩化ナトリウム、50%グリセロールになるように滅菌水で調製した。
熱変性子牛胸腺DNAの調製:子牛胸腺DNA 200mgをTEバッファー100mlに懸濁し、膨潤させた。該溶液のUV260nmの吸光度を測定し、1mg/mlの濃度に滅菌超純水で希釈した。次に、該溶液を100℃で10分間加熱後、氷浴中で急冷した。
(2)活性測定方法
上記(1)で調製した力価測定用反応液985μlにポリ[8−3H]アデニル酸溶液7μlを加え37℃で10分間保持した。次にポリアデニル酸を最終濃度が24μMになるように8μl加え、さらに37℃で5分間保持した。このようにしてポリ[8−3H]rA−ポリdT反応液1000μlを調製した。次に、該反応液200μlを分取し、30℃で5分間保持した後、任意の希釈系列で希釈した酵素液1μlを加え、これらの反応液を経時的に50μlずつサンプリングして、後の測定に用いた。酵素添加からサンプリングまでの間の時間をY分とした。また、全CPM用反応液50μlおよびブランク用反応液50μlは、酵素液の代わりに酵素希釈液を1μl加えて調製した。該サンプリング溶液に100mMピロリン酸ナトリウム100μl、熱変性子牛胸腺DNA溶液50μlおよび10%トリクロロ酢酸300μl(全CPM測定の場合は、超純水300μl)を加え、0℃で5分間保持後、10000rpmで10分間遠心した。遠心後、得られた上清250μlをバイアルに入れ、アクアゾルー2(NENライフサイエンスプロダクツ社製) 10mlを加え、液体シンチレーションカウンターでCPMを測定した。
(3)ユニット計算
各酵素のユニット(Unit)数は、以下の計算式で算出した。
Unit/ ml ={(測定したCPM−ブランクCPM)×1.2*×20×1000×希釈率}×200(μl)/(全CPM×Y分×50(μl)×9**
1.2*:全CPM中に含まれるポリ[8−3H]rA−ポリdTの50μl当たりのnmol数
**:補正係数
実施例1
(1)喀痰からのDNA抽出
米国CDC(Centers for Diseases Control and Prevention)が推奨するNALC法により喀痰を処理した。すなわち、喀痰を50ml容のスクリューキャップ付チューブに入れ、等量のNALC液(0.1M クエン酸ナトリウム 50mlと4%水酸化ナトリウム 50mlの混合液に0.5gのN−アセチル−L−システインを加えたもの)を加え、試験管ミキサーで20秒間良くかき混ぜ検体を液状にした。室温で15分間放置した後、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)で全量を50mlとし、次いで3000g以上で20分遠心し沈殿を採取した。この沈殿に50μlの溶解緩衝液[lysis buffer;1単位のムタノリシン(mutanolysin、シグマ社製)を含有する10mM HEPES緩衝液(pH7.8)]を加えよく混和する。37℃で30分反応し、ついで5分間水浴中煮沸または96℃のヒートブロック中で加熱処理した。必要な場合は微量高速遠心器により遠心し、その上清を分取した。以上の操作により調製された上清を喀痰からのDNA抽出液として以降の操作に用いた。さらに、Genとるくん酵母用(宝酒造社製)も使用取扱説明書に従い、核酸抽出に使用した。
(2)プローブ、キメラオリゴヌクレオチドプライマーの作製
結核菌群由来のIS6110遺伝子を検出するための特異的オリゴヌクレオチドプローブをGenBank Accession No.X52471記載の塩基配列をもとに作製した。すなわち、配列表の配列番号11に示す塩基配列からなり、5’末端にFITC(フルオレセインイソチオシアネート)が付されたオリゴヌクレオチドプローブMTIS―2BFをDNA合成機により合成した。
結核菌群IS6110遺伝子由来のDNA断片をICAN法で合成するためのキメラオリゴヌクレオチドプライマーを作製した。すなわち配列表の配列番号12に示された結核菌群IS6110遺伝子の塩基配列をもとに、配列表の配列番号13に示された塩基配列からなるフォワードプライマーMTIS―2F、配列表の配列番号14に示された塩基配列からなり、5’末端にビオチンが付加されたリバースプライマーMTIS2―RBioをそれぞれDNA合成機により合成した。同様に配列表の配列番号15に示された塩基配列からなるフォワードプライマーK−F1033−2、配列表の配列番号16に塩基配列からなり、5’末端にビオチンが付加されたリバースプライマーK−R1133−2BioをそれぞれDNA合成機により合成した。
(3)ICAN法による増幅
表1に示すICAN反応のための反応液を調製し、60℃で30分インキュベートした。
Figure 2007300932
5×反応緩衝液の組成:
100mM HEPES−水酸化カリウム(pH7.8)
500mM 酢酸カリウム
5% ジメチルスルフォキシド(DMSO)
0.05% ウシ血清アルブミン(BSA)
また、同様にK−F1033−2/K−R1133−2プライマーの組み合わせでもICAN増幅反応を行った。反応終了後、上記反応液の一部を電気泳動に供して、目的の増幅断片を確認した。
(4)固層プレート発光法による検出
ストレプトアビジン(ナカライ社製)をPBSに2μg/mlの濃度に溶解し、この溶液を白色発光検出用96ウェルマイクロタイタープレートに150μl/ウェルとなるように添加し、4℃で一晩放置し、固定化した。ストレプトアビジン溶液を捨てた後、1% BSA−PBS溶液を200μl/ウェルとなるように分注して4℃で一晩放置し、ブロッキングを行った。この溶液を捨てたものをストレプトアビジンコートプレートとして以下の実験に使用した。
上記のストレプトアビジンコートプレートにハイブリダイゼーション緩衝液[1% TritonX-100、1% BSAを含む5×SSC]50μl/ウェルを加え、実施例1−(3)でMTIS―2F/MTIS2―RBioプライマーの組み合わせで得られた増幅断片を含むICAN反応液を10μl/ウェルずつ添加して良く混合し、室温で15分間反応させ、プレート表面に捕捉させた。次にDNA変性液(0.1N NaOH溶液)を5μl/ウェルずつ添加し、良く混和して3分間のDNA変性を行い、プレート表面に捕捉された二本鎖DNAを一本鎖DNAに変性した。引き続き上記のプローブMTIS2BFを5pmol/mlとなるようにハイブリダイゼーションバッファーに希釈し、これを100μl/ウェルずつ添加してよく混合し、室温で40分反応させた。この時、各ウェルのpHは13〜14であった。反応後、ウェル内の溶液を捨て、200μl/ウェルの洗浄バッファー[25mM Tris−塩酸(pH7.5)、150mM NaCl、1% BSA、0.05% Tween20]で2回ウェルを洗浄する。その後、パーオキシダーゼ標識抗FITCウサギ抗体(ケミコン社製)をハイブリダイゼーションバッファーに2μg/mlに溶解したものを100μl/ウェルずつ添加し室温で20分反応させた。反応後、液を捨て、200μl/ウェルの洗浄バッファーで4回ウェルを洗浄した後、発光基質[SuperSignal ELISA Pico Substrate(ピアス社製)]を100μl/ウェルずつ添加し、直ちに発光プレートリーダー(ラボシステムズ社製)で相対発光強度を測定した。
(5)検出感度の検討
0、5および10コピー相当の結核菌群ゲノムを含む喀痰由来DNA試料につき、上記のとおり結核菌群DNAの検出を実施した。その結果、表2に示すように5コピーにおいてもS/N比で約300倍という強い発光が検出できた。
Figure 2007300932
以上のように、本発明により、迅速かつ高感度な結核菌の検査が可能であることが示された。また、本発明の結核菌の検出方法において、本発明の核酸抽出方法及びGenとるくん酵母用試薬を用いた方法のいずれの方法においても好適に利用できることを確認した。従って、操作法の簡便さから見て、本発明の核酸抽出方法の有用性が確認できた。
実施例2
結核菌感染の疑いを持たれた患者26例から喀痰を採取し、実施例1記載の操作に従って結核菌DNAの検出を行った。また、同一検体を用いて、既存の16S rRNAをコードするDNAをターゲットとしたPCR法に基づくキットであるアンプリコア マイコバクテリウムツベルクロシス(ロシュ社製)を用いた検出、小川培地による培養法による結核菌検査を実施した。その結果を表3に示す。
Figure 2007300932
表3に示したように、本発明法は培養検査の結果と良く一致したが、PCR法では培養法で陰性であった2例が偽陽性として検出され、また、培養法陽性の1例が偽陰性として検出された。
すなわち従来の方法に比べ本発明の方法は正確な検査結果を超迅速に簡便に得られることが確認できた。
実施例3
本発明の検出方法の結核菌群に対する特異性について検討した。ゲノムDNAは、表4に示す37株を使用した。
Figure 2007300932
各ゲノムDNAは、OD値からコピー数を計算し、2×10コピーになるように希釈した。上記鋳型となるゲノムDNAを用いて、以下の表5に示す反応液組成で検出を行った。
Figure 2007300932
上記反応液を60℃で1時間保持した。検出は、実施例1(4)記載の方法で行った。その結果、Mycobacterium tuberculosis株及びMycobacterium bovis BCG株のみ特異的に検出することができた。このことから、本発明の方法が非常に特異性の高い検出方法であることを確認した。
実施例4
(1)磁気ビーズを用いた結核菌群の検出について検討した。プライマーは、MTIS―2Fプライマー及びMTIS―2RBioプライマーを用いた。次に、鋳型として実施例2での陽性検体由来の抽出ゲノムを滅菌水にて30倍、300倍、3000倍となるように希釈調製した。反応は以下のようにして行った。即ち、最終濃度32mM ヘペス−水酸化カリウムバッファー(pH7.8)、100mM 酢酸カリウム、1%DMSO、0.01%BSA、4mM 酢酸マグネシウム、各500μM dNTPs、各50pmolのMTIS―2F及びMTIS―2Rプライマー、8.75UのAfu由来RNaseH、8UのBcaBEST DNAポリメラーゼ、各鋳型量1μlを添加し滅菌水で最終容量を50μlにした。該反応液はあらかじめ60℃に設定したサーマルサイクラーパーソナルにセットし、60分間保持した。得られた増幅断片を自動検出装置、ルミパルス(富士レビオ社製)にセットし、ストレプトアビジンコートされた磁気ビーズ(ピアス社製)による検出を行った。ビオチン結合能100pmol相当のストレプトアビジン固層化磁気ビーズをキュベット第1層でビオチン化増幅断片と5分間反応させ、次いで0.1N NaOHを加えてFITC標識プローブMTISBFと5分間ハイブリダイズさせ、洗浄後POD標識抗FITC抗体を加え、5分間反応後洗浄し発光基質を加えた。この結果、既存の自動化検出装置において磁気ビーズを用いて20分間という短時間で半定量可能であることが示された。なお、試薬は実施例1と同様のものを用いた。検出は、発光量をフォトカウンティングすることで測定した。その結果を表6に示す。
Figure 2007300932
表6に示した結果から、従来のプレート発光法と同等の感度で検出できることを確認した。
(2)内部標準(IC;internal control)を組み合わせた場合の検出系について検討した。内部標準は以下のようにして調製した。すなわち、ヒトゲノムDNAを鋳型とし、配列表の配列番号17及び18記載のプライマーを用いてPCR増幅した。得られた増幅断片を常法により精製し、pT7 Blue T−vector(Novagen社製)に挿入した。該プラスミドを内部標準として用いた。反応は、実施例3記載の条件と同様にして、上記プラスミドを1、3、10pgを添加した。鋳型の結核菌ゲノムは、0、2及び20コピーを用いた。検出は、配列表の配列番号19記載の塩基配列を有し、5’末端にFITC標識を有するIC用プローブ(ICFプローブ)及びFITC標識プローブMTISBFを用いた。その結果、いずれのICプラスミド濃度でも結核菌ゲノムを検出できた。特にICプラスミドの濃度が3pgの場合に好適であることが確認できた。
(3)上記増幅断片の検出方法として、ハイブリッド・クロマト法を検討した。即ち、ニトロセルロース膜にストレプトアビジン(ナカライテスク社製)を固定化し、吸水パッドを連結し、ハイブリ・クロマト・ストリップを作製した。これを用いて、実施例1で得られた増幅断片のハイブリ・クロマト法による検出を行った。検出は、1−step TMB−Blotting(ピアス社製)を用いた発色で行った。すなわち、ニトロセルロース膜上に増幅断片を含有する反応液を展開し、その後順に0.1N NaOH溶液、FITC標識プローブ、洗浄液、発色液を展開した。その結果、結核菌陽性の増幅断片では、ブルーのバンドが検出された。また、この方法を用いる事により、本発明の方法実施後、5〜10分で結果が肉眼で判明することから、迅速な遺伝子検査方法として有用であることが確認できた。
実施例5
実施例1〜4の結果を踏まえ、結核菌群のキットを構築した。各コンポーネントについて以下に示す。
(1)ICAN増幅用試薬;50回分
5×反応緩衝液 500 μl
100mM 酢酸マグネシウム 100 μl
10mM dNTPミックス 125 μl
0.1mM MTIS―2Fプライマー 25 μl
0.1mM MTIS−SRBioプライマー 25 μl
Afu RNaseHII(17.5U/μl) 25 μl
BcaBEST DNAポリメラーゼ(16U/μl) 25 μl
(2)検出用試薬(50回分)
ストレプトアビジン固相化96穴プレート 50個
ハイブリバッファー(5×SSC、1% TritonX100、
1% BSA) 2.5ml
変性剤(0.1N NaOH) 0.5ml
検出用MTプローブ溶液(25nM MTIS―2BFプローブ)5ml
検出用ICプローブ溶液(25nM ICFプローブ) 5ml
標識抗体液(ブロックエース(大日本製薬社製):PBS=1:3、
500Unit POD−抗FITC抗体) 5ml
10×洗浄液(250mM トリス緩衝溶液(pH7.5)、
1.5M NaCl、1%BSA、0.5% Tween20)
20ml
発光試薬A(SuperSignal ELISA Pico Substrate A液(ピアス社製)) 2.5ml
発光試薬B(SuperSignal ELISA Pico Substrate B液(ピアス社製)) 2.5ml
内部標準液(ICプラスミド、TE緩衝液) 0.1ml
陽性コントロール液(IS6110含有プラスミド、TE緩衝液)
0.02ml
陰性コントロール液(TE緩衝液) 0.02ml
上記試薬を用いてMycobacterium tuberculosis株及びMycobacterium bovis BCG株を検出したところ、迅速、高感度、高特異的に検出できることを確認した。
実施例6
(1)スワブ検体からのDNA抽出
男子尿道ならびに女子子宮頚部を綿棒で拭い取ったスワブ検体に界面活性剤を含む抽出バッファー(アンプリコアSTD用検体処理試薬(ロシュ社))を加え95℃〜100℃で10分間加熱処理した。
(2)プローブ、キメラオリゴヌクレオチドプライマーの作製
クラミジアのクリプティック・プラスミドを検出するための特異的オリゴヌクレオチドプローブを作製した。すなわち、配列表の配列番号20に示す塩基配列からなり、5’末端にFITC(フルオレセインイソチオシアネート)が付されたオリゴヌクレオチドプローブCT1234をDNA合成機により合成した。また、リン菌のcppB遺伝子を検出するための特異的オリゴヌクレオチドプローブを作製した。すなわち、配列表の配列番号21に示す塩基配列からなり、5’末端にFITC(フルオレセインイソチオシアネート)が付されたオリゴヌクレオチドプローブCppB3をDNA合成機により合成した。
クラミジアのクリプティック・プラスミド由来のDNA断片をICAN法で合成するためのキメラオリゴヌクレオチドプライマーを作製した。すなわち配列表の配列番号22に示されたクラミジアのクリプティック・プラスミドの塩基配列をもとに、配列表の配列番号23及び24に示された塩基配列からなるフォワードプライマーF1212−22、F1162−22、配列表の配列番号25及び26に示された塩基配列からなり、5’末端にビオチンが付加されたリバースプライマーR1272−22Bio、R1379−22BioをそれぞれDNA合成機により合成した。
リン菌cppB遺伝子由来のDNA断片をICAN法で合成するためのキメラオリゴヌクレオチドプライマーを作製した。すなわち配列表の配列番号27に示されたクラミジアのクリプティック・プラスミドの塩基配列をもとに、配列表の配列番号28に示された塩基配列からなるフォワードプライマーpJDBF−1、配列表の配列番号29に示された塩基配列からなり、5’末端にビオチンが付加されたリバースプライマーpJDBR−3BioをそれぞれDNA合成機により合成した。
(3)ICAN法による増幅
表7に示すICAN反応のための反応液を調製し、55℃で60分インキュベートした。
Figure 2007300932
5×反応緩衝液の組成:
100mM HEPES−水酸化カリウム(pH7.8)
500mM 酢酸カリウム
5% ジメチルスルフォキシド(DMSO)
0.05% ウシ血清アルブミン(BSA)
反応終了後、上記反応液の一部を電気泳動に供して、目的の増幅断片を確認した。
(4)固層プレート発光法による検出
ストレプトアビジン(ナカライ社製)をPBSに2μg/mlの濃度に溶解し、この溶液を白色発光検出用96ウェルマイクロタイタープレートに150μl/ウェルとなるように添加し、4℃で一晩放置し、固定化した。ストレプトアビジン溶液を捨てた後、1% BSA−PBS溶液を200μl/ウェルとなるように分注して4℃で一晩放置し、ブロッキングを行った。この溶液を捨てたものをストレプトアビジンコートプレートとして以下の実験に使用した。
上記のストレプトアビジンコートプレートにハイブリダイゼーション緩衝液[1% TritonX-100、1% BSAを含む5×SSC]50μl/ウェルを加え、実施例1−(3)でF1212−22/R1272−22BioならびにpJDBF−1/pJDBR−3Bioプライマーの組み合わせで得られた増幅断片を含むICAN反応液を10μl/ウェルずつ1検体につき2ウェルに添加して良く混合し、室温で15分間反応させ、プレート表面に捕捉させた。次にDNA変性液(0.1N NaOH溶液)を5μl/ウェルずつ添加し、良く混和して3分間のDNA変性を行い、プレート表面に捕捉された二本鎖DNAを一本鎖DNAに変性した。引き続き上記のプローブCT1234またはCppB3を5pmol/mlとなるようにハイブリダイゼーションバッファーに希釈し、これを100μl/ウェルずつ添加してよく混合し、室温で40分反応させた。この時、各ウェルのpHは13〜14であった。反応後、ウェル内の溶液を捨て、200μl/ウェルの洗浄バッファー[25mM Tris−塩酸(pH7.5)、150mM NaCl、1% BSA、0.05% Tween20]で2回ウェルを洗浄する。その後、パーオキシダーゼ標識抗FITCウサギ抗体(ケミコン社製)をハイブリダイゼーションバッファーに2μg/mlに溶解したものを100μl/ウェルずつ添加し室温で20分反応させた。反応後、液を捨て、200μl/ウェルの洗浄バッファーで4回ウェルを洗浄した後、発光基質[SuperSignal ELISA Pico Substrate(ピアス社製)]を100μl/ウェルずつ添加し、直ちに発光プレートリーダー(ラボシステムズ社製)で相対発光強度を測定した。
(5)検出感度の検討
0、10および100コピー相当のクラミジアゲノムを含むDNA試料につき、上記のとおりクラミジアDNAの検出を実施した。その結果、表8に示すように10コピーにおいてもS/N比で約30倍という強い発光が検出できた。また、0、10および100コピー相当のリン菌ゲノムを含むDNA試料につき、上記のとおりリン菌DNAの検出を実施した。その結果、表9に示すように10コピーにおいてもS/N比で約300倍という強い発光が検出できた。
Figure 2007300932
Figure 2007300932
以上のように、本発明により、迅速かつ高感度なクラミジアならびにリン菌の検査が可能であることが示された。
実施例7
クラミジアとリン菌の混合感染の疑いを持たれた検体12例から実施例1記載の操作に従ってクラミジアならびにリン菌DNAの同時増幅検出を行った。
その結果、クラミジアのみ陽性が5例、リン菌のみ陽性が1例、クラミジアとリン菌共に陽性が3例、共に陰性が3例であった。この結果は、既存のPCR法キット(アンプリコアSTD(ロシュ社))の結果と一致した。
実施例8
プライマー及びプローブの調製
HCVゲノムの塩基配列に従って、配列表の配列番号30及び31に記載の塩基配列を有するHCV−F及びHCV−R1キメラオリゴヌクレオチドプライマー及び配列表の配列番号32及び33に記載の塩基配列を有する逆転写反応用オリゴヌクレオチドプライマーを合成した。さらに、配列表の配列番号34及び35に示される塩基配列を有するオリゴヌクレオチドプローブを合成した。さらに、上記オリゴヌクレオチドプローブの5'末端にTAMRA(N, N, N', N'-tetramethyl-6-carboxy-rhodamine、ABI社製)を自動DNA合成機によって作製し、蛍光標識プローブとした。
(2)合成RNAの調製
インフォームド コンセントの得られたHCV−RNA陽性血清をアンプリコアHCVモニターキット(ロッシュ社製)でコピー数を算出し、これをキットに付属の検体希釈液で、1×107コピーから1コピー/μlまで10倍希釈系列を作製し、HCV−RNAとした。
(3)逆転写反応
上記(1)で作製した逆転写反応用プライマーならびにFirst−strand cDNA Synthesis Kit(宝酒造社製)を用いて上記(2)で調製したHCV−RNAからcDNAを合成した。
(4)ICAN反応液の調製
上記cDNA溶液を用いてICAN反応を行った。1チューブあたりの反応液組成を表10に示す。
Figure 2007300932
(5)ホモジニアス検出
反応チューブ1本あたり、上記反応液47μlを加え、そこに(4)で作製したcDNA溶液3μlを添加し、56℃で30分間保持した。反応終了後、この反応液に上記(1)で調製した蛍光標識プローブを終濃度が300nMとなるように添加し、98℃で2分間処理後、氷冷却により25℃にし、保持した。該反応液を、蛍光検出器、フルオロスキャン(ラバオシステムズ社製)にて蛍光強度を測定した。さらに、対照として、市販のPCR法によるアンプリコアHCVキット(ロシュ社製)でも同一の検体を用いて測定した。その結果を図1に示す。図1は、各種HCVーRNA濃度を測定した場合の蛍光強度の変化及び従来法との測定範囲の比較を示すグラフであり、左縦軸はOD450値、右縦軸は蛍光強度(SN比)、横軸は、HCV−RNA量を示す。また、図1の黒四角は、本発明の方法による結果を示し、黒丸は、アンプリコアHCVキットによる結果を示す。
図1に示したように本発明の方法では、蛍光強度(SN比)はHCV−RNAコピー数が多いほど増加することが確認できた。また、本発明のHCV検出方法の所用時間は45分であった。一方、対照となるアンプリコアHCVキットにおいては、所用時間は約5時間であった。さらに、HCV−RNAの検出範囲については、図1に示したように吸光度で示すアンプリコアHCVキットでは、HCV−RNAのコピー数の増加にしたがって増大はするものの、測定範囲は2オーダーであり、105コピー以上では、定量性がないことが確認できた。一方、本発明の方法は、3オーダーの広い検出範囲であることが確認できた。さらに、簡便性・迅速性においても本発明の方法は優れており、多検体を処理するのに適した方法であることが確認できた。
実施例9
(1)患者血清からのHCV−RNAの調製
臨床検体からのHCVの検出について検討した。インフォームドコンセントの得られたHCV患者の血清28検体各100μlからアンプリコアHCVキット附属のHCV−RNA抽出試薬(ロシュ社製)を用いてRNAを調製した。
(2)患者血清中のHCV−RNA検出
実施例1(3)及び(4)記載の方法と同じ方法でHCV−RNAを増幅し、本発明の検出方法に供した。本実施例においては、対照のHCV−RNAを含まない試料について行ったネガティブコントロール10本の蛍光強度の平均値+3SD(標準偏差値の3倍)をカットオフ値とし、このカットオフ値を超えた蛍光強度を示す検体を陽性とした。一方、同一の検体を市販のアンプリコアHCVキットにより測定し、キットの取扱説明書に従って陽性・陰性を判定した。本発明の検出方法と従来法のアンプリコアHCVキットの結果の比較を表11に示す。
Figure 2007300932
表11に示したように、本発明の方法による測定結果は、従来法で得られた成績と良く相関していることが確認できた。また、本発明の方法が従来法に比較して、高感度で迅速・簡便に測定できることが確認できた。
本発明により、病原性微生物を高感度、高特異的・迅速・簡便に測定できることが可能となり、特殊な機器を使用することなく多検体を限られた時間で処理することが可能な方法、プライマー及びプローブ、キットが提供される。
本発明の方法により、各種HCV−RNA濃度を測定した場合、HCV−RNA濃度と蛍光強度の変化の関係、ならびに従来法との測定範囲の差を比較した図である。
SEQ ID NO:2: PCR primer 1650Nde for cloning a gene encoding a polypeptide having a RNaseHII activity from Pyrococcus furiosus
SEQ ID NO:3: PCR primer 1650Bam for cloning a gene encoding a polypeptide having a RNaseHII activity from Pyrococcus furiosus
SEQ ID NO:7: PCR primer AfuNde for cloning a gene encoding a polypeptide having a RNaseHII activity from Archaeoglobus fulgidus
SEQ ID NO:8: PCR primer AfuBam for cloning a gene encoding a polypeptide having a RNaseHII activity from Archaeoglobus fulgidus
SEQ ID NO:11: Oligonucleotide probe to detect the DNA derived from Mycobacterium tuberculosis
SEQ ID NO:13: Chymeric oligonucleotide primer to amplify the DNA fragment of IS6110 gene derived from Mycobacterium tuberculosis.“nucleotides 16 to 18 are ribonucleotides-other nucleotides are deoxyribonucleotides”
SEQ ID NO:14: Chymeric oligonucleotide primer to amplify the DNA fragment of IS6110 gene derived from Mycobacterium tuberculosis.“nucleotides 19 to 21 are ribonucleotides-other nucleotides are deoxyribonucleotides”
SEQ ID NO:15: Chimeric oligonucleotide primer to amplify the DNA fragment of IS6110 gene derived from Mycobacterium tuberculosis.“nucleotides 19 to 21 are ribonucleotides-other nucleotides are deoxyribonucleotides”
SEQ ID NO:16: Chimeric oligonucleotide primer to amplify the DNA fragment of IS6110 gene derived from Mycobacterium tuberculosis.“nucleotides 20 to 22 are ribonucleotides-other nucleotides are deoxyribonucleotides”
SEQ ID NO:17: Oligonucleotide primer C4-MT2F-S100 to amplify the DNA fragment of metaroprotease gene from human
SEQ ID NO:18: Oligonucleotide primer C4-MT2R-A to amplify the DNA fragment of metaroprotease gene from human
SEQ ID NO:19: Oligonucleotide probe to detect the internal control DNA
SEQ ID NO:20: Oligonucleotide probe CT1234 to detect the Chramydia criptic plasmid
SEQ ID NO:21: Oligonucleotide probe CppB3 to detect Neisseria gonorrhoeae cppB gene
SEQ ID NO:23: Chimeric oligonucleotide primer to amplify the DNA fragment of Chramydia criptic plasmid. “nucleotides 20 to 22 are ribonucleotides-other nucleotides are deoxyribonucleotides”
SEQ ID NO:24: Chimeric oligonucleotide primer to amplify the DNA fragment of Chramydia criptic plasmid. “nucleotides 20 to 22 are ribonucleotides-other nucleotides are deoxyribonucleotides”
SEQ ID NO:25: Chimeric oligonucleotide primer to amplify the DNA fragment of Chramydia criptic plasmid. “nucleotides 20 to 22 are ribonucleotides-other nucleotides are deoxyribonucleotides”
SEQ ID NO:26: Chimeric oligonucleotide primer to amplify the DNA fragment of Chramydia criptic plasmid. “nucleotides 20 to 22 are ribonucleotides-other nucleotides are deoxyribonucleotides”
SEQ ID NO:28: Chimeric oligonucleotide primer to amplify the DNA fragment of Neisseria gonorrhoeae cppB gene. “nucleotides 18 to 20 are ribonucleotides-other nucleotides are deoxyribonucleotides”
SEQ ID NO:29: Chimeric oligonucleotide primer to amplify the DNA fragment of Neisseria gonorrhoeae cppB gene. “nucleotides 15 to 17 are ribonucleotides-other nucleotides are deoxyribonucleotides”
SEQ ID No:30: Designed chimeric oligonucleotide primer designated as HCV-F to amplify a portion of HCV. “nucleotides 19 to 21 are ribonucleotides-other nucleotides are deoxyribonucleotides”
SEQ ID No:31: Designed chimeric oligonucleotide primer designated as HCV-R3 to amplify a portion of HCV. “nucleotides 16 to 18 are ribonucleotides-other nucleotides are deoxyribonucleotides”
SEQ ID No:32:Designed oligonucleotide primer to synthsize cDNA of HCV
SEQ ID No:33:Designed oligonucleotide primer to synthsize cDNA of HCV
SEQ ID No:34: Designed oligonucleotide probe to detect a DNA fragment amplifying a portion of HCV
SEQ ID No:35: Designed oligonucleotide probe to detect a DNA fragment amplifying a portion of HCV
SEQ ID No:36: Oligonucleotide primer to amplify the DNA fragment of IS6110 gene derived from Mycobacterium tuberculosis
SEQ ID No:37: Oligonucleotide primer to amplify the DNA fragment of IS6110 gene derived from Mycobacterium tuberculosis
SEQ ID No:41: Primer area to amplify a portion of HCV
SEQ ID No:42: Primer area to amplify a portion of HCV
SEQ ID No:43: Probe area to detect a DNA fragment amplifying a portion of HCV

Claims (21)

  1. 配列表の配列番号20記載の塩基配列で示される、クラミジアのクラミジア トラコマチス(Chlamydia trachomatis)を検出可能なプローブ。
  2. 配列表の配列番号21記載の塩基配列で示される、リン菌のナイセリア・ゴノルホエア(Neisseria gonorrhoeae)を検出可能なプローブ。
  3. 標識を付加されている請求項1又は2記載のプローブ。
  4. 蛍光物質、色素、酵素、ビオチン、金コロイド、および放射性同位体から選択される標識を付加されている請求項3記載のプローブ。
  5. 標的核酸とハイブリダイズした場合には蛍光強度が抑制されず、標的核酸とハイブリダイズしない場合は蛍光強度が抑制されるように蛍光標識された請求項4記載のプローブ。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のプローブを使用するハイブリダイゼーションにより、病原微生物の標的核酸を検出する工程を包含する病原微生物の検出方法。
  7. アルカリ領域で病原微生物の標的核酸とハイブリダイゼーションを行うことを特徴とする請求項6記載の病原微生物の検出方法。
  8. 標的核酸の断片を増幅した後に、増幅物とプローブとの間でハイブリダイゼーションを行うことを特徴とする請求項6又は7記載の病原微生物の検出方法。
  9. 配列表の配列番号23〜26記載の塩基配列でそれぞれ示されるキメラオリゴヌクレオチドプライマーから選択されるプライマーを使用してクラミジア由来のpLGV440の断片を増幅し、クラミジア トラコマチスを検出する請求項8記載の病原微生物の検出方法。
  10. 配列表の配列番号28、29記載の塩基配列でそれぞれ示されるキメラオリゴヌクレオチドプライマーを使用してリン菌由来のcppB遺伝子の断片を増幅し、ナイセリア・ゴノルホエアを検出する請求項8記載の病原微生物の検出方法。
  11. 増幅が、キメラオリゴヌクレオチドプライマー、病原微生物の標的核酸を含む可能性のある鋳型となる核酸を含有する試料、エンドヌクレアーゼ、DNAポリメラーゼ、デオキシリボヌクレオチド3リン酸(dNTP)を含む反応液を適切な温度で反応産物が生成するのに十分な時間保温することによって行われる、請求項8〜10のいずれか1項に記載の病原微生物の検出方法。
  12. 配列表の配列番号23〜26、28、29でそれぞれ表される、請求項8記載の病原微生物の検出方法のためのキメラオリゴヌクレオチドプライマー。
  13. 標識を付加されている請求項12記載のプライマー。
  14. 蛍光物質、色素、酵素、ビオチン、および金コロイドから選択される標識を付加されている請求項13記載のプライマー。
  15. 請求項7記載の病原微生物の検出方法に使用するための組成物であって、請求項1〜5のいずれか1項に記載のプローブを含有することを特徴とする病原微生物検出用組成物。
  16. 請求項8記載の病原微生物の検出方法に使用するための組成物であって、請求項12〜14のいずれか1項に記載のプライマーを含有することを特徴とする病原微生物検出用組成物。
  17. さらに鎖置換活性を有するDNAポリメラーゼ、RNaseH、及びデオキシリボヌクレオチド3リン酸から選択される試薬を含有する請求項16記載の病原微生物検出用組成物。
  18. 請求項7記載の病原微生物の検出方法に使用するためのキットであって、請求項1〜5のいずれか1項に記載のプローブを含有することを特徴とする病原微生物検出用キット。
  19. 請求項8記載の病原微生物の検出方法に使用するためのキットであって、請求項12〜14のいずれか1項に記載のプライマーを含有することを特徴とする病原微生物検出用キット。
  20. さらに鎖置換活性を有するDNAポリメラーゼ、RNaseH、及びデオキシリボヌクレオチド3リン酸から選択される試薬を含有する請求項19記載のキット。
  21. さらに、マイクロタイタープレート、ビーズ、マグネチックビーズ、メンブラン、およびガラスから選択される増幅産物を捕捉するための担体を含有する請求項19または20記載のキット。
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