JP3151415B2 - 鳥型結核菌複合種の増幅および検出 - Google Patents
鳥型結核菌複合種の増幅および検出Info
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-
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Description
幅および検出に関する。特に、本発明は、ミコバクテリ
アの標的核酸配列の増幅および検出に関する。
グラム陽性の桿状体である細菌の属である。該属は、限
定されるものではないが、ミコバクテリウム・アフリカ
ヌム(Mycobacterium africanum)、鳥型結核菌(M.aviu
m)、ウシ型結核菌(M.bovis)、ウシ型結核菌−BCG、
M.ケロネエ(chelonae)、M.フォルツイツム(fort
uitum)、M.ゴルドネエ(gordonae)、M.イントラセ
ルレア(intracellulare)、M.カンサシイ(Kansasi
i)、M.ミクロティ(Microti)、M.スクロフラセウ
ム(scrofulaceum)、パラ結核菌(M.paratuberculosi
s)およびヒト型結核菌(M.tuberculosis)を含むいく
つかの種を含む。これらの微生物のいくつかは疾患の原
因物質である。最初の1953年以来、ミコバクテリア
感染の症例は米国において増加している。結核が特に問
題であるが、他のミコバクテリア感染もまた、免疫損傷
患者数の増加の結果として増加している。多数のこれら
新規の症例はエイズ流行に関係しており、それは、ミコ
バクテリアによる感染に対して特に感受性である免疫損
傷集団を与えている。鳥型結核菌、ミコバクテリウム・
カンサシイおよび他の非結核ミコバクテリアは、HIV
感染および他の免疫損傷患者において日和見病原体とし
て見出される。
は、鳥型結核菌複合体(MAC)のメンバーである。パ
ラ結核菌は鳥型結核菌の亜種であり、そしてまた、概し
て、MACに含まれている。これらの種は、エイズ患者
において広まったMAC感染の高い罹患率のために、近
年重要になっている。鳥型結核菌複合体は、それらの生
化学的および血清凝集特性に基いて区別しうる28種類
の血液型亜型から成る(インダーリード(Inderlied)
ら、1993年、Clin Microbiol.Rev.6,266-310 による論
及を参照されたい)。分類の方法に応じて、28血清亜
型の内10〜12種類は鳥型結核菌種に属し、そして1
0〜12種類はミコバクテリウム・イントラセルレア種
に属すると分類される。MAC血清型亜型の6種類はま
だ明確に分類されていない。MAC感染は、現在、ミコ
バクテリア学研究室で同定された病原性単離物の約50
%を占め且つエイズおよび他の免疫損傷患者の中で最も
一般的である。MAC感染の初期診断および治療は、感
染した個体の生存状態を改善し且つ延長することができ
る。
抗酸性染色および微生物の培養に続く生化学的検定にた
よっている。これらの手順は時間を費やし、そして慣用
的な培養法を用いる典型的な診断は6週間程度かかるこ
とがある。BATECTMシステム(ベクトン・ディキンソン
・ミクロバイオロジー・システムズ(Becton Dickinson
Microbiology Systems),スパークス,MD)のような
自動培養システムは、診断のための時間を1〜2週間に
減らすことができる。しかしながら、ミコバクテリア感
染を診断するのに必要な時間を1週間未満に、好ましく
は、1日またはそれ未満に短縮する必要がなおある。核
酸増幅は、特異的な標的配列の速やかな検出を可能にす
る有力な技術である。したがって、それは、ミコバクテ
リアの速やかな検出および同定に対して有望な技術であ
る。当該技術分野において知られている核酸増幅技術の
例は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR:米国特許第4,68
3,195号;第4,683,202号;第4,800,159号;第4,965,188
号明細書)、鎖置換増幅(SDA−G.ウォーカー(Wa
lker)ら、1992年,Proc.Nat.Acad.Sci.USA 89,392-39
6;G.ウォーカーら、1992年,Nucl.Acids Res.20,169
1-1696;米国特許第5,270,184号明細書;米国特許第5,4
55,166号明細書;欧州特許出願第0684315号明細書)、
核酸配列に基く増幅(NASBA:カンジーン(Cangen
e)による米国特許第5,130,238 号明細書)、転写に基
く増幅(TAS−D.クウォー(Kwoh)ら、1989年,Pr
oc.Nat.Acad.Sci.USA 86,1173-1177)、自己持続配列複
製(3SR:J.グァテリ(Guatelli)ら、1990年,Pr
oc.Nat.Acad.Sci.USA 87,1874-1878)およびQβレプリ
カーゼシステム(P.リザルディ(Lizardi)ら、1988
年,BioTechnology 6,1197-1202)である。
は、それらがPCRのような方法に特有の高/低温循環
を必要としないので、診断において特に有益である。し
たがって、それらはより簡単なプロトコルであり且つ実
施のための特別な装置をあまり必要としない。しかしな
がら、SDAのような等温増幅法は、概して、PCRに
よって増幅可能なものほど大きい標的を増幅することが
できない。適当な増幅プライマー結合部位の近接が因子
になり且つ増幅生成物中には検定プローブ設計に利用可
能な配列が少ないので、小さい標的配列は、ある与えら
れた標的の検出に望ましい特異性を有するプライマーお
よびプローブを設計する能力を厳しく制限する。
で使用するために開発された(「従来のSDA」)。最
近になって、それは、公開欧州特許出願第0684315号明
細書で記載のように、好熱性ポリメラーゼおよび制限エ
ンドヌクレアーゼを用いてより高い温度に適応されてい
る(「好熱性SDA」または「tSDA」)。tSDA
システムは、従来のSDAと比較して増大した速度およ
び特異性の利点を与える。従来のSDAにおいて用いる
ために設計された増幅プライマーの標的結合配列は、概
して、tSDAにおいて機能するであろうが、通常、そ
れらは不十分であり、したがって、増幅効率はtSDA
のより高温で低下することがある。更に、従来のSDA
でのプライマー設計の場合と同様に、tSDAに対する
プライマーの標的結合配列中の見たところ僅かな修飾
(それを延長するなど)が、しばしば、増幅効率に対し
て予想できない影響を与える。対照的に、tSDA用に
設計されたプライマーの標的結合配列を含むプライマー
は、通常、従来のSDAまたは他の増幅反応に対して増
幅プライマーを適応した場合に効率よく機能する。
って微生物が刺激される場合に高量で発現される一群の
タンパク質である。熱ショックタンパク質は高度に保存
されている(R.J.ガルシア(Garcia)ら、1989年,
Infection and Immunity 57,204-212;R.S. グプタ
(Gupta)ら、1992年,J.Bacteriology 174,4594-460
5)。dnaJ遺伝子は、細胞のストレス応答に関与し
ていると考えられる42kd熱ショックタンパク質をコ
ードする。ヒト型結核菌は、dnaJ遺伝子のヌクレオ
チド配列が決定された最初のミコ バクテリアであった
(R.B.ラシグラ(Rathigra)ら、1988年,Nucl.Aci
ds Res.16,1636)。らい菌(M.leprae)のdnaJ遺伝
子のセグメントヌクレオチド配列が続いて決定された
(S.S.ハービー(Harvey)ら、1993年,J.Gen.Micr
obiol.139,2003-2008)。後に、R.B.ラシグラら、
上記によって公表されたヒト型結核菌配列を用いて、
S.I.タケワキ(Takewaki)ら(1993年,J.Clin.Mic
robiol.31,446-450)は、鳥型結核菌およびM.イント
ラセルレアを含めた広範囲のミコバクテリア種からのd
naJ遺伝子(bp1394〜1629)の236−b
pフラグメントを増幅する一組の属特異的PCRプライ
マーを開発した。PCRによってヒト型結核菌、鳥型結
核菌、M.イントラセルレアおよびM.カンサシイの属
特異的増幅を行うことを可能にした種特異的オリゴヌク
レオチドプローブもまた報告された。次に、19種のミ
コバクテリアのdnaJ遺伝子を配列順序決定し且つ用
いて、系統発生関係を決定し且つ遺伝子中の種特異的制
限部位に基いて種を区別した(S.I.タケワキら、19
94年,Int.J.Syst.Bacteriol.44,159-166)。公開特許
第6-133775号公報(タケワキら、1994年5月17日公開
の)は、PCRのための属特異的増幅プライマー対およ
びミコバクテリアのdnaJ遺伝子に由来するいくつか
の種特異的プローブを開示している。
のように定義する。
ブリダイゼーション後のプライマーの伸長による標的配
列の増幅のためのプライマーである。SDA増幅プライ
マーの3′末端(標的結合配列)は、標的配列の3′末
端にハイブリッド形成する。標的結合配列は、増幅プラ
イマーに対して標的特異性を与える。SDA増幅プライ
マーは、その5′末端付近に制限エンドヌクレアーゼの
認識部位を更に含む。その認識部位は、G.ウォーカー
ら(1992年,PNAS,上記)によって記載されたように、
認識部位が半修飾された場合にDNA二重らせんの一方
の鎖にニックを入れるであろう制限エンドヌクレアーゼ
に対する。SDA増幅プライマーは、「S」プライマー
(例えば、二本鎖配列の増幅に対して1対の増幅プライ
マーを用いる場合、S1およびS2)と称することもでき
る。標的の末端に特別な配列を必要としない増幅法に対
して、増幅プライマーは、概して、本質的に標的結合配
列だけから成る。例えば、PCRを用いる本発明による
標的配列の増幅は、表1の増幅プライマーの標的結合配
列から成る増幅プライマーを用いるであろう。標的に対
して付加された制限エンドヌクレアーゼ認識部位以外の
特別な配列(例えば、3SR、NASBAまたは転写に
基く増幅のためのRNAポリメラーゼプロモーター)を
必要とする増幅法に対して、必要とされる特別な配列
は、オリゴヌクレオチドの製造のための化学合成のよう
な常套法を用いて、表1で示された標的結合配列に対し
て結合することができる。
ーは、SDAによって増幅させることができる標的を生
じるのに用いられるプライマーである。バンパープライ
マーは、バンパープライマーの伸長が下流の増幅プライ
マーおよびその伸長生成物を置換するように、増幅プラ
イマーの上流の標的配列に対してアニーリングする。バ
ンパープライマーは、「B」プライマー(1対の増幅プ
ライマーの伸長生成物を置換するのに1対のバンパープ
ライマーを用いる場合、B1およびB2)と称することも
できる。バンパープライマーの伸長は、増幅プライマー
の伸長生成物を置換する一つの方法であるが、加熱もま
た、ある種の増幅反応において適当である。
れる核酸配列を意味する。これらとしては、増幅される
元の核酸配列、増幅される元の核酸配列の相補的第二
鎖、および増幅反応によって生成される元の配列のコピ
ーのどちらかの鎖がある。これらのコピーは、それら
が、増幅プライマーがハイブリッド形成する元の標的配
列のコピーを含むという事実により、増幅可能な標的配
列としても役立つ。
増幅生成物、アンプリマーまたはアンプリコンと称され
る。
のハイブリダイゼーションおよび標的配列を鋳型として
用いるポリメラーゼによる増幅プライマーの伸長によっ
て生成された標的配列の一本鎖コピーを意味する。
たは同定部分で用いられる任意のオリゴヌクレオチドを
意味する。本発明において、検定プローブは、ミコバク
テリアの複合体−、群−または種特異的検出または同定
に用いられるプローブである。検出用プローブおよび捕
捉プローブは検定プローブの例である。
ーブがハイブリッド形成する標的配列の部分または他の
核酸である。
は異なる属の種の実質的な検出または増幅を伴わない微
生物の種の検出または増幅を意味する。属特異的とは、
異なる属の種の実質的な検出または増幅を伴わない、あ
る属の種の大多数の検出または増幅を意味する。群−ま
たは複合体特異的とは、同属の他の種または異なる属の
種の実質的な検出または増幅を伴わない、ある選択され
た群(例えば、MAC)の同類種の大多数の検出または
増幅を意味する。
む全28種類の血液型亜型で見出された標的配列の複合
体特異的増幅に用いることかできるオリゴヌクレオチド
プライマーを提供する。該標的配列はdnaJ遺伝子の
セグメントである。したがって、一つの対の増幅プライ
マーは、鳥型結核菌およびM.イントラセルレア両方の
dnaJ遺伝子からの標的配列の増幅を可能にする。こ
れらの増幅プライマーは、tSDAおよびPCRの場合
のような増加した温度での高効率、高特異性増幅に対し
て設計されているが、しかしながら、それらは、従来の
SDA、3SRまたはNASBAのようなより低温の増
幅反応においても有用である。増幅された標的の検定範
囲に対してハイブリッド形成するオリゴヌクレオチド検
定プローブを用いて、増幅生成物を検出し、場合によ
り、MAC種間を区別する。本発明の方法はまた、ヒト
のクローン病および家畜のヨーネ病に関係した鳥型結核
菌の亜種であるパラ結核菌のdnaJ標的配列の検出を
可能にする。
子の標的フラグメントの複合体特異的増幅を可能にする
増幅プライマーを提供する。鳥型結核菌およびM.イン
トラセルレアの配列は、増幅プライマーがハイブリッド
形成する範囲において1〜2個のヌクレオチドだけ異な
るので、鳥型結核菌およびM.イントラセルレア両方の
標的の有効な増幅は、S.I.タケワキら(1994年、上
記)の配列データに基いて予測されなかった。プライマ
ーの標的結合配列とそれらが標的においてハイブリッド
形成する配列との誤対合は、概して、標的増幅を阻止す
るかまたはさもなければ妨げる。本発明は、更に、好熱
性鎖置換増幅(tSDA)によるdnaJ遺伝子中のM
AC特異的標的の増幅に特に有用であるオリゴヌクレオ
チドプローブおよびプライマーを提供する。増幅された
標的は、MAC種の存在を示すものとしてまたは存在す
る具体的なMAC種を同定するために検出されうる。本
発明のプライマーは、鳥型結核菌およびM.イントラセ
ルレア標的を、それらの標的の増幅プライマーハイブリ
ダイゼーション部位のヌクレオチド配列がこれらの種間
で異なるにもかかわらず、効率よく増幅する。鳥型結核
菌における標的は、本発明のプライマーを用いて少なく
とも約106倍に増幅される。更に、増幅後、増幅され
た鳥型結核菌およびM.イントラセルレア標的配列は、
本発明の検定プローブに対するハイブリダイゼーシ ョ
ンによって互いに区別することができる。
ルレアのdnaJ遺伝子を、タケワキら、1993年、上記
のプライマー#3およびラシグラら、上記によって記載
されたヒト型結核菌dnaJ配列のヌクレオチド173
0〜1751に基く第二プライマーを用いてPCRによ
って増幅させた。次に、増幅生成物を、タケワキら、19
94年、上記によって公表された配列を越えた範囲を含む
ように配列順序決定し、そしてそのようにして得られた
配列をプライマー設計用に整列させた。tSDAによっ
て用いるために開発されたプライマーを表1で示す。更
に示されているのはMAC標的の検出用プローブであ
る。増幅プライマー中の典型的な制限エンドヌクレアー
ゼ認識部位(BsoBI)を太字で示し且つ標的結合配
列をイタリック体で示している。増幅プライマーの標的
結合配列はその標的特異性を決定している。鳥型結核菌
およびM.イントラセルレアにおいて増幅プライマーが
ハイブリッド形成するdnaJ配列は、標的の両末端の
1〜2個のヌクレオチドだけ異なる。増幅プライマーの
一つ(配列番号:7)を除く全部を、標的結合配列が完
全なワトソン・クリック相補性によって二つの標的の一
方(鳥型結核菌かまたはM.イントラセルレア)に対し
てハイブリッド形成するが、もう一方の種の標的に対し
てハイブリッド形成させた場合に1〜2個のヌクレオチ
ド誤対合を示すように設計した。例えば、配列番号:1
の標的結合配列は、完全な相補性によってM.イントラ
セルレア標的に対してハイブリッド形成するが、一つの
ヌクレオチド誤対合を含んで鳥型結核菌標的に対してハ
イブリッド形成する。配列番号:2〜4の標的結合配列
は、鳥型結核菌に対して2個のヌクレオチド誤対合を有
する。同様に、配列番号:5〜6の標的結合配列は、完
全な相補性によってM.イントラセルレア標的に対して
ハイブリッド形成するが、一つのヌクレオチド誤対合を
含んで鳥型結核菌標的に対してハイブリッド形成する。
配列番号:7は、それぞれの種の標的に対して一つのヌ
クレオチド誤対合を有する。
的な複合体と比較して、プライマー−標的複合体を不安
定にさせると考えられたが、意外にも、増幅効率を有意
に減少させるようには見えなかった。増幅反応および増
幅プライマーの伸長における標的配列に対する増幅プラ
イマーの初期ハイブリダイゼーションは、増幅プライマ
ーによって与えられた完全に相補的な配列と隣接した所
望の標的配列のコピーを生成する。したがって、誤対合
は訂正され、そしてこれらの末端に修飾された標的が増
幅される。したがって、鳥型結核菌およびM.イントラ
セルレア両方の修飾された標的の末端配列は同一になる
であろうが、増幅プライマーを結合する配列間の検定範
囲は未変化のままであり、鳥型結核菌およびM.イント
ラセルレアの増幅生成物を区別することは可能であろ
う。出願人は、核酸増幅のこの独特の特徴は、増幅に適
当な修飾された標的を生じるために、標的に対する誤対
合のあるプライマーの十分なハイブリダイゼーションが
存在する限りにおいて、増幅反応がプライマー/標的誤
対合の有害な影響を克服することを可能にすると仮定し
た。これは、このシステムにおいて誤対合にもかかわら
ず観察された増幅の高効率を説明しうる。表1で挙げた
増幅プライマーおよびバンパープライマーを用いると、
鳥型結核菌およびM.イントラセルレアのdnaJ標的
を、tSDAによって少なくとも約106倍に増幅させ
ることができ、鳥型結核菌の標的の100初期コピーお
よびM.イントラセルレアの標的の1000初期コピー
程度の僅かな検出が可能であ る。鳥型結核菌の検出の
ためのより大きい感度は、プライマー中の誤対合を考え
ると意外であった。更に、増幅および検出反応条件の常
套の最適化は、検定感度をなお一層増加させると予想さ
れる。
のSDA(tSDAの場合と本質的に同じであるがより
低温で行われる反応スキーム)、3SR、NASBAお
よびTASのような他の核酸増幅プロトコルにおいても
有用である。具体的に、標的配列に対するプライマーの
循環的特異的ハイブリダイゼーション、標的配列を鋳型
として用いるプライマーの伸長およびその伸長生成物の
標的配列からの分離または置換を用いるいずれの増幅プ
ロトコルも、本発明の増幅プライマーを用いることがで
きる。特別な非標的結合配列を必要としない増幅法(例
えば、PCR)に対して、増幅プライマーは、表1で挙
げた増幅プライマーの標的結合配列だけから成ることが
できる。表1で図示されたプライマー配列は、SDAの
ために必要とされ且つSDAによる増幅に先立つ標的生
成反応において標的に対して付加される特別な非標的結
合配列(制限エンドヌクレアーゼ認識部位)を含む。標
的に対して結合された他の特別な非標的結合配列(例え
ば、3SR、NASBAおよびTASによって必要とさ
れるRNAポリメラーゼプロモーター)を必要とする増
幅法は、選択された増幅法によって必要とされる配列に
対して付加された本明細書中で開示された標的結合配列
を含む増幅プライマーを用いることができる。同様に、
従来のSDAに適当な制限エンドヌクレアーゼ認識部位
は、当該技術分野において知られている例示されたBs
oBIに代用することができるし、または標的が好熱性
SDAによって増幅される場合、tSDAに適当な別の
制限エンドヌクレアーゼ認識部位を代用することができ
る。SDA以外の増幅法に対する本発明の標的結合配列
の適応は、化学合成のような増幅プライマーの製造のた
めの常套法、および選択された増幅反応のプライマーに
対する周知の構造的必要条件を用いる。本発明の標的結
合配列は、したがって、生成、スクリーニングおよび最
適化のための常套法だけを用いる種々の増幅反応でのM
AC特異的標的増幅および検出に対して容易に適応する
ことができる。
が同時に増幅される増幅反応(多種増幅または多種化)
においても有用である。例えば、SDAを用いる多種増
幅は、米国特許第5,470,723号明細書および米国特許第
5,422,252号明細書で記載され、それらの開示は本明細
書に援用される。そこで開示されたように、アダプター
プライマーを用いると、dnaJ標的の末端配列を第二
標的の一端に付加することができるし、そして第二標的
の末端配列をdnaJ標的の一端に付加することができ
る。例えば、アダプタープライマーを生成するために、
本明細書中で開示されたdnaJ増幅プライマーの標的
結合配列の5′末端を、第二標的に対する増幅プライマ
ーの標的結合配列と実質的に同一であるアダプター配列
に対して結合することができる。第二標的に対して、ア
ダプタープライマーは、第二標的に対してハイブリッド
形成する3′標的結合配列およびdnaJの増幅プライ
マーの標的結合配列と実質的に同一である5′配列を含
む。それぞれの標的の末端セグメントを他方の一端に対
して付加した後、dnaJ増幅プライマーおよび第二標
的の増幅プライマーを含んで成る一つの対の増幅プライ
マーを用いて、それらを両方とも増幅させることができ
る。例えば、本発明のプライマーを、IS6110増幅
プライマーおよび適当なアダプタープライマーと一緒に
用いて、検定の検出部分での群または種の同定と共に、
ヒト型結核菌特異的およびMAC特異的標的を同時に増
幅することができる。或いは、本発明のプライマーを、
16Sプライマーおよび適当なアダプタープライマーと
一緒に用いて、検定の検出部分でのMACの群特異的同
定またはミコバクテリアの属特異的同定と共に、ミコバ
クテリウム属特異的およびMAC種特異的標的を同時に
増幅することができる。
いられるプライマーの構造および機能は、米国特許第5,
470,723号明細書および米国特許第5,422,252号明細書で
記載されている。これらの技法を用いると、本発明のd
naJ増幅プイラマーの標的結合配列を、プライマー構
築のための常套法を用いてアダプター配列に対して付加
し且つdnaJ標的および任意の選択された第二標的の
多種増幅に用いることができる。例えば、本発明のプラ
イマーおよび上記特許のプライマーは、表2で示される
MAC特異的標的(dnaJ)およびヒト型結核菌種特
異的標的(IS6110)のtSDA多種増幅に適応す
ることができる。標的結合配列をイタリック体で示し、
制限エンドヌクレアーゼ認識部位を太字で示し、そして
アダプター配列に下線を施している。
および鳥型結核菌両方において標的の最もよい検出を提
供した。本発明のプライマーは、更に、当該技術分野に
おいて知られている多種PCRに対して、典型的に、本
発明のMAC特異的プライマー対および別の標的特異性
を有するPCRプライマー対の標的結合配列を用いてP
CRを行うことによって適応することができる。
ブリダイゼーションによって同定されまたは区別され
て、検定の検出部分でプローブを検定することができ
る。ハイブリダイゼーションによる検出に対して、検出
用プローブは、典型的に、検出可能な標識を付けられ
る。検出可能な標識は、標的核酸に対するプローブのハ
イブリダイゼーションを示すものとして直接的にかまた
は間接的に検出することができる残基である。標識の直
接的検出に対して、プローブは、放射性同位体を付けら
れ且つオートラジオグラフィーによって検出されうるし
または蛍光残基を付けられ且つ当該技術分野において知
られているように蛍光によって検出されうる。或いは、
プローブは、それを検出可能にさせるのに更に別の試薬
を必要とする標識を付けることによって間接的に検出さ
れうる。間接的に検出可能な標識としては、例えば、化
学発光物質、目に見える反応生成物を生じる酵素、およ
び標識された特異的結合パートナー(例えば、抗体また
は抗原/ハプテン)に対して結合することによって検出
することができるリガンド(例えば、ビオチン、アビジ
ン、ストレプトアビジン、ハプテン、抗体または抗原)
がある。特に有用な標識としては、(標識されたアビジ
ンまたはストレプトアビジンに対して結合することによ
って検出可能な)ビオチンおよび(着色反応生成物を生
じる酵素基質の添加によって検出可能な)西洋ワサビペ
ルオキシダーゼまたはアルカリ性ホスファターゼのよう
な酵素がある。ビオチンおよび他のリガンドはまた、捕
捉プローブおよびそれが適当な特異的結合パートナーに
対して結合することによって固相上でハイブリッド形成
する複合体を固定させるように、捕捉プローブに付ける
のに有用である。このような標識をオリゴヌクレオチド
に対して加えるまたはこのような標識をオリゴヌクレオ
チド中に包含させる方法は当該技術分野において周知で
あり、そしてこれらの方法はいずれも、本発明において
用いるのに適している。
範囲に対して特異的にハイブリッド形成したプライマー
のポリメラーゼ伸長を用いる。そのプライマーを上記の
ように、例えば、放射性同位体によって標識し、その結
果、標識はアンプリコン特異的伸長生成物中にプライマ
ーと一緒に包含される。プライマー伸長による検出は、
G.ウォーカーら(1992年,Nucl.Acids Res.およびPNA
S、上記)によって記載されている。配列番号:14
は、鳥型結核菌の検出用の本発明の増幅プライマーと連
結したプライマー伸長検出用プロ ーブとして特に有用
である。配列番号:15は、M.イントラセルレアの検
出用の本発明の増幅プライマーと連結したプライマー伸
長検出用プローブとして特に有用である。増幅生成物を
検出する第二の方法は、ビオチニル化オリゴヌクレオチ
ド捕捉プローブおよび、C.A.スパーゴ(Spargo)ら
(1993年,Molec.Cell.Probes 7,395-404)によって記
載の酵素結合オリゴヌクレオチド検出用プローブを用い
て増幅生成物を検出する化学発光検定である。検定範囲
中の異なる部位に対するこれら二つのプローブのハイブ
リダイゼーション後、複合体をストレプトアビジン被
覆マイクロウェルプレート上で捕捉し、そして化学発光
シグナルを生じさせ且つルミノメーターで読み取る。化
学発光検定は2時間未満で行うことができ、しかも1個
程度の少ない前増幅標的配列を検出するのに十分に感度
がよい。配列番号:14および配列番号:15は、検定
において捕捉または検出用プローブとしても有用であ
る。
示された捕捉および検出用プローブは、鳥型結核菌およ
び/またはM.イントラセルレア増幅生成物の存在を検
出するのに用いることができる。鳥型結核菌およびM.
イントラセルレアの増幅生成物の検定範囲はいくつかの
ヌクレオチド位置で互いに異なるので、所望の標的の検
定範囲に特異的な捕捉および/または検出用プローブだ
けを用いて種を区別することができる。これらの同様の
検定プローブはまた、パラ結核菌を検出する。或いは、
多数の種特異的検定プローブは、全MAC種の増幅生成
物を検出するために、それらの間で区別することなく単
一混合物中に混合することができる。
(pairwise)組み合わせ全部を、鳥型結核菌の標的(1
06ゲノム)の増幅についてtSDAによって試験し
た。増幅反応は、本質的に、公開欧州特許出願第068431
5号明細書で記載のように行われた。これは、4種類の
上流プライマー(配列番号:1〜4)それぞれが3種類
の下流プライマー(配列番号:5〜7)それぞれと対に
なった全部で12種類の増幅反応を引き起こした。各プ
ライマー対は有力で明確な検定結果を生じ、dnaJ標
的配列の増幅を示した。
列の増幅および検出の感度を、鳥型結核菌株ATCC2
5291およびM.イントラセルレア菌株ATCC13
950を用いて決定した。ミコバクテリアゲノムDNA
を単離し且つヒト胎盤DNA 50ng中で希釈して、
最終濃度をtSDA反応50μL中104、103、10
2、10および0ゲノムとした。増幅プライマーは配列
番号:1および配列番号:6であり且つバンパープライ
マーは配列番号:8および配列番号:9であった。好熱
性SDAは、本質 的に、公開欧州特許出願第0684315号
明細書で記載のように、25mMリン酸カリウムpH
7.6、アセチル化ウシ血清アルブミン(BSA)10
0μg/mL、0.5mM dUTP、各0.2mMの
dATPおよびdGTP、並びに1.4mM 2′デオ
キシシチジン5′−O−(1−チオ三リン酸)(α−チ
オdCTP)、12%グリセロール、6.5mM酢酸マ
グネシウム、0.5μM増幅プライマー、0.05μM
バンパープライマー、ヒト胎盤DNA 50ng、Bs
tポリメラーゼ12.5単位、BsoBI 160単
位、ウラシル−N−グリコシラーゼ(UNG)1単位お
よびウラシル−N−グリコシラーゼ阻害剤(Ugi)2
単位を含む反応混合物中で行った。
試料を2分間煮沸した。次に、試料を41℃で2分間イ
ンキュベートし、そしてUNGを加えて混入したアンプ
リコンを全て分解した。UNGと一緒に30分間インキ
ュベーションした後、試料を5分間52℃にした。酵素
配合物(Bstポリメラーゼ、BsoBI、Ugiおよ
びグリセロール)を加え、そして増幅を52℃で30分
間進行させた。反応を5分間煮沸することによって停止
した。
記によって記載のように、化学発光検定で検出した。ア
ルカリ性ホスファターゼで標識された検出用プローブ配
列番号:12および配列番号:13、ビオチニル化捕捉
プローブ配列番号:10および配列番号:11、並びに
試料を、ストレプトアビジンによって被覆された微量滴
定プレートのウェルに対して加え且つ37℃で50分間
インキュベートした。このシステムでのM.ヘモフィル
ム(hemophilum)では低レベルの標的増幅が予想され
た。しかしながら、検定の検出部分での両方の捕捉プロ
ーブの使用は、M.ヘモフィルムの検定範囲に対する両
方のハイブリッド形成を引き起こし、それによって検出
プローブの接近を阻止した。したがって、M.ヘモフィ
ルム標的は検出されなかった。捕捉プローブはまた、特
に、M.ヘモフィルム標的の検出が問題ではない場合
に、個々の種を検出するための対応する検出用プローブ
と一緒に別個に用いることができる。次に、ウェルを緊
縮緩衝液によって3回洗浄した。LUMIPHOS(ル
ミジェン・インコーポレーテッド(Lumigen,Inc.)を加
え、そして反応を37℃で30分間インキュベートし
た。ルミネセンスをルミノメーターで検出し、そして相
対光単位(RLU)を記録した。バックグラウンドの少
なくとも約2〜3倍のRLU読みを正とみなした。結果
は下記の通りであった。
は、鳥型結核菌に対して10〜100ゲノムであり且つ
M.イントラセルレアに対して100〜1000ゲノム
であった。配列番号:2/配列番号:5増幅プライマー
対に対する増幅および検出感度を同様の実験で調べ、そ
して鳥型結核菌の100〜1000初期ゲノムの検出感
度をもたらした。
記載された28種類のMAC血清型亜型(各血清型亜型
の菌株を含む)のdnaJ標的配列を増幅することによ
って、反応当り105ゲノムを用いて評価した。試験さ
れた鳥型結核菌株は、鳥型結核菌型菌株(ATCC25
291)、11907−300、B−92、14141
−1395(ATCC35716)、6195、Sparro
w 185(ATCC25767)、34540−Wale
s、14186−1424(ATCC35768)、1
3528−1079 、255546−759、SBJ
#2、TMC1461(ATCC1461)、1602
−1965、2993、6194、17548−286
(ATCC1479)およびW−552であった。試験
されたM.イントラセルレア菌株は、ATCC1395
0、157 Manten、P−42(ATCC3576
2)、5509−Borstel(ATCC25122)、Edg
ar Boone(ATCC35761)、Dent(ATCC35
840)、Yandle-Yandle、P−54(ATCC357
63)、P−40(ATCC35764)、72−80
8、1244 Hillberry、6845、12645および
23393であった。International Working Group on
Mycobacterial Taxonomy による分子判定基準および培
養特性によって未解決であった素性の2種類の菌株:Me
lnick(ATCC35770)および5154 O'Connor
を更に試験した。P−49(ATCC35847)お
よび Lane 3081も試験したが、以前に、Internatio
nal Working Group on Mycobacterial Taxonomy によっ
てM.スクロフラセウムと同定されおり、それはMAC
のメンバーではない。tSDAおよび検出反応は実施例
2の場合と同様に行われた。負の対照のRLU読み(ヒ
ト胎盤DNA 50ngだけを含有する増幅反応−RL
U0.93)と比較すると、M.スクロフラセウム菌株
の一つおよび両方の未同定菌株は検定において負であっ
た(RLU2〜6)。試験されたMAC種全部において
標的を増幅させ且つ検出し、そして強い正のシグナルを
生じた(RLU76〜1874)。次のM.スクロフラ
セウムはかすかに正(RLU27)であったが、MAC
種の強い正の結果と容易に区別された。標的結合配列は
配列番号:1および配列番号:6と同様の標的範囲に対
してハイブリッド形成するので、他の増幅プライマー対
について同様の特異性が予想される。標的結合配列の
5′末端の1〜3個のヌクレオチドの付加または欠失
は、プライマーの特異性を変化させるはずはないが、検
定感度を変更するかもしれない。
実施例2の場合と同様に反応当り107ゲノムの各非M
AC種を増幅することによって試験した。鳥型結核菌
(ATCC25291)およびM.イントラセルレア
(ATCC13950)(反応当り104ゲノム)は正
の対照として役立った。試験されたミコバクテリアの非
MAC種は、パラ結核菌(Linda)、M.ケロネエ(T
MC1543)、M.フォルツイツム(TMC280
8)、M.ガストリ(gastri)(LCDC1301)、
M.ゴルドネエ(TMC1318)、M.カンサシイ
(TMC1201)、M.マリヌム(marinum)(LC
DC801)、M.ミクロティ(LCDC203)、
M.スクロフラセウム(TMC1302)、ヒト型結核
菌(VA44)、M.キセノピ(xenopi)(LCDC1
901)、ウシ型結核菌(CDC52)、ウシ型結核菌
−BCG(CDC4)、M.アフリカヌム(ATCC3
5711)、M.マルモエンス(malmoense)(BDD
IS3472)、M.フラベセンス(flavescens)(L
CDC2601)、M.テレエ(terrae)(BDDIS
3010)、M.ヘモフィルム(ATCC2754
8)、M.ゲネベンス(genevense)(PIR21)、
スメグマ菌(M.smegmatis)(TMC1533)、M.
スズルガイ(szulgai)(TMC1328)、M.スズ
ルガイ(VAH)、M.シミエー(simiae)(BDDI
S2308)、M.シミエー(BDDIS2300)お
よびM.シミエー(BDDIS2301)であった。負
の対照増幅反応(ヒト胎盤DNA 50ng−RLU
0.9)と比較すると、M.マルモエンス菌株の弱い正
シグナル(RLU4.6)、M.スズルガイの一つの菌
株での強い正シグナル(TMC1328,RLU216
1)およびM.シミエーの一つの菌株での強い正シグナ
ル(BDDIS2308,RLU2404)を例外とし
て、非MAC種全部が負であった(RLU0.3〜0.
6)。M.スズルガイおよびM.シミエーの他の菌株は
明らかに負であった。鳥型結核菌の亜種であるパラ結核
菌もまた、強い正シグナルを与えた。
リア菌(Corynebacterium diphtheriae)(ATCC1
1913)、コリネバクテリウム・キセローシス(Cory
nebacterium xerosis)(ATCC373)、コリネバ
クテリウム・シュードジフテリティクム(Corynebacter
ium pseudodiphthericum)(ATCC10700)、ノ
カルジア・アステロイデス(Nocardia asteroides)
(ATCC3308)、ノカルジア・ブラジリエンシス
(Nocardia brasiliensis)(ATCC19296)、
ノカルジア・オリエンタリス(Nocardia orientalis)
(ATCC19795)、ストレプトミセス・ソマリエ
ンシス (Streptomyces somaliensis)(ATCC13
201)、ストレプトミセス・グリセウス(Streptomyc
es griseus)(ATCC10137)、ストレプトミセ
ス・アルブス(Streptomyces albus)(ATCC300
4)、ストレプトミセス・ゲダネンシス(Streptomyces
gedanensis)(ATCC4880)、イスラエル放線
菌(Actinomyces israelii)(ATCC10049)、
ユーバクテリウム・レンツム(Eubacterium lentum)
(ATCC43055)、ロドコッカス・エクイ(Rhod
ococcus equi)(ATCC69 39)、ロドコッカス
・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)(ATC
C13808)、ざ瘡プロピオンバクテリウム(Propio
nibacterium acnes)(ATCC6919)、アクチノ
プランス・アウランティコラー(Actinoplanesaurantic
olor)(ATC C15330)、ストレプトスポラン
ジウム・ビリジアルブム(Streptosporangium viridial
bum)(ATCC33328)およびストレプトベルテ
ィシリウム・アルボベルティシラツム(Streptovertici
llium alboverticillatum)(ATCC29818)で
あった。負の対照と比較すると、試験された非ミコバク
テリア属全部が、dnaJ標的配列の増幅に対して負で
あった(RLU0.3〜1.0)。これらの実験結果
は、本発明のプライマーが、ミコバクテリアの非MAC
種かまたは非ミコバクテリア属において標的配列を実質
的に増幅させることなく、鳥型結核菌複合体の種の標的
を特異的に増幅することを実証している。標的結合配列
は配列番号:1および配列番号:6と同様の標的範囲に
対してハイブリッド形成するので、他の増幅プライマー
対について同様の特異性が予想される。標的結合配列の
5′末端の1〜3個のヌクレオチドの付加または欠失
は、プライマーの特異性を変化させるはずはないが、検
定感度を変更するかもしれない。
Claims (10)
- 【請求項1】 (a)配列番号:1、配列番号:2、配
列番号:3、配列番号:4、配列番号:5、配列番号:
6もしくは配列番号:7の標的結合配列;または(b)
配列番号:1、配列番号:2、配列番号:3、配列番
号:4、配列番号:5、配列番号:6もしくは配列番
号:7の標的結合配列および増幅反応に必要な配列から
成るオリゴヌクレオチド。 - 【請求項2】 増幅反応に必要な配列が、鎖置換増幅の
際に制限エンドヌクレアーゼによってニックを入れられ
る制限エンドヌクレアーゼ認識部位である請求項1に記
載のオリゴヌクレオチド。 - 【請求項3】 鳥型結核菌複合体の標的核酸配列を増幅
する方法であって、 (a)該標的核酸に対して (i)配列番号:1、配列番号:2、配列番号:3、も
しくは配列番号:4の標的結合配列;または配列番号
1、配列番号:2、配列番号:3、もしくは配列番号:
4の標的結合配列および増幅反応に必要な配列から成る
第一増幅プライマー、および (ii)配列番号:5、配列番号:6もしくは配列番
号:7の標的結合配列;または配列番号:5、配列番
号:6もしくは配列番号:7の標的結合配列および増幅
反応に必要な配列から成る第二増幅プライマーをハイブ
リッド形成させ;そして (b)ハイブリッド形成した第一および第二増幅プライ
マーを標的核酸配列上で伸長し、それによって標的核酸
配列を増幅することを含む上記方法。 - 【請求項4】 増幅反応に必要な配列が、鎖置換増幅の
際に制限エンドヌクレアーゼによってニックを入れられ
る制限エンドヌクレアーゼの認識部位である請求項3に
記載の方法。 - 【請求項5】 鳥型結核菌複合体の標的核酸配列を増幅
する方法であって、 (a)該標的核酸に対して (i)配列番号:1、配列番号:2、配列番号:3また
は配列番号:4から成る第一増幅プライマー、および
(ii)配列番号:5、配列番号:6または配列番号:7
から成る第二増幅プライマーをハイブリッド形成させ;
そして (b)鎖置換増幅反応で標的核酸を増幅することを含む
上記方法。 - 【請求項6】 増幅した標的核酸を、検出用プローブに
対するハイブリダイゼーションによって検出することを
更に含む請求項5に記載の方法。 - 【請求項7】 配列番号:16、配列番号:17、配列
番号:18、配列番号:19、配列番号:20、配列番
号:1、配列番号:21、配列番号:22、配列番号:
23、配列番号:24、配列番号:25および配列番
号:26から成る群より選択されるオリゴヌクレオチ
ド。 - 【請求項8】 第一および第二標的を同時に増幅する方
法であって、 (a)第一増幅プライマーを該第一標的に対してハイブ
リッド形成させ、該第一増幅プライマーは、配列番号:
1または配列番号:6の標的結合配列および、制限エン
ドヌクレアーゼの二本鎖半修飾認識部位の一方の鎖にニ
ックを入れることができる制限エンドヌクレアーゼの認
識部位を含み、該第一増幅プライマーを伸長して第一伸
長生成物を生じ、そして該第一伸長生成物を置換し; (b)該第一伸長生成物に対して、配列番号:6の標的
結合配列または配列番号:1の標的結合配列および、該
第二標的に対してハイブリッド形成する第二増幅プライ
マーの標的結合配列と実質的に同一の第一アダプター配
列から成る第一アダプタープライマーをハイブリッド形
成させ、該第二増幅プライマーは、制限エンドヌクレア
ーゼの認識部位を更に含み、該第一アダプタープライマ
ーを伸長して第二伸長生成物を生じ、そして該第二伸長
生成物を置換し; (c)該第二増幅プライマーを該第二標的に対してハイ
ブリッド形成させ、該第二増幅プライマーを伸長して第
三伸長生成物を生じ、そして該第三伸長を置換し; (d)該第三伸長生成物に対して、該第三伸長生成物に
対してハイブリッド形成する標的結合配列および、配列
番号:1の標的結合配列または配列番号:6の標的結合
配列から成る第二アダプター配列から成る第二アダプタ
ープライマーをハイブリッド形成させ、該第二アダプタ
ープライマーを伸長して第四伸長生成物を生じ、該第四
伸長生成物を置換し;そして (e)該第一および第二増幅プライマーを用いて該第二
および第四伸長生成物を同時に増幅することを含む上記
方法。 - 【請求項9】 (a)第一アダプタープライマーが配列
番号:16から成り、第一増幅プライマーが配列番号:
17から成り、第二アダプタープライマーが配列番号:
18から成り、そして第二増幅プライマーが配列番号:
19から成る; (b)第一アダプタープライマーが配列番号:20から
成り、第一増幅プライマーが配列番号:1から成り、第
二アダプタープライマーが配列番号:21から成り、そ
して第二増幅プライマーが配列番号:19から成る; (c)第一アダプタープライマーが配列番号:22から
成り、第一増幅プライマーが配列番号:17から成り、
第二アダプタープライマーが配列番号:23から成り、
そして第二増幅プライマーが配列番号:24から成る;
または (d)第一アダプタープライマーが配列番号:25から
成り、第一増幅プライマーが配列番号:1から成り、第
二アダプタープライマーが配列番号:26から成り、そ
して第二増幅プライマーが配列番号:24から成る請求
項8に記載の方法。 - 【請求項10】 第一および第二標的を同時に増幅する
方法であって、 (a)該第一標的に対して、配列番号:6の標的結合配
列または配列番号:1の標的結合配列および、該第二標
的に対してハイブリッド形成する第一増幅プライマーの
標的結合配列と実質的に同一の第一アダプター配列から
成る第一アダプタープライマーをハイブリッド形成さ
せ、該第一増幅プライマーは、制限エンドヌクレアーゼ
の認識部位を更に含み、該第一アダプタープライマーを
伸長して第一伸長生成物を生じ、そして該第一伸長生成
物を置換し; (b)第二増幅プライマーを該第一伸長生成物に対して
ハイブリッド形成させ、該第二増幅プライマーは、配列
番号:1または配列番号:6の標的結合配列および、制
限エンドヌクレアーゼの二本鎖半修飾認識部位の一方の
鎖にニックを入れることができる制限エンドヌクレアー
ゼの認識部位を含み、該第一増幅プライマーを伸長して
第二伸長生成物を生じ、そして該第二伸長生成物を置換
し; (c)該第二標的に対して、該第二標的に対してハイブ
リッド形成する標的結合配列および、配列番号:1の標
的結合配列または配列番号:6の標的結合配列から成る
第二アダプター配列から成る第二アダプタープライマー
をハイブリッド形成させ、該第二アダプタープライマー
を伸長して第三伸長生成物を生じ、そして該第三伸長生
成物を置換し; (d)該第一増幅プライマーを該第三伸長生成物に対し
てハイブリッド形成させ、該第一増幅プライマーを伸長
して第四伸長生成物を生じ、該第四伸長生成物を置換
し;そして (e)該第一および第二増幅プライマーを用いて該第二
および第四伸長生成物を同時に増幅することを含む上記
方法。
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