JP2007097551A - Method for detecting microorganism - Google Patents

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Hideo Katayama
秀夫 片山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for detecting microorganisms for rapidly detecting the microorganisms in high accuracy. <P>SOLUTION: The microorganism (e.g., salmonella)is detected by the following method: processes for trapping the microorganism by using a trapping substance to which a ligand or an antibody binding to a constituent component of the microorganism (step 1), washing the trapped microorganism (step 2), extracting DNA from the washed microorganism (Step 3), amplifying the extracted DNA by PCR method (step 4) and detecting the target DNA which is an amplified product (step 5). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、微生物検出方法に関する。   The present invention relates to a microorganism detection method.

食中毒を防止するため、食品の安全面や衛生面の管理の高度化が望まれている。従来、食中毒原因菌すなわちサルモネラ等の特定微生物を検出する場合に行われている方法としては、培養法、イムノクロマト法、ELISA法、免疫磁気ビーズ法、DNA検出法等や、これらの改良技術がある(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1には、食品又は食品原料を目的微生物を増殖させる条件で培養し、得られた培養物を目的微生物を選択的に増殖させる条件で培養した後に、得られた培養物から目的微生物の持つ酵素活性を指標として目的微生物を検出する技術が公開されている。
特開2003−339397号公報(第2−4頁)
In order to prevent food poisoning, it is desired to improve the management of food safety and hygiene. Conventionally, methods for detecting specific microorganisms such as food poisoning bacteria, that is, Salmonella, include culture methods, immunochromatography methods, ELISA methods, immunomagnetic bead methods, DNA detection methods, and improved techniques thereof. (For example, refer to Patent Document 1). In Patent Document 1, a food or food material is cultured under conditions for growing the target microorganism, and the obtained culture is cultured under conditions for selectively growing the target microorganism, and then the target microorganism is extracted from the obtained culture. A technique for detecting a target microorganism using an enzyme activity possessed as an index has been disclosed.
JP2003-33997A (page 2-4)

しかし、上記の方法のうちどの方法を用いるにせよ、増菌培養が必要であり、サルモネラ等の微生物の検出結果を得るまでに長時間を要する。検出に要する時間は、方法や検出対象の微生物によって異なるが、それぞれ8時間以上を要している。このため賞味期限の短い食品の場合、検査結果を待って出荷することができない。   However, whichever of the above methods is used, enrichment culture is necessary, and it takes a long time to obtain a detection result of microorganisms such as Salmonella. The time required for detection varies depending on the method and the microorganism to be detected, but each requires 8 hours or more. For this reason, in the case of a food with a short shelf life, it cannot be shipped after waiting for the inspection result.

また、食品中には、検出対象の微生物(例えば、サルモネラ)のみならず、他の微生物が混在する場合がある。さらに、検出対象の微生物の死菌や溶出したDNAが混入している場合もある。このため、特定の微生物(例えば、サルモネラ)の検出をDNAの検出により行う場合であっても、検出対象の微生物以外の微生物に由来するDNAによる誤判定の可能性や、死菌や溶出されているDNAの影響により生菌のみの検出、測定を行うことができない可能性がある。   Moreover, not only microorganisms (for example, Salmonella) to be detected but also other microorganisms may be mixed in the food. In addition, dead microorganisms of the detection target and eluted DNA may be mixed. For this reason, even when a specific microorganism (for example, Salmonella) is detected by detecting DNA, the possibility of misjudgment by DNA derived from microorganisms other than the microorganism to be detected, dead bacteria, and elution It may not be possible to detect and measure only viable bacteria due to the influence of the DNA present.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、迅速かつ高精度に特定の微生物を検出するための微生物検出方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a microorganism detection method for detecting a specific microorganism quickly and with high accuracy.

上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、微生物の構成成分と結合するリガンドもしくは抗体を固定化した捕捉体を用いて微生物を捕獲する工程と、前記捕獲した微生物を洗浄する工程と、前記洗浄した微生物からDNAを抽出する工程と、前記抽出されたDNAをPCR法により増幅する工程と、増幅産物であるターゲットDNAを検出する工程とを有することを要旨とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 includes a step of capturing a microorganism using a capturing body in which a ligand or an antibody that binds to a constituent component of the microorganism is immobilized, and washing the captured microorganism. And a step of extracting DNA from the washed microorganism, a step of amplifying the extracted DNA by a PCR method, and a step of detecting target DNA as an amplification product.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の微生物検出方法において、前記捕獲した微生物を洗浄する工程は、緩衝液、ポリアニオンを含んだ緩衝液、界面活性剤を含んだ緩衝液、界面活性剤水溶液、アルコール水溶液の中から選択される液体を用いることを要旨とする。   According to a second aspect of the present invention, in the microorganism detection method according to the first aspect, the step of washing the captured microorganism includes a buffer solution, a buffer solution containing a polyanion, a buffer solution containing a surfactant, and an interface. The gist is to use a liquid selected from an aqueous activator solution and an aqueous alcohol solution.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の微生物検出方法において、検出対象の微生物はサルモネラであることを要旨とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の微生物検出方法において、前記抽出されたDNAをPCR法により増幅する工程において増幅の対象とする遺伝子が、fimA、agfA、fliC、invA、invE、sigD、prt 、ompC、ompF、ompA、sipB、sipC、tctCの中から選択され
ることを要旨とする。
The gist of the invention described in claim 3 is the microorganism detection method according to claim 1 or 2, wherein the microorganism to be detected is Salmonella.
The invention according to claim 4 is the microorganism detection method according to claim 3, wherein the gene to be amplified in the step of amplifying the extracted DNA by PCR is fimA, agfA, fliC, invA, invE. , SigD, prt, ompC, ompF, ompA, sipB, sipC, tctC.

請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1つに記載の微生物検出方法において、前記捕捉体は、微生物の構成成分と結合するリガンドもしくは抗体を固定化した磁気ビーズ、微生物の構成成分と結合するリガンドもしくは抗体を固定化した磁性ナノ粒子、及び、微生物の構成成分と結合するリガンドもしくは抗体を内面に固定化した容器のいずれか1つであることを要旨とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the microorganism detection method according to any one of the first to fourth aspects, the capture body is a magnetic bead or microorganism on which a ligand or an antibody that binds to a constituent component of the microorganism is immobilized. The gist is any one of a magnetic nanoparticle on which a ligand or an antibody that binds to a component of the above is immobilized and a container in which a ligand or an antibody that binds to a component of a microorganism is immobilized on the inner surface.

請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1つに記載の微生物検出方法において、前記増幅産物であるターゲットDNAを検出する工程は、導電体表面にキャプチャープローブが結合してなる電極と、酵素標識されたレポータプローブと、前記酵素と反応する基質とを用いて、前記キャプチャープローブと、前記レポータプローブとにターゲットDNAを結合させ、前記レポータプローブに標識された前記酵素と前記基質による反応により前記電極に流れる電流値を測定することにより前記ターゲットDNAを検出することを要旨とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the microorganism detection method according to any one of the first to fifth aspects, the step of detecting the target DNA that is the amplification product is performed by binding a capture probe to the conductor surface. The target DNA is bound to the capture probe and the reporter probe using the electrode, the enzyme-labeled reporter probe, and the substrate that reacts with the enzyme, and the enzyme labeled with the reporter probe and the enzyme The gist is to detect the target DNA by measuring a current value flowing through the electrode by a reaction with a substrate.

請求項7に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1つに記載の微生物検出方法において、前記増幅産物であるターゲットDNAを検出する工程は、電気泳動法、蛍光発光を利用してターゲットDNAの増幅を検出する方法のいずれか1つにより行うことを要旨とする。   The invention according to claim 7 is the microorganism detection method according to any one of claims 1 to 5, wherein the step of detecting the target DNA that is the amplification product uses electrophoresis or fluorescence. The gist is to carry out by any one of the methods for detecting the amplification of the target DNA.

請求項8に記載の発明は、請求項1〜7のいずれか1つに記載の微生物検出方法において、前記洗浄した微生物からDNAを抽出する工程は、熱抽出法により、前記捕捉体に結合した状態の微生物からDNAを抽出することを要旨とする。   The invention according to claim 8 is the microorganism detection method according to any one of claims 1 to 7, wherein the step of extracting DNA from the washed microorganism is bound to the capture body by a thermal extraction method. The gist is to extract DNA from microorganisms in a state.

請求項9に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1つに記載の微生物検出方法において、導電体表面にキャプチャープローブが結合してなる電極と、温度制御部と、前記電極に流れる電流値を測定する電流測定部とを備えたDNA検出装置を用い、前記洗浄した微生物からDNAを抽出する工程は、前記捕捉体に結合した状態の微生物を含むサンプル液の温度を前記温度制御部により制御して熱抽出法によりDNAを抽出し、前記抽出されたDNAをPCR法により増幅する工程は、前記抽出されたDNAを含むサンプル液の温度を前記温度制御部により制御してPCR法によりターゲットDNAを増幅し、前記増幅産物であるターゲットDNAを検出する工程は、酵素標識されたレポータプローブと、前記酵素と反応する基質とを用い、前記増幅産物を含むサンプル液の温度を前記温度制御部により制御して、前記キャプチャープローブと、前記レポータプローブとにターゲットDNAを結合させ、前記電流測定部により、前記レポータプローブに標識された前記酵素と前記基質による反応により前記電極に流れる電流値を測定することにより前記ターゲットDNAを検出することを要旨とする。   The invention according to claim 9 is the microorganism detection method according to any one of claims 1 to 5, wherein the electrode is formed by coupling a capture probe to the surface of the conductor, the temperature control unit, and the electrode flows. The step of extracting DNA from the washed microorganism using a DNA detection device including a current measurement unit for measuring a current value is performed by adjusting the temperature of the sample solution containing the microorganism in a state of being bound to the capture body. The step of extracting the DNA by the thermal extraction method under the control of the sample and amplifying the extracted DNA by the PCR method is performed by controlling the temperature of the sample solution containing the extracted DNA by the temperature control unit by the PCR method. The step of amplifying the target DNA and detecting the target DNA that is the amplification product uses an enzyme-labeled reporter probe and a substrate that reacts with the enzyme, The temperature of the sample solution containing the amplification product is controlled by the temperature control unit, the target DNA is bound to the capture probe and the reporter probe, and the enzyme labeled with the reporter probe by the current measurement unit The target DNA is detected by measuring the value of the current flowing through the electrode by the reaction with the substrate.

請求項10に記載の発明は、請求項3〜9のいずれか1つに記載の微生物検出方法において、前記構成成分はリポポリサッカライドであり、前記構成成分と結合ずるリガンドもしくは抗体はポリミキシンBであることを要旨とする。   The invention according to claim 10 is the microorganism detection method according to any one of claims 3 to 9, wherein the component is lipopolysaccharide, and the ligand or antibody that binds to the component is polymyxin B. It is a summary.

(作用)
請求項1に記載の発明によれば、微生物の構成成分と結合するリガンドもしくは抗体を固定化した捕捉体を用いて微生物を捕獲し、捕獲した微生物を洗浄し、洗浄した微生物からDNAを抽出し、抽出されたDNAをPCR法により増幅し、増幅産物であるターゲットDNAを検出することにより、微生物の検出を行う。このため、微生物の検出を行う場合に、増菌培養を行わないため、短時間で微生物の検出を行うことができる。また、微生物の構成成分と結合するリガンドもしくは抗体を固定化した捕捉体を用いて微生物を捕獲
し洗浄することによる選択と、捕獲され洗浄された微生物からのDNAの検出という2段階の選定により微生物の検出を行うため、判定の精度を向上させることができる。
(Function)
According to the first aspect of the present invention, a microorganism is captured using a capturing body on which a ligand or an antibody that binds to a constituent component of the microorganism is immobilized, the captured microorganism is washed, and DNA is extracted from the washed microorganism. Then, the extracted DNA is amplified by the PCR method, and the target DNA that is the amplification product is detected to detect the microorganism. For this reason, in the case of detecting microorganisms, since the enrichment culture is not performed, the microorganisms can be detected in a short time. In addition, microorganisms can be selected in two stages: selection by capturing and washing microorganisms using a capture body in which ligands or antibodies that bind to the components of the microorganism are immobilized, and detection of DNA from the captured and washed microorganisms. Therefore, the determination accuracy can be improved.

請求項2に記載の発明によれば、捕獲した微生物の洗浄に、緩衝液、ポリアニオンを含んだ緩衝液、界面活性剤を含んだ緩衝液、界面活性剤水溶液、アルコール水溶液の中から選択される液体を用いる。ポリアニオンを含んだ緩衝液としては、0.5〜1.0%のポリアニオンを含んだ緩衝液を用いることが好ましい。また、界面活性剤の濃度は、0.001〜0.1%であることが好ましい。例えば、ポリアニオンを含んだ緩衝液を用いて洗浄する場合、ネガティブチャージしている微生物に対して、ポジティブチャージしている夾雑物は容易に取り除くことができる。   According to the invention described in claim 2, the captured microorganism is washed from a buffer, a buffer containing a polyanion, a buffer containing a surfactant, an aqueous surfactant solution, and an aqueous alcohol solution. Use liquid. As a buffer solution containing a polyanion, a buffer solution containing 0.5 to 1.0% of a polyanion is preferably used. Moreover, it is preferable that the density | concentration of surfactant is 0.001-0.1%. For example, when washing is performed using a buffer solution containing a polyanion, contaminants that are positively charged can be easily removed from negatively charged microorganisms.

請求項3に記載の発明によれば、検出対象の微生物をサルモネラとすることができる。
請求項4に記載の発明によれば、抽出されたDNAをPCR法により増幅する工程において増幅の対象とする遺伝子を、fimA、agfA、fliC、invA、invE、sigD、prt、ompC、ompF、ompA、sipB、sipC、tctCの中から選択することができる。
According to the invention described in claim 3, the detection target microorganism can be Salmonella.
According to the invention described in claim 4, in the step of amplifying the extracted DNA by the PCR method, the genes to be amplified are fimA, agfA, fliC, invA, invE, sigD, prt, ompC, ompF, ompA. , SipB, sipC, tctC can be selected.

請求項5に記載の発明によれば、前記捕捉体は、微生物の構成成分と結合するリガンドもしくは抗体を固定化した磁気ビーズ、微生物の構成成分と結合するリガンドもしくは抗体を固定化した磁性ナノ粒子、及び、微生物の構成成分と結合するリガンドもしくは抗体を内面に固定化した容器を捕捉体として用いることができる。   According to the invention described in claim 5, the capturing body includes a magnetic bead on which a ligand or an antibody that binds to a component of a microorganism is immobilized, a magnetic nanoparticle on which a ligand or an antibody that binds to a component of a microorganism is immobilized. In addition, a container in which a ligand or an antibody that binds to a constituent component of a microorganism is immobilized on the inner surface can be used as a capturing body.

請求項6に記載の発明によれば、導電体表面にキャプチャープローブが結合してなる電極のキャプチャープローブと、酵素標識されたレポータプローブとにターゲットDNAを結合させる。そして、レポータプローブに標識された酵素と基質による反応により電極に流れる電流値を測定することにより、増幅産物であるターゲットDNAを検出することができる。   According to the sixth aspect of the present invention, the target DNA is bound to the electrode capture probe formed by binding the capture probe to the surface of the conductor and the enzyme-labeled reporter probe. And the target DNA which is an amplification product is detectable by measuring the electric current value which flows into an electrode by reaction with the enzyme and substrate which were labeled by the reporter probe.

請求項7に記載の発明によれば、電気泳動法、蛍光発光を利用してターゲットDNAの増幅を検出する方法により、増幅産物であるターゲットDNAを検出することができる。
請求項8に記載の発明によれば、熱抽出法により、捕捉体に結合した状態の微生物からDNAを抽出することができる。
According to the seventh aspect of the present invention, the target DNA that is the amplification product can be detected by the method of detecting amplification of the target DNA using electrophoresis or fluorescence.
According to invention of Claim 8, DNA can be extracted from the microorganisms couple | bonded with the capture body with the heat | fever extraction method.

請求項9に記載の発明によれば、導電体表面にキャプチャープローブが結合してなる電極と、温度制御部と、前記電極に流れる電流値を測定する電流測定部とを備えたDNA検出装置を用いてサルモネラの検出を行うことができる。すなわち、捕捉体に結合した状態の微生物を含むサンプル液の温度を制御して熱抽出法によりDNAを抽出し、抽出されたDNAを含むサンプル液の温度を制御してPCR法によりターゲットDNAを増幅する。そして、酵素標識されたレポータプローブと、前記酵素と反応する基質とを用い、増幅産物を含むサンプル液の温度を制御して、前記キャプチャープローブと、前記レポータプローブとにターゲットDNAを結合させる。そして、前記レポータプローブに標識された前記酵素と前記基質による反応により前記電極に流れる電流値を測定することによりターゲットDNAを検出する。これにより、捕獲され洗浄された微生物からのDNAの抽出、PCR法による増幅、及びターゲットDNAの検出を、前記電極、前記温度制御部及び前記電流測定部を備えたDNA検出装置を用いて行うことができる。   According to the ninth aspect of the present invention, there is provided a DNA detection apparatus comprising: an electrode formed by coupling a capture probe to a conductor surface; a temperature control unit; and a current measurement unit that measures a current value flowing through the electrode. Can be used to detect Salmonella. In other words, the temperature of the sample solution containing microorganisms bound to the capture body is controlled to extract DNA by the thermal extraction method, and the temperature of the sample solution containing the extracted DNA is controlled to amplify the target DNA by the PCR method. To do. Then, a target DNA is bound to the capture probe and the reporter probe by using an enzyme-labeled reporter probe and a substrate that reacts with the enzyme to control the temperature of the sample solution containing the amplification product. And target DNA is detected by measuring the electric current value which flows into the said electrode by reaction with the said enzyme and the said substrate labeled on the said reporter probe. Thereby, DNA extraction from the captured and washed microorganisms, amplification by PCR method, and detection of target DNA are performed using a DNA detection apparatus including the electrode, the temperature control unit, and the current measurement unit. Can do.

請求項10に記載の発明によれば、サルモネラの構成成分であるリポポリサッカライドと結合するポリミキシンBを固定化した捕捉体を用いてサルモネラを捕獲できる。   According to invention of Claim 10, Salmonella can be captured using the capture body which fix | immobilized polymyxin B couple | bonded with the lipopolysaccharide which is a structural component of Salmonella.

本発明によれば、迅速かつ高精度に特定の微生物を検出できる。   According to the present invention, a specific microorganism can be detected quickly and with high accuracy.

以下、本発明を具体化した実施形態を、図1を用いて説明する。本実施形態では、検出対象の微生物をサルモネラ属の細菌とし、迅速かつ高精度に特定の微生物(サルモネラ属の細菌)を検出するための微生物検出方法として説明する。なお、本明細書では、サルモネラ属の任意の細菌を、「サルモネラ」と総称する。   Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a microorganism to be detected is a Salmonella bacterium, and a microorganism detection method for detecting a specific microorganism (Salmonella bacterium) quickly and accurately will be described. In the present specification, any bacteria belonging to the genus Salmonella are collectively referred to as “Salmonella”.

図1に示すように、本実施形態では、まず、検出対象の微生物であるサルモネラの構成成分と結合するリガンドもしくは抗体を固定化した捕捉体を用いて微生物を捕獲する(ステップS1)。   As shown in FIG. 1, in this embodiment, first, a microorganism is captured using a capturing body on which a ligand or an antibody that binds to a constituent component of Salmonella that is a microorganism to be detected is immobilized (step S1).

この工程では、検出対象の微生物であるサルモネラの構成成分と結合するリガンドもしくは抗体を固定化した磁気ビーズや磁性ナノ粒子、又は、このようなリガンドもしくは抗体を内面に固定化した容器を、捕捉体として用いる。そして、この捕捉体に固定化されているリガンドもしくは抗体に微生物(サルモネラ等)の構成成分が結合することにより、微生物がこの捕捉体に結合する。そして、微生物と結合した捕捉体を収集することにより、微生物を収集する(すなわち、サルモネラ等の微生物を捕獲する)。   In this step, the capture body is a magnetic bead or magnetic nanoparticle on which a ligand or an antibody that binds to a constituent component of Salmonella that is a microorganism to be detected is immobilized, or a container on which such a ligand or antibody is immobilized on the inner surface. Used as And the microorganisms couple | bond with this capture body, when the structural component of microorganisms (Salmonella etc.) couple | bonds with the ligand or antibody fixed to this capture body. Then, the microorganisms are collected by collecting the capturing bodies combined with the microorganisms (that is, microorganisms such as Salmonella are captured).

サルモネラの構成成分と結合するリガンド又は抗体としては、例えば、ポリミキシンBを用いる。ポリミキシンBは、サルモネラ等のグラム陰性菌の外膜の構成成分であるリポポリサッカライドと特異的に結合することが知られている。この場合、リガンドであるポリミキシンBが、サルモネラの外膜の構成成分であるリポポリサッカライドと結合することにより、サルモネラが捕捉体に結合する。なお、検出対象の微生物であるサルモネラの構成成分と結合する抗体を固定化した捕捉体を用いてもよい。この場合、微生物(サルモネラ等)の構成成分に含まれる抗原と、捕捉体に固定化された抗体とが結合することにより、微生物(サルモネラ等)が捕捉体に結合する。   For example, polymyxin B is used as the ligand or antibody that binds to the constituents of Salmonella. Polymyxin B is known to specifically bind to lipopolysaccharide, which is a component of the outer membrane of Gram-negative bacteria such as Salmonella. In this case, polymyxin B, which is a ligand, binds to lipopolysaccharide, which is a constituent of the outer membrane of Salmonella, so that Salmonella binds to the capturing body. In addition, you may use the capture body which fix | immobilized the antibody couple | bonded with the structural component of Salmonella which is a microorganism of a detection target. In this case, an antigen contained in a constituent component of a microorganism (such as Salmonella) and an antibody immobilized on the capturing body bind to each other, so that the microorganism (such as Salmonella) binds to the capturing body.

リガンドもしくは抗体を固定化した磁気ビーズを捕捉体として用いる場合、磁石により磁気ビーズを収集することにより、微生物(サルモネラ等)を収集できる。磁性ナノ粒子としては、例えば、磁性ナノ微粒子の表層に熱応答性高分子を固定化した熱応答性磁性ナノ粒子を用いる。このような熱応答性磁性ナノ粒子は、水溶液の温度を変化させることにより急速に凝集し、磁石による分離が可能となる。このような磁性ナノ粒子にリガンドもしくは抗体を固定化させて捕捉体として用い、微生物と結合した状態で磁性ナノ粒子を収集することにより、微生物を収集する。   When magnetic beads on which ligands or antibodies are immobilized are used as capture bodies, microorganisms (such as Salmonella) can be collected by collecting the magnetic beads with a magnet. As the magnetic nanoparticles, for example, thermoresponsive magnetic nanoparticles in which a thermoresponsive polymer is immobilized on the surface layer of magnetic nanoparticles are used. Such heat-responsive magnetic nanoparticles rapidly aggregate by changing the temperature of the aqueous solution, and can be separated by a magnet. Microorganisms are collected by immobilizing ligands or antibodies on such magnetic nanoparticles and using them as capture bodies and collecting the magnetic nanoparticles in a state of being bound to the microorganisms.

また、リガンドもしくは抗体を内面に固定化した容器としては、例えば、PCR処理に用いるチューブ等の内面にリガンドもしくは抗体を固定化したものが挙げられる。容器の内面にリガンドもしくは抗体を固定化して捕捉体として用いる場合、容器から反応液を除去する際に、容器内面に固定化されたリガンドもしくは抗体に微生物の構成成分が結合していることにより、容器内面に微生物が付着して残留し、微生物を収集することができる。   Examples of the container in which the ligand or antibody is immobilized on the inner surface include a container in which the ligand or antibody is immobilized on the inner surface of a tube or the like used for PCR processing. When the ligand or antibody is immobilized on the inner surface of the container and used as a capture body, when the reaction solution is removed from the container, the components of the microorganism are bound to the ligand or antibody immobilized on the inner surface of the container. Microorganisms adhere to and remain on the inner surface of the container and can be collected.

次に、捕獲された微生物を洗浄する(ステップS2)。この捕獲された微生物の洗浄では、例えば、緩衝液、ポリアニオンを含んだ緩衝液(例えば、PBS)、界面活性剤を含んだ緩衝液(例えば、PBS−T)、界面活性剤水溶液、アルコール水溶液の中から選択される液体を用いる。例えば、ポリアニオンを含んだ緩衝液としては、0.5〜1.0%のポリアニオンを含有するものが好ましい。ポリアニオンとしては、例えばアルギン酸、ポリアクリル酸、ポリアスパラギン酸などを用いることができる。微生物がネガティブチャージしていることに着目して、このような緩衝液を用いて洗浄することで、ポジティブチャージしている夾雑物は容易に取り除くことができる。また、界面活性剤の濃度は0.
001〜0.1%であることが好ましい。界面活性剤としては、例えば、TritonX(トラ
イトンX)、SDS等を用いることができる。
Next, the captured microorganisms are washed (step S2). In the washing of the captured microorganisms, for example, a buffer solution, a buffer solution containing a polyanion (eg, PBS), a buffer solution containing a surfactant (eg, PBS-T), an aqueous surfactant solution, an aqueous alcohol solution A liquid selected from among them is used. For example, as a buffer solution containing a polyanion, one containing 0.5 to 1.0% of a polyanion is preferable. As the polyanion, for example, alginic acid, polyacrylic acid, polyaspartic acid and the like can be used. Focusing on the negative charge of microorganisms, the positively charged contaminants can be easily removed by washing with such a buffer solution. The concentration of the surfactant is 0.
It is preferable that it is 001 to 0.1%. As the surfactant, for example, TritonX (Triton X), SDS or the like can be used.

次に、洗浄された微生物からDNAを抽出する(ステップS3)。この工程におけるDNAの抽出方法は、特に限定されるものではなく、例えば、熱抽出法等の公知の方法を用いることができる。   Next, DNA is extracted from the washed microorganism (step S3). The DNA extraction method in this step is not particularly limited, and for example, a known method such as a heat extraction method can be used.

そして、抽出されたDNAをPCR法(ポリメラーゼチェイン反応:Polymerase ChainReaction)により増幅する(ステップS4)。すなわち、PCR法、又は、PCR法の
改良技術により、検出対象の微生物(サルモネラ)の2本鎖のDNAの特定領域を挟むようにして設計された2種類のプライマーを用いて、この特定領域を含むDNA断片を増幅する。
Then, the extracted DNA is amplified by a PCR method (polymerase chain reaction) (step S4). That is, DNA containing this specific region using two kinds of primers designed to sandwich the specific region of the double-stranded DNA of the microorganism (Salmonella) to be detected by the PCR method or improved technology of the PCR method Amplify the fragment.

具体的には、サルモネラの検出の場合、例えば、サルモネラ属の細菌に特徴的な以下の遺伝子を標的遺伝子(DNA増幅の対象となる特定領域)としてDNA断片の増幅を行う。すなわち、サルモネラの検出の場合、例えば、fimA<major type 1 subunit fimbrin (繊毛タンパク質)>、agfA<fimbrin(繊毛タンパク質)>、fliC<filament structural protein; flagellin (鞭毛タンパク質)>、invA<invasion protein A(侵入性タンパク質)
>、invE<invasion protein E(侵入性タンパク質)>、sigD<cell invasion protein(
細胞侵入性タンパク質)>、prt<paratose synthase(菌体のK抗原決定基であるparatose合成酵素)>、ompC<outer membrane protein precursor C(細胞膜タンパク質前駆体
)>、ompF<outer membrane protein precursor F(細胞膜タンパク質前駆体)>,ompA<outer membrane protein precursor A(細胞膜タンパク質前駆体)>、sipB<invasion
control protein(侵入制御タンパク質)、sipC<invasion control protein(侵入制御タンパク質)>、tctC<tricarboxylate-binding protein(トリカルボン酸結合タンパク質)>の中から選択される遺伝子を、標的遺伝子(DNA増幅の対象となる特定領域)とする。なお、上記においては、「標的遺伝子(領域名)<機能>」のように示している。なお、サルモネラの検出において、DNA増幅の対象となる特定領域としての上記の標的遺伝子は例示であって、DNA増幅の対象となる特定領域は、これに限定されるものではない。
Specifically, in the case of detection of Salmonella, for example, DNA fragments are amplified using the following genes characteristic of Salmonella bacteria as target genes (specific regions to be subjected to DNA amplification). That is, in the case of detecting Salmonella, for example, fimA <major type 1 subunit fimbrin>, agfA <fimbrin>, fliC <filament structural protein; flagellin>, invA <invasion protein A (Invasive protein)
>, InvE <invasion protein E (invasive protein)>, sigD <cell invasion protein (
Cell invasive protein)>, prt <paratose synthase (paratose synthase which is a K antigenic determinant of bacterial cells)>, ompC <outer membrane protein precursor C>, ompF <outer membrane protein precursor F ( Cell membrane protein precursor)>, ompA <outer membrane protein precursor A>, sipB <invasion
A gene selected from control protein (invasion control protein), sipC <invasion control protein (invasion control protein)>, tctC <tricarboxylate-binding protein (tricarboxylate-binding protein)> Specific area). In the above description, “target gene (region name) <function>” is shown. In addition, in the detection of Salmonella, the above-described target gene as a specific region to be subjected to DNA amplification is an example, and the specific region to be subjected to DNA amplification is not limited thereto.

なお、この特定領域を含むDNA断片のPCR法による増幅のための処理に関する具体例は、後述する。
そして、増幅産物である、検出対象の微生物(サルモネラ)の特定のDNA(ターゲットDNA)を検出する(ステップS5)。すなわち、検出対象の微生物(サルモネラ)が捕獲された場合、この微生物(サルモネラ)から抽出されたDNAの特定領域を含むDNA断片が増幅されており、このDNA断片が検出される。この工程におけるDNAの検出方法は、特に限定されないが、電気泳動法、蛍光発光を利用してターゲットDNAの増幅を検出する方法、DNAプローブを用いた電気化学的検出方法等を用いることができる。
A specific example regarding the process for amplification of the DNA fragment containing the specific region by the PCR method will be described later.
Then, specific DNA (target DNA) of the detection target microorganism (Salmonella), which is an amplification product, is detected (step S5). That is, when a detection target microorganism (Salmonella) is captured, a DNA fragment containing a specific region of DNA extracted from this microorganism (Salmonella) is amplified, and this DNA fragment is detected. The method for detecting DNA in this step is not particularly limited, and an electrophoresis method, a method for detecting amplification of target DNA using fluorescence emission, an electrochemical detection method using a DNA probe, and the like can be used.

電気泳動法によるDNAの検出は、公知の技術により行うことができる。
蛍光発光を利用してターゲットDNAの増幅を検出する方法としては、例えば、リアルタイムPCR法が挙げられる。このリアルタイムPCR法は、PCRの増幅量をリアルタイムでモニタし解析する方法である。すなわち、このリアルタイムPCR法を用いる場合、上記抽出されたDNAをPCR法により増幅する工程(ステップS4)と、増幅産物である特定のDNAを検出する工程(ステップS5)とを、このリアルタイムPCR法により行うこととなる。通常、リアルタイムPCRのモニタは蛍光発光により行う。この蛍光発光のモニタ方法としては、例えば、公知の方法として、インカレーター法、TaqManプローブ法、サイクリングプローブ法等がある。
Detection of DNA by electrophoresis can be performed by a known technique.
An example of a method for detecting the amplification of the target DNA using fluorescence emission is a real-time PCR method. This real-time PCR method is a method for monitoring and analyzing the amount of PCR amplification in real time. That is, when this real-time PCR method is used, the step of amplifying the extracted DNA by the PCR method (step S4) and the step of detecting specific DNA as an amplification product (step S5) are divided into the real-time PCR method. Will be performed. Usually, real-time PCR is monitored by fluorescence. Examples of the fluorescence emission monitoring method include known methods such as an incalator method, a TaqMan probe method, and a cycling probe method.

DNAプローブを用いた電気化学的検出方法では、導電体表面にキャプチャープローブが結合してなる電極のキャプチャープローブと、酵素標識されたレポータプローブとにターゲットDNAを結合させ、レポータプローブに標識された酵素と基質による反応により電極に流れる電流値を測定することにより、増幅産物であるターゲットDNAを検出する。このようなDNAプローブを用いた電気化学的検出方法で用いる電極について以下に詳述する。   In the electrochemical detection method using a DNA probe, target DNA is bound to an electrode capture probe formed by binding a capture probe to a conductor surface and an enzyme-labeled reporter probe, and the enzyme labeled with the reporter probe The target DNA that is the amplification product is detected by measuring the value of the current flowing through the electrode due to the reaction with the substrate. The electrodes used in the electrochemical detection method using such a DNA probe will be described in detail below.

このDNAプローブを用いた電気化学的検出方法で用いる電極は、導電体上にメディエータが積層されて構成されていてもよい。
導電体としては、通常、電極として用いられるものであればどのような材料でも使用することができる。例えば、グラファイト、カーボン、カーボンファブリック等;アルミニウム、銅、金、白金、銀等の金属又は合金、SnO2、In23、WO3、TiO2等、導
電性酸化物等種々の材料の単層又は2種以上の積層構造が挙げられる。電極の膜厚、大きさ及び形状等は特に限定されるものではなく、使用するメディエータ、酵素等の種類、得ようとするバイオセンサの性能等によって適宜調整することができる。例えば、厚み0.1〜5mm程度、1〜10000mm2程度の面積の矩形形状であることが適当である。
The electrode used in the electrochemical detection method using this DNA probe may be configured by laminating a mediator on a conductor.
As the conductor, any material can be used as long as it is usually used as an electrode. For example, graphite, carbon, carbon fabric, etc .; metals or alloys such as aluminum, copper, gold, platinum, silver, SnO 2 , In 2 O 3 , WO 3 , TiO 2, etc. A layer or a laminated structure of two or more types can be given. The film thickness, size, shape, and the like of the electrode are not particularly limited, and can be appropriately adjusted depending on the type of mediator, enzyme, and the like used, the performance of the biosensor to be obtained, and the like. For example, a rectangular shape having an area of about 0.1 to 5 mm and an area of about 1 to 10000 mm 2 is appropriate.

メディエータとしては、電極と酵素との間で電子を授受し得る電子移動媒体として機能するもので、酵素反応に悪影響を与えないものであれば、どのようなものでも使用することができる。例えば、フェロセン、フェリシアン化アルカリ金属(フェリシアン化カリウム、フェリシアン化リチウム、フェリシアン化ナトリウム等)又はこれらのアルキル置換体(メチル置換体、エチル置換体、プロピル置換体等)、フェナジンメトサルフェート、p−ベンゾキノン、2,6−ジクロロフェノールインドフェノール、メチレンブルー、β−ナフトキノン−4−スルホン酸カリウム、フェナジンエトサルフェート、ビタミンK、ビオローゲン等の酸化還元性の有機又は無機化合物の1種あるいは2種以上の組み合わせが挙げられる。なかでも、水や水溶性有機溶媒(低級アルコール等)に溶解し、取り扱いが容易であるもの、電子移動媒体としての機能が安定しているものが好ましく、例えば、フェロセン、フェリシアン化カリウム等が好適に用いられる。   Any mediator can be used as long as it functions as an electron transfer medium that can exchange electrons between the electrode and the enzyme and does not adversely affect the enzyme reaction. For example, ferrocene, alkali metal ferricyanide (potassium ferricyanide, lithium ferricyanide, sodium ferricyanide, etc.) or alkyl substitutions thereof (methyl substitution, ethyl substitution, propyl substitution, etc.), phenazine methosulfate, p One or more redox organic or inorganic compounds such as benzoquinone, 2,6-dichlorophenolindophenol, methylene blue, potassium β-naphthoquinone-4-sulfonate, phenazine etsulfate, vitamin K, viologen, etc. Combinations are listed. Among them, those that are soluble in water or water-soluble organic solvents (such as lower alcohol) and that are easy to handle and those that have a stable function as an electron transfer medium are preferable. For example, ferrocene, potassium ferricyanide, and the like are preferable. Used.

導電体上に積層されるメディエータの膜厚は、特に限定されるものではなく、導電体の大きさ、用いるメディエータの種類、レポータプローブに標識された酵素の種類等によって適宜調整することができる。例えば、0.1μm〜1000μm程度が挙げられる。なお、メディエータを導電体上に積層する方法は、メディエータの種類によって、適当なものを適宜選択することができる。例えば、メディエータをその機能を阻害しない溶媒、例えば、水又は水溶性有機溶媒等に溶解させ、塗布、乾燥する方法、メディエータを適当な担体、例えば、樹脂、タンパク等の高分子化合物等に混合及び分散させ、担体を薄膜状に形成する方法、交互積層法(現代化学、1997年1月、p20〜25参照)等、当該分野で公知の薄膜形成法のすべてを利用することができる。なかでも、後述する交互積層法が好ましい。   The film thickness of the mediator laminated on the conductor is not particularly limited and can be appropriately adjusted depending on the size of the conductor, the type of mediator used, the type of enzyme labeled on the reporter probe, and the like. For example, about 0.1 micrometer-1000 micrometers is mentioned. An appropriate method for laminating the mediator on the conductor can be appropriately selected depending on the type of mediator. For example, a method in which the mediator is dissolved in a solvent that does not inhibit its function, for example, water or a water-soluble organic solvent, and is applied and dried. All of the thin film forming methods known in the art such as a method of dispersing and forming a carrier in a thin film, and an alternating lamination method (Hyundai Kagaku, January 1997, p20-25) can be used. Especially, the alternating lamination method mentioned later is preferable.

このDNA測定装置の電極では、上述したメディエータが、高分子担体とともに層状で積層されているものもある。ここで用いることができる高分子担体としては、電荷を有すること、ポリマーであること及び水溶性であることのいずれか1種、好ましくは全ての性質を満足するものが適当である。電荷は正及び負のいずれでもよい。高分子担体は、例えば、各種タンパク質(例えば、酵素、抗体、レセプタータンパク等)、ポリペプチド(例えば、ポリリシン、ポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸等)、水溶性合成高分子化合物(例えば、ポリエチレンイミン、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース、ポリスチレンスルホン酸、ポリジメチルジアリルアンモニウムクロライド等)、天然高分子(アルギン酸及びその塩類、トラガントガム等)が挙げられる。   In some electrodes of this DNA measuring apparatus, the above-mentioned mediator is laminated in layers with a polymer carrier. As the polymer carrier that can be used here, any one of those having a charge, being a polymer, and being water-soluble, and preferably satisfying all properties is suitable. The charge may be positive or negative. The polymer carrier includes, for example, various proteins (eg, enzymes, antibodies, receptor proteins, etc.), polypeptides (eg, polylysine, polyaspartic acid, polyglutamic acid, etc.), water-soluble synthetic polymer compounds (eg, polyethyleneimine, Acrylic acid, carboxymethyl cellulose, polystyrene sulfonic acid, polydimethyldiallylammonium chloride, etc.) and natural polymers (alginic acid and its salts, tragacanth gum, etc.).

メディエータ等を高分子担体とともに積層する方法としては、特に限定されるものではなく、メディエータ等を高分子担体に分散、あるいは高分子担体とともに適当溶媒(水、緩衝液、水溶性有機溶媒等)に溶解又は分散し、塗布、乾燥する方法でもよいし、交互積層法を利用してもよい。   The method for laminating the mediator and the like together with the polymer carrier is not particularly limited, and the mediator or the like is dispersed in the polymer carrier, or the polymer carrier is mixed with an appropriate solvent (water, buffer solution, water-soluble organic solvent, etc.). A method of dissolving or dispersing, coating and drying may be used, or an alternating lamination method may be used.

メディエータを積層する交互積層法(ここでは、各層を順次積層する方法)は、例えば、以下のように行うことができる。
まず、導電体表面を活性化することにより、正又は負に帯電させる。次いで、メディエータを構成する分子、あるいはメディエータを分散/メディエータと結合した高分子担体を負又は正に帯電させ、これを導電体表面に接触させることにより、正と負との電荷の間の相互作用を通してメディエータを導電体表面に積層する。なお、このような1回の正負の相互作用によって、必要なメディエータ量を確保することができれば、上述のような積層は1層のみでよいが、さらに多量のメディエータを導電体表面に積層したい場合は、上述の相互作用を複数回行うことによって、メディエータ層を複数層、例えば、2〜20層程度積層してもよい。この場合、積層されたメディエータ上に、これと反対の電荷を有する担体(例えば、上述した高分子担体)又はメディエータ等を積層し、再度、メディエータを構成する分子等を、この高分子担体等の上に積層するという一連の操作を繰り返すことによって、多数層のメディエータの積層を実現することができる。
For example, the alternate lamination method of laminating mediators (here, the method of laminating each layer sequentially) can be performed as follows.
First, the conductor surface is activated to be positively or negatively charged. Next, the interaction between the positive and negative charges is made by negatively or positively charging the molecule constituting the mediator, or the polymer carrier in which the mediator is dispersed / bound to the mediator, and bringing it into contact with the conductor surface. The mediator is stacked on the surface of the conductor. If the required amount of mediator can be ensured by such a single positive / negative interaction, only one layer may be stacked as described above, but a larger amount of mediator is desired to be stacked on the conductor surface. The above-mentioned interaction may be performed a plurality of times to laminate a plurality of mediator layers, for example, about 2 to 20 layers. In this case, a carrier having the opposite charge (for example, the above-described polymer carrier) or a mediator or the like is laminated on the laminated mediator, and a molecule constituting the mediator is again transferred to the polymer carrier or the like. By repeating a series of operations of stacking on top of each other, it is possible to realize stacking of multiple layers of mediators.

この電極には、DNA断片を固定させておく。このDNA断片は、DNAの相補性を利用して、検出及び/又は定量目的のDNA(以下「ターゲットDNA」と記す)と対合させるためのキャプチャープローブである。   A DNA fragment is fixed to this electrode. This DNA fragment is a capture probe for pairing with DNA for detection and / or quantification (hereinafter referred to as “target DNA”) using the complementarity of DNA.

そして、別のDNA断片(ターゲットDNA及びレポータプローブ)を加えて、キャプチャープローブ、ターゲットDNA、レポータプローブがこの順にメディエータを介して電極に結合させられ、ターゲットDNAの検出及び/又は定量を行う。つまり、電極上で、いわゆるターゲットDNAのハイブリダイゼーションを行わせる。そして、ターゲットDNA及びレポータプローブが結合された電極を用いて、メディエータを介する間接的な電子授受を、例えば、電流値として測定することによって、ターゲットDNAの検出及び/又は定量を行うことができる。   Then, another DNA fragment (target DNA and reporter probe) is added, and the capture probe, the target DNA, and the reporter probe are bound to the electrode in this order via the mediator, and the target DNA is detected and / or quantified. That is, so-called target DNA hybridization is performed on the electrode. Then, by using an electrode to which the target DNA and the reporter probe are bound, indirect electron exchange via the mediator is measured as, for example, a current value, and thus the target DNA can be detected and / or quantified.

ターゲットDNAは、DNAの相補性を利用して、このキャプチャープローブと対合させられる検出及び/又は定量目的のDNA断片である。なお、このターゲットDNAは、本発明の微生物検出方法においては、捕獲され洗浄された微生物(サルモネラ等)から抽出されたDNAが、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)により増幅されて用いられる。レポータプローブは、DNAの相補性を利用してターゲットDNAと対合して、ターゲットDNAの検出及び/又は定量するために酵素が標識されている。   The target DNA is a DNA fragment for the purpose of detection and / or quantification that is paired with this capture probe using the complementarity of DNA. In the microorganism detection method of the present invention, this target DNA is used after the DNA extracted from the captured and washed microorganism (such as Salmonella) is amplified by the polymerase chain reaction (PCR). The reporter probe is paired with a target DNA by utilizing the complementarity of DNA, and an enzyme is labeled for detection and / or quantification of the target DNA.

電極上にキャプチャープローブを固定する方法としては、当該分野で公知の方法の全て及びそれらに準じた方法を利用することができる。例えば、電極上にストレプトアビジンを積層し、キャプチャープローブの5’末端をビオチン修飾し、アビジン−ビオチンの相互作用により固定する方法又はこれに準じた方法が挙げられる。   As a method for fixing the capture probe on the electrode, all methods known in the art and methods according to them can be used. For example, a method in which streptavidin is laminated on the electrode, the 5 'end of the capture probe is modified with biotin, and is immobilized by the avidin-biotin interaction, or a method according to this method.

なお、DNA断片を用いる方法、つまりDNAプローブ法、DNAハイブリダイゼーション自体は当該分野で公知の方法の全て及びそれらに準じた方法を利用することができる。この際に利用するDNA断片は、市販されているいずれを用いてもよい。例えば、サルモネラのプローブ(Rahn K., S. A. De Grandis, R. C. Clarke, S. A. McEwen, J. E. Galan, C. Ginocchio, R. Curtiss and C.L. Gyles, Mol. Cell. Probes, 6, 271-279 (1992)参照)、タカラバイオケミカルス、赤痢菌および腸管侵入性大腸菌(EIEC)invE遺伝
子検出用Primer Set INV-1& 2、赤痢菌および腸管侵入性大腸菌(EIEC)ipaH遺伝子検出
用Primer Set IPA-1& 2、コレラ毒素遺伝子検出用Primer Set VCT-1 & 2(いずれも(株
)島津製作所製)等が挙げられる。
In addition, as a method using a DNA fragment, that is, a DNA probe method and DNA hybridization itself, all methods known in the art and methods according to them can be used. Any commercially available DNA fragment may be used. For example, Salmonella probes (see Rahn K., SA De Grandis, RC Clarke, SA McEwen, JE Galan, C. Ginocchio, R. Curtiss and CL Gyles, Mol. Cell. Probes, 6, 271-279 (1992)) , Takara Biochemicals, Shigella and intestinal invasive Escherichia coli (EIEC) Primer Set INV-1 & 2 for invE gene detection, Shigella and intestinal invasive Escherichia coli (EIEC) ipaH gene detection Primer Set IPA-1 & 2, cholera toxin gene Examples include Primer Set VCT-1 & 2 for detection (all manufactured by Shimadzu Corporation).

上記のようにして作成された電極は、通常、対電極と、これらの電極及び対電極とを収容し、基質を含有する溶液を収容することができる反応器内に配置され、さらにこの反応器内に、両電極がほぼ完全に浸漬する程度に溶液で充填されたバイオセンサにおいて、利用されることが適当である。このようなバイオセンサにおいては、サイクリックボルタンメトリを利用することによって、例えば、両電極に所定の電位差を有する定電位を与え、酵素の反応に起因して発生する電流値を、例えば、限界酸化電流値として測定して、判定を行うことができる。電流値の検出は、例えば、ポテンショスタット、電流計等の電流検出部によって行うことができる。このDNAプローブを用いた電気化学的検出方法においては、このようなバイオセンサを用いて電流値を測定することによりDNAの検出を行う。   The electrode prepared as described above is usually disposed in a reactor that contains the counter electrode, these electrodes and the counter electrode, and can contain the solution containing the substrate. It is suitable to be used in a biosensor filled with a solution so that both electrodes are almost completely immersed therein. In such a biosensor, by using cyclic voltammetry, for example, a constant potential having a predetermined potential difference is applied to both electrodes, and the current value generated due to the reaction of the enzyme is, for example, limited. Determination can be made by measuring as an oxidation current value. The current value can be detected by a current detection unit such as a potentiostat or an ammeter, for example. In the electrochemical detection method using this DNA probe, DNA is detected by measuring the current value using such a biosensor.

以上のように、上記ステップS1〜ステップS5の各工程を、順次、実行することにより、特定の微生物(サルモネラ)の検出を行うことができる。
例えば、サルモネラの検出を行う場合に、サルモネラを捕獲する際に、ポリミキシンBを固定化した捕捉体を用いた場合、ポリミキシンBと結合するリポポリサッカライドを外膜の構成成分に有するグラム陰性菌が捕獲される。そして、捕獲された微生物を洗浄し、この微生物のDNAを抽出してPCR法によるDNAの増幅を経てターゲットDNAを検出するため、捕獲された微生物(この場合は、グラム陰性菌)に由来するDNAから増幅された増幅産物のみを対象として、サルモネラのDNAの検出が行われる。
As described above, a specific microorganism (Salmonella) can be detected by sequentially executing the steps S1 to S5.
For example, when Salmonella is detected, when capturing a Salmonella, a Gram-negative bacterium having a lipopolysaccharide that binds to Polymyxin B as a constituent component of the outer membrane is used when a capturing body immobilizing Polymyxin B is used. Be captured. Then, since the captured microorganism is washed, the DNA of this microorganism is extracted and the target DNA is detected through amplification of the DNA by the PCR method, the DNA derived from the captured microorganism (in this case, Gram-negative bacteria) Salmonella DNA is detected only for amplification products amplified from the above.

また、検出対象の微生物(サルモネラ)の構成成分である抗原と結合する抗体を固定化した捕捉体を用いる場合、この抗原を有する微生物のみが捕獲される。そして、捕獲された微生物を洗浄し、この微生物のDNAを抽出してPCR法によるDNAの増幅を経てターゲットDNAを検出するため、捕獲された微生物(この場合は、捕捉体に固定化された抗体に結合する抗原を有する微生物)に由来するDNAから増幅された増幅産物のみを対象として、検出対象の微生物(サルモネラ)のDNAの検出が行われる。   In addition, when a capturing body in which an antibody that binds to an antigen that is a constituent component of a microorganism (Salmonella) to be detected is used, only the microorganism having this antigen is captured. Then, the captured microorganism is washed, the DNA of the microorganism is extracted, and the target DNA is detected through amplification of the DNA by the PCR method. In this case, the captured microorganism (in this case, the antibody immobilized on the capturing body) Detection of the DNA of the detection target microorganism (Salmonella) is carried out only for the amplification product amplified from the DNA derived from the microorganism having the antigen that binds to the microorganism.

このように、本実施形態の微生物検出方法では、微生物を捕獲し洗浄することによる第1段階の選択と、捕獲され洗浄された微生物から抽出されたDNAを増幅し、増幅産物であるターゲットDNAを検出する第2段階の選択との、2段階の選択が行われる。   As described above, in the microorganism detection method of the present embodiment, selection of the first stage by capturing and washing microorganisms, amplification of DNA extracted from the captured and washed microorganisms, and amplification of target DNA that is an amplification product are performed. A two-stage selection is made, with the selection of the second stage to be detected.

以上、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
(1) 上記実施形態では、サルモネラの構成成分と結合するリガンドもしくは抗体を固定化した捕捉体を用いて微生物を捕獲し、捕獲した微生物を洗浄し、洗浄した微生物からDNAを抽出し、抽出されたDNAをPCR法により増幅し、増幅産物であるターゲットDNAを検出することにより、サルモネラの検出を行う。このため、サルモネラの検出を行う場合に、増菌培養を行わないため、短時間でサルモネラの検出を行うことができる。また、サルモネラの構成成分と結合するリガンドもしくは抗体を固定化した捕捉体を用いて微生物を捕獲し洗浄することによる選択と、捕獲され洗浄された微生物からのDNAの検出という2段階の選定によりサルモネラの検出を行うため、判定の精度を向上させることができる。また、まずサルモネラの構成成分と結合するリガンドもしくは抗体を固定化した捕捉体を用いて微生物を捕獲し洗浄することにより微生物の選択を行った後に、DNAの検出を行うため、捕捉体に固定化されたリガンドもしくは抗体と結合する構成成分を有さない微生物のDNAや、死菌や微生物の死滅により溶出されているDNAによる影響を受けることなく、検出対象の微生物(サルモネラ)を検出できる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the above-described embodiment, a microorganism is captured using a capturing body on which a ligand or antibody that binds to a constituent of Salmonella is immobilized, the captured microorganism is washed, and DNA is extracted from the washed microorganism. Salmonella is detected by amplifying the obtained DNA by the PCR method and detecting the target DNA as an amplification product. For this reason, when detecting Salmonella, since enrichment culture is not performed, Salmonella can be detected in a short time. In addition, Salmonella is selected in two steps: selection by capturing and washing microorganisms using a capture body on which ligands or antibodies that bind to Salmonella components are immobilized, and detection of DNA from the captured and washed microorganisms. Therefore, the determination accuracy can be improved. In addition, the microorganism is first selected by capturing and washing the microorganism using a capture body in which a ligand or antibody that binds to a constituent of Salmonella is immobilized, and then immobilized on the capture body in order to detect DNA. The microorganism (Salmonella) to be detected can be detected without being affected by the DNA of a microorganism that does not have a constituent component that binds to the ligand or antibody, or the DNA that is eluted by killed bacteria or killed microorganisms.

(2) 上記実施形態では、捕獲された微生物の洗浄に、緩衝液、ポリアニオンを含ん
だ緩衝液、界面活性剤を含んだ緩衝液、界面活性剤水溶液、アルコール水溶液の中から選択される液体を用いる。例えば、ポリアニオンを含んだ緩衝液を用いて洗浄する場合、ネガティブチャージしている微生物に対して、ポジティブチャージしている夾雑物は容易に取り除くことができる。
(2) In the above-described embodiment, a liquid selected from a buffer solution, a buffer solution containing a polyanion, a buffer solution containing a surfactant, a surfactant aqueous solution, and an alcohol aqueous solution is used for washing the captured microorganism. Use. For example, when washing is performed using a buffer solution containing a polyanion, contaminants that are positively charged can be easily removed from negatively charged microorganisms.

(3) 上記実施形態では、サルモネラの構成成分と結合するリガンドもしくは抗体を固定化した、磁気ビーズ、磁性ナノ粒子、容器内面を捕捉体として用いることができる。このため、容易にサルモネラを捕獲できる。   (3) In the above embodiment, magnetic beads, magnetic nanoparticles, and the inner surface of a container, on which a ligand or antibody that binds to a constituent of Salmonella is immobilized, can be used as a capturing body. For this reason, Salmonella can be easily captured.

(4) 上記実施形態では、電気泳動法により、増幅産物であるターゲットDNAを検出することができる。このため、増幅産物であるターゲットDNAの検出を、より少ないコストで簡易に行うことができる。   (4) In the above embodiment, target DNA that is an amplification product can be detected by electrophoresis. For this reason, detection of target DNA which is an amplification product can be easily performed at a lower cost.

(5) 上記実施形態では、蛍光発光を利用してターゲットDNAの増幅を検出する方法により、増幅産物であるターゲットDNAを検出することができる。このため、より短時間かつ高感度で増幅産物であるターゲットDNAを検出することができる。   (5) In the above embodiment, the target DNA that is an amplification product can be detected by a method of detecting the amplification of the target DNA using fluorescence. For this reason, it is possible to detect the target DNA as an amplification product in a shorter time and with higher sensitivity.

(6) 上記実施形態では、導電体表面にキャプチャープローブが結合してなる電極のキャプチャープローブと、酵素標識されたレポータプローブとにターゲットDNAを結合させ、レポータプローブに標識された酵素と基質による反応により電極に流れる電流値を測定することにより、増幅産物であるターゲットDNAを検出することができる。これにより、増幅産物であるターゲットDNAの検出を、より簡易、簡便かつ高感度に行うことができる。   (6) In the above embodiment, the target DNA is bound to the capture probe of the electrode formed by binding the capture probe to the surface of the conductor and the enzyme-labeled reporter probe, and the reaction between the enzyme labeled on the reporter probe and the substrate is performed. By measuring the value of the current flowing through the electrode, the target DNA that is the amplification product can be detected. Thereby, detection of target DNA which is an amplification product can be performed more simply, simply and with high sensitivity.

(7) 上記実施形態では、熱抽出法により、捕捉体に結合した状態の微生物からDNAを抽出することができる。これにより、捕獲され洗浄された微生物からのDNAの抽出を簡易な操作により行うことができる。   (7) In the said embodiment, DNA can be extracted from the microorganisms couple | bonded with the capture body by the heat | fever extraction method. Thereby, the extraction of DNA from the captured and washed microorganism can be performed by a simple operation.

(DNAプローブを用いた電気化学的検出方法によるDNA検出装置を用いた具体例)
次に、上記のような微生物検出方法において、DNAプローブを用いた電気化学的検出方法によるDNA検出装置を用いた具体例について、図2〜図7を用いて説明する。このDNA検出装置は、導電体表面にキャプチャープローブが結合してなる電極と、温度制御部と、前記電極に流れる電流値を測定する電流測定部とを備えている。そして、このDNA検出装置を用いて、上記ステップS3〜ステップS4の各工程を実行する。
(Specific example using a DNA detector by an electrochemical detection method using a DNA probe)
Next, a specific example using a DNA detection apparatus based on an electrochemical detection method using a DNA probe in the above-described microorganism detection method will be described with reference to FIGS. This DNA detection apparatus includes an electrode in which a capture probe is coupled to the surface of a conductor, a temperature control unit, and a current measurement unit that measures the value of a current flowing through the electrode. And each process of said step S3-step S4 is performed using this DNA detection apparatus.

なお、上記ステップS1については、例えば、検出対象の微生物(サルモネラ)の構成成分と結合するリガンドもしくは抗体を固定化した磁気ビーズや磁性ナノ粒子、又は、このようなリガンドもしくは抗体を内面に固定化した容器(例えば、チューブ)を用いて、検出対象の微生物(サルモネラ)の構成成分と結合するリガンドもしくは抗体を固定化した捕捉体を用いて微生物を捕獲する。そして、捕獲された微生物を洗浄する工程(ステップS2)では、例えば、緩衝液(例えば、PBS)、ポリアニオンを含んだ緩衝液、界面活性剤を含んだ緩衝液(例えば、PBS−T)、界面活性剤水溶液、アルコール水溶液の中から選択される液体を用いて洗浄を行う。   As for the above step S1, for example, magnetic beads or magnetic nanoparticles to which a ligand or an antibody that binds to a constituent component of a microorganism (Salmonella) to be detected is immobilized, or such a ligand or antibody is immobilized on the inner surface. Using the obtained container (for example, a tube), the microorganism is captured using a capturing body on which a ligand or an antibody that binds to a constituent component of the microorganism (Salmonella) to be detected is immobilized. In the step of washing the captured microorganism (step S2), for example, a buffer solution (eg, PBS), a buffer solution containing a polyanion, a buffer solution containing a surfactant (eg, PBS-T), an interface Washing is performed using a liquid selected from an aqueous activator solution and an aqueous alcohol solution.

そして、次の工程、すなわち、洗浄された微生物からDNAを抽出する工程(ステップS3)では、このようにして捕獲され洗浄された微生物からのDNAの抽出を、このDNA検出装置を用いて行い、さらに、このDNA検出装置を用いて、抽出されたDNAをPCR法により増幅する工程(ステップS4)と、増幅産物であるターゲットDNAを検出する工程(ステップS5)を実行する。   Then, in the next step, that is, the step of extracting DNA from the washed microorganism (step S3), extraction of the DNA from the microorganism thus captured and washed is performed using this DNA detection apparatus, Furthermore, using this DNA detector, a step of amplifying the extracted DNA by the PCR method (step S4) and a step of detecting the target DNA that is an amplification product (step S5) are executed.

次に、DNA検出装置について説明する。
図2に示すように、DNA検出装置30の上面には、測定部31が備えられている。この測定部31には、電極部(バイオセンサ)32(図3参照)が備えられており、この電極部32を移動させるための電極移動用ツマミ33が、この測定部31の上面に備えられている。この測定部31は、蓋状になっており、上下方向に開閉可能となっている。
Next, a DNA detection apparatus will be described.
As shown in FIG. 2, a measurement unit 31 is provided on the upper surface of the DNA detection device 30. The measurement unit 31 includes an electrode unit (biosensor) 32 (see FIG. 3), and an electrode moving knob 33 for moving the electrode unit 32 is provided on the upper surface of the measurement unit 31. ing. The measuring unit 31 has a lid shape and can be opened and closed in the vertical direction.

この測定部31を持ち上げた状態において、それぞれ2つのスタンバイステーション34、ハイブリッドステーション35及び測定ステーション36が露出する。スタンバイステーション34は、PCRの実行時に電極部32を退避させておくために用いられる。ハイブリッドステーション35は、捕獲され洗浄された微生物を入れたサンプルチューブ101をセットして、DNAの熱抽出及び抽出されたDNAを用いたPCRを実行し、PCR処理後に電極部32を挿入して、ハイブリダイゼーションを行わせるために用いられる。測定ステーション36は、判定液を注入した判定液チューブ102をセットし、ハイブリッドステーション35から取り出した電極部32を挿入して、電流を測定するために用いられる。   In the state where the measurement unit 31 is lifted, the two standby stations 34, the hybrid station 35, and the measurement station 36 are exposed. The standby station 34 is used for retracting the electrode unit 32 when performing PCR. The hybrid station 35 sets the sample tube 101 containing the captured and washed microorganisms, performs DNA thermal extraction and PCR using the extracted DNA, inserts the electrode part 32 after the PCR process, Used to cause hybridization. The measurement station 36 is used to set the determination liquid tube 102 into which the determination liquid has been injected, insert the electrode unit 32 taken out from the hybrid station 35, and measure the current.

DNA検出装置30の上面には、さらに、電源スイッチ(電源SW)41、スタートスイッチ(スタートSW)42、ストップスイッチ(ストップSW)43が備えられている。   On the upper surface of the DNA detection device 30, a power switch (power SW) 41, a start switch (start SW) 42, and a stop switch (stop SW) 43 are further provided.

DNA検出装置30の正面下部には、設定用ロータリースイッチ(設定用ロータリーSW)44及びUSBコネクタ45が備えられている。この設定用ロータリーSW44の上側には、制御される温度の推移を示す温度制御パターンが示されており、PCR、ハイブリダイゼーション、測定の各処理の各段階について、それぞれ、温度及び時間を設定するスイッチを対応付けて表示している。この設定用ロータリーSW44では、これらの各段階での温度及び時間、PCRサイクルの回数、及び測定電圧の設定入力が行われる。USBコネクタ45は、測定データの転送のためにパソコンと接続する場合に用いられる。   A setting rotary switch (setting rotary SW) 44 and a USB connector 45 are provided at the lower front of the DNA detection device 30. On the upper side of the setting rotary SW 44, there is shown a temperature control pattern indicating the transition of the temperature to be controlled, and switches for setting the temperature and time for each stage of PCR, hybridization, and measurement. Are displayed in association with each other. In the setting rotary SW 44, the setting and input of the temperature and time, the number of PCR cycles, and the measurement voltage in each of these stages are performed. The USB connector 45 is used when connecting to a personal computer for transferring measurement data.

DNA検出装置30の正面上部には、LCD表示部51が設けられている。また、DNA検出装置30の両側の側面には、冷却用ファンモータ52及び排熱口53が、それぞれ備えられている。また、このDNA検出装置30の背面には、図示しないが、冷却用ファンモータ、ヒューズホルダ及び電源入力部が設けられている。   An LCD display unit 51 is provided on the front upper portion of the DNA detection device 30. Further, a cooling fan motor 52 and a heat exhaust port 53 are respectively provided on the side surfaces on both sides of the DNA detection device 30. Although not shown, a cooling fan motor, a fuse holder, and a power input unit are provided on the back surface of the DNA detection device 30.

次に、図3を用いて、DNA検出装置30のブロック構成を説明する。
図3に示すように、DNA検出装置30は、CPU61を備えている。CPU61は、スイッチ制御機能(SW制御機能)62、設定数値変換機能63、時間制御機能64、PCRステップ制御機能65を備えている。さらに、CPU61は、温度制御機能66、温度検出・PID演算機能67、温度制御機能68、温度検出・PID演算機能69を備えている。
Next, the block configuration of the DNA detection device 30 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3, the DNA detection device 30 includes a CPU 61. The CPU 61 includes a switch control function (SW control function) 62, a set numerical value conversion function 63, a time control function 64, and a PCR step control function 65. Further, the CPU 61 includes a temperature control function 66, a temperature detection / PID calculation function 67, a temperature control function 68, and a temperature detection / PID calculation function 69.

SW制御機能62は、スタートSW42、ストップSW43がそれぞれ押下されると、時間制御機能64、PCRステップ制御機能65をそれぞれ制御することにより、処理を開始又は中断する機能である。設定数値変換機能63は、設定用ロータリーSW44により設定入力された温度、時間、PCRサイクルの回数、及び測定電圧の数値に関するデータ変換を行い、各設定値を、時間制御機能64、PCRステップ制御機能65、温度制御機能66,68、測定電圧発生回路91に対してそれぞれ指示する機能である。   The SW control function 62 is a function for starting or interrupting processing by controlling the time control function 64 and the PCR step control function 65, respectively, when the start SW 42 and the stop SW 43 are pressed. The set numerical value conversion function 63 performs data conversion related to the temperature, time, the number of PCR cycles, and the numerical value of the measurement voltage set and input by the setting rotary SW 44, and each set value is converted into a time control function 64 and a PCR step control function. 65, a temperature control function 66, 68, and a function for instructing the measurement voltage generation circuit 91.

時間制御機能64は、各処理の処理時間を制御するとともに、時間制御に関する情報をLCD表示部51に表示させる機能である。PCRステップ制御機能65は、PCRステップの回数を制御するとともに、PCRステップ制御に関する情報をLCD表示部51に
表示させる機能である。
The time control function 64 is a function for controlling the processing time of each process and displaying information related to time control on the LCD display unit 51. The PCR step control function 65 is a function for controlling the number of PCR steps and displaying information on the PCR step control on the LCD display unit 51.

温度制御機能66及び温度検出・PID演算機能67は、PCR及びハイブリダイゼーションに関する温度の設定値に基づいて、PCRブロック70における温度制御を行う機能である。   The temperature control function 66 and the temperature detection / PID calculation function 67 are functions for performing temperature control in the PCR block 70 based on temperature set values relating to PCR and hybridization.

PCRブロック70の各側面及び底面には、ペルチェ素子71が設けられている。また、PCRブロック70の両側側面及び背面には、冷却用ファン72が設けられている。さらに、温度センサ73がPCRブロック70に備えられている。そして、このPCRブロック70には、前述のハイブリッドステーション35が設けられている。   A Peltier element 71 is provided on each side and bottom of the PCR block 70. Further, cooling fans 72 are provided on both side surfaces and the back surface of the PCR block 70. Furthermore, a temperature sensor 73 is provided in the PCR block 70. The PCR block 70 is provided with the hybrid station 35 described above.

ペルチェ素子71は、ペルチェ効果を利用した素子であって、PCRブロック70の温度サイクルを調整する。冷却用ファン72は、放熱を行うために用いられる。温度センサ73は、PCRブロック70の温度の測定を行う。   The Peltier element 71 is an element using the Peltier effect, and adjusts the temperature cycle of the PCR block 70. The cooling fan 72 is used for heat dissipation. The temperature sensor 73 measures the temperature of the PCR block 70.

温度制御機能66は、PCRブロック70の温度制御を行うための制御信号を、加熱/冷却切替回路75に出力する機能である。温度検出・PID演算機能67は、温度センサ73によって測定されたPCRブロック70における温度を検出し、検出された温度と、温度制御機能66から指示された設定温度とに基づいて、PID演算を行う機能である。そして、算出された値に関する信号を電流制御回路74に出力する。   The temperature control function 66 is a function for outputting a control signal for controlling the temperature of the PCR block 70 to the heating / cooling switching circuit 75. The temperature detection / PID calculation function 67 detects the temperature in the PCR block 70 measured by the temperature sensor 73 and performs PID calculation based on the detected temperature and the set temperature instructed from the temperature control function 66. It is a function. Then, a signal related to the calculated value is output to the current control circuit 74.

電流制御回路74は、温度検出・PID演算機能67により出力された信号に従って、熱制御電源60からの熱制御電源電圧に基づく制御電流を加熱/冷却切替回路75に出力する。   The current control circuit 74 outputs a control current based on the thermal control power supply voltage from the thermal control power supply 60 to the heating / cooling switching circuit 75 in accordance with the signal output by the temperature detection / PID calculation function 67.

加熱/冷却切替回路75は、加熱/冷却の切替を指示する信号をペルチェ素子71に出力する。そして、ペルチェ素子71により、PCRブロック70の温度サイクルの調整を行う。   The heating / cooling switching circuit 75 outputs a signal instructing switching between heating / cooling to the Peltier element 71. Then, the temperature cycle of the PCR block 70 is adjusted by the Peltier element 71.

温度制御機能68及び温度検出・PID演算機能69は、測定部ブロック80における温度制御を行う機能である。
測定部ブロック80は、加熱ヒータ81により加熱される。また、温度センサ82が測定部ブロック80に備えられている。そして、この測定部ブロック80には、前述の測定ステーション36が設けられている。
The temperature control function 68 and the temperature detection / PID calculation function 69 are functions for performing temperature control in the measurement unit block 80.
The measuring unit block 80 is heated by the heater 81. A temperature sensor 82 is provided in the measurement unit block 80. The measuring unit block 80 is provided with the measuring station 36 described above.

温度制御機能68は、測定部ブロック80の設定温度に関するデータを温度検出・PID演算機能69に指示する機能である。
温度検出・PID演算機能69は、温度センサ82によって測定された測定部ブロック80における温度を検出し、検出された温度と、温度制御機能68から指示された設定温度とに基づいて、PID演算を行う機能である。そして、算出された値に関する信号を電流制御回路83に出力する。
The temperature control function 68 is a function for instructing the temperature detection / PID calculation function 69 of data related to the set temperature of the measurement unit block 80.
The temperature detection / PID calculation function 69 detects the temperature in the measurement unit block 80 measured by the temperature sensor 82, and performs PID calculation based on the detected temperature and the set temperature instructed from the temperature control function 68. This is a function to be performed. Then, a signal related to the calculated value is output to the current control circuit 83.

電流制御回路83は、温度検出・PID演算機能69により出力された信号に従って、熱制御電源60からの熱制御電源電圧に基づく制御電流を加熱ヒータ81に出力する。そして、加熱ヒータ81により、測定部ブロック80の温度が調整される。   The current control circuit 83 outputs a control current based on the thermal control power supply voltage from the thermal control power supply 60 to the heater 81 in accordance with the signal output by the temperature detection / PID calculation function 69. Then, the temperature of the measurement unit block 80 is adjusted by the heater 81.

測定電圧発生回路91は、測定電圧を発生させ、この測定電圧をワーク電流測定ヘッドアンプ92に出力する。ワーク電流測定ヘッドアンプ92には、電極部32が接続されている。電極部32は、電極32a、参照電極32b、及び対電極32cを備えている(図5参照)。   The measurement voltage generation circuit 91 generates a measurement voltage and outputs the measurement voltage to the work current measurement head amplifier 92. The electrode part 32 is connected to the work current measuring head amplifier 92. The electrode unit 32 includes an electrode 32a, a reference electrode 32b, and a counter electrode 32c (see FIG. 5).

ワーク電流測定ヘッドアンプ92は、測定電流をA/D変換回路93に出力する。A/D変換回路93は、測定電流についてA/D変換を行い、測定電流をLCD表示部51に表示させる。   The work current measurement head amplifier 92 outputs the measurement current to the A / D conversion circuit 93. The A / D conversion circuit 93 performs A / D conversion on the measurement current and causes the LCD display unit 51 to display the measurement current.

このDNA検出装置30において、温度制御機能66、温度検出・PID演算機能67、電流制御回路74、加熱/冷却切替回路75、ペルチェ素子71、冷却用ファン72及び温度センサ73が、特許請求の範囲に記載の温度制御部を構成する。また、ワーク電流測定ヘッドアンプ92、A/D変換回路93及び測定電圧発生回路91が、特許請求の範囲に記載の電流測定部を構成する。   In this DNA detection device 30, a temperature control function 66, a temperature detection / PID calculation function 67, a current control circuit 74, a heating / cooling switching circuit 75, a Peltier element 71, a cooling fan 72, and a temperature sensor 73 are included in the claims. The temperature control unit described in 1 is configured. The work current measurement head amplifier 92, the A / D conversion circuit 93, and the measurement voltage generation circuit 91 constitute a current measurement unit described in the claims.

次に、上述のステップS3〜ステップS5の各工程について説明する。ここで、PCR処理及び測定処理における温度制御及び電極移動についての説明では、図4及び図5を用いる。図4は、PCR処理及び測定処理における温度制御の説明図である。なお、PCR繰り返し回数は設定変更可能であるが、図4においては、PCR繰り返し回数を3回とした場合の温度遷移例を示す。図5は、電極移動の説明図である。   Next, each process of above-mentioned step S3-step S5 is demonstrated. Here, FIGS. 4 and 5 are used in the description of the temperature control and the electrode movement in the PCR process and the measurement process. FIG. 4 is an explanatory diagram of temperature control in the PCR process and the measurement process. Although the number of PCR repetitions can be changed, FIG. 4 shows an example of temperature transition when the number of PCR repetitions is three. FIG. 5 is an explanatory diagram of electrode movement.

まず、捕獲され洗浄された微生物からDNAを抽出する工程(ステップS3)、及び、PCR法によりDNAを増幅する工程(ステップS4)について説明する。
捕獲され洗浄された微生物からのDNAの抽出においては、捕捉体に結合した状態の微生物からDNAを抽出する。具体的には、まず、捕捉体に結合した状態の微生物を含有する溶液をサンプルチューブ101に入れる。ここで、例えば、検出対象の微生物(サルモネラ)の構成成分と結合するリガンドもしくは抗体を固定化した磁気ビーズや磁性ナノ粒子を捕捉体として用い、微生物が結合した状態の磁気ビーズや磁性ナノ粒子をサンプルチューブ101に投入する。なお、このようなリガンドもしくは抗体をサンプルチューブ101の内面に固定化して捕捉体として用いてもよい。この場合、サンプルチューブ101の内面に微生物が付着した状態で、サンプルチューブ101内の溶液の入れ替えを行う。なお、サンプルチューブ101に入れる溶液は、ここでは、後述するサンプル液のように調製する。
First, the process of extracting DNA from captured and washed microorganisms (step S3) and the process of amplifying DNA by the PCR method (step S4) will be described.
In the extraction of DNA from the captured and washed microorganism, DNA is extracted from the microorganism in a state bound to the capturing body. Specifically, first, a solution containing the microorganisms bound to the capturing body is put into the sample tube 101. Here, for example, a magnetic bead or magnetic nanoparticle to which a ligand or an antibody that binds to a constituent component of a microorganism (Salmonella) to be detected is immobilized is used as a capturing body, and a magnetic bead or magnetic nanoparticle in a state in which the microbe is bound is used. The sample tube 101 is charged. Such a ligand or antibody may be immobilized on the inner surface of the sample tube 101 and used as a capturing body. In this case, the solution in the sample tube 101 is replaced with microorganisms attached to the inner surface of the sample tube 101. In addition, the solution put into the sample tube 101 is prepared like the sample liquid mentioned later here.

この捕捉体に結合した状態の微生物を含む溶液(サンプル液)を入れたサンプルチューブ101を用いてDNAの熱抽出が行われる。なお、ここでは、捕獲され洗浄された微生物からのDNAの抽出は、PCR処理における高温時に、微生物からDNAが抽出されることにより行う。これについては後述する。   Thermal extraction of DNA is performed using a sample tube 101 containing a solution (sample solution) containing microorganisms bound to the capture body. Here, the extraction of DNA from the captured and washed microorganism is performed by extracting the DNA from the microorganism at a high temperature in the PCR process. This will be described later.

図4に示すように、PCRにおいては、高温(TH)、中温(TM)、低温(TL)の温度サイクルを繰り返す。この温度サイクルにおける高温(TH)、中温(TM)、低温(TL)のそれぞれにおける温度及び時間は、設定用ロータリーSW44を用いて設定される。   As shown in FIG. 4, in PCR, temperature cycles of high temperature (TH), medium temperature (TM), and low temperature (TL) are repeated. The temperature and time at each of the high temperature (TH), the intermediate temperature (TM), and the low temperature (TL) in this temperature cycle are set using the setting rotary SW 44.

具体的には、高温(TH)は84〜99℃、中温(TM)は67〜82℃、低温(TL)は45〜60℃の範囲でそれぞれ設定可能となっている。PCR繰り返し時の各温度の維持時間は、高温維持時間(tH)は23〜38秒、中温維持時間(tM)は23〜38秒、低温維持時間(tL)は1〜16秒の範囲でそれぞれ設定可能となっている。   Specifically, the high temperature (TH) can be set in the range of 84 to 99 ° C, the intermediate temperature (TM) in the range of 67 to 82 ° C, and the low temperature (TL) in the range of 45 to 60 ° C. As for the maintenance time of each temperature when PCR is repeated, the high temperature maintenance time (tH) is 23 to 38 seconds, the intermediate temperature maintenance time (tM) is 23 to 38 seconds, and the low temperature maintenance time (tL) is 1 to 16 seconds. It can be set.

また、PCR繰り返し回数も設定用ロータリーSW44を用いて設定される。ここでは、中温−高温−低温を1回として、1〜48回の範囲で設定可能であり、3回を1つの単位として繰り返し回数を設定することができる。   The number of PCR repetitions is also set using the setting rotary SW 44. Here, the intermediate temperature-high temperature-low temperature can be set as 1 to 48 times, and the number of repetitions can be set with 3 times as one unit.

PCR後において行うハイブリダイゼーションにおける温度及び時間についても、設定
用ロータリーSW44を用いて設定される。
具体的には、ハイブリッド時について、高温(THR)は84〜99℃、中温(TMR)は67〜82℃の範囲でそれぞれ設定可能となっている。なお、図4においては、ハイブリッド時の中温(TMR)として、PCRサイクルにおける中温(TM)より高い温度を設定している。ハイブリッド時の各温度の維持時間は、高温維持時間(tHR)は0.5〜8.0分、中温維持時間(tMR)は0〜150秒の範囲でそれぞれ設定可能となっている。
The temperature and time for hybridization performed after PCR are also set using the setting rotary SW 44.
Specifically, during hybrid operation, the high temperature (THR) can be set in the range of 84 to 99 ° C., and the intermediate temperature (TMR) can be set in the range of 67 to 82 ° C., respectively. In FIG. 4, a temperature higher than the intermediate temperature (TM) in the PCR cycle is set as the intermediate temperature (TMR) at the time of hybrid. The maintenance time of each temperature at the time of hybrid can be set in the range of 0.5 to 8.0 minutes for the high temperature maintenance time (tHR) and 0 to 150 seconds for the medium temperature maintenance time (tMR).

さらに測定ステーション36における測定温度、測定時間、及び測定ワーク電圧についても、設定用ロータリーSW44を用いて設定される。測定温度は、30〜45℃の範囲で設定可能となっている。また、測定時間は、0.5分〜8.0分の範囲で設定可能となっている。また、測定ワーク電圧については、50〜800mVの範囲で設定可能となっている。   Further, the measurement temperature, measurement time, and measurement work voltage at the measurement station 36 are also set using the setting rotary SW 44. The measurement temperature can be set in the range of 30 to 45 ° C. The measurement time can be set in the range of 0.5 minutes to 8.0 minutes. Further, the measured work voltage can be set in the range of 50 to 800 mV.

図4に示すように、電源投入により、DNA検出装置30は、ハイブリッドステーション35についてウォーミングアップ温度(30℃)を維持するように作動する。また、DNA検出装置30は、測定ステーション36について測定設定温度を維持するように作動する。なお、それぞれ、ウォーミングアップ温度及び測定設定温度になるまで(ウォーミングアップ中)は、スタートSW42のスタートランプを点滅させ、それぞれの温度で安定すると(ウォーミングアップが完了すると)、スタートランプを静止点灯させる。そして、DNA検出装置30は、LCD表示部51に、「サンプルをセットし、スタートSWを押して下さい」というメッセージを表示させる。   As shown in FIG. 4, when the power is turned on, the DNA detection device 30 operates to maintain the warm-up temperature (30 ° C.) for the hybrid station 35. The DNA detection device 30 also operates to maintain the measurement set temperature for the measurement station 36. It should be noted that the start lamp of the start SW 42 blinks until the warm-up temperature and the measurement set temperature are reached (during warm-up), and when the temperature stabilizes at each temperature (when the warm-up is completed), the start lamp is lit stationary. Then, the DNA detection device 30 displays a message “Please set a sample and press the start SW” on the LCD display unit 51.

これにより、利用者は、図5に示すように、捕獲され洗浄された微生物を含むサンプル液を入れたサンプルチューブ101をハイブリッドステーション35にセットするとともに、判定液を注入した判定液チューブ102を測定ステーション36にセットする。なお、捕獲された微生物は、上述のように、捕捉体に結合した状態となっている。   Accordingly, as shown in FIG. 5, the user sets the sample tube 101 containing the sample liquid containing the captured and washed microorganisms in the hybrid station 35 and measures the determination liquid tube 102 into which the determination liquid is injected. Set in station 36. The captured microorganism is in a state of being bound to the capturing body as described above.

ここで、サンプル液には、一般的なPCR処理で用いられる構成成分を含有させる。具体的には、このサンプル液は、2種類のプライマー、DNAポリメラーゼ、dNTP、Mg2+、及び、捕獲され洗浄された微生物を構成成分として含有する。なお、各構成成分の濃度については、一般的な場合に準じるが、反応条件に応じて変更する必要がある。判定液は、例えばトリス塩酸緩衝液中に、後述する基質を含有する溶液を用いる。 Here, the sample liquid contains components used in general PCR processing. Specifically, this sample solution contains two kinds of primers, DNA polymerase, dNTP, Mg 2+ , and captured and washed microorganisms as constituent components. In addition, although it follows the general case about the density | concentration of each structural component, it needs to change according to reaction conditions. As the determination solution, for example, a solution containing a substrate described later in Tris-HCl buffer is used.

そして、利用者は、電極部32を測定部31に装着し、測定部31をステーション34,35,36の上に下ろす。そして、図5のステップ1のように、電極移動用ツマミ33をスタンバイステーション34の位置にスライドさせて、スタンバイステーション34にセットされたサンプルチューブ101内に電極部32を挿入する。   Then, the user attaches the electrode unit 32 to the measurement unit 31 and lowers the measurement unit 31 on the stations 34, 35, and 36. Then, as in Step 1 of FIG. 5, the electrode moving knob 33 is slid to the position of the standby station 34, and the electrode portion 32 is inserted into the sample tube 101 set in the standby station 34.

ここで、スタートSW42を押下すると、DNA検出装置30は、上記の設定温度、設定時間及びPCR繰り返し回数に従って、温度サイクルの制御を行う。なお、図4に示すように、スタート時は、高温(TH)まで、温度を上昇させる。そして、設定されたPCR繰り返し回数に従って、温度サイクルを繰り返す。ここで、最初の高温(TH)時において、微生物からDNAが抽出されるとともに、2本鎖DNAが1本鎖DNAに解離させられる。   Here, when the start SW 42 is pressed, the DNA detection device 30 controls the temperature cycle in accordance with the set temperature, set time, and number of PCR repetitions. In addition, as shown in FIG. 4, at the time of a start, temperature is raised to high temperature (TH). Then, the temperature cycle is repeated according to the set number of PCR repetitions. Here, at the first high temperature (TH), DNA is extracted from the microorganism and double-stranded DNA is dissociated into single-stranded DNA.

PCR繰り返しにおいては、高温(TH)時の変成ステップ、低温(TL)時のアニーリングステップ、中温(TM)時の伸長ステップが繰り返される。変成ステップにおいては、2本鎖DNAを1本鎖DNAに解離させる。アニーリングステップにおいては、解離したDNAに相補的な配列をもつ2種類のプライマーが水素結合によって部分的に2本鎖
を形成する。伸長ステップにおいては、DNAポリメラーゼにより、2種類のプライマーのそれぞれをDNA合成の開始点として、相補正をもつもう一本のDNAが合成される。
In the PCR repetition, a transformation step at a high temperature (TH), an annealing step at a low temperature (TL), and an extension step at an intermediate temperature (TM) are repeated. In the modification step, double-stranded DNA is dissociated into single-stranded DNA. In the annealing step, two types of primers having sequences complementary to the dissociated DNA partially form double strands by hydrogen bonding. In the extension step, another DNA having phase correction is synthesized by DNA polymerase using each of the two types of primers as the starting point of DNA synthesis.

PCR繰り返しの最後のサイクルでは、高温維持時間(tH)を経ずに、ハイブリダイゼーションの処理に移行する。そして、ハイブリッド高温(THR)をハイブリッド高温維持時間(tHR)だけ維持する。   In the last cycle of the PCR repetition, the process proceeds to the hybridization process without passing through the high temperature maintenance time (tH). The hybrid high temperature (THR) is maintained for the hybrid high temperature maintenance time (tHR).

そして、ハイブリッド高温維持時間(tHR)の終了後、ハイブリッド中温(TMR)に制御してハイブリッド中温維持時間(tMR)維持するとともに、その間ブザーを鳴動し、電極部32をハイブリッドステーション35にスライドさせることを促す表示を行う。具体的には、LCD表示部51には、「電極をハイブリッドステーションに移動し、スタートSWを押して下さい」と表示する。また、このとき、スタートランプを点滅させ、この間、tMR時間の進行を停止する。   Then, after the hybrid high temperature maintenance time (tHR) ends, the hybrid medium temperature (TMR) is controlled to maintain the hybrid medium temperature maintenance time (tMR), while the buzzer is sounded and the electrode unit 32 is slid to the hybrid station 35. Display to prompt. Specifically, “Please move the electrode to the hybrid station and press the start SW” is displayed on the LCD display unit 51. At this time, the start lamp is blinked, and during this time, the progress of the tMR time is stopped.

以下、増幅産物であるDNA(ターゲットDNA)を検出する工程(ステップS4)について説明する。
利用者は、指示に従って、図5のステップ2のように、電極部32をハイブリッドステーション35に移動し、サンプルチューブ101に挿入する。ここで、電極部32がサンプルチューブ101に挿入されると、凍結乾燥させた状態の、酵素26が標識されたレポータプローブ28cが、DNA検出装置30に備えられた供給手段により、サンプルチューブ101内に添加されるようになっている。本実施形態では、凍結乾燥させた状態の、酵素26が標識されたレポータプローブ28cが、電極32aの表面に付着している。このため、電極32aを含む電極部32がサンプルチューブ101に挿入されると、酵素26が標識されたレポータプローブ28cが、サンプルチューブ101内に供給される。
Hereinafter, the step (step S4) of detecting the amplification product DNA (target DNA) will be described.
According to the instruction, the user moves the electrode unit 32 to the hybrid station 35 and inserts it into the sample tube 101 as in step 2 of FIG. Here, when the electrode portion 32 is inserted into the sample tube 101, the reporter probe 28c labeled with the enzyme 26 in the freeze-dried state is brought into the sample tube 101 by the supply means provided in the DNA detection device 30. To be added. In the present embodiment, the reporter probe 28c labeled with the enzyme 26 in a freeze-dried state is attached to the surface of the electrode 32a. For this reason, when the electrode part 32 including the electrode 32 a is inserted into the sample tube 101, the reporter probe 28 c labeled with the enzyme 26 is supplied into the sample tube 101.

電極部32の電極32aは、図7に示すように、導電体であるカーボン電極21上にメディエータ22の表面に、ターゲットDNA28bと相補的にハイブリダイズするキャプチャープローブ28aが固定されている。   As shown in FIG. 7, in the electrode 32a of the electrode section 32, a capture probe 28a that hybridizes complementarily to the target DNA 28b is fixed on the surface of the mediator 22 on the carbon electrode 21 that is a conductor.

スタートSW42が押下されると、DNA検出装置30は、スタートSW42のスタートランプを静止点灯させ、tMR時間の進行を開始する。
そして、このtMR時間中に、図7に示すように、キャプチャープローブ28a、1本鎖のターゲットDNA28b及びレポータプローブ28cがアニールさせられる。ここで、検出対象のDNAが得られている場合には、PCRにより増幅されたDNAが、1本鎖のターゲットDNA28bに相当する。従って、サンプル液中に検出対象のDNAが含まれている場合に、キャプチャープローブ28a、1本鎖のターゲットDNA28b及びレポータプローブ28cがアニールさせられることとなる。
When the start SW 42 is pressed, the DNA detection device 30 causes the start lamp of the start SW 42 to be lit stationary and starts the progress of the tMR time.
During this tMR time, as shown in FIG. 7, the capture probe 28a, the single-stranded target DNA 28b, and the reporter probe 28c are annealed. Here, when the DNA to be detected is obtained, the DNA amplified by PCR corresponds to the single-stranded target DNA 28b. Therefore, when the sample solution contains DNA to be detected, the capture probe 28a, the single-stranded target DNA 28b, and the reporter probe 28c are annealed.

tMR時間完了後、DNA検出装置30は、ハイブリッドステーション35を測定温度に移行させ、この測定温度に達すると、再度ブザーを鳴動し、電極部32を測定ステーション36にスライドさせることを促す表示を行う。具体的には、LCD表示部51には、「電極を測定ステーションに移動し、スタートSWを押して下さい」と表示する。また、このとき、スタートSW42のスタートランプを点滅させ、この間、測定時間の進行を停止する。利用者は、この指示に従って、図5のステップ3のように、電極部32を測定ステーション36に移動する。   After completion of the tMR time, the DNA detection apparatus 30 shifts the hybrid station 35 to the measurement temperature, and when this measurement temperature is reached, the buzzer sounds again and a display prompting the electrode unit 32 to slide to the measurement station 36 is performed. . Specifically, “Please move the electrode to the measurement station and press the start SW” is displayed on the LCD display unit 51. At this time, the start lamp of the start SW 42 is blinked, and during this time, the progress of the measurement time is stopped. In accordance with this instruction, the user moves the electrode unit 32 to the measurement station 36 as in step 3 of FIG.

ここで、サンプル液中に検出対象のDNAが含まれていた場合には、電極部32の電極32a上には、キャプチャープローブ28a、ターゲットDNA28b、レポータプローブ28cが、この順で結合されている。なお、レポータプローブ28cには、酵素26が結合されている。   Here, when the DNA to be detected is contained in the sample solution, the capture probe 28a, the target DNA 28b, and the reporter probe 28c are bonded in this order on the electrode 32a of the electrode portion 32. The enzyme 26 is bound to the reporter probe 28c.

そして、スタートSW42が押下されると、DNA検出装置30は、スタートランプを静止点灯させ、測定時間の進行を開始する。
電流値の測定は、電極部32の電極32aに、参照電極32bを基準として+500mVの電位を印加し、電極32aに流れる電流を測定することにより行う。
When the start SW 42 is pressed, the DNA detection device 30 causes the start lamp to be lit stationary and starts the measurement time.
The measurement of the current value is performed by applying a potential of +500 mV to the electrode 32a of the electrode part 32 with reference to the reference electrode 32b, and measuring the current flowing through the electrode 32a.

ここで、電極部32の電極32aに電位を印加すると、判定液中の基質と酵素が反応し、メディエータを介して電子の授受が行われる。具体的には、図7に示すように、酵素26が基質25と反応して酸化体基質27を生成する際に生じた電子の授受を、メディエータ22を介してカーボン電極21に伝達させる。そして、DNA検出装置30は、電極32aのカーボン電極21に流れる電流(限界酸化電流)の電流値を測定する。   Here, when a potential is applied to the electrode 32a of the electrode part 32, the substrate and the enzyme in the determination solution react, and electrons are exchanged via the mediator. Specifically, as shown in FIG. 7, transfer of electrons generated when the enzyme 26 reacts with the substrate 25 to generate an oxidant substrate 27 is transmitted to the carbon electrode 21 via the mediator 22. And the DNA detection apparatus 30 measures the electric current value of the electric current (limit oxidation current) which flows into the carbon electrode 21 of the electrode 32a.

なお、電解質溶液のみを用い、酵素反応が起こらない場合であっても、ベースとなる電流が発生するが、酵素反応が起こった場合の酸化還元反応の電子の移動を、このベース電流に比較してより大きな値として測定することができる。   Even when only an electrolyte solution is used and no enzyme reaction occurs, a base current is generated. However, the electron transfer in the oxidation-reduction reaction when the enzyme reaction occurs is compared with this base current. And can be measured as a larger value.

このように、酵素反応に基づく酵素−電極間の電子伝達をモニタする、つまり、一連の電子移動を電流として捕らえることにより、ターゲットDNAの有無又は濃度を検知することができる。このため、ターゲットDNAを捕捉するキャプチャープローブ及びキャプチャーしたターゲットDNAにさらに結合し、信号を得るためのレポータプローブを用いるサンドイッチハイブリダイゼーションアッセイによりDNAの検出を行うことが可能となる。   Thus, the presence or concentration of the target DNA can be detected by monitoring the electron transfer between the enzyme and the electrode based on the enzyme reaction, that is, by capturing a series of electron transfer as an electric current. For this reason, it becomes possible to detect DNA by a sandwich hybridization assay that uses a reporter probe for obtaining a signal by further binding to a capture probe for capturing the target DNA and the captured target DNA.

測定中は、DNA検出装置30は、所定の間隔(例えば、1秒毎)で、テキストファイル形式の測定データをパーソナルコンピュータに送信する。
また、測定中においては、LCD表示部51に、図6に示す測定状態に関する表示画面120が表示される。
During the measurement, the DNA detection device 30 transmits measurement data in a text file format to the personal computer at a predetermined interval (for example, every second).
During the measurement, a display screen 120 related to the measurement state shown in FIG.

図6に示すように、表示画面120には、測定数値表示欄121及び測定結果グラフ表示欄122が設けられている。測定数値表示欄121には、測定チューブ実温度、測定時間設定(分)、測定ワーク電圧(mV)、測定残り時間(sec)、測定実データ(nA)が表示される。測定結果グラフ表示欄122には、測定結果がグラフ描画される。このグラフにおいて、X軸は測定時間であり、Y軸は測定データ(電流値)である。   As shown in FIG. 6, the display screen 120 is provided with a measurement numerical value display column 121 and a measurement result graph display column 122. The measurement numerical value display column 121 displays the measurement tube actual temperature, measurement time setting (minutes), measurement work voltage (mV), measurement remaining time (sec), and measurement actual data (nA). In the measurement result graph display field 122, the measurement result is drawn as a graph. In this graph, the X axis is measurement time, and the Y axis is measurement data (current value).

以上、本実施形態によれば、上記(1)〜(3),(6),(7)の効果に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
(8) 上記実施形態では、導電体(カーボン電極21)の表面にキャプチャープローブ28aが結合してなる電極32aと、温度制御部と、電極32aに流れる電流値を測定する電流測定部とを備えたDNA検出装置30を用いて特定の微生物(サルモネラ)の検出を行うことができる。すなわち、捕捉体に結合した状態の微生物を含むサンプル液の温度を制御して熱抽出法によりDNAを抽出し、抽出されたDNAを含むサンプル液の温度を制御してPCR法によりターゲットDNA28bを増幅する。そして、酵素26により標識されたレポータプローブ28cと、酵素26と反応する基質25とを用い、増幅産物を含むサンプル液の温度を制御して、キャプチャープローブ28aと、レポータプローブ28cとにターゲットDNA28bを結合させる。そして、レポータプローブ28cに標識された酵素26と基質25による反応により電極32aに流れる電流値を測定することによりターゲットDNA28bを検出する。これにより、捕獲され洗浄された微生物からのDNAの抽出、PCR法による増幅、及びターゲットDNAの検出を、DNA検出装置30を用いて行うことができる。このため、より簡易、簡便かつ高感度にターゲットDNAを検出できる。従って、より簡易、簡便かつ高感度にサルモネラの検出を行うことがで
きる。
As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects (1) to (3), (6), and (7), the following effects can be obtained.
(8) In the said embodiment, the electrode 32a formed by the capture probe 28a couple | bonding with the surface of a conductor (carbon electrode 21), the temperature control part, and the electric current measurement part which measures the electric current value which flows into the electrode 32a are provided. A specific microorganism (Salmonella) can be detected using the DNA detection apparatus 30. That is, the temperature of the sample solution containing the microorganisms bound to the capturing body is controlled to extract DNA by the thermal extraction method, and the temperature of the sample solution containing the extracted DNA is controlled to amplify the target DNA 28b by the PCR method. To do. Then, the reporter probe 28c labeled with the enzyme 26 and the substrate 25 that reacts with the enzyme 26 are used to control the temperature of the sample solution containing the amplification product, and the target DNA 28b is attached to the capture probe 28a and the reporter probe 28c. Combine. Then, the target DNA 28b is detected by measuring the value of the current flowing through the electrode 32a by the reaction between the enzyme 26 labeled on the reporter probe 28c and the substrate 25. Thereby, DNA extraction from the captured and washed microorganism, amplification by the PCR method, and detection of the target DNA can be performed using the DNA detection device 30. For this reason, the target DNA can be detected more easily, simply and with high sensitivity. Therefore, Salmonella can be detected more easily, simply and with high sensitivity.

なお、上記実施形態は、以下の態様に変更してもよい。
・ 上記実施形態では、検出対象の微生物をサルモネラとしたが、本発明の微生物検出方法により検出する微生物は、これに限定されるものではない。なお、特定の微生物の検出を行う場合、検出対象の微生物に応じて、微生物を捕獲する場合に用いる捕捉体に固定化されたリガンドもしくは抗体を、検出対象の微生物の構成成分と結合するものとする。また、検出対象の微生物に応じて、DNAのPCR法による増幅及び増幅産物であるターゲットDNAの検出において対象となるDNA領域を、検出対象の微生物に特徴的なものとする。これにより、特定の微生物の検出を、迅速かつ高精度に行うことができる。
In addition, you may change the said embodiment into the following aspects.
-In the said embodiment, although the microorganisms to be detected were Salmonella, the microorganisms detected by the microorganism detection method of this invention are not limited to this. When detecting a specific microorganism, a ligand or an antibody immobilized on a capturing body used when capturing a microorganism is combined with a constituent component of the detection target microorganism according to the microorganism to be detected. To do. In addition, depending on the microorganism to be detected, a DNA region that is a target for amplification of DNA by PCR and detection of target DNA that is an amplification product is characteristic of the microorganism to be detected. Thereby, a specific microorganism can be detected quickly and with high accuracy.

本発明の微生物検出方法は、医療分野及び食品分野のほか、環境計測用などの幅広い分野で、微生物の検出に利用することができる。   The microorganism detection method of the present invention can be used for detection of microorganisms in a wide range of fields such as for environmental measurement in addition to the medical field and food field.

本発明の微生物検出方法の処理手順の説明図。Explanatory drawing of the process sequence of the microorganisms detection method of this invention. 本発明の一実施形態で用いられるDNA検出装置の斜視図。The perspective view of the DNA detection apparatus used by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態で用いられるDNA検出装置の回路構成を示すブロック図。The block diagram which shows the circuit structure of the DNA detection apparatus used by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態で用いられるDNA検出装置の温度制御の説明図。Explanatory drawing of temperature control of the DNA detection apparatus used by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態で用いられるDNA検出装置における電極移動の説明図。Explanatory drawing of the electrode movement in the DNA detection apparatus used by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態で用いられるDNA検出装置の表示画面の説明図。Explanatory drawing of the display screen of the DNA detection apparatus used by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態で用いられるDNA検出装置の電極における反応の説明図。Explanatory drawing of reaction in the electrode of the DNA detection apparatus used by one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

21…カーボン電極(導電体)、22…メディエータ、25…基質、26…酵素、27…酸化体基質、28a…キャプチャープローブ、28b…ターゲットDNA、28c…レポータプローブ、30…DNA検出装置、32…電極部(バイオセンサ)、32a…電極、32b…参照電極、32c…対電極。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... Carbon electrode (conductor), 22 ... Mediator, 25 ... Substrate, 26 ... Enzyme, 27 ... Oxidized substrate, 28a ... Capture probe, 28b ... Target DNA, 28c ... Reporter probe, 30 ... DNA detection apparatus, 32 ... Electrode part (biosensor), 32a ... electrode, 32b ... reference electrode, 32c ... counter electrode.

Claims (10)

微生物の構成成分と結合するリガンドもしくは抗体を固定化した捕捉体を用いて微生物を捕獲する工程と、前記捕獲した微生物を洗浄する工程と、前記洗浄した微生物からDNAを抽出する工程と、前記抽出されたDNAをPCR法により増幅する工程と、増幅産物であるターゲットDNAを検出する工程とを有することを特徴とする微生物検出方法。   A step of capturing a microorganism using a capture body in which a ligand or an antibody that binds to a component of the microorganism is immobilized; a step of washing the captured microorganism; a step of extracting DNA from the washed microorganism; and the extraction A microorganism detection method comprising a step of amplifying the obtained DNA by a PCR method and a step of detecting a target DNA that is an amplification product. 前記捕獲した微生物を洗浄する工程は、緩衝液、ポリアニオンを含んだ緩衝液、界面活性剤を含んだ緩衝液、界面活性剤水溶液、アルコール水溶液の中から選択される液体を用いることを特徴とする請求項1に記載の微生物検出方法。   The step of washing the captured microorganisms uses a liquid selected from a buffer solution, a buffer solution containing a polyanion, a buffer solution containing a surfactant, an aqueous surfactant solution, and an aqueous alcohol solution. The microorganism detection method according to claim 1. 検出対象の微生物はサルモネラであることを特徴とする請求項1又は2に記載の微生物検出方法。   The microorganism detection method according to claim 1 or 2, wherein the microorganism to be detected is Salmonella. 前記抽出されたDNAをPCR法により増幅する工程において増幅の対象とする遺伝子が、fimA、agfA、fliC、invA、invE、sigD、prt、ompC、ompF、ompA、sipB、sipC、tctC
の中から選択されることを特徴とする請求項3に記載の微生物検出方法。
Genes to be amplified in the step of amplifying the extracted DNA by PCR method are fimA, agfA, fliC, invA, invE, sigD, prt, ompC, ompF, ompA, sipB, sipC, tctC
The microorganism detection method according to claim 3, wherein the microorganism detection method is selected from the group consisting of:
前記捕捉体は、微生物の構成成分と結合するリガンドもしくは抗体を固定化した磁気ビーズ、微生物の構成成分と結合するリガンドもしくは抗体を固定化した磁性ナノ粒子、及び、微生物の構成成分と結合するリガンドもしくは抗体を内面に固定化した容器のいずれか1つであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の微生物検出方法。   The capture body includes a magnetic bead on which a ligand or an antibody that binds to a component of a microorganism is immobilized, a magnetic nanoparticle on which a ligand or an antibody that binds to a component of a microorganism is immobilized, and a ligand that binds to a component of a microorganism Or it is any one of the containers which fix | immobilized the antibody to the inner surface, The microorganism detection method as described in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. 前記増幅産物であるターゲットDNAを検出する工程は、導電体表面にキャプチャープローブが結合してなる電極と、酵素標識されたレポータプローブと、前記酵素と反応する基質とを用いて、前記キャプチャープローブと、前記レポータプローブとにターゲットDNAを結合させ、前記レポータプローブに標識された前記酵素と前記基質による反応により前記電極に流れる電流値を測定することにより前記ターゲットDNAを検出することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の微生物検出方法。   The step of detecting the target DNA, which is the amplification product, includes the step of detecting the capture probe using an electrode formed by binding a capture probe to the surface of a conductor, an enzyme-labeled reporter probe, and a substrate that reacts with the enzyme. The target DNA is detected by binding a target DNA to the reporter probe, and measuring a value of a current flowing through the electrode by a reaction between the enzyme labeled on the reporter probe and the substrate. Item 6. The microorganism detection method according to any one of Items 1 to 5. 前記増幅産物であるターゲットDNAを検出する工程は、電気泳動法、蛍光発光を利用してターゲットDNAの増幅を検出する方法のいずれか1つにより行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の微生物検出方法。   6. The step of detecting the target DNA as an amplification product is performed by any one of electrophoresis and a method of detecting amplification of the target DNA using fluorescence. The microorganisms detection method as described in any one. 前記洗浄した微生物からDNAを抽出する工程は、熱抽出法により、前記捕捉体に結合した状態の微生物からDNAを抽出することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の微生物検出方法。   8. The microorganism according to any one of claims 1 to 7, wherein the step of extracting DNA from the washed microorganism comprises extracting DNA from the microorganism in a state bound to the capturing body by a thermal extraction method. Detection method. 導電体表面にキャプチャープローブが結合してなる電極と、温度制御部と、前記電極に流れる電流値を測定する電流測定部とを備えたDNA検出装置を用い、
前記洗浄した微生物からDNAを抽出する工程は、前記捕捉体に結合した状態の微生物を含むサンプル液の温度を前記温度制御部により制御して熱抽出法によりDNAを抽出し、
前記抽出されたDNAをPCR法により増幅する工程は、前記抽出されたDNAを含むサンプル液の温度を前記温度制御部により制御してPCR法によりターゲットDNAを増幅し、
前記増幅産物であるターゲットDNAを検出する工程は、酵素標識されたレポータプローブと、前記酵素と反応する基質とを用い、前記増幅産物を含むサンプル液の温度を前記温度制御部により制御して、前記キャプチャープローブと、前記レポータプローブとにターゲットDNAを結合させ、前記電流測定部により、前記レポータプローブに標識された
前記酵素と前記基質による反応により前記電極に流れる電流値を測定することにより前記ターゲットDNAを検出することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の微生物検出方法。
Using a DNA detection apparatus provided with an electrode in which a capture probe is bonded to the surface of a conductor, a temperature control unit, and a current measurement unit that measures a current value flowing through the electrode,
The step of extracting DNA from the washed microorganism extracts DNA by a thermal extraction method by controlling the temperature of the sample solution containing the microorganism in a state of being bound to the capture body by the temperature control unit,
The step of amplifying the extracted DNA by the PCR method amplifies the target DNA by the PCR method by controlling the temperature of the sample solution containing the extracted DNA by the temperature control unit,
The step of detecting the target DNA that is the amplification product uses an enzyme-labeled reporter probe and a substrate that reacts with the enzyme, and controls the temperature of the sample solution containing the amplification product by the temperature controller, The target DNA is bound to the capture probe and the reporter probe, and the current measurement unit measures the value of the current flowing through the electrode by the reaction with the enzyme labeled with the reporter probe and the substrate. The method for detecting a microorganism according to any one of claims 1 to 5, wherein DNA is detected.
前記構成成分はリポポリサッカライドであり、前記構成成分と結合ずるリガンドもしくは抗体はポリミキシンBであることを特徴とする請求項3〜9のいずれか1つに記載の微生物検出方法。   The microorganism detection method according to any one of claims 3 to 9, wherein the constituent component is lipopolysaccharide, and the ligand or antibody that binds to the constituent component is polymyxin B.
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